DE202006003300U1

DE202006003300U1 - Kupplungsteil einer Hydraulik-Steckkupplung

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Publication number: DE202006003300U1
Application number: DE200620003300
Authority: DE
Original assignee: Voswinkel KG
Current assignee: Um Gewerbeimmobilien & Co Kg De GmbH
Priority date: 2006-03-02
Filing date: 2006-03-02
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2016-03-03

Abstract

Kupplungsteil (2) einer – aus zwei zusammensteckbaren und sich dabei selbsttätig gegenseitig öffnende Hauptventile (18, 20) aufweisenden Kupplungsteilen (2, 4) bestehenden – Hydraulik-Steckkupplung, insbesondere durcknehmerseitiger Kupplungsstecker (2) zum Einstecken in eine druckgeberseitige Kupplungsmuffe (4), mit einer mit dem anderen Kupplungsteil (4) kuppelbaren Kupplungsseite (12) und einer gegenüberliegenden Leitungsseite (14), wobei das Hauptventil (18) in einer Schließstellung einen Strömungskanal (22) für ein hydraulisches Druckmedium zur Kupplungsseite (12) hin druckdicht gegen einen eventuellen leitungsseitigen Restdruck (p_R) verschließt und in einer Öffnungsstellung den Strömungskanal (22) öffnet, wozu das Hauptventil (18) einen mit einem Ventilsitz (24) zusammenwirkenden und derart entsprechend einer Steckachse (X) axialbeweglich in einem Ventilgehäuse (26) geführten Ventilkörper (28) aufweist, dass dieser beim Kuppelvorgang mittels eines axial beweglichen Ventilstößels (32) aus der Schließstellung selbsttätig in die von dem Ventilsitz (24) abgehobene Öffnungsstellung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet dass der Ventilstößel (32) mittelbar über einen integrierten Kraftübersetzer (36) zur Erzeugung einer in Öffnungsrichtung wirkenden,...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kupplungsteil einer – aus zwei zusammensteckbaren und sich dabei selbsttätig gegenseitig öffnende Hauptventile aufweisenden Kupplungsteilen bestehenden – Hydraulik-Steckkupplung, insbesondere drucknehmerseitiger Kupplungsstecker zum Einstecken in eine druckgeberseitige Kupplungsmuffe, mit einer mit dem anderen Kupplungsteil kuppelbaren Kupplungsseite und einer gegenüberliegenden Leitungsseite, wobei das Hauptventil in einer Schließstellung einen Strömungskanal für ein hydraulisches Druckmedium zur Kupplungsseite hin druckdicht gegen einen eventuellen, leitungsseitigen Restdruck verschließt und in einer Öffnungsstellung den Strömungskanal öffnet, wozu das Hauptventil einen mit einem Ventilsitz zusammenwirkenden und derart entsprechend einer Steckachse axialbeweglich in einem Ventilgehäuse geführten Ventilkörper aufweist, dass dieser beim Kuppelvorgang mittels eines axial beweglichen Ventilstößels aus der Schließstellung selbsttätig in die von dem Ventilsitz abgehobene Öffnungsstellung gebracht wird.
Der Begriff "Nehmerseite" bezeichnet die Seite eines Druckmittel-Verbrauchers (Aggregates), und der Begriff "Geberseite" bedeutet die Seite einer den Druck des Druckmittels, insbesondere Hydraulikmediums, aufbauenden Pumpe.
Bekannte Hydraulik-Kupplungen, beispielsweise genormte Ausführungen gemäß ISO 5675 in Verbindung mit ISO 7241-1 und -2 sowie SAE J 1036, bestehen aus einem Steckerventil und einem Muffenventil, wobei üblicherweise das Steckerventil nehmerseitig (aggregatseitig) und das Muftenventil geberseitig (pumpenseitig) angeordnet werden. In einer üblichen Schnellverschlußausführung wird das Steckerventil in seiner umfänglich abgedichtet in das Muffenventil eingesteckten Kupplungslage über eine Verriegelungseinrichtung lösbar verriegelt. In dieser Kupplungslage öffnen sich die Hauptventile gegenseitig durch direkten stirnseitigen Kontakt der entsprechenden Ventilkörper von Stecker- und Muftenventil. Dies bedeutet, dass beim Einstecken des Steckerventils in das Muffenventil sowohl der Muffen- Ventilkörper als auch der Stecker-Ventilkörper aufgedrückt werden müssen. Dies ist jedoch manuell nur dann möglich, wenn beide Seiten im Wesentlichen drucklos sind. Oft ist aber – vor allem nehmerseitig – ein Restdruck vorhanden, der beispielsweise durch einen mit einer statischen Last belasteten Hydraulikzylinder oder durch einen bei Temperaturanstieg auftretenden Druckanstieg derart hoch sein kann (bis zu 200 bar und mehr), dass ein Öffnen des nehmerseitigen Ventils gegen die sehr hohe, den Ventilkörper beaufschlagende, insbesondere hydraulisch bedingte Ventilkraft manuell nicht möglich ist.
Es sind deshalb im Stand der Technik verschiedenartige Maßnahmen beschrieben, um auch bei einem vorhandenen Restdruck ein manuelles Kuppeln zu ermöglichen.
So beschreibt die DE-OS-35 09 371 eine "unter Druck kuppelbare" Muffe (UDK-Muffe), deren Ventilkörper gegenüber dem Stecker-Ventilkörper um den doppelten Ventilhub beweglich ist, so dass das Steckerventil beim Kuppeln zunächst geschlossen bleiben kann. Ein Öffnen erfolgt dann erst durch geberseitigen Druckaufbau, und zwar wenn der geberseitige Druck etwa dem nehmerseitigen Restdruck entspricht. Derartige UDK-Muffenventile sind aber konstruktiv sehr aufwendig und damit teuer, zumal zusätzliche Sperrmittel erforderlich sind, die im Betriebszustand mechanisch oder hydraulisch den doppelten Ventilhub auf den einfachen Hub begrenzen, damit die Kupplung im Betrieb bei einer Hydraulik-Rückströmung nicht ungewollt schließen kann. Die höheren Kosten für die UDK-Ausführung machen sich insbesondere deshalb nachteilig bemerkbar, da es sich bei den betreffenden Hydraulik-Kupplungen um Massenartikel handelt, die in sehr großen Stückzahlen bei hydraulischen Anlagen und Aggregaten aller Art, wie beispielsweise bei Land- und Baumaschinen, eingesetzt werden.
Es ist weiterhin bekannt (vgl. beispielsweise die EP 1 353 109 A2 und die DE 41 01 001 C2 ), in mindestens eines der Kupplungsteile ein Druckentlastungsventil zu integrieren. Dadurch wird beim Kuppeln zunächst bei noch geschlossenem, da druckbedingt nicht zu öffnendem Hauptventil das Druckentlastungsventil kurz geöffnet, bis sich der Restdruck durch Abfließen eines Teils des Druckmittels soweit abgebaut hat, bis das zum Einkuppeln notwendige Öffnen des Hauptventils möglich ist und so das Einkuppeln bis zur Verriegelung erfolgen kann. Das zusätzliche Druckentlastungsventil führt ebenfalls zu einem konstruktiv und wirtschaftlich hohen Aufwand.
Die DE 196 24 365 C1 beschreibt ein Kupplungsteil, deren Ventilkörper innerhalb des Ventilgehäuses derart gegen eine Druckmittel-Beaufschlagung geschützt angeordnet ist, dass er im geschlossenen Zustand frei von druckbedingten, in axialer Richtung wirkenden Kräften gelagert ist. Dazu ist der Ventilkörper mit einem sich axial in zur Steckrichtung entgegengesetzter Richtung erstreckenden Ventilschaft umfangsgemäß abgedichtet innerhalb eines Abschirmelementes geführt, wobei der Raum innerhalb des Abschirmelementes stets mindestens nahezu drucklos ist. Auch diese Ausführung führt zu einem recht hohen Aufwand, weil der Ventilkörper mit seinem Ventilschaft mittelbar über einen axialbeweglich geführten, ringförmigen Zwischenkolben in dem Abschirmelement geführt ist, wobei der Zwischenkolben ein zusätzliches, schieberartiges Verschlusselement für den Druckmittel-Strömungsweg bildet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kupplungsteil der genannten Art zu schaffen, welches mit konstruktiv einfachen und wirtschaftlichen Mitteln ein manuelles Kuppeln auch unter einem Restdruck von vorzugsweise bis zu 300 bar ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen enthalten.
Demnach wirkt der Ventilstößel nicht direkt durch mechanische Verbindung gegen den Ventilkörper, sondern erfindungsgemäß mittelbar über einen Kraftübersetzer. Dadurch wird vorteilhafterweise eine Kraftverstärkung erreicht, indem eine manuell aufzubringende Kupplungskraft (Kraft zum Zusammenstecken der Kupplungsteile) über den integrierten Kraftübersetzer in eine wesentlich höhere, den Ventilkörper beaufschlagende Öffnungskraft umgeformt wird. In bevorzugter Ausgestaltung ist dazu der Kraftübersetzer als hydraulischer Druckerzeuger mit einer in dem Kupplungsteil integriert angeordneten, mit einem Hydraulikmedium gefüllten Druckkammer ausgebildet. Dabei ist der Ventilstößel mit einem stiftartigen Stößelabschnitt beim Koppelvorgang durch eine Umfangsdichtung hindurch in die Druckkammer hinein verschiebbar. Ein dadurch innerhalb der Druckkammer ansteigender Öffnungsdruck wirkt gegen eine axial zur Kupplungsseite weisende Druckfläche des Ventilkörpers, so dass nach der Formel F = p·A (Kraft = Druck·Fläche) die den Ventilkörper beaufschlagende Öffnungskraft erzeugt wird. Indem die ventilseitige Druckfläche größer als eine axial zur Druckkammer weisende Stößel-Druckfläche des Stößelabschnittes ist, wird nach der Formel F = p·A wegen der Flächendifferenz eine entsprechende Erhöhung der Kraft erreicht. Durch eine bestimmte Auslegung kann dabei erreicht werden, dass mit einer Kuppelkraft von maximal 700 N bis zu einem Restdruck von etwa 300 bar gekuppelt werden kann. Da eine Kraft von bis zu 700 N problemlos allein manuell aufzubringen ist, kann somit das erfindungsgemäße Kupplungsteil auch bei Vorhandensein eines hohen Restdruckes von bis zu 300 bar manuell gekuppelt werden.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von zwei in den Zeichnungen veranschaulichten, bevorzugten Ausführungsbeispielen genauer erläutert werden.
Dabei zeigen:
1 einen stark vergrößerten Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Kupplungsteils in einer ersten Ausführungsform,
2 in verkleinerter Ansicht das Kupplungsteil nach 1 in lagerichtiger Zuordnung mit einem zweiten, zugehörigen Kupplungsteil in einem (noch) getrennten Zustand vor dem Einkuppeln bzw. nach dem Entkuppeln,
3 bis 5 die Kupplungsteile gemäß 2 in verschiedenen Zuständen während des Kuppelns,
6 die Kupplungsteile in der gekuppelten und verriegelten Kupplungslage,
7 eine zweite, alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kupplungsteils in vergrößerter Axialschnittdarstellung, analog zu 1,
8 eine Darstellung des Kupplungsteils gemäß 7 zusammen mit dem zugehörigen zweiten Kupplungsteil analog zu 2,
9 und 10 Zwischenstellungen beim Kuppeln und
11 die Kupplungslage analog zu 6.
In den verschiedenen Zeichnungsfiguren sind gleiche Teile stets mit den selben Bezugszeichen versehen und werden daher in Regel auch jeweils nur einmal beschrieben.
Eine Hydraulik-Steckkupplung ist in aller Regel als Schnellverschlusskupplung mit an sich bekannter Kugelarretierung ausgebildet und besteht aus zwei Kupplungsteilen 2, 4, und zwar aus einem Kupplungsstecker 2 und einer Kupplungsmuffe 4. Üblicherweise werden der Kupplungsstecker 2 auf der Seite eines Verbrauchers bzw. Aggregates (Nehmerseite) und die Kupplungsmuffe 4 auf der Seite einer Druckmittelpumpe (Geberseite) angeordnet. Bei bestimmten Anwendungen, wobei (auch) auf der Geberseite ein Restdruck im Hydrauliksystem auftreten kann, kann der Kupplungsstecker 2 alternativ auch auf der Geberseite eingesetzt werden.
Der Kupplungsstecker 2 ist mit einem Steckabschnitt 6 in eine Aufnahmeöffnung 8 der Kupplungsmuffe 4 einsteckbar und in der in 6 bzw. 11 veranschaulichten Kupplungslage insbesondere durch eine Sperrkugel-Verriegelungseinrichtung 10 verriegelt. Die Einzelheiten dieser Verriegelung sind Stand der Technik und bedürften daher keiner weiteren Erläuterung.
Jedes Kupplungsteil 2 bzw. 4 weist ferner eine mit dem jeweils anderen Kupplungsteil 4 bzw. 2 zusammensteckbare Kupplungsseite 12 und axial gegenüberliegend eine Leitungsseite 14 mit einem Druckmittelanschluss 16 für jeweils eine nicht dargestellte Druckleitung auf. Jedes Kupplungsteil 2, 4 weist ferner ein inneres Hauptventil 18 bzw. 20 auf, welches zum Absperren bzw. Öffnen eines Strömungskanals 22 zwischen der Leitungsseite 14 und der Kupplungsseite 12 angeordnet ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft hauptsächlich das nehmerseitige Kupplungsteil, wobei bevorzugt der Kupplungsstecker 2 nehmerseitig angeordnet wird. Deshalb wird im Folgenden schwerpunktmäßig der Kupplungsstecker 2 genauer beschrieben.
Das Hauptventil 18 verschließt in einer Schließstellung (1 bis 4 sowie 7 bis 9) den Strömungskanal 22 zur Kupplungsseite 12 hin druckdicht gegen einen eventuellen, von der Leitungsseite 14 anstehenden Restdruck p_R. In einer Öffnungsstellung (6 und 11) öffnet das Hauptventil 18 den Strömungskanal 22. Dazu weist das Hauptventil 18 einen mit einem Ventilsitz 24 zusammenwirkenden und derart entsprechend einer Steckachse X axialbeweglich in einem Ventilgehäuse 26 geführten Ventilkörper 28 auf, dass letzterer beim Kuppelvorgang, d. h. beim Zusammenstecken beider Kupplungsteile 2, 4, aus der Schließstellung selbsttätig in die von dem Ventilsitz 24 abgehobene Öffnungsstellung gebracht wird (siehe den Pfeil 30 in 5, 6, 10 und 11). Dazu wirkt der Ventilkörper 28 mit einem Ventilstößel 32 zusammen, der in dem Ventilgehäuse 26 derart axial verschiebbar geführt ist, dass er beim Kuppelvorgang durch Anlage an einem innerhalb des anderen Kupplungsteils 4 ortsfest (unbeweglich) angeordneten Gegenstößel 34 selbsttätig in das Ventilgehäuse 26 hineingeschoben wird und zum Öffnen gegen den Ventilkörper 28 wirkt.
Wenn nun bei geschlossenem Hauptventil 18 auf der Leitungsseite 14 noch ein nehmerseitiger Restdruck p_R ansteht, so beaufschlagt dieser eine leitungsseitige Ventil-Druckfläche A_V1 des Ventilkörpers 28 in Schließrichtung, so dass nach der Formel F = p_R·A_V1 eine stark druckabhängige, in Schließrichtung wirkende Ventilkraft F_V erzeugt wird, die beim Kuppeln zum Öffnen des Hauptventils 18 überwunden werden muss. In der Praxis kann der Restdruck p_R mit Werten bis über 200 bar sehr hoch sein, so dass ein manuelles Kuppeln nicht ohne Weiteres möglich wäre.
Diesbezüglich ist nun erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Ventilstößel 32 mittelbar über einen innerhalb des Ventilgehäuses 26 integriert angeordneten Kraftübersetzer 36 gegen den Ventilkörper 28 wirkt. Dieser Kraftübersetzer 36 ist derart ausgelegt, dass er eine den Ventilstößel 32 beim Kuppelvorgang zum Verschieben axial beaufschlagende, relativ geringe und daher manuell aufbringbare Kupplungskraft F_K in eine den Ventilkörper 28 in Öffnungsrichtung beaufschlagende, wesentlich höhere Öffnungskraft F_O (siehe 5 und 10) verstärkt, so dass durch die Öffnungskraft F_O der Ventilkörper 28 auch bei Vorhandensein eines gegenüberliegenden Restdruckes p_R und gegen die daraus – zumindest anteilig zusammen mit einer Schließfederkraft – resultierende, in Schließrichtung wirkende hohe Ventilkraft F_V in seine Öffnungsstellung gebracht werden kann.
In bevorzugter Ausgestaltung ist der Kraftübersetzer 36 als hydraulischer Druckerzeuger mit einer innerhalb des Kupplungsteils 2 abgeschlossenen, mit einem Hydraulikmedium gefüllten Druckkammer 38 ausgebildet. Der Ventilstößel 32 weist einen axialen, stiftartigen Stößelabschnitt 40 auf, der beim Kuppelvorgang abgedichtet, d. h. durch eine Umfangsdichtung 42 hindurch, in die Druckkammer 38 hinein verschiebbar ist. Entsprechend seinem sich jeweils über die Umfangsdichtung 42 hinaus in die Druckkammer 38 hinein verschiebenden Volumen wird innerhalb der Druckkammer 38 ein Druckanstieg erzeugt. Es entsteht somit ein innerhalb der Druckkammer 38 ansteigender Öffnungsdruck p_O (nur in 3 eingetragen). Dieser Öffnungsdruck P_O beaufschlagt eine axial zur Kupplungsseite 12 weisende Druckfläche A_V2 des Ventilkörpers 28, wodurch nach der Beziehung F_O = p_O·A_V2 die Öffnungskraft erzeugt wird. Indem hierbei die ventilseitige Druckfläche A_V2 wesentlich größer als eine axial zur Druckkammer 38 weisende Stößel-Druckfläche Ast (1 und 7) des Stößelabschnittes 40 ist, wird eine dem Flächenverhältnis entsprechende Kraftübersetzung erreicht.
Somit ist der Ventilstößel 32 bzw. sein Stößelabschnitt 40 nicht direkt mechanisch mit dem Ventilkörper 28 verbunden. Dadurch erfolgt beim Kuppelvorgang zunächst nur eine Verschiebung des Ventilstößels 32 zusammen mit dem Stößelabschnitt 40, wodurch ein axialer "Freiweg" gewährleistet ist, über den hinweg das Hauptventil 18 zunächst noch geschlossen bleibt, weil der innerhalb der Druckkammer 38 erzeugte Druck noch nicht zum Öffnen bzw. Abheben des Ventilkörpers 28 ausreicht. Über den besagten "Freiweg" hinweg wird erst eine Abdichtung zwischen den beiden Kupplungsteilen 2 und 4 hergestellt, und der Strömungskanal 22 wird in Richtung des anderen Kupplungsteils 4 geöffnet. Hierzu wird insbesondere auf die Kupplungsstellungen in 4 und 9, 10 hingewiesen.
Bei den dargestellten, bevorzugten Ausführungsformen ist vorteilhafterweise vorgesehen, den druckbedingten Anteil der Ventilkraft F_V zu reduzieren bzw. zu minimieren, und zwar durch eine Reduzierung der leitungsseitig druckbeaufschlagbaren Oberfläche des Ventilkörpers 28. Hierzu ist der Ventilkörper 28 auf der zur Leitungsseite 14 weisenden Seite derart mittels eines ortsfest in dem Ventilgehäuse 26 angeordneten Führungselementes 44 geführt, dass seine leitungsseitig mit Druck beaufschlagbare Druckfläche A_V1 gegenüber seiner gesamten leitungsseitigen Stirnfläche reduziert ist. Dazu weisen der Ventilkörper 28 und das Führungselement 44 teleskopartig ineinandergreifende Führungsabschnitte 46 und 48 mit (mindestens) einer kolbenringartigen Umfangsdichtung 50 auf. In der ersten Ausführungsform gemäß 1 bis 6 sitzt der hohlzylindrisch ausgebildete Führungsabschnitt 46 des Ventilkörpers 28 außen koaxial auf dem Führungabschnitt 48 des Führungselementes 44. In der alternativen Ausführung gemäß 7 greift der Führungsabschnitt 46 des Ventilkörpers 28 in den hohlzylindrischen Führungsabschnitt 48 des Führungselementes 44 ein. In beiden Fällen ist innerhalb einer zwischen dem Ventilkörper 28 und dem Führungselement 44 gebildeten Führungskammer 52 eine Ventilschließfeder 54 angeordnet, die den Ventilkörper 28 mit einer Federkraft beaufschlagt, die einen druckunabhängigen Anteil der beim Kuppeln zu überwindenden Ventilkraft F_V bildet. Die Führungskammer 52 ist über mindestens einen Kanal 56 mit der Außenatmosphäre verbunden (belüftet), so dass dieser Bereich gegenüber dem eventuellen Restdruck p_R abgeschirmt ist und hier ausschließlich die Federkraft der Ventilschließfeder 54 gegen den Ventilkörper 28 wirkt. Das Führungselement 44 kann als Einsatzteil mit dem Ventilgehäuse 26 verschraubt sein, wobei es den Druckmittelanschluss 16 aufweisen kann. Hierbei weist das Führungselement 44 außerdem Kanäle 58 als Strömungspassagen zwischen dem Leitungsanschluss 16 und dem Strömungskanal 22 zum Ventil 18 hin auf.
Der Ventilstößel 32 ist in einer Stößelführung 60 unter umfangsgemäßer Abdichtung über eine Dichtung 62 axial verschiebbar geführt. Ausgehend von dem Ventilstößel 32 erstreckt sich der stiftartige Stößelabschnitt 40 mit deutlich reduziertem Querschnitt durch einen innerhalb der Stößelführung 60 gebildeten Führungsraum 64 und durch die schon erwähnte Umfangsdichtung 42 hindurch in die Druckkammer 38 hinein. Innerhalb des Führungsraumes 64 ist eine den Stößelabschnitt 40 koaxial umschließende, den Ventilstößel 32 mit einer zur Kupplungsseite 12 hin gerichteten Schließkraft beaufschlagende Rückstellfeder 66 angeordnet. Dabei ist auch dieser Führungsraum 64 mit der Außenatmosphäre verbunden, d. h. belüftet.
In der ersten Ausführungsform gemäß 1 bis 6 ist die Stößelführung 60 von einem ortsfest in dem Ventilgehäuse 26 angeordnete Führungsteil 68 gebildet. Dieses Führungsteil 68 geht zur Leitungsseite 14 hin in einen sich koaxial erstreckenden, hohlzylindrischen Abschnitt 70 über, der die Druckkammer 38 umschließt und dazu einerseits ein Trennelement 72 mit der Umfangsdichtung 42 für den Stößelabschnitt 40 aufnimmt und andererseits einen Führungsabschnitt 74 für den Ventilkörper 28 bildet. Hierzu weist der Ventilkörper 28 einen sich axial über den Ventilsitz 24 hinaus in Richtung zur Kupplungsseite 12 hin erstreckenden Führungsansatz 76 auf. Dieser axiale Führungsansatz 76 des Ventilkörpers 28 und der hohlzylindrische Führungsabschnitt 74 des Führungsteils 68 greifen derart teleskopartig und umfangsgemäß abgedichtet ineinander, dass der Führungsansatz 76 mit seiner in den Führungsabschnitt 74 weisenden Stirnseite die Ventil-Druckfläche A_V2 bildet. Die Druckkammer 38 ist somit zwischen dem Trennelement 72 und dem Führungsansatz 76 gebildet. Die ortsfest innerhalb des Ventilgehäuses 26 sitzende Stößelführung 60 weist axiale Kanäle 78 als Teil des Strömungskanals 22 auf. Im Bereich des hohlzylindrischen Abschnittes 70 und des Führungsabschnittes 74 ist der Strömungskanal 22 durch einen radialen Abstand zum Ventilgehäuse 26 hin gebildet. Zur Belüftung des Führungsraumes 64, d. h. zur Verbindung nach außen mit der Atmosphäre ist bei dieser bevorzugte Ausführung vorgesehen, dass das Ventilgehäuse 26 aus zwei Teilen besteht, die jeweils auf die zylindrische Stößelführung 60 aufgeschraubt sind und axial zwischen ihren einander zugekehrten Stirnseiten einen Zwischenraum als Ringkanal 80 bilden. In diesen Ringkanal 80 mündet von innen her ausgehend von dem Führungsraum 64 mindestens ein Querkanal 82. Der Ringkanal 80 ist nach außen hin vorzugsweise mit einer Schmutzdichtung 84 umschlossen, wobei diese Schmutzdichtung 84 derart ausgelegt ist, dass sie einerseits ein Eindringen von Schmutz und dergleichen von außen verhindert, andererseits aber die gewünschte Belüftung des Führungsraumes 64 ermöglicht.
Bei der zweiten Ausführungsform gemäß 7 bis 11 ist die Stößelführung 60 von einem hohlzylindrischen und sich axial über den Ventilsitz 24 hinaus in Richtung zur Kupplungsseite 12 hin erstreckenden Führungsansatz 86 des Ventilkörpers 28 gebildet. Dabei ist dieser Führungsansatz 86 teleskopartig auf einem koaxial innerhalb des Ventilgehäuses 26 ortsfest angeordneten, rohrartigen Führungsteil 88 geführt. Das rohrartige Führungsteil 88 ist bevorzugt auf seiner zur Leitungsseite 14 weisenden Seite fest mit dem Führungselement 44 verbunden, vorzugsweise verschraubt. Gemäß 7 ist bei dieser Ausführung die Druckkammer 38 aus einer ersten Teilkammer 38a und einer zweiten Teilkammer 38b gebildet. Die erste Teilkammer 38a liegt als Ringraum zwischen einer radialen Stufenfläche 90 des Führungsteils 88 und einer axial gegenüberliegenden, die Ventil-Druckfläche A_V2 bildenden, radialen Stufenfläche 92 am Übergang zwischen dem Führungsansatz 86 und dem Ventilkörper 28. Die zweite Teilkammer 38b liegt ebenfalls als Ringraum axial zwischen einer radialen Ringstufe 94 des Stößelabschnittes 40 und einer radialen Ringstufe 96 des Führungsteils 88. Dabei sind die beiden Teilkammern 38a, 38b miteinander über mindestens eine radiale Queröffnung 98 des rohrartigen Führungsteils 88 und einen radial zwischen dem Führungsteil 88 und dem Ventilkörper 28 gebildeten Ringspalt 99 verbunden. Eine zudem vorgesehene Dichtungsanordnung mit Umfangsdichtungen ergibt sich auch ohne weitere Erläuterungen aus den Zeichnungen.
Zur Belüftung des Führungsraumes 64 ist bei dieser Ausführung gemäß 7 vorgesehen, dass der Stößelabschnitt 40 zweiteilig ausgebildet ist, er besteht aus einem vorderen, mit dem Ventilstößel 32 verbundenen Stiftabschnitt 102 und einer rohrartigen Verlängerung 104. Die Belüftung des Führungsraumes 64 erfolgt somit über einen Ringspalt zwischen dem Stiftabschnitt 102 und der Verlängerung 104 und einen weiter zur Leitungsseite 14 hin führenden, axialen Kanal 100 der Verlängerung 104, wobei die Verlängerung 104 endseitig in dem Führungsteil 88 verschiebbar geführt ist. Der Kanal 100 mündet in eine sich axial an das Führungsteil 88 anschließende Kammer 106, die über mindestens eine Queröffnung 108 mit der Atmosphäre verbunden ist. Bevorzugt mündet auch der Kanal 56 zur Belüftung der Führungskammer 52 in die Queröffnung 108.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung ist bei beiden Ausführungsformen vorgesehen, dass der Ventilstößel 32 derart ausgelegt ist, dass in dem mit dem anderen Kupplungsteils 4 gekuppelten Zustand – siehe hierzu 6 einerseits und 11 andererseits – der Ventilkörper 28 in seiner Öffnungsstellung axial unmittelbar oder mittelbar an dem Ventilstößel 32 mechanisch gegen Schließen abgestützt (blockiert) ist. Dies gewährleistet im gekuppelten Zustand stets die Öffnung des Hauptventils 18, so dass ein womögliches Schließen bei einer hydraulischen Rückströmung vermieden wird. Bei der ersten Ausführung gemäß 1 bis 6 stützt sich der Ventilkörper 28 mittelbar über den Stößelabschnitt 40 an dem Ventilstößel 32 ab, der seinerseits fest an dem Gegenstößel 34 des anderen Kupplungsteils 4 abgestützt ist. Bei der alternativen Ausführung gemäß 7 bis 11 ist eine direkte Abstützung des Ventilkörpers 28 vorgesehen, indem sich sein Führungsansatz 86 an einem radialen Ringsteg 110 auf dem Außenumfang des Ventilstößels 32 abstützt. Dieser Ringsteg 110 bildet zudem gemäß 7 auch einen Endanschlag in Schließrichtung zur Abstützung des Ventilstößels 32 an dem Ventilgehäuse 26 gegen die Rückstellkraft der Rückstellfeder 66. Letzteres gilt analog auch für die andere Ausführungsform gemäß 1 bis 6 (siehe insbesondere 1 und 2).
Abschließend sei noch erwähnt, dass die Kupplungsteile 2, 4 bevorzugt in einer sogenannten Flachdichtausführung ausgebildet sind. Der Ventilstößel 32 des Kupplungssteckers 2 weist auf der Kupplungsseite 12 eine ebene, zur Steckachse X senkrechte Stirnfläche 112 auf, die in der entkuppelten Schließstellung etwa in einer Ebene mit einer konzentrischen Stirnringfläche 114 des Ventilgehäuses 26 liegt (siehe 1 und 7). Der Ventilstößel 32 weist im Anschluss an die ebene Stirnfläche 112 einen zylindrischen Dichtabschnitt 116 auf, der in der Schließstellung mit einem korrespondierenden Dichtbereich 118 des Ventilgehäuses 26 über eine Radialdichtung 120 zusammenwirkt. Die Radialdichtung 120 ist in einer inneren Ringnut des Ventilgehäuses 26 im Dichtbereich 118 angeordnet. Somit ist hier eine Art "Vorventil" gebildet, welches beim Kuppeln erst durch den oben beschriebenen Freiweg des Ventilstößels 32 geöffnet wird, bevor das Hauptventil 18 öffnet.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfaßt auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen. Ferner ist die Erfindung bislang auch noch nicht auf die im Anspruch 1 definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmalen definiert sein. Dies bedeutet, daß grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal des Anspruchs 1 weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann. Insofern ist der Anspruch 1 lediglich als ein erster Formulierungsversuch für eine Erfindung zu verstehen.

Claims

Kupplungsteil (2) einer – aus zwei zusammensteckbaren und sich dabei selbsttätig gegenseitig öffnende Hauptventile (18, 20) aufweisenden Kupplungsteilen (2, 4) bestehenden – Hydraulik-Steckkupplung, insbesondere durcknehmerseitiger Kupplungsstecker (2) zum Einstecken in eine druckgeberseitige Kupplungsmuffe (4), mit einer mit dem anderen Kupplungsteil (4) kuppelbaren Kupplungsseite (12) und einer gegenüberliegenden Leitungsseite (14), wobei das Hauptventil (18) in einer Schließstellung einen Strömungskanal (22) für ein hydraulisches Druckmedium zur Kupplungsseite (12) hin druckdicht gegen einen eventuellen leitungsseitigen Restdruck (p_R) verschließt und in einer Öffnungsstellung den Strömungskanal (22) öffnet, wozu das Hauptventil (18) einen mit einem Ventilsitz (24) zusammenwirkenden und derart entsprechend einer Steckachse (X) axialbeweglich in einem Ventilgehäuse (26) geführten Ventilkörper (28) aufweist, dass dieser beim Kuppelvorgang mittels eines axial beweglichen Ventilstößels (32) aus der Schließstellung selbsttätig in die von dem Ventilsitz (24) abgehobene Öffnungsstellung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet dass der Ventilstößel (32) mittelbar über einen integrierten Kraftübersetzer (36) zur Erzeugung einer in Öffnungsrichtung wirkenden, derart bemessenen Öffnungskraft (F_O) gegen den Ventilkörper (28) wirkt, dass der Ventilkörper (28) durch die Öffnungskraft (F_O) gegen den eventuellen Restdruck (p_R) und eine zumindest anteilig daraus durch Beaufschlagung einer leitungsseitigen Ventil-Druckfläche (A_V1) resultierende, in Schließrichtung wirkende Ventilkraft (F_V) in die Öffnungsstellung bringbar ist.
Kupplungsteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftübersetzer (36) derart ausgebildet ist, dass aus einer beim Kuppelvorgang insbesondere manuell aufzubringenden, relativ geringen Kuppelkraft (F_K) durch Übersetzung die relativ höhere Ventil-Öffnungskraft (F_O) erzeugt wird.
Kupplungsteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftübersetzter (36) als hydraulischer Druckerzeuger mit einer mit einem Hydraulikmedium gefüllten Druckkammer (38) ausgebildet ist, wobei der Ventilstößel (32) mit einem stiftartigen Stößelabschnitt (40) beim Kuppelvorgang in die Druckkammer (38) hinein verschiebbar ist, und wobei ein dadurch innerhalb der Druckkammer (38) ansteigender Öffnungsdruck (p_O) den Ventilkörper (28) über eine axial zur Kupplungsseite (12) weisende Druckfläche (A_V2) zur Erzeugung der Öffnungskraft (F_O) beaufschlagt, wobei die ventilseitige Druckfläche (A_V2) größer als eine axial zur Druckkammer (38) weisende Stößel-Druckfläche (A_St) des Stößelabschnittes (40) ist.
Kupplungsteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (28) auf der Leitungsseite (14) derart mittels eines ortsfest in dem Ventilgehäuse (26) vorgesehen Führungselementes (44) geführt ist, dass seine leistungsseitig mit Druck beaufschlagbare Druckfäche (A_V1) gegenüber seiner gesamten leitungsseitigen Stirnfäche reduziert ist.
Kupplungsteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (28) und das Führungselement (44) teleskopartig ineinandergreifende Führungsabschnitte (46, 48) mit einer kolbenringartigen Umfangsdichtung (50) aufweisen.
Kupplungsteil nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb einer zwischen dem Ventilkörper (28) und dem Führungselement (44) gebildeten Führungskammer (52) eine Ventilschließfeder (54) angeordnet ist, wobei die Führungskammer (52) mit der Außenatmosphäre verbunden ist.
Kupplungsteil nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilstößel (32) axial verschiebbar und umfangsgemäß über eine Dichtung (62) abgedichtet in einer Stößelführung (60) geführt ist, wobei sich der stiftartige Stößelabschnitt (40) mit reduziertem Querschnitt durch einen innerhalb der Stößelführung (60) gebildeten Führungsraum (64) und durch eine Dichtung (42) hindurch in die Druckkammer (38) hinein erstreckt.
Kupplungsteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Führungsraumes (64) eine den Ventilstößel (32) beaufschlagende Rückstellfeder (66) angeordnet ist, wobei der Führungsraum (64) mit der Außenatmosphäre verbunden ist.
Kupplungsteil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stößelführung (60) von einem ortsfest in dem Ventilgehäuse (26) angeordneten Führungsteil (68) gebildet ist, wobei das Führungsteil (68) vorzugsweise mit einem zur Leitungsseite (14) hin verlängerten, hohlzylindrischen Abschnitt (70) die Druckkammer (38) umschließt und dazu einerseits ein Trennelement (72) mit der Dichtung (42) für den Stößelabschnitt (40) aufnimmt und andererseits einen Führungsabschnitt (74) für den Ventilkörper (28) bildet.
Kupplungsteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsabschnitt (74) und ein axialer Führungsansatz (76) des Ventilkörpers (28) derart teleskopartig und abgedichtet ineinandergreifen, dass der Führungsansatz (76) mit seiner der zwischen sich und dem Trennelement (72) gebildeten Druckkammer (38) zugewandten Stirnseite die Ventil-Druckfläche (A_V2) bildet.
Kupplungsteil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stößelführung (60) von einem hohlzylindrischen und sich axial zur Kupplungsseite (12) hin erstreckenden Führungsansatz (86) des Ventilkörpers (28) gebildet ist.
Kupplungsteil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsansatz (86) teleskopartig auf einem koaxial innerhalb des Ventilgehäuses (26) ortsfest angeordneten, rohrartigen Führungsteil (88) geführt ist.
Kupplungsteil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer (38) aus einer ersten Teilkammer (38a) zwischen einer radialen Stufenfläche (90) des Führungsteils (88) und einer axial gegenüberliegenden, die Ventil-Druckfläche (A_V2) bildenden, radialen Stufenfläche (92) am Übergang zwischen dem Führungsansatz (86) und dem Ventilkörper (28) sowie einer zweiten Teilkammer (38b) zwischen aixal gegenüberliegenden Ringstufen (94, 96) des Stößelabschnittes (40) und des Führungsteils (88) besteht, wobei die zwei Teilkammern (38a, 38b) miteinander über mindestens eine Queröffnung (98) des rohrartigen Führungsteils (88) und einen radial zwischen dem Führungsteil (88) und dem Ventilkörper (28) gebildeten Ringspalt (100) verbunden sind.
Kupplungsteil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilstößel (32) derart ausgelegt ist, dass in dem mit dem anderen Kupplungsteil (4) gekuppelten Zustand der Ventilkörper (28) in seiner Öffnungsstellung axial unmittelbar oder mittelbar an dem Ventilstößel (32) mechanisch gegen Schließen abgestützt ist.
Kupplungsteil nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch eine stirnseitig flachdichtende Ausbildung, wobei der Ventilstößel (32) auf der Kupplungsseite eine ebene, zur Steckachse (X) senkrechte Stirnfläche (112) aufweist, die in der entkuppelten Schließstellung etwa in einer Ebene mit einer konzentrischen Stirnringfläche (114) des Ventilgehäuses (26) liegt.
Kupplungsteil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilstößel (32) im Anschluss an die ebene Stirnfläche (112) einen zylindrischen Dichtabschnitt (116) aufweist, der in der Schließstellung mit einem korrespondierenden Dichtbereich (118) des Ventilgehäuses (26) über eine Radialdichtung (120) zusammenwirkt.