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Die Erfindung betrifft eine hydraulische Kupplungsbuchse zur Verwendung mit einem hydraulischen Kupplungsstecker gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Eine gattungsgemäße Kupplungsbuchse dient der schnellen und leckagefreien Verbindung und Trennung hydraulischer Druckmittelleitungen. Sie ist beispielsweise an einem Ventil- oder Steuerblock angeordnet und wird bei Bedarf mit der entsprechenden Druckmittelleitung mit passendem hydraulischen Kupplungsstecker verbunden. Grundlegend weist sie ein Kupplungsgehäuse und einen darin verschieblich betätigbaren Buchsenkörper auf. In diesem sind zwei Sitzventile ausgebildet, von denen eines eine Druckmittelverbindung eines (meist lateralen) Versorgungskanals mit einer Steckeraufnahme, und das andere eine Druckmittelverbindung des Versorgungsraums mit einer Druckmittelsenke steuert. Letztgenanntes wird bei Betätigung des Buchsenkörpers, wenn die Steckeraufnahme zur Aufnahme des hydraulischen Kupplungssteckers freigegeben wird, betätigt, so dass der Druck innerhalb des Buchsenkörpers entlastet wird. Daraufhin erfolgt die Betätigung und Aufsteuerung des erstgenannten Sitzventils mechanisch über das Einführen des Kupplungssteckers.
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Ein Nachteil dieser Kupplungsbuchse ist, dass im Buchsenkörper Druckmittel dicht eingeschlossen sein kann, wenn beide Sitzventile geschlossen und der Versorgungsraum rückwärtig, beispielsweise von einem Steuerventil, abgeschlossen ist. Kommt es dann zu einer Erwärmung, kann der Druck im Innenraum des Buchsenkörpers stark ansteigen und zu Beschädigung oder Fehlfunktion führen.
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Aus der
DE 10 2009 034 616 A1 ist daher eine Kupplungsbuchse mit im Buchsengehäuse integriertem Druckbegrenzungsventil bekannt, über den dieser Druckanstieg begrenzt ist.
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Nachteilig hieran ist die Bauform der Kupplungsbuchse, da das integrierte Druckbegrenzungsventil in aufwändiger Weise abseits der sonstigen Funktionsachse der Kupplungsbuchse angeordnet ist.
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Die Lösung der Druckschrift
DE 10 2014 209 278 A1 integriert das Druckbegrenzungsventil in die Funktionsachse der Kupplungsbuchse. Dabei übernimmt das zuvor genannte zweite Sitzventil nicht nur die vorbeschriebene Druckentlastung bei mechanischer Freigabe der Kupplung, sondern auch die Druckbegrenzung im Innenraum. Für beide Funktionen ist nur der eine Ventilkörper mit zugeordnetem Ventilsitz vorgesehen. Der Ventilkörper ist dazu zum einen mechanisch bei Betätigung des Buchsenkörpers und zum anderen hydraulisch in Abhängigkeit einer Druckdifferenz zwischen Innendruck und Niederdruck betätigbar. Der Ventilkörper ist dabei als Hohlkörper oder Hülse ausgestaltet, wobei diese zur mechanischen Betätigung aus dem Buchsenkörper herausragt und für ihre hydraulische Betätigung eine präzise gefertigte Differenzfläche am Außenumfang aufweist, über die der Druck im Innenraum in Öffnungsrichtung wirksam ist. Die Fertigung dieses Ventilkörpers, unter der Maßgabe, beide Funktionen der Druckentlastung und der Druckbegrenzung präzise erfüllen zu können, ist herausfordernd.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungsbuchse mit Druckentlastungs- und Druckbegrenzungsfunktion zu schaffen, die einfacher zu fertigen ist.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Kupplungsbuchse mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Eine hydraulische Kupplungsbuchse zur Kupplung mit einem hydraulischen Kupplungsstecker hat ein Kupplungsgehäuse und einen darin zum Schließen oder Öffnen der Kupplung verschieblich betätigbaren Buchsenkörper. Beide sind vorzugsweise hülsenförmig ausgestaltet. Die Kupplungsbuchse hat insbesondere frontseitig einen Steckerraum zur zumindest abschnittsweisen Aufnahme des Kupplungssteckers, insbesondere lateral einen Versorgungsraum zur fluidischen Verbindung mit einem äußeren Versorgungskanal und insbesondere rückwärtig einen Niederdruckraum zur fluidischen Verbindung mit einer Druckmittelsenke oder einem Tank. Der Versorgungsraum ist fluidisch mit einem Innenraum der Kupplungsbuchse verbunden. Es ist eine Versorgungs-Sitzventileinrichtung vorgesehen, welche - insbesondere über die Kupplung der Kupplungsbuchse mit dem Kupplungsstecker oder dessen Einführen in den Steckerraum mechanisch - betätigbar und aufsteuerbar ist. Dabei ist über diese Betätigung zwischen dem Versorgungsraum und dem Steckerraum ein Versorgungsströmungspfad ausbildbar. Zudem ist eine Entlastungs-Sitzventileinrichtung vorgesehen, über deren eine Betätigung - insbesondere mechanische Betätigung - der Innenraum hin zum Niederdruckraum druckentlastbar ist, und über deren andere, vom Druck im Innenraum abhängige Betätigung - insbesondere hydraulische Betätigung - der Druck im Innenraum begrenzbar ist. Erfindungsgemäß hat die Entlastungs-Sitzventileinrichtung für die genannte Druckentlastung einen insbesondere mechanisch betätigbaren Ventilkörper mit zugeordnetem Ventilsitz und gesondert davon für die Druckbegrenzung, einen anderen, in Abhängigkeit des Drucks, insbesondere hydraulisch betätigbaren Ventilkörper mit zugeordnetem Ventilsitz. Diese sind koaxial oder zumindest im Wesentlichen koaxial angeordnet. Im Sinne dieser Schrift ist im Wesentlichen koaxial erfüllt, wenn die genannten Ventilsitze und -körper radial innerhalb einer Hüllfläche angeordnet sind, welche von der Außenkontur des größten ihrer Ventilkörper in dessen Betätigungsrichtung aufspannbar ist.
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So sind die Druckentlastungsfunktion und die Druckbegrenzungsfunktion von zwei gesonderten Sitzventilen der Entlastungs-Sitzventileinrichtung, und damit von voneinander unabhängig fertigbaren Ventilkörpern und Ventilsitzen gebildet. Deren koaxiale Anordnung ist bauraumtechnisch und funktional vorteilhaft. So ist eine Auslegung der einzelnen Funktionen Druckentlastung und -begrenzung und deren Fertigung vereinfacht.
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Insbesondere weist die Kupplungsbuchse bezüglich ihrer relativbeweglichen Komponenten, wie Ventilkörpern, Ventilsitzen, Federn und/oder dergleichen, vom Niederdruckraum hin zum Steckerraum einen konzentrischen oder koaxialen Aufbau auf.
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In einer Weiterbildung sind ein mechanisch betätigbarer Ventilkörper der Versorgungs-Sitzventileinrichtung und dessen zugeordneter Ventilsitz koaxial zu den bisher genannten Komponenten angeordnet.
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In einer Weiterbildung haben die Ventilkörper der Entlastungs-Sitzventileinrichtung entgegengesetzte Betätigungsrichtungen. Vorzugsweise ist der eine, insbesondere mechanisch betätigbare Ventilkörper der Entlastungs-Sitzventileinrichtung in den Buchsenkörper hinein betätigbar, und der andere, insbesondere hydraulisch betätigbare, ist in entgegengesetzter Richtung betätigbar. So ist es möglich, die beiden von derselben Feder, insbesondere Druckfeder, in ihre Ventilsitze zu belasten.
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Vereinfacht ist dies noch, wenn in einer Weiterbildung die Ventilsitze der Entlastungs-Sitzventileinrichtung konstant beabstandet, insbesondere fest verbunden sind.
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In einer Weiterbildung ist eine erste Feder als Druckfeder vorgesehen, über die die beiden Ventilkörper der Entlastungs-Sitzventileinrichtung gekoppelt und in ihren jeweils zugeordneten Ventilsitz belastet sind. Die erste Feder kann ein Elastomer, eine Schraubenfeder oder eine Gasfeder oder dergleichen sein, wobei sich aus Gründen des Standards, der Verlässlichkeit und des vorrichtungstechnischen Aufwandes eine Schraubenfeder anbietet.
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In einer bevorzugten Weiterbildung sind die beiden Ventilkörper der Entlastungs-Sitzventileinrichtung alleine über die erste Feder in ihren jeweils zugeordneten Ventilsitz belastet. Es ist somit keine weitere Feder vorgesehen, von der beispielsweise nur der eine dieser beiden Ventilkörper belastet ist und der andere nicht.
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Die erste Feder ist in einer Variante als ein erstes Federpaket mit mehreren parallel oder in Reihe geschalteten Federelementen ausgebildet.
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In einer Weiterbildung sind der mechanisch betätigbare Ventilkörper der Versorgungs-Sitzventileinrichtung und der Ventilsitz des anderen, insbesondere hydraulisch betätigbaren Ventilkörpers der Entlastungs-Sitzventileinrichtung über eine zweite Feder gekoppelt und in ihre jeweilige Schließrichtung belastet.
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Die zweite Feder ist in einer Variante als ein zweites Federpaket mit mehreren parallel oder in Reihe geschalteten Federelementen ausgebildet.
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In einer Weiterbildung haben der eine, insbesondere mechanisch betätigbare Ventilkörper der Entlastungs-Sitzventileinrichtung und der Ventilkörper der Versorgungs-Sitzventileinrichtung entgegengesetzte Betätigungsrichtungen.
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In einer Weiterbildung ist der eine, insbesondere mechanisch betätigbare Ventilkörper der Entlastungs-Sitzventileinrichtung zumindest bei vollständiger Betätigung vollständig innerhalb des Buchsenkörpers eingetaucht oder angeordnet.
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In einer Weiterbildung sind die beiden Ventilkörper der Entlastungs-Sitzventileinrichtung zumindest abschnittsweise gemeinsam in einer Führungshülse, insbesondere in Reihe aufgrund der Kopplung über die erste Feder, angeordnet und geführt.
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Die Führungshülse ist in einer Weiterbildung topfförmig, wobei der eine, insbesondere mechanisch betätigbare Ventilkörper der Entlastungs-Sitzventileinrichtung aus einer Topföffnung der Führungshülse herauskragt und dort vorzugsweise einen Betätigungsabschnitt hat.
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Die Führungshülse ist in einer Weiterbildung topfförmig ausgebildet, wobei der Ventilsitz des anderen, insbesondere hydraulisch betätigbaren Ventilkörpers der Entlastungs-Sitzventileinrichtung an einem Topfboden der Führungshülse ausgebildet ist, der vom genannten Ventilsitz ausgehend in Richtung Innenraum von einer ersten Drosselbohrung durchsetzt ist. So ist der andere Ventilkörper der Entlastungs-Sitzventileinrichtung vom Druck im Innenraum belastet und kann diesen durch Abheben von seinem Ventilsitz begrenzen.
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Vorzugsweise ist der ersten Drosselbohrung, ausgehend vom Innenraum, eine zweite Drosselbohrung vorgeschaltet. So kann der sich bei hydraulisch betätigtem Ventilkörper ergebende Druckmittelstrom der Druckbegrenzung gezielt begrenzt werden.
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In einer Weiterbildung ist ein Dichtabschnitt des anderen, insbesondere hydraulisch betätigbaren Ventilkörpers der Entlastungs-Sitzventileinrichtung ein Vollkörper, insbesondere eine Kugel oder ein Kegel, oder zumindest ein Kugelabschnitt oder Kegelabschnitt.
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In einer Weiterbildung ist dieser Ventilkörper zumindest abschnittsweise metallisch und/oder aus Kunststoff gefertigt.
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In einer Weiterbildung ist der eine, insbesondere mechanisch betätigbare Ventilkörper der Entlastungs-Sitzventileinrichtung ein Hohlkörper, insbesondere eine Hülse mit Durchgangsausnehmung.
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In einer Weiterbildung dazu ist ein Dichtabschnitt des einen, insbesondere mechanisch betätigbaren Ventilkörpers der Entlastungs-Sitzventileinrichtung eine außenumfängliche radiale Erweiterung am Ventilkörper.
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In einer Weiterbildung ist bei hydraulischer Betätigung des anderen Ventilkörpers der Entlastungs-Sitzventileinrichtung ein Druckbegrenzungs-Druckmittelströmungspfad vom Innenraum, über den diesem Ventilkörper zugeordneten Ventilsitz und durch den einen, insbesondere mechanisch betätigbaren Ventilkörper der Entlastungs-Sitzventileinrichtung hindurch hin zum Niederdruckraum ausbildbar.
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In einer Weiterbildung ist bei Betätigung des einen, insbesondere mechanisch betätigbaren Ventilkörpers der Entlastungs-Sitzventileinrichtung ein Entlastungs-Druckmittelströmungspfad vom Innenraum über den diesem Ventilkörper zugeordneten Ventilsitz hin zum Niederdruckraum ausbildbar. Der Innenraum ist so unabhängig von der Druckbegrenzungsfunktion entlastbar, insbesondere im Zuge einer mechanischen Betätigung des Buchsenkörpers zur Freigabe der Kupplung und/oder des Kupplungssteckers.
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In einer Weiterbildung ist ein Durchmesser der ersten Feder größer ist als derjenige eines Dichtabschnitts des hydraulisch betätigbaren Ventilkörpers. Um die erste Feder an diesem Dichtabschnitt abstützen zu können, ist in einer Weiterbildung ein zu diesem Dichtabschnitt gesonderter oder mit ihm einstückig gebildeter Stützabschnitt vorgesehen, an dem die erste Feder mit einem Endabschnitt anliegt. Der Stützabschnitt überträgt so die Kraft zwischen diesem Dichtabschnitt und der ersten Feder.
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Vorichtungstechnisch wenig aufwändig ist der Stützabschnitt mit Spiel in der Führungshülse geführt. Dabei ist das Spiel derart gewählt, dass ein Verkanten verhindert ist.
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In einer Weiterbildung sind Kanten des Stützabschnitts hin zu einer Innenmantelfläche der Führungshülse gerundet oder gefast, um ein Verkanten zu verhindern.
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In einer bevorzugten Weiterbildung sind ein randseitiges Spiel des Stützabschnitts in der Führungshülse, eine Höhe des Stützabschnitts in Betätigungsrichtung, eine Bearbeitung von Kanten des Stützabschnitts und/oder der Innenmantelfläche der Führungshülse so abgestimmt, dass das Verkanten des Stützabschnitts in der Führungshülse verhindert ist.
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Im Folgenden werden drei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Kupplungsbuchse in Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Kupplungsbuchse, eingebaut in einem Ventilblock, in einem Längsschnitt gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 2 ein Detail einer Druckbegrenzungsfunktion der Kupplungsbuchse gemäß 1,
- 3 eine Variante der Druckbegrenzungsfunktion gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, und
- 4 eine Variante der Druckbegrenzungsfunktion gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
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Gemäß 1 ist eine erfindungsgemäße hydraulische Kupplungsbuchse 1 in einem Ventilblock 2 eingesetzt. Auch Verwendungen an Gehäusen von Hydraulikkomponenten, Behältern, Hydraulikkupplungen mobiler Arbeitsmaschinen oder dergleichen sind möglich. Die Kupplungsbuchse 1 hat ein Kupplungsgehäuse 4, welches fest mit dem Ventilblock 2 verbunden ist. Das Kupplungsgehäuse 4 ist im Wesentlichen zylinderförmig und hülsenförmig ausgestaltet und mit seinem Außenumfang in eine Zylinderbohrung 6 des Ventilblocks 2 eingesetzt und dort axial festgelegt. Im Kupplungsgehäuse 4 ist ein zweiteiliger, überwiegend hülsenförmiger Buchsenkörper 8 entlang einer Mittelachse 10 der Kupplungsbuchse 1 axial verschieblich geführt. Ein erstes Teil 12 des Buchsenkörpers 8 hat im Bereich des Kupplungsgehäuses 4 einen nach außen offenen Steckerraum 14 zur zumindest abschnittsweisen Aufnahme eines Kupplungssteckers (nicht dargestellt). Vom Steckerraum 14 entfernt ist das erste Teil 12 mit einem zweiten Teil 16 des Buchsenkörpers 8 verbunden. Das zweite Teil 16 ist als Überwurfhülse ausgestaltet, die im gezeigten Ausführungsbeispiel mit dem ersten Teil 12 verschraubt ist.
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Das erste Teil 12 weist etwa im Bereich des Steckerraums 14 vollumfänglich sternförmig verteilt ausgebildete, sich jeweils nach radial außen konisch öffnende Durchgangsausnehmungen 18 auf, in denen jeweils eine Verriegelungskugel 20 aufgenommen ist. Unabhängig von der Axialstellung des Buchsenkörpers 8 ist ein Radialhub der Verriegelungskugeln 20 nach innen von der konischen Verjüngung und nach außen von einer Innenmantelfläche des Buchsengehäuses 4 begrenzt. Die Innenmantelfläche ist dabei mit in Axialrichtung variablem Radius versehen, wodurch bei axialer Betätigung des Buchsenkörpers 8 in Richtung des Steckerraumes 14 die Verriegelungskugel 20 mehr Hub nach radial außen gewinnt. So ist eine Freigabe der Kupplung, bzw. eines verriegelten Kupplungssteckers gegeben. Auf weitere Erläuterungen sei diesbezüglich zum Zwecke der Offenbarung auf die Druckschrift
DE 10 2014 209 278 A1 der Anmelderin verwiesen.
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Distal oder gegenüberliegend in axialer Richtung des Steckerraums 14 hat die Kupplungsbuchse 1 einen Niederdruckraum 22, der in Druckmittelverbindung mit einer Druckmittelsenke, beispielsweise einem Tank, ist. Auch hier sei auf weitere Erläuterungen verzichtet und zum Zwecke der Offenbarung auf die Druckschrift
DE 10 2014 209 278 A1 der Anmelderin verwiesen.
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Bezogen auf die Mittelachse 10 etwa mittig hat das erste Teil 12 einen nach radial außen weisenden Versorgungsraum 24, der über sternförmig ausgebildete, Radial-Axial-Bohrungen 26 mit einem Innenraum 28 des Buchsenkörpers 8 fluidisch verbunden ist.
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Am ersten Teil 12 ist ein Versorgungsventilsitz 30, im Folge zweiter Ventilsitz 30, ausgebildet, mit dem ein topfförmiger Ventilkörper 32, in Folge zweiter Ventilkörper 32, in Anlage bringbar ist. Der zweite Ventilkörper 32 ist über eine zweite Feder 34 gegen den zweiten Ventilsitz 30 belastet. Über das so ausgebildete Sitzventil 30, 32 ist ein Versorgungs-Druckmittelströmungspfad vom Versorgungsraum 24 über den zweiten Ventilsitz 30 in den Steckerraum 14 steuer- oder ausbildbar.
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Des Weiteren hat die Kupplungsbuchse 1 an ihrem den Niederdruckraum 22 aufweisenden Endabschnitt eine Entlastungs-Sitzventileinrichtung 36, über deren eine, im Ausführungsbeispiel mechanische Betätigung eine Druckentlastung des Innenraums 28 und über deren andere, in Abhängigkeit des Drucks pl im Innenraum 28 hydraulische Betätigung eine Begrenzung des Drucks pl realisiert ist. Für die Druckentlastung hat die Entlastungs-Sitzventileinrichtung 36 einen mechanisch betätigbaren Ventilkörper 38, im Folgenden erster Ventilkörper 38, und einen ihm zugeordneten Ventilsitz 40, im Folgenden erster Ventilsitz 40, am zweiten Teil 16. Dessen mechanische Betätigung kann beispielsweise über einen Nocken gemäß
1 links (mit starkem Strich dargestellt) erfolgen und führt zu seiner Verschiebung in
1 nach rechts, bis der Nocken am zweiten Teil 16 anschlägt (mit dünnem Strich dargestellt). Eine weitergehende Betätigung über den Nocken führt dann zur Verschiebung des Buchsenkörpers 8 in
1 nach rechts und damit zum Freigeben der Kupplung mit dem Ziel der Aufnahme oder der Freigabe eines Kupplungssteckers. Bezüglich dieses Vorgangs sei auf die Offenbarung der Druckschrift
DE 1 2014 209 278 A1 der Anmeldering verwiesen.
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Der erste Ventilkörper 38 ist von einer zur Mittelachse 10 koaxialen Durchgangsbohrung 42 durchsetzt und weist jeweils auf etwa einem Drittel und auf zwei Drittel seiner Länge einen außenumfänglichen Bund 44 und 46 auf. Der Bund 44 trägt dabei einen Dichtabschnitt oder eine Dichtfläche, der oder die in Anlage mit dem ersten Ventilsitz 40 bringbar ist. Der andere Bund 46 ist als Führungsbund ausgestaltet, wobei der erste Ventilkörper 38 über diesen in einer topfartigen Führungshülse 48 axial verschieblich geführt ist. Dabei kragt der erste Ventilkörper 38 aus einer Topföffnung der Führungshülse 48 heraus und ist distal vom Bund 44 mit einem Endabschnitt über eine Außenverzahnung mit dem zweiten Teil 16 in diesem axial verschieblich geführt. In der Führungshülse 48, in Richtung eines Topfbodens 50 der Führungshülse 48, ist der erste Ventilkörper 38 über eine erste Feder 52, die als Druckfeder ausgeführt ist, abgestützt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit erfolgt die weitere Beschreibung zunächst anhand von 2.
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2 zeigt das gemäß 1 definierte Detail A im Längsschnitt. Der Topfboden 50 ist gemäß 2 von einer Stufenbohrung 54 durchsetzt, in deren radial erweitertem, zur ersten Feder 52 weisenden Endabschnitt, ein hydraulisch betätigbarer Ventilkörper 56, im Folgenden dritter Ventilkörper 56, eingesetzt ist. Dieser ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Vollkörper, metallisch und kugelförmig ausgebildet. Gegen den Topfboden 50 ist von der ersten Feder 52 eine Platte 58 gespannt, die außenumfänglich, an einer Innenmantelfläche 60 der Führungshülse 48 mit Spiel geführt ist. Die Platte 58 überdeckt den radial erweitertem, zur ersten Feder 52 weisenden Endabschnitt der Stufenbohrung 54, in welchem der dritte Ventilkörper 56 angeordnet ist. Dieser ist in Anlage mit der Platte 58. Über die erste Feder 52 ist der dritte Ventilkörper 56 in seinen zugeordneten Ventilsitz 62, im Folgenden dritter Ventilsitz 62, belastet, wodurch gemäß 1 der Niederdruckraum 22 gegen den Innenraum 28 fluidisch gesperrt ist.
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Die Führungshülse 48 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit ihrem Topfabschnitt in einer ebenso im Wesentlichen topfförmige Abdeckhülse 64 eingepresst. Die Abdeckhülse 64 weist an ihrem Boden, benachbart und koaxial zur Stufenbohrung 54 der Führungshülse 48, eine den Topfboden der Abdeckhülse 64 durchsetzende Drosselbohrung 66 auf. Eine Druckmittelverbindung des Tankraums 22 mit dem Innenraum 28 gemäß 1 kann somit nur über die Drosselbohrung 66 erfolgen und wenn der dritte Ventilkörper 56 vom dritten Ventilsitz 62 abhebt.
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In einer (nicht dargestellten) Alternative dazu ist der Topfboden der Abdeckhülse 64 geschlossen, weist also keine derartige Drosselbohrung auf, und die Führungshülse 48 ist mit ihrem Topfabschnitt mit definiertem Spiel in der topfförmigen Abdeckhülse 64 aufgenommen. Der aus dem Spiel resultierende Spalt zwischen diesen Topfabschnitten stellt einen Drosselspalt dar, über den der Tankraum 22 mit dem Innenraum 28 fluidisch verbindbar ist. Über diesen Drosselspalt steht mit dem Innenraum 28 fluidisch verbundenes Druckmittel am dritten Ventilkörper 56 an. Wenn dieser von seinem dritten Ventilsitz 62 abhebt, wird die genannte fluidische Verbindung vom Innenraum 28 zum Tankraum 22 ausgebildet.
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Auf die weitergehende Beschreibung der Funktionsweise der Kupplungsbuchse 1 beim Kuppeln und Freigeben der Kupplung mit dem hydraulischen Kupplungsstecker sei an dieser Stelle verzichtet und wiederholt auf die Offenbarung der Druckschrift
DE 10 2014 209 278 A1 verwiesen. Es werden im Folgenden nur grundlegende Zustände und Betätigungsvorgänge der Kupplungsbuchse 1 beschrieben, die zum Verständnis der Erfindung notwendig sind.
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1 zeigt einen Grundzustand der Kupplungsbuchse 1, in dem kein Kupplungsstecker eingekuppelt ist und der Steckerraum 14 demnach frei ist. Des Weiteren sind der mechanisch betätigbare erste Ventilkörper 38 und der hydraulisch betätigbare zweite Ventilkörper 56 der Entlastungs-Sitzventilanordnung 36 unbetätigt. Beide Ventilkörper 38 und 56 sitzen demnach in ihrem zugeordneten Ventilsitz 40, beziehungsweise 62 gemäß 2. Es erfolgt somit weder eine Druckentlastung noch eine Druckbegrenzung bezüglich des Drucks pl im Innenraum 28.
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Des Weiteren sei angenommen, dass im Versorgungsraum 24 ein Versorgungsdruck pV ansteht. Weiter sei angenommen, dass der Versorgungsraum 24 rückwärtig von einem Steuerventil abgesperrt ist (nicht dargestellt). Demzufolge ist gemäß 1 der Innenraum 28 druckdicht am ersten Ventilsitz 40 und dritten Ventilsitz 62 gemäß 2 und am zweiten Ventilsitz 30 gemäß 1 abgesperrt. Das eingeschlossene Druckmittelvolumen unterliegt thermischen Schwankungen und damit einer Änderung seiner Dichte. Dementsprechend ändert sich auch der Druck pl im Innenraum 28. Dieser steht im gezeigten Ausführungsbeispiel über die Drosselbohrung 66 und die Stufenbohrung 54 an der Stirnseite des hydraulisch betätigbaren, dritten Ventilkörpers 56 der Entlastungs-Sitzventileinrichtung 36 an. Dies trifft auch für die oben besprochene Alternative ohne die genannte Drosselbohrung zu, wobei in diesem Fall der Druck pl dann über den oben genannten Spalt zwischen der Führungshülse 48 und der Abdeckhülse 64 ansteht. Übersteigt der Druck pl nun ein Druckäquivalent der ersten Feder 52 gemäß 1, 2, so hebt der dritte Ventilkörper 56 aus dem dritten Ventilsitz 62 gemäß 2 ab und es bildet sich im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Druckbegrenzungs-Strömungspfad vom Versorgungsraum 24 gemäß 1, über die Radialbohrung 26, zum Innenraum 28 und von diesem über die Drosselbohrung 66, die Stufenbohrung 54 und die Durchgangsausnehmung 42 hin zum Niederdruckraum 22 aus. Dementsprechend wird Druckmittel aus dem Innenraum 28 entlassen und der Druck pl im Innenraum 28 sinkt, bis die Feder 52 den dritten Ventilkörper 56 wieder in dem dritten Ventilsitz 62 drückt. Dies stellt die Druckbegrenzungsfunktion dar.
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Die Funktion des mechanisch betätigbaren, ersten Ventilkörpers 38, zusammenwirkend mit dem ersten Ventilsitz 40 zur Druckentlastung im Vorfeld einer Betätigung des Buchsenkörpers 8, zur Freigabe des Steckerraums 14 oder zum Entkuppeln des Kupplungssteckers, ist detailliert in der Druckschrift
DE 10 2014 209 278 A1 beschrieben, so dass auch an dieser Stelle auf deren Offenbarung verwiesen sei.
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Die 3 und 4 zeigen ein zweites und drittes Ausführungsbeispiel im Bereich des hydraulisch betätigbaren, dritten Ventilkörpers.
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Gemäß 3 ist abweichend vom ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 2 die Platte 158 nicht geschlossen, sondern mit einer koaxialen Durchgangsbohrung 68 ausgeführt. An deren Rand kommt der kugelförmige dritte Ventilkörper 56 distal vom Ventilsitz 162 zentriert zum Liegen. Beim vorbeschriebenen Abheben des dritten Ventilkörpers 56 vom dritten Ventilsitz 162 drückt der dritte Ventilkörper 56 die Platte 158 in 3 nach links, wodurch sich der vorbeschriebene Druckbegrenzungs-Strömungspfad ausbildet. Wie bereits im ersten Ausführungsbeispiel muss dabei das Druckmittel an dem Ventilkörper 56 vorbei und zudem außenumfänglich durch einen Spalt, der zwischen der Platte 158 und der Innenmantelfläche 60 der Führungshülse 48 per Spiel ausgebildet ist, strömen.
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4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel mit einem hydraulisch betätigbaren, dritten Ventilkörper 256, wobei nun eine Platte 258 mit dem kugelförmigen Ventilkörper 256 einstückig gebildet ist und etwa auf Höhe von dessen Äquator angeordnet ist. Aufgrund der Einstückigkeit ist keine Relativbewegung mehr zwischen der die Führungsfunktion aufweisenden Platte 258 und dem die Dichtfunktion aufweisenden Ventilkörper 256 gegeben. Wie bereits in den beiden vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen muss das Druckmittel an dem Ventilkörper 256 vorbei und zudem außenumfänglich durch einen Spalt, der zwischen der Platte 258 und der Innenmantelfläche 60 der Führungshülse 48 per Spiel ausgebildet ist, strömen.
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Über die beschriebene Bauweise ist die mechanisch und hydraulisch betätigbare Entlastungs-Sitzventileinrichtung 36 physisch in zwei koaxial angeordnete Entlastungs-Sitzventile aufgeteilt: In ein, insbesondere mechanisch betätigbares Entlastungs-Sitzventil zur Druckentlastung des Innenraums 28, das den ersten Ventilkörper 38 und ersten Ventilsitz 40 aufweist, und in ein hydraulisch betätigbares Entlastungs-Sitzventil zur Begrenzung des Drucks pl im Innenraum 28, das den dritten Ventilkörper 56; 256 und den dritten Ventilsitz 62; 162; 262 aufweist. Anders als bei der Lösung gemäß dem Stand der Technik, bei der beide Funktionen, die Druckentlastung bei mechanischer Betätigung und die Druckbegrenzung mittels hydraulischer Betätigung, über den gleichen Ventilkörper erfüllt wurden, ist somit die jeweilige Funktion, bzw. der jeweilige Ventilkörper und Ventilsitz, getrennt voneinander auslegbar und fertigbar. Dies vereinfacht die Auslegung und Fertigung.
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Das hydraulisch betätigbare Sitzventil mit seinem dritten Ventilkörper 56; 256, dritten Ventilsitz 62;262 und der ersten Feder 52 weist bezüglich einer Auslegung und Optimierung folgende Merkmale auf:
- Je weicher die erste Feder 52, desto kleiner ist eine Toleranz des notwendigen Öffnungsdrucks pI. Somit ist es möglich, dass auf eine Einstellmöglichkeit für die Federvorspannung der ersten Feder 52 verzichtet werden kann.
- Je kleiner der Durchmesser des dritten Ventilkörpers 56; 256, umso kleinere Federkräfte der ersten Feder 52 sind erforderlich. Bei großer Federkraft ist jedoch auch ein größerer Durchmesser des dritten Ventilkörpers 56; 256 möglich.
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Die Drosselbohrung 66 und die Stufenbohrung 54; 154; 254, insbesondere deren radial verengter Abschnitt, führen aufgrund ihrer Drosselwirkung zu einem kleinen Druckbegrenzungsstrom, so dass nach einem Öffnungshub des dritten Ventilkörpers 56; 256 dieser besser in den dritten Ventilsitz 62; 262 zurückfindet.
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Ein spitzerer Sitzwinkel des dritten Ventilsitzes 62; 262 führt ebenso dazu, dass der dritte Ventilkörper 56; 256 besser in seinen dritten Ventilsitz 62; 262 zurückfindet.
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Überströmkanäle, die umfänglich um den dritten Ventilkörper 56; 256 in der Stufenbohrung 54; 154 ausgebildet sind, beispielsweise gefräst oder getaumelt sind, insbesondere mit torxförmigem oder anderem sternförmigem Querschnitt, ermöglichen eine optimale Führung des dritten Ventilkörpers 56 in der Stufenbohrung 54; 154.
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Verrundete Außenumfangskanten der Platte 58; 158; 258 und/oder dortiges weiches Material, verhindern ein Verhaken der Platte 58; 158; 258 bei deren Führung in der Führungshülse 48.
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Ein geringes Spiel der Platte 58; 158; 258 in der Führungshülse 48 ermöglicht es, einen Schiefstand und damit Querkräfte auf den dritten Ventilkörper 56; 256 zu vermeiden. So geht dieser sicher in seinen dritten Ventilsitz 62; 262.
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Offenbart ist eine hydraulische Kupplungsbuchse zur Kupplung mit einem hydraulischen Kupplungsstecker, mit einer Versorgungs-Sitzventileinrichtung, über deren Betätigung ein Versorgungsströmungspfad zwischen einem Versorgungsraum und einem Steckerraum der Kupplungsbuchse ausbildbar ist, und mit einer Entlastungs-Sitzventileinrichtung, über deren Betätigung zum einen ein Innenraum der Kupplungsbuchse hin zu einer Druckmittelsenke druckentlastbar ist, und zum anderen ein Druck im Innenraum begrenzbar ist. Dabei sind gesondert voneinander für die Druckentlastung und die Druckbegrenzung jeweils ein Ventilkörper mit zugeordnetem Ventilsitz vorgesehen, und diese sind zueinander koaxial angeordnet.
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Bezugszeichenliste:
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- 1
- Kupplungsbuchse
- 2
- Ventilblock
- 4
- Kupplungsgehäuse
- 6
- Innenmantelfläche
- 8
- Buchsenkörper
- 10
- Mittelachse
- 12
- erster Teil
- 14
- Steckerraum
- 16
- zweiter Teil
- 18
- Durchgangsausnehmung
- 20
- Verriegelungskugel
- 22
- Niederdruckraum
- 24
- Versorgungsraum
- 26
- Radialbohrung
- 28
- Innenraum
- 30
- zweiter Ventilsitz
- 32
- zweiter Ventilkörper
- 34
- zweite Feder
- 36
- Entlastungs-Sitzventileinrichtung
- 38
- erster Ventilkörper
- 40
- erster Ventilsitz
- 42
- Durchgangsausnehmung
- 44
- Dichtbund
- 46
- Führungsbund
- 48
- Führungshülse
- 50
- Topfboden
- 52
- erste Feder
- 54
- Stufen- /Drosselbohrung
- 56; 256
- dritter Ventilkörper
- 58; 158; 258
- Platte
- 60
- Innenmantelfläche
- 62; 262
- dritter Ventilsitz
- 64
- Abdeckhülse
- 66
- Drosselbohrung
- 68
- Durchgangsbohrung
- pV
- Druck Versorgungsraum
- pS
- Druck Steckerraum
- pl
- Druck Innenraum
- pT
- Druck Niederruckraum
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009034616 A1 [0004]
- DE 102014209278 A1 [0006, 0038, 0039, 0047, 0050]
- DE 12014209278 A1 [0042]
