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Die Erfindung betrifft ein Kupplungselement für eine Hydraulikkupplung an einer Druckmittelleitung, insbesondere eine Kupplungsmuffe, mit einem Gehäuse, mindestens einem Hülsenkörper und mindestens einer Ventileinrichtung, wobei das Gehäuse mindestens einen Strömungskanal für ein Druckmittel und eine Kupplungsachse aufweist, wobei der Strömungskanal mit der Ventileinrichtung verschließbar und freigebbar ist, und wobei der Hülsenkörper zumindest beim Kuppeln des Kupplungselements innerhalb des Gehäuses entlang der Kupplungsachse A verschiebbar ist.
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Hydraulikkupplungen, nämlich eine Kombination aus Kupplungsmuffe und Kupplungsstecker, dienen dem Verbinden von zwei Abschnitten einer Druckmittelleitung und werden insbesondere dazu verwendet, hydraulische Geräte an eine Hydraulikquelle anzuschließen, beispielsweise zum Anschließen eines Werkzeugs an eine landwirtschaftliche Maschine oder eine Baumaschine.
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Aus dem Stand der Technik sogenannte flachdichtende Kupplungsmuffen und Kupplungsstecker bekannt, die sich dadurch auszeichnen, dass im nicht verbundenen - entkuppelten - Zustand durch die Bauteile des Kupplungssteckers oder der Kupplungsmuffe im Verbindungsschnittstellenbereich eine plane und geschlossene Fläche gebildet wird. Dadurch wird der Eintritt von Schmutz in das Gehäuse und zwischen die Bauteile verhindert sowie der Verlust von Druckmittel zuverlässig vermieden. Derartige flachdichtende Hydraulikkupplungen eignen sich insbesondere für den Einsatz in schmutzigen und staubigen Umgebungen.
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Das Einkuppeln einer Hydraulikkupplung, also das Herstellen einer formschlüssigen Verbindung zwischen einer Kupplungsmuffe und einem Kupplungsstecker, erfolgt üblicherweise dadurch, dass der Kupplungsstecker durch einen Benutzer in die Kupplungsmuffe eingesteckt wird, wobei durch die durch den Benutzer aufgebrachte Kraft sowohl jeweils mindestens ein Ventil geöffnet wird, um eine Druckmittelleitung an dem Kupplungssteckers mit einer Druckmittelleitung an der Kupplungsmuffe strömungstechnisch zu verbinden als auch eine formschlüssige Verbindung zwischen Kupplungsstecker und Kupplungsmuffe hergestellt wird, um die Verbindung bzw. den eingekuppelten Zustand zu stabilisieren.
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Aus dem Stand der Technik bekannte Hydraulikkupplungen weisen allerdings den Nachteil auf, dass ein Kupplungsvorgang auch bei anlegendem Druck bei ausreichender Kraft möglich ist, wodurch das Sicherheitsrisiko besteht, dass ein angeschlossenes Werkzeug oder Arbeitsmittel unbeabsichtigt betätigt wird.
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Dem zuständigen Fachmann stellt sich daher die Aufgabe, eine Hydraulikkupplung, insbesondere eine Kupplungsmuffe, anzugeben, die das Risiko einer unbeabsichtigten Betätigung eines Werkzeuges verhindert.
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Die vorgenannte Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Kupplungselement für eine Hydraulikkupplung gelöst mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteils des Patentanspruchs 1, nämlich indem ein Blockiermittel vorhanden ist, mit dem eine Bewegung des Hülsenkörpers entlang der Kupplungsachse begrenzbar ist, und dass durch die Begrenzung der Bewegung des Hülsenkörpers durch das Blockiermittel ein Kuppeln des Kupplungselements verhindert wird. Bei dem Kupplungselement handelt es sich vorzugsweise um eine Kupplungsmuffe für eine Hydraulikkupplung an einer Druckmittelleitung, insbesondere eine Schnellkupplung.
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Das „Kuppeln“ oder der „Kuppelvorgang“ umfasst stets sowohl das Herstellen einer mechanischen Verbindung zwischen dem Kupplungselement und beispielsweise einem Kupplungsstecker als auch das Öffnen mindestens eines, vorzugsweise aller, Ventile zum Herstellen einer fluidischen Verbindung. Das Kupplungselement gemäß der vorliegenden Erfindung weist vorzugsweise den Vorteil auf, dass das Herstellen der mechanischen Verbindung und das Öffnen der Ventile unabhängig voneinander erfolgen. Das Kuppeln erfolgt vorteilhaft zweistufig, nämlich erst das Herstellen einer mechanischen Verbindung zwischen zwei Kupplungselementen, beispielsweise einer Kupplungsmuffe und einem Kupplungsstecker, und anschließend das Öffnen der Ventile.
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Das Kupplungselement weist ein Gehäuse auf, wobei in dem Gehäuse mindestens ein Hülsenkörper und mindestens eine Ventileinrichtung angeordnet sind. Der Hülsenkörper wird beim Kuppeln und Entkuppeln des Kupplungselements, insbesondere mit einem Kupplungsstecker, in dem Gehäuse entlang der Kupplungsachse A verschoben, insbesondere um das Herstellen der mechanischen Verbindung zu ermöglichen. Ferner wird vorzugsweise beim Kuppeln und Entkuppeln die Ventileinrichtung derart betätigt, dass der Strömungskanal verschlossen bzw. freigegeben wird. Dazu ist sowohl vorgesehen, dass ein Öffnen der Ventile automatisch während des Kuppelns erfolgt als auch, dass das Kuppeln zunächst das Herstellen einer mechanischen Verbindung zwischen Kupplungsstecker und Kupplungsmuffe beinhaltet und dass unabhängig davon anschließend oder zeitlich später ein Öffnen der Ventile erfolgen kann. Der Kuppelvorgang ist mit dem Öffnen der Ventile abgeschlossen.
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Das Kupplungselement ist so ausgebildet und eingerichtet, dass zum Kuppeln, also zum Herstellen einer mechanischen und/oder fluidischen Verbindung, eine Bewegung des Hülsenkörpers entlang der Kupplungsachse erforderlich ist, insbesondere zumindest in einer erste Richtung R1 in das Gehäuse hinein. Ohne eine Bewegung des Hülsenkörpers kann beispielweise ein Kupplungsstecker nicht in eine Kupplungsmuffe eingeführt werden, vorzugsweise kann die Ventileinrichtung den Strömungskanal auch nicht freigeben.
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Das Kupplungselement weist an bzw. in dem Gehäuse mindestens ein Blockiermittel auf, wobei mit dem Blockiermittel eine Bewegung des Hülsenkörpers innerhalb des Gehäuses begrenzbar, insbesondere vollständig blockierbar ist. Das Blockiermittel hat eine Freigabestellung, in der der Hülsenkörper innerhalb des Gehäuses bewegbar ist, so dass das Kupplungselement kuppelbar ist. Ferner hat das Blockiermittel eine Sperrstellung, in der die Bewegung des Hülsenkörpers durch das Blockiermittel derart begrenzt wird, so dass das Kuppeln des Kupplungselements durch das Blockiermittel verhindert wird. Das Blockiermittel verhindert folglich, dass eine ausreichende Bewegung des Hülsenkörpers erfolgen kann, um eine Verbindung zu einem zweiten Kupplungselement, insbesondere eine Verbindung zwischen einer Kupplungsmuffe und einem Kupplungsstecker herzustellen.
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Vorzugsweise ist das Blockiermittel mechanisch oder elektromechanisch ausgebildet.
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Mit dem Blockiermittel kann sichergestellt werden, dass das Kupplungselement in bestimmten Zuständen, insbesondere Druckzuständen, nicht gekuppelt wird, insbesondere ein Kuppeln mechanisch verhindert wird.
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Gemäß einer ersten Ausgestaltung des Kupplungselements hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn vorgesehen ist, dass mit dem Blockiermittel eine Bewegung des Hülsenkörpers in Abhängigkeit von dem in dem Kupplungselement anliegenden Druck des Druckmittels begrenzbar ist, insbesondere ab einem vorbestimmten Druckschwellenwert begrenzt wird. Das Blockiermittel ist folglich so eingerichtet und ausgebildet, dass es in Abhängigkeit von dem in dem Kupplungselement anliegenden Druck in seiner Freigabestellung bzw. in seiner Sperrstellung ist, insbesondere ab einem bestimmten Druckschwellenwert in die Sperrstellung bewegt wird. Beispielsweise wird das Blockiermittel ab einem Schwellenwert von 1 MPa, 1,5 MPa oder 2 MPa als Druckschwellenwert in seine Sperrstellung bewegt.
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Das Blockiermittel gemäß der Erfindung weist mindestens einen Stößel und mindestens ein auf den Stößel wirkendes Rückstellmittel auf, das in Form eines Federelements ausgebildet ist. Das Rückstellmittel wirkt vorzugsweise so auf den Stößel ein, dass der Stößel durch das Rückstellmittel in seine Freigabeposition gedrängt wird. Ferner ist der Stößel so am Gehäuse angeordnet, dass das Druckmittel aus dem Strömungskanal derart auf mindestens eine Stirnfläche des Stößels einwirken kann, dass der Stößel ab einem bestimmten Druckschwellenwert in seine Sperrposition gedrängt wird.
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Der Stößel weist und einen gegenüber einem Schaft erweiterten Stößelkopf sowie bevorzugt eine zentrale Durchgriffsausnehmung auf. Der erweiterte Stößelkopf ist in einer Druckkammer angeordnet, die durch das Gehäuse und eine an dem Gehäuse angeordnete Kappe ausgebildet wird. Eine Stirnfläche am Stößelkopf hat ein größeres Flächenmaß als eine gegenüberliegende Stirnfläche an dem Schaft. Durch die Durchgriffsausnehmung kann das Druckmittel aus dem Strömungskanal in die Druckkammer gelangen, so dass das Druckmittel in der Druckkammer auf die ringförmige Stirnfläche am Stößelkopf wirken kann.
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Die Eigenschaften des Rückstellmittels, also die Federkonstante einer Feder, und die Geometrie des Stößelkopfes und des Schaftes sind vorzugsweise so gewählt, dass der Stößel ab einem bestimmten Druckschwellenwert in Richtung des Strömungskanals bzw. in Richtung des Hülsenkörpers bewegt wird, so dass eine Bewegung des Hülsenkörpers durch den Stößel begrenzt bzw. vollständig blockiert wird. Vorzugsweise ist das Rückstellmittel so angeordnet, dass es den Schaft des Stößels zumindest teilweise umgibt und an dem gegenüber dem Schaft erweiterten Stößelkopf und einer Anschlagfläche an dem Gehäuse des Kupplungselements anliegt.
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Durch eine derartige Ausgestaltung kann gewährleistet werden, dass durch rein mechanische Mittel zuverlässig das Einkuppeln, beispielsweise eines Kupplungssteckers in eine Kupplungsmuffe, verhindert wird.
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Insbesondere um ein Austreten von Druckmittel an dem Blockiermittel zu verhindern, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, dass der Schaft und/oder der Kopf des Stößels mindestens eine Nut zur Aufnahme eines Dichtmittels, insbesondere einer Dichtung, aufweist. Vorzugsweise weist sowohl der Schaft, als auch der Kopf eine Nut zur Aufnahme mindestens einer Dichtung auf.
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Vorteilhaft ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung das Blockiermittel so angeordnet, dass es in seiner Blockierstellung eine Bewegung des Hülsenelements in einer ersten Richtung entlang der Kupplungsachse A in das Gehäuse hinein begrenzt, vorzugsweise so begrenzt, dass kein Kuppelvorgang zum Herstellen einer Verbindung erfolgen kann und die Ventileinrichtung nicht in ihre Freigabestellung verbringbar ist. Insbesondere wird eine Bewegung vollständig verhindert.
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Ferner ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, dass das Blockiermittel in einer Blockierstellung in eine Ausnehmung am Hülsenkörper oder in eine Ausnehmung an einem mit dem Hülsenkörper fest verbundenen Bauteil eingreift, so dass durch das formschlüssige Zusammenwirken des Blockiermittels, insbesondere des Schaftes des Stößels, und der Ausnehmung eine Bewegung des Hülsenkörpers in einer ersten Richtung R1 entlang der Kupplungsachse A verhindert wird.
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Vorzugsweise ist ein Anzeigemittel vorhanden, mit dem ein Druckzustand innerhalb des Gehäuses anzeigbar ist, wodurch ein Kuppeln des Kupplungselements bei vorbestimmten Druckzuständen durch Anzeige verhinderbar ist. Das Anzeigemittel ist beispielsweise mechanisch oder elektrisch oder elektromechanisch ausgebildet. Das Druckmittel zeigt beispielsweise den Druck innerhalb des Gehäuses an oder zeigt an, dass ein vorbestimmter Druckschwellenwert, insbesondere beispielsweise 1 MPa, 1,5 MPa oder 2 MPa, überschritten ist.
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Durch das Anzeigemittel wird eine Bedienperson darüber informiert, dass ein Kuppeln nicht erfolgen sollte, wodurch das Kuppeln mittels der Anzeige verhinderbar ist.
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Als besonders vorteilhaft hat sich gemäß einer ersten Ausgestaltung herausgestellt, wenn vorgesehen ist, dass das Anzeigemittel mindestens einen Anzeigestößel und mindestens ein auf den Anzeigestößel wirkendes Rückstellmittel, insbesondere ein Federelement, aufweist. Der Anzeigestößel ist vorzugsweise so am Gehäuse des Kupplungselements angeordnet, dass das im Strömungskanal befindliche Druckmittel zumindest auf eine Stirnfläche des Anzeigestößels wirken kann. Das Rückstellmittel ist so angeordnet, dass es den Anzeigestößel in seine Neutralstellung drängt. Wenn folglich die von dem Druckmittel ausgehende Kraft auf die Stirnfläche die von dem Rückstellmittel ausgehende Kraft überschreitet, wird der Anzeigestößel von seiner Neutralstellung in seine Signalstellung bewegt.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Anzeigestößel mindestens einen Schaft mit mindestens einem erweiterten Absatz und/oder mit mindestens einer Nut zur Aufnahme eines Dichtmittels aufweist. Der erweiterte Absatz dient insbesondere der Anlage des Rückstellmittels. Das Rückstellmittel, insbesondere das Federelement, umgibt den Schaft. Vorzugsweise ist der Schaft mit einer Hülse an dem Gehäuse des Kupplungselements befestigt, so dass sich das Rückstellmittel auf der Hülse einerseits und an dem erweiterten Absatz andererseits abstützt. Die Nut zur Aufnahme des Dichtmittels, insbesondere einer Dichtung, dient dazu, den Austritt von Druckmittel im Bereich des Anzeigemittels zu verhindern.
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Als elektromechanische Lösung ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, dass mit dem Anzeigestößel auf einen elektrischen Schalter einwirkbar ist, und/oder dass der Anzeigestößel mindestens einen insolierenden Abschnitt und mindestens einen leitfähigen Abschnitt aufweist, und dass der isolierende Abschnitt und der leitfähige Abschnitt mit Kontaktmitteln an einer Schaftführung elektrisch zusammenwirken.
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Der Anzeigestößel ist folglich so am Gehäuse angeordnet, dass das im Strömungskanal befindliche Druckmittel zumindest auf eine Stirnfläche des Stößels einwirken kann. Überschreitet die von dem Druckmittel auf die Stirnfläche ausgehende Kraft die von dem Rückstellmittel ausgehende Kraft wird der Anzeigestößel in eine bestimmte Richtung bewegt. Wenn in dieser Richtung ein elektrischer Schalter angeordnet ist, wird der elektrische Schalter durch den Anzeigestößel betätigt, wobei dadurch wiederum beispielsweise eine Signalleuchte ein- oder ausgeschaltet wird, um einen Druckzustand innerhalb des Strömungskanals anzuzeigen.
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Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass der Anzeigestößel mindestens einen isolierenden Abschnitt und mindestens einen leitfähigen Abschnitt aufweist. Dabei sind der isolierende Abschnitt und der leitfähige Abschnitt auf dem Schaft beispielsweise hintereinander angeordnet, so dass beispielsweise an der Neutralstellung des Anzeigestößels zwei Kontaktmittel in der den Schaft umgebenden Hülse an dem isolierenden Abschnitt anliegen, so dass ein Stromkreis nicht geschlossen ist. Bewegt sich nun der Anzeigestößel ab einem bestimmten Druckschwellenwert innerhalb des Strömungskanals in eine Richtung, kommt in der Signalstellung des Anzeigestößels der leitfähige Abschnitt mit den Kontaktmitteln in Kontakt, so dass beispielsweise ein Stromkreis zwischen zwei Kontakten geschlossen wird, und beispielsweise eine Zustandsleuchte geschaltet wird.
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Alternativ oder zusätzlich vorgesehen, dass das Anzeigemittel mindestens einen Drucksensor und mindestens eine elektrische Anzeigeeinrichtung aufweist. Mit dem Drucksensor wird der Druck innerhalb des Strömungskanals erfasst, mit einer Auswertelektronik des Drucksensors ausgewertet und mittels der auf einer Außenseite des Gehäuses angeordneten elektrischen Anzeigeeinrichtung angezeigt, beispielsweise mittels einer farbigen Signalleuchte und/oder als Zahlenwert auf einem Display.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Kupplungselements ist vorgesehen, dass ein Innenkörper vorhanden ist, dass die Ventileinrichtung mindestens eine Druckhülse und mindestens einen Ventilstößel aufweist, und dass der Innenkörper zusammen mit der Druckhülse innerhalb des Hülsenkörpers verschiebbar gehalten ist. Der Strömungskanal ist mit der Ventileinrichtung, insbesondere durch das Zusammenwirken der Druckhülse und des Ventilstößels verschließbar und freigebbar. Wenn sich die Druckhülse durch ein Verschieben entlang der Kupplungsachse A von dem Ventilstößel, insbesondere von dem Ventilstößelkopf entfernt, wird ein Strömungsquerschnitt freigegeben und der Strömungskanal geöffnet. Das erfolgt beispielsweise dann, wenn ein Kupplungsstecker in das Kupplungselement eingekuppelt wird. Vorzugsweise ist der Ventilstößel mit dem Innenkörper starr verbunden und bewegt sich stets gleichzeitig mit dem Innenkörper innerhalb des Hülsenkörpers.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist zudem vorgesehen, dass zwischen Hülsenkörper und Ventilstößel eine zumindest mittelbar wirkende Feder vorgesehen ist. Die Feder zwischen Hülsenkörper und Ventilstößel bzw. zwischen Hülsenkörper und Innenkörper führt folglich stets zu einer Kraft, die den Innenkörper aus dem Hülsenkörper heraus drängt.
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Um die Position des Innenkörpers relativ zum Hülsenkörper festzulegen, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung vorzugsweise vorgesehen, dass zwischen Hülsenkörper und Innenkörper ein Verriegelungsmittel vorhanden ist, mit dem mindestens eine Stellung des Innenkörpers relativ zum Hülsenkörper festlegbar ist.
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Die genaue Funktionsweise eines vorteilhaften Kupplungselements ist detailliert in der parallelen Patentanmeldung 10 2017 126 459.0 beschrieben, auf deren Inhalt und Offenbarung hiermit Bezug genommen und der über Verweis einbezogen wird.
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Im Einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die beschriebenen Kupplungsmuffen auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen sowohl auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche als auch auf die nachfolgende Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel eines Kupplungselements in geschnittener Seitenansicht,
- 2 ein Ausführungsbeispiel eines Kupplungselements mit Detailansicht eines Blockiermittels,
- 3 ein Ausführungsbeispiel eines Kupplungselements mit Detailansicht eines Anzeigemittels,
- 4a ein Ausführungsbeispiel eines elektromechanischen Anzeigemittels,
- 4b ein Ausführungsbeispiel eines elektromechanischen Anzeigemittels, und
- 4c ein Ausführungsbeispiel eines elektrischen Anzeigemittels.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Kupplungselements 1 für eine Hydraulikkupplung an einer Druckmittelleitung. Das Kupplungselement 1 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als Kupplungsmuffe zur Aufnahme eines - nicht dargestellten - Kupplungssteckers ausgebildet. Das Kupplungselement 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das bei diesem Ausführungsbeispiel einen Gehäusegrundkörper 2a, eine erste Gehäusehülse 2b, eine zweite Gehäusehülse 2c sowie eine Gehäuseabschlusselement 2d aufweist.
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Innerhalb des Gehäuses 2 sind mindestens ein Hülsenkörper 3 sowie eine Ventileinrichtung 4 angeordnet. Mit der Ventileinrichtung 4 ist ein innerhalb des Gehäuses 2 verlaufender Strömungskanal 5 verschließbar und freiggebar. Zum Freigeben bzw. Verschließen des Strömungskanals muss das Kupplungselement 1 gekuppelt oder entkuppelt werden. Dies erfolgt beispielsweise durch Einbringen eines Kupplungssteckers in eine Verbindungsschnittstelle 6 des Kupplungselements 1. Beim Einkuppeln und Auskuppeln, also beim Herstellen einer mechanischen und fluidischen Verbindung, erfolgt stets eine Bewegung des Hülsenkörpers 3 entlang der Kupplungsachse A innerhalb des Gehäuses 2.
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Im Bereich der der Verbindungsschnittstelle 6 gegenüberliegend angeordneten Anschlussschnittstelle 7 zum Anschluss des Kupplungselements 1 an eine Druckmittelleitung ist ein Blockiermittel 8 am Gehäuse 2 angeordnet, mit dem eine Bewegung des Hülsenkörpers 3 innerhalb des Gehäuses 3 entlang der Kupplungsachse A begrenzbar ist. Das Blockiermittel 8 ist in 1 in seiner Freigabestellung dargestellt. Befindet sich das Blockiermittel 8 in seiner Sperrstellung, ist durch die Begrenzung der Bewegung des Hülsenkörpers 3 durch das Blockiermittel 8 ein Kuppeln des Kupplungselements 1 nicht möglich. Das Blockiermittel 8 weist bei diesem Ausführungsbeispiel einen zylindrischen Stößel 9 sowie ein auf den Stößel 9 wirkendes Rückstellmittel 10 auf (siehe 2).
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Kupplungselements 1 und ein Blockiermittel 8 (auch gemäß 1) in einer Detailansicht. Der Stößel 9 weist eine den Stößel 9 vollständig entlang seiner Längsrichtung durchtretende Durchgangsbohrung 11 auf. Der Stößel 9 weist ferner einen Schaft 12 sowie einen gegenüber dem Schaft 12 erweiterten, zylindrischen Kopf 13 auf. Der Kopf 13 weist folglich einen größeren Durchmesser als der Schaft 12 auf. Das Rückstellmittel 10 in Form einer Feder ist so angeordnet, dass es den Schaft 12 zumindest teilweise umgibt. Das Rückstellmittel 10 wirkt zwischen einer Anschlagfläche 14 des Gehäuses 2 und dem gegenüber dem Schaft 12 erweiterten Kopf 13. Das Rückstellmittel 10 drängt den Stößel 9 somit in seine Freigabeposition.
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Der Stößel 9 ist mit einer Kappe 15 am Gehäuse 2 gehalten, indem die Kappe 15 in das Gehäuse 2 eingeschraubt ist. Durch die Kappe 15 wird ein Druckraum 16 begrenzt, in den Druckmittel aus dem Strömungskanal 5 durch die Durchgangsbohrung 11 eintreten kann. Das Druckmittel wirkt in der Druckkammer 16 auf die ringförmige Stirnfläche 17 des Kopfes 13 des Stößels 9, wodurch eine Kraft in Richtung der Sperrstellung bewirkt wird.
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Steigt der Druck innerhalb der Druckkammer 16 auf einen bestimmten Druckschwellenwert, überschreitet die von dem Druckmittel ausgehende Kraft auf die Stirnfläche 17 die von dem Rückstellmittel 10 ausgehende Kraft, so dass sich der Stößel 9 in seine Sperrstellung bewegt, in der eine Bewegung der Hülse 3 begrenzt bzw. blockiert wird.
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Am Kopf 13 ist eine Nut 18 zur Aufnahme einer Dichtung 19 vorgesehen. Zusätzlich ist am Schaft 12 eine Nut 20 zur Aufnahme einer Dichtung 21 vorgesehen. Des Weiteren ist zwischen der Kappe 15 und dem Gehäuse 2 eine zweite Druckkammer 22 ausgebildet, die über einen Zugangskanal 23 entlüftbar ist. Ferner ist auch vorgesehen, dass der Zugangskanal 23 mit einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagbar ist bzw. beaufschlagt wird, um den Stößel 9 auch dann in seine Freigabestellung bewegen zu können, wenn der Druck im Strömungskanal 5 den Stößel 9 eigentlich in seine Sperrstellung drängt.
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3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Kupplungselements 1 mit einer Detailansicht eines Anzeigemittels 24. Das Anzeigemittel 24 entspricht dem Anzeigemittel 24 in der 1. Mit dem Anzeigemittel 24 ist ein Druckzustand innerhalb des Gehäuses 2 anzeigbar, insbesondere das Überschreiten eines vorbestimmten Druckschwellenwertes anzeigbar. Dadurch ist ein Kuppeln des Kupplungselements 1 bei vorbestimmten Druckzuständen durch eine Anzeige mittels des Anzeigemittels 24 verhinderbar, indem ein Benutzer das Kuppeln aufgrund der Anzeige unterlässt. Der Druckzustand bzw. das Überschreiten eines Druckschwellenwertes ist anhand des Anzeigemittels 24 durch den Benutzer erkennbar, wodurch dem Benutzer signalisiert wird, dass ein Kuppeln nicht erfolgen darf.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel weist das Anzeigemittel 24 einen zylindrischen Anzeigestößel 25 auf, sowie ein auf den Anzeigestößel 25 wirkendes Rückstellmittel 26 in Form einer Feder. Der Anzeigestößel weist einen wesentlichen, zylindrischen Schaft 27 sowie einen gegenüber dem Schaft 27 erweiterten, zylindrischen Absatz 28 auf. Am Schaft 27 ist zudem eine Nut 29 zur Aufnahme einer Dichtung 30 vorgesehen. Der Stößel 25 ist mit einer Spannkappe 31 am Gehäuse 2 gehalten, wobei die Spannkappe 31 zumindest teilweise in das Gehäuse 2 eingeschraubt ist. An seinem dem Strömungskanal 5 abgewandten Ende weist der Stößel 25 zudem einen Signalkopf 32 auf, der bei diesem Ausführungsbeispiel auf den Stößel 25 ebenfalls aufgeschraubt ist.
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Gemäß 1 und 3 befindet sich das Anzeigemittel 24 in der Neutralstellung. Wirkt nun im Strömungskanal 5 der Druck eines Druckmittels auf die Stirnfläche 33 des Anzeigestößels 25, wird der Anzeigestößel 25 dann in seine Signalstellung bewegt, wenn die aus dem Druck auf die Fläche 33 resultierende Kraft die von dem Rückstellmittel 26 auf den Anzeigestößel 25 ausgehende Kraft überschreitet. Befindet sich der Anzeigestößel 25 in seiner Signalposition, ist für einen Benutzer erkennbar, dass ein Kuppeln des Kupplungselements 1 nicht erfolgen sollte.
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4a zeigt eine Detailansicht eines Anzeigemittels 24, bei dem ein Anzeigestößel 25 auf einen elektrischen Schalter 34 einwirkt, wobei der Schalter 34 eine Anzeige, beispielsweise eine Signalleuchte schaltet.
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4b zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein Anzeigestößel 25 einen insolierenden Abschnitt 35 und einen leitfähigen Abschnitt 36 aufweist. In der dargestellten Neutralstellung liegt der isolierende Abschnitt 35 an den Kontaktmitteln 37 an, so dass ein Stromkreis nicht geschlossen ist. Wird der Anzeigestößel 25 durch den auf die Fläche 33 wirkenden Druck bewegt, kommt der leitfähige Abschnitt 36 mit den Kontaktmitteln 37 in Kontakt und der Stromkreis wird geschlossen, wodurch eine Anzeige erfolgt.
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4c zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Anzeigemittels 24 mit einem Drucksensor 38 und einer elektrischen Anzeigeeinrichtung 39, mit der der von dem Drucksensor 38 im Strömungskanal 5 erfasste Druckwert anzeigbar ist.
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Gemäß 1 weist das Kupplungselement 1 ferner einen Innenkörper 40 auf, der innerhalb des Hülsenkörpers 3 gehalten und verschiebbar ist. Zudem weist die Ventileinrichtung 4 mindestens eine Druckhülse 41 sowie einen Ventilstößel 42 auf. Die Druckhülse 41 ist innerhalb des Innenkörpers 40 verschiebbar gehalten. Zudem ist der Ventilstößel 42 über eine Stößelführung 49, die mittels eines Spannelements 44 eingespannt ist, in dem Innenkörper 40 gehalten.
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Zwischen dem Hülsenkörper 3 und dem Innenkörper bzw. dem Ventilstößel 42 ist ein Rückstellmittel 43 in Form einer Feder vorgesehen. Zudem weist das Kupplungselement 1 einen zwischen Hülsenkörper 3 und Innenkörper 40 wirkendes Verriegelungsmittel 46 auf, mit dem eine Verschiebung des Innenkörpers 40 relativ zum Hülsenkörper 3 blockierbar ist. Das Verriegelungsmittel 46 umfasst eine Mehrzahl von Sperrkugeln 47, eine Sperrhülse 48 sowie eine Feder 49. In der dargestellten Verriegelungsstellung werden die Sperrkugeln 47 durch eine Innenfläche 50 der Sperrhülse 48 so in den Hülsenkörper 3 gedrängt, dass eine Bewegung des Innenkörpers 40 in den Hülsenkörper 3 hinein blockiert wird.
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Wird nun beim Einkuppeln eines - nicht dargestellten - Kupplungssteckers eine Kraft auf den Innenkörper 40 und den Hülsenkörper 3 sowie einen Kolben 53 und einen Grundkörper 52 bewirkt, werden diese zunächst gemeinsam in eine erste Richtung R1 in das Gehäuse 2 geschoben. Dabei gleiten die Sperrkugeln 47 solange an der Innenfläche 50 entlang, bis diese zu der auf einem größeren Durchmesser gelegenen Innenfläche 51 der Sperrhülse 48 ausweichen können und eine Bewegung des Innenkörpers 40 in den Hülsenkörper 3 ermöglichen, wodurch die Feder 43 komprimiert wird. Bei diesem Vorgang wird folglich auch der Hülsenkörper 3 in die erste Richtung R1 bewegt. Befindet sich dabei das Blockiermittel 8 in seiner Blockerstellung, wird ein Einkuppeln eines Kupplungssteckers durch das Blockiermittel 8 verhindert, indem eine Bewegung des Hülsenkörpers 3 entlang der Kupplungsachse A begrenzt wird. Befindet sich das Blockiermittel 8 - wie dargestellt - ein seiner Freigabestellung, kann der Kuppelvorgang wie nachfolgend beschrieben fortgesetzt werden.
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Nachdem der Grundkörper 52 durch einen Kupplungsstecker in Richtung R1 bewegt worden ist, geben am Grundkörper 52 angeordnete Sperrkugeln 57 eine Bewegung des Kolbens in Richtung R1 frei. So kann ein Kupplungsstecker in das Gehäuse 2 eingeführt werden. In einer Kuppelstellung, in der die Feder 43 maximal komprimiert ist und der Innenkörper 40 maximal in den Hülsenkörper 3 eingefahren ist, können die Sperrkugeln 57 in eine dafür vorgesehene Nut an einem Kupplungsstecker eingreifen und so die mechanische Verbindung zwischen Kupplungselement 1 und einem Kupplungsstecker herstellen. Die Verriegelung erfolgt dadurch, dass eine Hülsenfeder 58 den Hülsenkörper 3 zurück - in Richtung R2 - in seine neutrale Ausgangstellung drängt.
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Ausgehend von der komprimierten Stellung der Feder 43 werden - nach dem Herstellen der mechanischen Verbindung - der Innenkörper 40, die Druckhülse 41 und der Ventilstößel 42 durch ein in den Strömungskanal 5 eingeleitetes Druckmittel in eine zweite Richtung R2 bewegt, bis die Druckhülse 41 in einer Anschlagstellung festgelegt wird, nämlich in ihrer weiteren Bewegung durch einen Kolben 53 begrenzt wird. Dabei befindet sich die Druckhülse 41 zumindest teilweise in einem eingebrachten Kupplungsstecker.
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Ausgehend von der Anschlagstellung der Druckhülse 41 werden der Innenkörper 40 und der Ventilstößel 42 weiterbewegt, so dass der Strömungskanal 5 dadurch freigegeben wird, dass sich der Ventilstößel 42 von der Druckhülse 41 entfernt und ein Ventilstößel eines Kupplungssteckers zurückgedrängt wird.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ferner der Grundkörper 52 starr mit dem Hülsenkörper 3 verbunden und wird mit diesem bewegt. Zudem ist der Kolben 53 vorgesehen, der über eine Kolbenfeder 54 an einem Stützelement 55 gelagert ist. Das Stützelement 55 ist in Kupplungsachsenrichtung betrachtet zwischen Hülsenkörper 3 und Grundkörper 52 eingespannt. Ferner ist eine zwischen Innenkörper 40 und Druckhülse 41 wirkende Feder 56 vorgesehen. Am Grundkörper 52 sind zudem die Sperrkugeln 57 zum Festlegen eines Kupplungssteckers angeordnet.
