DE19938876C2 - Anordnung zur Schnellkupplung von Hydrauliksystemen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Schnellkupplung von Hydrauliksystemen, die aus einer Mehrzahl von einen Hydraulik-Speisekreis abschließenden Einzelventilen besteht zur mechanischen und hydraulischen Kupplung mit Einzelventilen, die wenigstens einen Hydraulik-Verbraucherkreis abschließen. Kern der Erfindung ist es, die Druckräume der speisekreisseitigen Einzelventile über jeweils zugeordnete Entlastungsventile mit einem gemeinsamen Verbindungskanal zu einem geschlossenen Druckausgleichssystem zu verbinden, in dem die Druckräume der Einzelventile einander gegenseitig je nach Druckkonstellation als Ausgleichsbehälter dienen können. Dabei ist in jedem Entlastungsventil ein Ventilkörper durch eine Rückstellkraft derart gegen seinen Ventilsitz vorgespannt, daß es bei Druckgleichgewicht oder Überdruck im speisekreisseitigen Druckraum geschlossen ist, bei einem die Rückstellkraft des Entlastungsventils übersteigenden Überdruck im Verbindungskanal jedoch selbsttätig öffnet. Weiter sind Vorrichtungen zur Zwangsbetätigung wenigstens einzelner Entlastungsventile vorgesehen. Hierdurch wird erreicht, daß vor dem Kupplungsvorgang zur Verringerung der manuell aufzubringenden Kraft eine leckagefreie Druckentlastung evtl. druckbeaufschlagter speisekreisseitiger Druckräume vorgenommen werden kann, wobei die Druckräume nicht druckbeaufschlagter Einzelventile sowie der gemeinsame Verbindungskanal als Druckausgleichsbehälter dienen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Schnellkupplung von Hydrauliksystemen der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art.

Derartige Anordnungen finden vielfach Anwendung etwa im landwirt­ schaftlichen Bereich zur Kupplung von hydraulisch betriebenen Zusatzgeräten, wie zum Beispiel Wendepflügen oder Hubschaufeln, an einen Traktor. Die einzelnen Kupplungsstellen werden im allgemeinen als Gerätesteckdosen bezeichnet. Üblicherweise bilden je zwei dieser Steckdosen die paarigen Ausgänge eines Wegeventils, an das je ein Verbraucherkreis mit Vor- und Rücklauf angeschlossen wird. In der Regel sind die am Traktor angeordneten, speisekreisseitigen Steckdosen muffenartig ausgeführt und dienen der Aufnahme korrespondierender verbraucherkreisseitiger Stecker. Dies ist üblich und technisch sinnvoll, jedoch nicht zwingend. Im folgenden sollen daher die einzelnen, traktorseitigen Gerätesteckdosen allgemeiner als speisekreisseitige Einzelventile bezeichnet werden. Die verbraucherkreisseitigen Hydrau­ likstecker sollen im folgenden allgemein als verbraucherkreisseitige Einzelventile angesprochen werden.

Heutige Traktoren weisen in der Regel vier bis acht Wegeventile, das heißt bis zu 16 speisekreisseitige Einzelventile zur Kupplung bis zu ebenso vieler verbraucherkreisseitiger Einzelventile auf.

Üblicherweise ist jedes Einzelventil mit einem Ventilkörper versehen, der durch Vorspannmittel, insbesondere Rückstellfedern gegen einen Ventilsitz vorgespannt ist und somit im ungekuppelten Zustand einen inneren Druckraum gegen den Außenraum abdichtet. Im Kupplungszu­ stand dagegen sind speise- und verbraucherkreisseitige Einzelventile mechanisch miteinander verriegelt, so daß ihre Ventilkörper entweder durch den jeweils anderen Ventilkörper oder andere hierzu geeignete Vorrichtungen von ihrem Ventilsitz zurück versetzt sind und somit ihre jeweiligen Ventilöffnungen freigeben, sodaß Speise- und Verbraucher­ kreis hydraulisch miteinander verbunden werden.

Da die Kupplung in der Regel von Hand erfolgt, und die Ventilkörper daher durch manuell aufzubringende Kraft aus ihrer Schließstellung verschoben werden müssen, ist ein Druckaufbau im Speise- oder Verbraucherkreis im nichtgekuppeltem Zustand problematisch. Herrscht nämlich im ungekuppeltem Zustand in einem oder beiden der Kreise ein hydraulischer Überdruck, so muß dieser durch Anwendung manueller, axialer Kraft beim Kuppelvorgang überwunden werden. Da der anliegen­ de Druck jedoch bis bis zum Betriebsdruck des Systems betragen kann, ist dies nicht in allen Fällen möglich.

Der unerwünschte Druckaufbau in ungekuppeltem Zustand kann auf verschiedene Weise erfolgen. In einem in der Sonne stehenden Ackerge­ rät kann sich beispielsweise aufgrund der temperaturbedingten Ausdeh­ nung des Hydraulikmediums ein erheblicher Druck aufbauen. Im Speisekreis kann bereits das Umschalten oder Absperren eines Wege­ ventils im ungekuppelten Zustand zu einer Beaufschlagung eines bis dahin druckfreien Einzelventils mit dem Systemdruck führen.

Insgesamt lassen sich vier Fälle unterscheiden:

• 1. 1.) Speise- wie verbraucherkreisseitiges Einzelventil sind druck­ los.
• 2. 2.) Speisekreisseitiges Einzelventil ist drucklos, verbraucherkrei­ sseitiges Einzelventil ist druckbeaufschlagt.
• 3. 3.) Speisekreisseitiges Ventil ist druckbeaufschlagt, verbraucher­ kreisseitiges Ventil ist drucklos.
• 4. 4.) Speise- wie verbraucherkreisseitiges Einzelventil sind druck­ beaufschlagt.

Fall 1.) stellt den wünschenswerten Zustand dar, in dem eine Kupplung problemfrei möglich ist.

Zur Lösung von Fall 2.) bietet der Stand der Technik sogenannte unter Druck kuppelbare (UDK-)Systeme an. Beispielhaft sei hier das in EP 0 113 206 B1 offenbarte System genannt. Hierbei ist der Ventilkörper des speisekreisseitigen Einzelventils zweifach vorgespannt. Eine erste schwächer ausgeführte Rückstellfeder weist im ungekuppelten Zustand eine Ruhekompression auf und hält den Ventilkörper gegen seinen Ventilsitz vorgespannt. Sie ist im Kupplungssollzustand, das heißt wenn sowohl das speise- wie das verbraucherkreisseitige Ventil geöffnet sind, wenig mehr komprimiert. Eine zweite, stärker ausgeführte Vorspannfeder wird erst über ihre Ruhekompression hinaus komprimiert, wenn das druckbelastete, verbraucherkreisseitige Einzelventil den speisekreisseiti­ gen Ventilkörper über seine Kupplungssolllage hinaus verschiebt. Auf diese Weise wird ein Zwischenzustand erreicht, bei dem das verbrau­ cherkreisseitige Einzelventil geschlossen und das speisekreisseitige Ventil übermäßig geöffnet ist, wobei jedoch eine mechanische Verrie­ gelung des Muffengrundkörpers über die Sperrkugeln mit dem verbrau­ cherkreisseitigen Einzelventil ermöglicht wird. Durch anschließende Beaufschlagung des gekuppelten Systems mit speisekreisseitigem Hydraulikdruck wird die verbraucherkreisseitige Druckbelastung des Ventilkörpers überwunden und beide Ventilkörper werden in ihre Kupplungssolllage überführt, in welcher beide Ventile geöffnet sind. Dieses System ist geeignet, den zuvor unter Ziff. 2.) dargelegten Problemfall zu lösen, versagt jedoch in den mit 3.) und 4.) bezeichneten Fällen.

Zur Lösung des gleichen Problems sind Systeme bekannt, bei denen der speisekreisseitige Ventilkörper samt seiner Rückstellfeder in einer axial in einem Gehäuse dichtend verschieblichen Hülse angeordnet ist, die ihrerseits über eine kräftiger ausgelegte, im Folgenden als UDK-Feder bezeichnete Hülsenrückstellfeder in Ventilschließrichtung vorgespannt ist.

Zur Lösung der Problemfälle 2.), 3.) und 4.) schlägt DE 37 04 159 A1 folgende Anordnung vor: Der speisekreisseitige Ventilkörper ist hülsenartig ausgebildet und weist in seinen Außenbereichen eine Negativform des verbraucherkreisseitigen Ventilkörpers auf. Dichtend in der Hülse des speisekreisseitigen Ventilkörpers gelagert ist ein axial beweglich angeordneter Stößel. Zur Kupplung wird das steckerartig ausgebildete, verbraucherkreisseitige Ventil in das muffenartig ausgebildete speisekreisseitige Ventil so tief eingeführt, daß der verbraucherkreisseitige Ventilkörper in seinem Mittelbereich an dem vorgenannten Stößel und mit seinen Außenbereichen an dem als Negativform ausgeführten hülsenartigen speisekreisseitigen Ventilkörper zur Anlage kommt. Über einen Hebelmechanismus ist alsdann eine Exzenterwelle mit drei Steuerflächen betätigbar. Vermittels einer ersten Steuerfläche wird eine äußere Verriegelungshülse so weit axial verschoben, daß Stecker und Muffe über eine Sperrkugelverriegelung mechanisch miteinander verriegelt werden. Eine zweite Steuerfläche bewirkt gleichzeitig ein Zurückziehen des hülsenartigen, speisekreisseitigen Ventilkörpers, wodurch das speisekreisseitige Ventil geöffnet wird. Gleichzeitig erfährt der Stößel über eine dritte Steuerfläche einen axialen Vortrieb, der den verbraucherkreisseitigen Ventilkörper in seine Öffnungsstellung verschiebt. Dieses System ist grundsätzlich geeignet, in sämtlichen genannten Fällen eine sichere Kupplung herbeizuführen, wobei etwaige Druckbeaufschlagungen durch die Hebelübersetzung überwindbar sind. Nachteilig dabei ist jedoch, daß für jedes Einzelventil ein Hebel vorgesehen sein muß, dessen Länge ausreichen muß, um die nötige Kraftübersetzung herbeizuführen. Dies ist insbesondere bei Traktoren mit einer großen Anzahl von Einzelventilen hinderlich und platzraubend.

Weiter bieten auch EP 0 265 569 B1 und EP 0 203 876 B1, die den gleichen Gegenstand unter verschiedenen Aspekten beschreiben, einen weiteren Vorschlag zur Lösung sämtlicher vier Konstellationen. Das speisekreisseitige Einzelventil ist als UDK-Kupplung ausgeführt, wobei der Ventilkörper in seinem hinteren Teil hülsenartig ausgeführt und in einer zweiten, verschieblichen Hülse gelagert ist. Er wird von einer Rückstellfeder mit besonders langem Hub vorgespannt, so daß eine Verschiebung des Ventilkörpers weit über die Kupplungssolllage hinaus ermöglicht wird. Hierdurch wird Fall 2.) bewältigbar. Weiter ist im Innenbereich des speisekreisseitigen Ventilkörpers ein Hilfsventil vorgesehen, das im geöffneten Zustand den speisekreisseitigen Druck­ raum mit dem Außenraum verbindet. Es ist durch axiale Verschiebung eines die Vorderfläche des speisekreisseitigen Ventilkörpers überragen­ den Stößels betätigbar. Beim Einführen des verbraucherkreisseitigen Ventils wird daher das mit einer schwachen Feder vorgespannte Hilfsventil in jedem Fall geöffnet, wodurch eine evtl. bestehende Druckbelastung des speisekreisseitigen Ventils über das Hilfsventil abgeführt wird. Problemfall 3.) wird damit in den unproblematischen Fall 1.) überführt, wogegen Problemfall 4.) in Problemfall 2.) überführt wird, der durch Anwendung des zuvor beschriebenen UDK-Prinzips lösbar ist. Nachteilig bei diesem System ist jedoch die erhebliche Leckage. Insbesondere in Fall 3.) werden sowohl das Hilfsventil als auch das verbraucherkreisseitige Ventil geöffnet, bevor eine mediendichte Verbindung zustandegekommen ist. In allen übrigen Fällen wird zumindest das Hilfsventil bereits zu diesem Zeitpunkt geöffnet. Dies führt zu Verlusten an Hydrauliköl einerseits und zu erheblichen Verschmutzungen der Fahrzeuge und Geräte sowie der Umwelt anderer­ seits.

Ein ähnliches Entlastungsprinzip offenbart EP 0 038 056 B1. Hier ist in der hinteren, dem Ventilsitz gegenüberliegenden Abschlußwand des speisekreisseitigen Einzelventils ein besonderes Entlastungsventil angebracht, das vermittels eines Hebelmechanismus geöffnet werden kann, wenn der Überdruck in der Druckkammer des Einzelventils beim Einkuppeln nicht manuell überwunden werden kann. Die sich aus der Notwendigkeit eines Hebel für jedes Ventil sowie der Leckage ergeben­ den Nachteile verhalten sich analog zu den zuvor diskutuierten Proble­ men.

Schließlich offenbart DE 36 26 882 C2 eine Mehrzahl von speisekrei­ sseitigen Einzelventilen mit UDK-Mechanismus und integriertem Entlastungsventil. Herrscht in der Druckkammer eines speisekreisseiti­ gen Einzelventils ein manuell nicht überwindbarer Überdruck, verschiebt sich beim Kupplungsvorgang mit einem verbraucherkreisseitigen Einzelventil die gesamte, als verschiebliche Patrone ausgeführte Druckkammer nach hinten und gibt dabei ein Membranventil frei, über welches Hydraulikflüssigkeit abgegeben wird, was zu einer Entlastung der Druckkammer führt. Im druckfreien Zustand wird die Patrone durch Federkraft wieder in ihre ursprüngliche Stellung gebracht, während sich der Ventilkörper relativ zur Patrone nach hinten bewegen läßt, das heißt, das Einzelventil kann geöffnet werden. Die zur Entlastung abgelassenen Hydraulikflüssigkeit fließt über einen mehreren Einzelventilen gemein­ samen Verbindungskanal in einen unter Atmosphärendruck stehenden Ausgleichsbehälter, aus dem sie dem System auf nicht näher erläutertem Wege wieder zugeführt werden kann. Auch dieses System, mit dem alle Problemlagen 1.) bis 4.) gelöst werden können, weist verschiedne Nachteile auf. Der Ausgleichsbehälter muß zum Druckausgleich mit der Umgebung im wesentlichen offen sein. Dadurch erhöht sich die Gefahr der Verschmutzung bzw. der Aufnahme von Wasser in die Hydraulikflüs­ sigkeit, was häufigeren Austausch erforderlich macht. Außerdem bedeuten der Ausgleichsbehälter und der Rückführmechanismus für die dort gesammelte Hydraulikflüssigkeit einen erhöhten Platzbedarf sowie zusätzlichen technischen Aufwand. Weiter muß jedes Ventil einzeln entlastet werden. Schließlich ist eine Entlastung nur im Rahmen eines Einkuppelvorgangs möglich. Das wirkt sich insbesondere bei Reparatu­ ren negativ aus, wenn der Speisekreis vor einer notwendigen Öffnung entlastet werden soll, der Traktor aber separat in der Werkstatt steht, also kein Verbraucherkreis eingekuppelt werden kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Hydraulikkupplungssystem der eingangs genannten Art zu schaffen, das es ermöglicht, in sämtlichen vier vorgenannten Fallkonstellationen eine problemfreie Kupplung von Speise- und Verbraucherkreis zu ermögli­ chen, wobei die Leckage minimiert und die Handhabung möglichst komfortabel und einfach gestaltet werden soll.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1. Diesen kommt im einzelnen folgende Bedeutung zu.

Bei der Suche nach der Problemlösung wird nicht länger allein das Einzelventil betrachtet, sondern sämtliche vorhandenen Einzelventile werden als ein System angesehen, wobei jedes druckfreie Einzelventil einem druckbelasteten als Ausgleichsbehälter dienen kann. Dies ist sinnvoll, da bei einem System mit N Einzelventilen höchstens N - 1 Einzelventile druckbelastet sein können. Es ist daher ein gemeinsamer Verbindungskanal vorgesehen, von dem jedes Einzelventil durch ein zusätzliches. Entlastungsventil getrennt ist. Das Entlastungsventil weist einen Ventilkörper auf, der von einer zum Beispiel durch eine Rückstellfeder erzeugten Kraft gegen seinen Ventilsitz vorgespannt wird. Das Ventil ist dabei so angeordnet, daß ein Überdruck in dem zugehörigen Einzelventil in Richtung der Vorspannkraft wirkt und das Entlastungsventil geschlos­ sen hält. Dies ist wichtig, um im gekuppelten Zustand einen bestim­ mungsgemäßen Hydraulikbetrieb, der gezielt einzelne Ventile anspricht, zu gewährleisten. Ein Überdruck im Verbindungskanal hingegen wirkt entgegen der Vorspannkraft und öffnet bei hinreichender Höhe das Entlastungsventil und entläßt den Überdruck im Verbindungskanal in den speisekreisseitigen Druckraum des zugehörigen Einzelventils, der damit als Druckausgleichsbehälter wirkt.

Außerdem ist eine Vorrichtung zur Zwangsbetätigung des Entlastungs­ ventils vorgesehen, die geeignet ist, das Ventil auch entgegen einem Überdruck im speisekreisseitigen Druckraum des zugehörigen Einzel­ ventils zu öffnen und den Druck in den Verbindungskanal zu entlassen.

Auf diese Weise kann das folgende Funktionsprinzip realisiert werden:
Soll ein verbraucherkreisseitiges Einzelventil mit einem druckbelasteten speisekreisseitigen Einzelventil gekuppelt werden, wird zunächst durch die Zwangsbetätigungsvorrichtung das zugehörige Entlastungsventil geöffnet. Der Überdruck im speisekreisseitigen Druckraum des Einzel­ ventils wird damit in den gemeinsamen Verbindungskanal entlassen. Bei geringem Überdruck des Einzelventils genügt diese Volumenvergröße­ rung häufig bereits zum Druckabbau aus. Bei höherem Überdruck im Einzelventil baut sich nach dem Öffnen des Entlastungsventils auch im gemeinsamen Verbindungskanal ein Überdruck gegenüber allen nicht oder weniger druckbelasteten Einzelventilen auf. Übersteigt dieser Überdruck die Rückstellkräfte der entsprechenden Entlastungsventile, werden diese geöffnet und die druckunbelasteten, speisekreisseitigen Druckräume der zugehörigen Einzelventile mit dem Verbindungskanal hydraulisch verbunden, so daß sie als Druckausgleichsbehälter dienen können. Der in dem ersten Einzelventil ursprünglich herrschende Überdruck wird somit auf ein Mehrfaches des ursprünglichen Druck­ raumvolumens verteilt. Wegen der minimalen Kompressibilität üblicher­ weise verwendeter Hydraulikflüssigkeiten reicht diese Volumenvergrößerung verbunden mit der natürlichen Elastizität der Materialien und Verbindungen aus, um den Überdruck in dem ersten Einzelventil vollständig abzubauen.

Bei diesem Vorgang tritt keinerlei Leckage auf, da der Druck in einem geschlossenen System lediglich umverteilt wird. Besonders vorteilhaft ist es, daß lediglich das zu dem zu kuppelnden Einzelventil gehörige Entlastungsventil zwangsbetätigt werden muß. Die übrigen Einzelventile öffnen sich selbsttätig je nach den Druckverhältnissen, die dem Benutzer nicht bekannt sein müssen. Die besonders problematischen Fäl­ le 3.) und 4.) werden damit in den problemfreien Fall 1.) bzw. in den nach dem Stand der Technik lösbaren Fall 2.) überführt.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen der speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.

Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch zwei speisekreisseitige Einzel­ ventile einer erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein speise- und verbraucherkrei­ sseitiges Einzelventil unmittelbar vor der Kupplung bei geöffnetem Entlastungsventil

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Zwangs­ betätigungsvorrichtung eines Entlastungsventils im geöff­ neten Zustand.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch zwei speisekreisseitige Einzel­ ventile 1 einer erfindungsgemäßen Hydraulikanordnung. Die Einzelventile 1 sind muffenartig zur Aufnahme korrespondierender Steckerventile 2 des Verbraucherkreises ausgeführt. Zur mechanischen Verriegelung von Muffe und Stecker ist eine Sperrkugelverriegelung vorgesehen. Diese umfaßt neben den Sperrkugeln 3 auch die Verriege­ lungshülse 4 sowie deren Rückstellfeder 5. Dies ist eine nach dem Stand der Technik bekannte Verriegelungsart, die jedoch auch anderweitig ausgeführt sein kann.

Der Ventilkörper 6 ist im Bereich des Ventilsitzes 7 kegelstumpfartig ausgeführt. In seinem vorderen Bereich weisen die Kegelflächen 8 eine konkave Krümmung auf. Diese Form des Ventilkörpers 6 hat sich in der Praxis bewährt, da mit kleinem Hub ein großvolumiger Durchströmkanal freigegeben werden kann. Andere Ventilkörperformen, etwa Kugelform, sind bekannt und könnten auch in der vorliegenden Erfindung Anwen­ dung finden. Der Ventilkörper 6 ist über eine Rückstellfeder 9 gegen den rückwärtigen Bereich einer verschieblichen Hülse 10 einerseits und gegen seinen Ventilsitz 7 andererseits vorgespannt. Die verschiebliche Hülse 10 ist im Muffengrundkörper 11 des Einzelventils 1 verschieblich und dichtend gelagert. Sie ist über eine weitere, stärker als die Rück­ stellfeder 9 ausgeführte UDK-Feder 12 gegen die rückwärtige Begren­ zung des Muffengrundkörpers 11 vorgespannt. Diese Anordnung entspricht im wesentlichen einer UDK-Kupplung bekannter Art, wie sie auch zuvor bereits beschrieben wurde. Zur speziellen Ausführung der UDK-Kupplung macht der Stand der Technik eine Reihe von Vorschlä­ gen, die sämtlich auch bei der vorliegenden Erfindung einsetzbar sind.

Grundsätzlich ist es auch möglich, den Problemfall 2.) über eine verbraucherkreisseitige Vorrichtung zur Druckentlastung zu lösen. Die UDK-Kupplung stellt also keinen essentiellen Bestandteil der vorliegen­ den Erfindung dar, sondern veranschaulicht lediglich eine besonders vorteilhafte Ausführungsform.

Kern der Erfindung nach Anspruch 1 ist vielmehr, daß die Druckräu­ me 13 aller speisekreisseitigen Einzelventile 1 durch besondere Entlastungsventile 14 von einem gemeinsamen Verbindungskanal 15 getrennt sind. In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist ein Verbindungskanal 15 gezeigt, der aus fertigungstechnischen Gründen aus geraden, über Abzweigungen 16 verbundenen Teilstücken besteht, die in die Nähe der Einzelventile 1 führen. Die Druckräume 13 der Einzelven­ tile 1 sind mit Entlastungskanälen 17 verbunden, die mit den Entla­ stungsventilen 14 abgeschlossen sind. Die Entlastungsventile 14 sind im Normalfall geschlossen, so daß die Entlastungskanäle 17 respektive die Druckräume 13 im Normalfall vom gemeinsamen Verbindungskanal 15 getrennt ist. In der vorteilhaften Ausführungsform der Fig. 1 umfassen die Entlastungsventile 14 je einen kugelförmigen Ventilkörper 18, der über eine Rückstellfeder 19 gegen seinen Ventilsitz 20 vorgespannt ist. Herrscht in Druckraum 13 und Entlastungskanal 17 ein Überdruck gegenüber dem gemeinsamen Verbindungskanal 15, wird das Entla­ stungsventil 14 durch das Druckgefälle in seiner geschlossenen Stellung gehalten. Im Falle eines Druckgleichgewichtes bleibt das Ventil 14 aufgrund der Vorspannkraft der Rückstellfeder 19 geschlossen. Lediglich im Fall eines Überdrucks im Entlastungskanal 17, der die Vorspannkraft der Rückstellfeder 19 übersteigt, öffnet das Entlastungsventil 14 selbsttätig, so daß der Überdruck des Verbindungskanals 15 in den nicht druckbeaufschlagten Entlastungskanal 17 und die Druckraum 13 des Einzelventils 1 entlassen wird.

Erfindungsgemäß ist jedes Entlastungsventil zusätzlich mit einer Vorrichtung zur Zwangsbetätigung versehen. Besonders vorteilhaft ist es, die Betätigung zur Zwangsvorrichtung der Entlastungsventile 14 ohne zusätzliche Hebel oder Drehelemente zu realisieren. Dies wird in dem gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch ermöglicht, daß ein ohnehin sinnvollerweise vorhandener Staubschutzdeckel 21, der vorzugsweise federbelastet den Muffeneingang vor Verschmutzung schützt, gleichzei­ tig Träger einer zweiten Funktion, nämlich der Zwangsbetätigung des Entlastungsventils 14 ist.

Wie in den Fig. 2 und 3 deutlich wird, weist der Staubschutzdec­ kel 21 im Bereich seiner Schwenkachse 22 eine Steuerkurve 23 auf, die die Schwenkachse 22 wenigstens bereichsweise umfaßt. Bei der gezeigten Ausführungsform ist in einem gedichteten Führungskanal 24 ein axial verschieblicher Stößel 25 vorgesehen, der einerseits am Ventilkörper 18 des Entlastungsventils 14 und andererseits an der Steuerkurve 23 des Staubschutzdeckels 21 anliegt. Beim Aufklappen des Staubschutzdeckels 21 wird der Stößel 25 über einen Ausrücknocken 26 der Steuerkurve 23 axial so verschoben, daß der Ventilkörper 18 entgegen der Vorspannkraft seiner Rückstellfeder 19 und entgegen einem eventuellen Druckgefälle axial verschoben und das Entlastungsventil 14 damit geöffnet wird.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Steuerkurve 23 des Staubschutz­ deckels 21 in Öffnungsrichtung hinter dem Ausrücknocken 26 eine Rastmulde 27 aufweist. Mit dieser Maßnahme sind zwei Vorteile verbunden. Zum einen kann der Staubschutzdeckel 21 trotz einer vorteilhafterweise vorgesehenen Federbelastung in Öffnungsstellung eingerastet werden, so daß zur Kupplung des Steckers beide Hände benutzt werden können. Andererseits wird durch die Raststellung sichergestellt, daß die Entlastungsventile 14 während des bestimmungs­ gemäßen Hydraulikbetriebes nicht aufgrund der Zwangsbetätigung geöffnet sind, was während des Betriebes zu unerwünschter hydrauli­ scher Kopplung der Einzelventile 14 führen würde.

Vorteilhafterweise ist, wie aus Fig. 2 ersichtlich, der Ausrücknocken 26 sowie die Rastmulde 27 so angebracht, daß ein Einführen des zu kuppelnden Steckers 2 bei zwangsweise geöffnetem Entlastungsventil 14 nicht möglich ist. Der Schutzstaubdeckel 21 muß zur Kopplung über den Ausrücknocken 26 hinaus, insbesondere bis zur Rastmulde 27, geöffnet werden. Somit wird sichergestellt, daß die Druckentlastung der Einzelventile 1 vor der Kupplung erfolgt, die Entlastungsventile 14 während und nach der Kupplung jedoch geschlossen sind.

Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Anordnung sei anhand der folgenden, typischen Konstellation beispielhaft erläutert. Wenigstens das Einzelventil I-1 sei druckfrei. Wenigstens das Einzelventil II-1 sei druckbeaufschlagt. Der Benutzer kennt die Druckverteilung im System nicht. Ein Stecker eines Verbraucherkreises soll in das speisekreissei­ tige Einzelventil II-1 eingekuppelt werden.

Der speisekreisseitige Überdruck in Einzelventil II-1 ist im gesamten Ventildruckraum II-13 und im zugehörigen Entlastungskanal II-17 einheitlich. Der Ventilkörper II-6 des Einzelventils II-1 wird durch den Überdruck gegen seinen Ventilsitz II-7 gepreßt und dichtet den Ventildruckraum II-13 ab. Ebenso wird der Ventilkörper II-18 des Entlastungsventils II-14 gegen seinen Ventilsitz II-20 gepreßt, so daß eine effektive Trennung von Druckraum II-13 und Verbindungskanal 15 realisiert ist.

Vor dem Einkuppeln ist die Zwangsbetätigungsvorrichtung des Entla­ stungsventils II-14 zu betätigen. Dies geschieht automatisch mit dem Heben des Staubschutzdeckels II-21.

Die Zwangsbetätigungsvorrichtung des Entlastungsventils II-14 ist geeignet, das Entlastungsventil II-14 auch gegen das zuvor geschilderte Druckgefälle zu öffnen. Der Druck wird damit in den ebenfalls mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Verbindungskanal 15 entlassen, wobei wegen der geringen Kompressibilität üblicher Hydraulikmedien der tatsächliche Volumenfluß minimal ist. Je nach Höhe des entlassenen Überdrucks kann der Druck im Verbindungskanal 15 nun so weit ansteigen, daß sich verbindungskanalseitig eine auf den Ventilkör­ per I-18 des Entlastungsventils I-14 wirkende Kraft aufbaut, die diejenige der Rückstellfeder I-19 übertrifft. Das Entlastungsventil II-14 öffnet selbsttätig und entläßt den Überdruck im Verbindungskanal 15 in den sich anschließenden Entlastungskanal I-17 und damit in den Druckraum I-13 des nicht druckbeaufschlagten Einzelventils I-1.

Das dem ursprünglich im Druckraum II-13 von Einzelventil II-1 herrschenden Überdruck nun zur Verfügung stehende Volumen wird somit erheblich vergrößert. Natürliche Materialelastizitäten, insbesonde­ re an den Dichtstellen tragen zu einem effektiven Abbau des Überdrucks bei. Insbesondere, wenn weitere, in Fig. 1 nicht gezeigte Einzelventile ebenfalls druckfrei sind, kann das Ausgleichsvolumen erheblich größer sein.

Auf diese Weise wird eine effektive Druckentlastung des Einzelven­ tils II-1 erreicht, so daß die Problemstellungen 3.) bzw. 4.) in die problemfreien bzw. lösbaren Konstellationen 1.) bzw. 2.) überführt werden, so daß der verbraucherseitige Stecker 3 nunmehr ohne weiteres eingekuppelt werden kann.

Zur Unterstützung des Druckausgleichs im System kann es sinnvoll sein, einen Abschnitt des gemeinsamen Verbindungskanals 15 als besonderen Druckausgleichsbehälter großen Volumens auszuführen. Weiter ist es möglich, den Verbindungskanal 15 und/oder den Druckausgleichsbehäl­ ter wenigstens teilweise aus elastischem Material zu fertigen, oder mit elastischem Material auszukleiden. Auch hierdurch wird der Druckaus­ gleich im System wesentlich unterstützt.

Da der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung darin liegt, statt die Einzelventile 1 gesondert, das gesamte System aller Einzelventile 1 als Einheit zu betrachten, bietet es sich an, diese Einheit modular derart zu gestalten, so daß sie beispielsweise in Form einer Aufsetzplatte 28 an vorhandene Gerätesteckdosenbatterien 29 ankuppelbar ist. Dabei kann es sinnvoll sein, eine auf einen bestimmten Traktorentyp abgestimmte Aufsetzplatte 28 mit starren Verbindungen 30 zu schaffen. Diese Ausführungsform ist in Fig. 1 angedeutet. Andererseits ist es ebenso möglich, eine einheitliche Aufsetzplatte 28 zu montieren, die über flexible Verbindungen mit der Gerätesteckdosenbatterie 29 des Traktors verbindbar ist.

Natürlich stellen die gezeigten und besprochenen Ausführungsformen lediglich vorteilhafte Beispiele der erfindungsgemäßen Hydraulikanord­ nung dar. Andere Formen, die den Kern der vorliegenden Erfindung nutzen, sind durchaus denkbar. Insbesondere hinsichtlich der speziellen Ausführung der UDK-Kupplung bietet der Stand der Technik ein breites, anwendbares Spektrum. Auch ist es durchaus möglich, statt der beschriebenen, vorteilhaften Zwangsbetätigungsvorrichtung der Entlastungsventile 14 vermittels eines klappbaren Staubschutzdeckels 21 andere Formen zu realisieren. So sind beispielsweise verschiebliche oder drehbare Staubschutzdeckel mit entsprechenden Steuerkurven denkbar. Auch ist es möglich, andere Betätigungsglieder wie Hebel oder Drehgriffe ohne zweite Funktion zu verwenden.

Bezugszeichenliste

1

speicherkreisseitiges Einzelventil

2

verbraucherkreisseitiges Einzelventil

3

Sperrkugel

4

Verriegelungshülse

5

Rückstellfeder von

1

6

Ventilkörper von

1

7

Ventilsitz von

1

8

Kegelfläche von

6

9

Rückstellfeder von

1

10

verschiebliche Hülse

11

Muffengrundkörper

12

UDK-Feder

13

Druckraum von

1

14

Entlastungsventil

15

Verbindungskanal

16

Abzweig von

15

17

Entlastungskanal

18

Ventilkörper von

14

19

Rückstellfeder von

14

20

Ventilsitz von

14

21

Staubschutzdeckel

22

Schwenkachse

23

Steuerkurve

24

Führungskanal

25

Stößel

26

Ausrücknocken

27

Rastmulde

28

Aufsetzplatte

29

Gerätesteckdosen-Batterie

30

starre Kupplung

Claims (13)

1. Anordnung zur Schnellkupplung von Hydrauliksystemen, bestehend aus einer Mehrzahl von speisekreisseitigen Einzelventilen (1),
die einen Hydraulik-Speisekreis abschließen und geeignet sind zur mechanischen und hydraulichen Kupplung mit einen Hydraulik-Verbraucherkreis abschließenden verbraucherkreisseitigen Einzelventilen (2)
und die über jeweils zugeordnete Entlastungsventile (14), von denen wenigstens einige zwangsbetätigbar sind, mit einem gemeinsamen Verbindungskanal (15) kommunizieren können,
dadurch gekennzeichnet, daß
die speisekreisseitigen Einzelventile (1) mit dem gemeinsamen Verbindungskanal (15) ein geschlossenes Druckausgleichssystem bilden,
in dem sich jedes Entlastungsventil (14), dessen Ventilkörper (18) durch eine Rückstellkraft gegen seinen Ventilsitz (20) vorgespannt ist, selbsttätig öffnet, sobald sich im gemeinsamen Verbindungskanal (15) ein die Rückstellkraft des Entlastungsventils (14) und den Druck im Druckraum (13) des zugeordneten Einzelventils (1) übersteigender Überdruck aufgebaut hat,
wodurch die Druckräume (13) der Einzelventile (1) einander gegenseitig je nach aktueller Druckkonstellation als Druckausgleichsbehälter dienen können.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zwangsbetätigung eines Entlastungsventils (14) der Ventilkörper (18) des Entlastungsventils (14) durch ein über eine Steuerkurve (23) eines Betätigungsgliedes (21) ausrückbares Übertragungselement (25) entgegen der auf den Ventilkörper (18) wirkenden Rückstellkraft verschiebar ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein hebelartiges Betätigungsglied (21) vorgesehen ist, das eine seine Schwenkachse wenigstens bereichsweise umgebende Steuerkurve (23) aufweist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das den Ventilkörper (18) verschiebende Übertragungselement (25) als ein- oder mehrteilige Stößelanordnung ausgeführt ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurve (23) außer einem Ausrücknocken (26) eine Rastmulde (27) aufweist, so daß nach Überschreiten eines gewissen Betätigungswinkels oder -weges des Betätigungsgliedes (21), der geeignet ist, das Entlastungsventil (14) zwangsweise zu öffnen, der Ventilkörper (18) eine von der Zwangsbetätigungsvorrichtung unbeeinflußte Lage einnehmen kann.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (21) so ausgeführt ist, daß es im ungekuppelten Zustand zugleich als Staubschutzdeckel eines muffenartig ausgeführten Einzelventils (1) dient.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (21) federbelastet ist, so daß er im ungekuppelten Zustand das Einzelventil (1) selbsttätig verschließt.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die speisekreisseitigen Ventile (1) derart ausgeführt sind, daß ein über die Betriebsstellung im Kuppelzustand hinausgehendes Öffnen der Ventile (1) durch Zurückweichen des Ventilkörpers (6) möglich ist, wodurch auch unter Druck stehende, verbraucherkreisseitige Ventile (2) einkuppelbar sind.

9. Anordnung nach einem Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem speisekreisseitigen Einzelventil (1) der Ventilkörper (6) und eine ihn gegen seinen Ventilsitz (7) vorspannenede Rückstellfeder (5) in einer axial verschieblichen Hülse (10) angeordnet sind, die ihrerseits durch eine weitere Rückstellfeder (12) in Ventilschließrichtung vorgespannt wird.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die die Hülse (10) vorspannende Rückstellfeder (12) stärker dimensioniert ist als die den Ventilkörper (16) vorspannende.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem gemeinsamen Verbindungskanal (15) hydraulisch verbundener Druckausgleichsbehälter vorgesehen ist.

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckausgleichsbehälter und/oder der gemeinsame Verbindungskanal (15) wenigstens teilweise aus elastischem Material hergestellt oder mit elastischem Material ausgekleidet ist.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Anordnung auf als modulare Einheit ausgeführt ist, die an vorhandene speisekreisseitige Ventilanordnungen (29) kuppelbar ist.