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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schnellkuppler zum Ankuppeln eines Werkzeugs an einen Baggerstiel oder dergleichen, mit einer Verriegelungsaufnahme zum Aufnehmen eines Verriegelungsteils, wobei der Verriegelungsaufnahme ein beweglich gelagertes Riegelelement zugeordnet ist, das von einem Aktor betätigbar ist und in einer Verriegelungsstellung das Verriegelungsteil in der Verriegelungsaufnahme verriegelt.
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An Baumaschinen wie beispielsweise Hydraulikbaggern oder Gelenkgreifern wie beispielsweise Holzhandhabungsmaschinen oder Abbruchgeräten oder ähnlichen Materialumschlagmaschinen werden häufig Schnellkuppler zum Ankuppeln verschiedener Werkzeuge wie beispielsweise Räumlöffel, Schalengreifer oder Abbruchzangen an einen Baggerstiel oder ähnliche Werkzeugführer wie Knickarmauslegern verwendet, um verschiedene Werkzeuge ohne lange Umrüstzeiten verwenden zu können. Derartige Schnellkuppler können als Verriegelungselemente insbesondere zwei voneinander beabstandete Verriegelungsachsen an einem Kupplungsteil aufweisen, während der andere Kupplungsteil, insbesondere der baggerstielseitige Kupplungsteil eine vorzugsweise hakenförmige Ankuppelaufnahme zum Einhaken an einer ersten der beiden Verriegelungsachsen und eine Verriegelungsaufnahme zum Verriegeln an der zweiten Verriegelungsachse aufweisen kann. Nach Einhaken der ersten Verriegelungsachse in der Ankuppelaufnahme können die beiden Kupplungsteile zueinander verschwenkt werden, wobei die in der Ankuppelaufnahme sitzende Verriegelungsachse die Drehachse bildet, so dass die zweite Verriegelungsachse in die Verriegelungsaufnahme einfährt bzw. hineingeschwenkt wird, wo die genannte zweite Verriegelungsachse dann durch ein Verriegelungselement wie beispielsweise einen ausfahrbaren Keil verriegelt werden kann, so dass es gleichzeitig auch nicht mehr möglich ist, die erste Verriegelungsachse aus der Ankuppelaufnahme herauszubewegen. Die genannten Verriegelungsachsen an dem einen Kupplungsteil können dabei von Verriegelungsbolzen gebildet werden, die sich am entsprechenden Kupplungsteil insbesondere parallel zueinander erstrecken können, wobei anstelle solcher Bolzen jedoch ggf. auch andere Strukturteile des Kupplungsteils wie beispielsweise vorspringende Nasen, Achsschenkel, Eingriffsstumpfe in Form von Vorsprüngen oder Ausnehmungen beispielsweise in Form von Taschen als Verriegelungsteil dienen können, die an die Ankuppelaufnahme bzw. die Verriegelungsaufnahme des anderen Kupplungsteils formangepasst sind.
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Um nach dem Einhaken der genannten ersten Verriegelungsachse in die Ankuppelaufnahme zu verhindern, dass sich beim genannten Schwenkvorgang die erste Verriegelungsachse wieder aus der Ankuppelaufnahme löst, wurde bereits vorgeschlagen, der Ankuppelaufnahme ein Sicherungselement beispielsweise in Form eines federgespannten Schnappkeils zuzuordnen, der beim Einhaken der Verriegelungsachse in die Ankuppelaufnahme die Verriegelungsachse fängt und in der Ankuppelaufnahme sichert. Beim Einfahren der Verriegelungsachse in die Ankuppelaufnahme wird der Sicherungsschnapper zurückgedrückt, bis die vollständig eingehakte Position erreicht ist, so dass der Sicherungsschnapper wieder zurückschnappen und den Ausfahrweg aus der Ankuppelaufnahme heraus blockieren kann. Um beim Abbau eines Werkzeugs nach dem Entriegeln der Verriegelungsaufnahme auch die erste Verriegelungsachse aus der Ankuppelaufnahme herausfahren bzw. aushaken zu können, muss dieses Sicherungselement wieder gelöst bzw. in seine freigebende Stellung verbracht werden. Dies kann druckmittelbetätigt erfolgen, beispielsweise durch einen einfach wirkenden Druckmittelzylinder, welcher das Sicherungselement entgegen seiner Federvorspannung in die verriegelnde bzw. blockierende Stellung zurück in die freigebende Stellung fahren kann. Hierdurch kann ein Absteigen des Maschinenführers bzw. ein händisches Betätigen vermieden werden.
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Um den eigentlichen, im Betrieb Kraft übertragenden Verriegelungsmechanismus, durch den das zweite Verriegelungselement beispielsweise in Form einer Verriegelungsachse in der Verriegelungsaufnahme fixiert wird bzw. verriegelt wird, von der Betätigung des der Ankuppelaufnahme zugeordneten Sicherungselements unabhängig zu machen, wird das Freischalten bzw. Lösen des genannten Sicherungselements an der Ankuppelaufnahme durch einen separaten Druckmittelkreis bewerkstelligt, der vom Druckmittelkreis zur Betätigung des Verriegelungsmechanismus unabhängig steuerbar ist bzw. hiervon separat ausgebildet ist. Diese Entkoppelung wird vorgenommen, um zu verhindern, dass Störungen am Sicherungselement nicht auf den eigentlichen Verriegelungsmechanismus übergreifen können und im Betrieb ein ungewolltes Lösen der Kupplerverriegelung bewirken können. Derartige Störungen könnten beispielsweise Druckverluste an beispielsweise Dichtelementen sein, die in zum Sicherungselement der Ankuppelaufnahme führenden Druckkreisabschnitten vorgesehen sind. Einen solchen Schnellkuppler mit voneinander entkoppelten, separaten Druckkreisen für die Betätigung des Verriegelungsmechanismus und der Entriegelung des Sicherungselements an der Ankuppelaufnahme zeigt beispielsweise die Schrift
EP 1852555 A2 .
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Trotzdem kann es im Betrieb dazu kommen, dass an dem Aktor der Hauptverriegelung, der den keilförmigen Riegelteil in die verriegelnde Stellung schiebt, der Druck abfällt bzw. dass die hydraulische Sperrung dieses Aktors ausfällt, beispielsweise dadurch, dass das dem Aktor zugeordnete Absperrventil ausfällt und öffnet. Hierdurch bewegt sich zwar nicht gleich das genannte Riegelelement automatisch in seine Entriegelungsstellung, sondern verbleibt zunächst an sich in der Verriegelungsstellung. Der in der Verriegelungsaufnahme sitzende Verriegelungsteil ist in der genannten Verriegelungsaufnahme jedoch oftmals mit einem gewissen Spiel aufgenommen, was durch Fertigungstoleranzen bedingt, jedoch auch gewünscht sein kann, um im Abstand variierende Verriegelungsachsen im selben Schnellkuppler aufnehmen zu können, so dass der in der Verriegelungsaufnahme aufgenommene Verriegelungsteil hin und her arbeiten und hierdurch das Riegelelement Stück für Stück aufschieben kann, da der dem Riegelelement zugeordnete Aktor in Schwimmstellung keinen großen Widerstand mehr entgegensetzt. Dies führt dann im Ergebnis dazu, dass der Verriegelungsteil in der Verriegelungsaufnahme nicht mehr verriegelt ist und herausfallen kann, so dass das Werkzeug ggf. nur noch an der anderen Verriegelungsaufnahme hängt.
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Es wäre insofern wünschenswert, das Riegelelement bei einem Ausfall des Stellaktors gegen unbeabsichtigtes Öffnen zu sichern. Hierzu wurde bereits angedacht, das Riegelelement zusätzlich zum Stellaktor mit einer Feder in die verriegelnde Stellung zu spannen, die jedoch aufgrund der im Arbeitsbetrieb wirkenden Kräfte am Schnellkuppler relativ groß und kräftig ausgebildet sein muss, was dann in der Folge dazu führt, dass der Stellaktor entsprechend groß bauend ausgeführt werden muss, um die Federvorspannung beim willentlichen Öffnen des Riegelelements überwinden zu können.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Schnellkuppler der eingangs genannten Art zu schaffen, der Nachteile des Standes der Technik vermeidet und Letzteren in vorteilhafter Weise weiterbildet. Insbesondere soll eine verbesserte Sicherung des Riegelelements in der Verriegelungsstellung bei Ausfall bzw. Inaktivität des Stellaktors erreicht werden, ohne dies mit einer leistungsstärkeren, größeren Ausbildung des Stellaktors und damit einhergehenden Platzproblemen erkaufen zu müssen.
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Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe durch einen Schnellkuppler gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Es wird also vorgeschlagen, das Riegelelement in der Verriegelungsstellung formschlüssig an dem Verriegelungsteil zu sichern, das durch das Riegelelement selbst in der Verriegelungsaufnahme gefangen ist. Das genannte Verriegelungsteil kann sich nicht aus der Verriegelungsaufnahme herausbewegen, da sich das Riegelelement in der Verriegelungsstellung befindet, wobei sich das Riegelelement wiederum nicht unbeabsichtigt in die Entriegelungsstellung bewegen kann, da es an dem verriegelten Verriegelungsteil gehalten ist. Erfindungsgemäß ist an dem Riegelelement zumindest ein Fanghaken zum Fangen des Verriegelungsteils und Halten des Riegelelements in der Verriegelungsstellung am Verriegelungsteil vorgesehen. Der genannte Fanghaken ist an dem Verriegelungsteil einhakbar bzw. formschlüssig in Eingriff bringbar, wenn der genannte Verriegelungsteil in der Verriegelungsaufnahme sitzt und hält durch seine Verbindung mit dem Riegelelement das genannte Riegelelement am Verriegelungsteil. Der genannte Fanghaken wirkt hierbei einem unbeabsichtigten Lösen des Riegelelements, d. h. einer Bewegung in die Entriegelungsstellung entgegen, so dass sich der Verriegelungsteil nicht unbeabsichtigt entriegeln und aus der Verriegelungsaufnahme herausbewegen kann.
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Um das Riegelelement willentlich wieder zu öffnen, d. h. durch den Aktor in die entriegelte Stellung verfahren zu können, bestehen verschiedene Optionen. Grundsätzlich wäre es möglich, zuerst den Fanghaken vom Verriegelungsteil zu lösen, so dass das Riegelelement nicht mehr am Verriegelungsteil gehalten ist. Beispielsweise könnte hierfür ein eigener Stellaktor vorgesehen sein, um den Fanghaken vom Verriegelungsteil zu entriegeln und/oder daran zu verriegeln, oder es könnte ein Stellmechanismus vorgesehen sein, der die Fanghakenbewegung zum Lösen vom Verriegelungsteil und/oder daran Verriegeln von der Bewegung des Stellaktors für das Riegelelement ableitet, beispielsweise über eine geeignete getriebliche Verbindung.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung jedoch kann das Riegelelement auch ohne Lösen des Fanghakens entriegelt werden. Hierzu kann in Weiterbildung der Erfindung der Fanghaken relativ zum, insbesondere am Riegelelement beweglich gelagert sein, wobei Hemmmittel zum Hemmen und/oder Bremsen einer Relativbewegung zwischen Fanghaken und Riegelelement vorgesehen sind und der Aktor zum Ver- und/oder Entriegeln des Riegelelements so stark ausgebildet ist, dass eine vom Aktor aufbringbare Riegelstellkraft größer ist als eine von den Hemmmitteln aufbringbare Hemmkraft.
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Die genannten Hemmmittel halten das Riegelelement bei verriegeltem Fanghaken in der jeweiligen Stellung, insbesondere in der Verriegelungsstellung, so dass bei deaktiviertem Aktor das Riegelelement nicht unbeabsichtigt in die entriegelte Stellung geraten kann. Andererseits lassen es die genannten Hemmmittel zu, dass das Riegelelement willentlich durchaus unter Überwindung der Hemmkraft entriegelt werden kann, und zwar durch Betätigung des Stellaktors, der hierzu ausreichend stark ausgebildet ist, um die genannten Hemmkräfte zu überwinden.
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Die Hemmmittel zwischen Fanghaken und Riegelelement sind dabei derart beschaffen, dass die Hemmkraft ausreichend groß bemessen ist, um das Riegelelement am Verriegelungsteil in der verriegelten Stellung zu halten und vor unbeabsichtigtem Öffnen zu schützen. Insbesondere kann die Hemmkraft größer sein als die Schleppreibung und -hemmung des inaktiven Aktors, um bei Bewegungen des Verriegelungsteils in der Verriegelungsaufnahme das Riegelelement mit dem sich bewegenden Verriegelungsteil mitbewegen zu können. Wie eingangs bereits erwähnt, besitzt das Verriegelungsteil in der Verriegelungsaufnahme auch im verriegelten Zustand ein gewisses Spiel, so dass das Verriegelungsteil im Betrieb in der Verriegelungsaufnahme – natürlich begrenzt – hin und her arbeiten kann, was bei einer Bewegungsrichtung auf das Riegelelement zu dazu führt, dass das Riegelelement ein Stück weit aufgedrückt wird, bis das Verriegelungsteil an der entsprechenden Kontur der Verriegelungsaufnahme ansteht. Um dann bei einer entgegengesetzten Bewegung des Verriegelungsteils vom Riegelelement weg dafür zu sorgen, dass der Fanghaken das Riegelelement auch wieder mitnimmt und wieder in die vollständig bzw. weiter verriegelte Stellung zurückbewegt, sind die genannten Hemmmittel derart bemessen, dass der Fanghaken gegenüber dem Riegelelement nicht durchrutscht. Dies kann dann erreicht werden, wenn die Hemmkraft der Hemmmittel größer ist als die Summe der Widerstands- bzw. Hemmkräfte des Riegelelements, insbesondere die Summe aus Schleppwiderstand bzw. -hemmung des Aktors und der Reibungskräfte bzw. des Reibungswiderstands des Riegelelements selbst, beispielsweise an Lagerstellen oder anderen Reibungsflächen.
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Die genannte Hemmung zwischen Fanghaken und Riegelelement, die unbeabsichtigtes Bewegen des Riegelelements verhindert, andererseits aber eine willentliche Aktorbetätigung zulässt, kann grundsätzlich in verschiedener Weise erreicht werden. In Weiterbildung der Erfindung können die genannten Hemmmittel miteinander zusammenwirkende Reibflächen am Fanghaken und/oder am Riegelteil umfassen, die miteinander – ggf. auch nur mittelbar unter Zwischenschaltung eines Reibungsübertragers – reibschlüssig in Eingriff bringbar sind, wenn sich das Riegelelement und der Fanghaken jeweils in ihrer verriegelten Stellung befinden. Alternativ oder zusätzlich zu einem solchen Reibflächenpaar kann am Fanghaken und/oder am Riegelteil und/oder einem dazwischen angeordneten Bauteil auch ein elastisch ausgebildetes Rastflächenpaar vorgesehen sein, die formschlüssig miteinander verrastbar sind, beispielsweise in Form eines Rastvorsprungs und einer Rastsenke, die durch elastische Verformung quer zur Richtung der Relativbewegung von Riegelelement und Fanghaken ausrasten können, in der eingerasteten Stellung aber der genannten Relativbewegung von Riegelelement und Fanghaken einen Widerstand durch formschlüssigen Kontureingriff entgegensetzen.
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Insbesondere können die genannten Reib- und/oder Rastkonturflächen am Fanghaken und/oder einem damit verbundenen Zwischenbauteil und dem damit zusammenwirkenden Gegenstück mittels einer Presspassung aufeinandergedrückt sein, wenn sich der Fanghaken und das Riegelelement in der verriegelten Stellung befinden, so dass die gewünschte Hemmung gegenüber einer Öffnungsbewegung des Riegelelements erzeugt wird.
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Zumindest eine der genannten Reib- und/oder Rastflächen kann dabei elastisch gegen die damit zusammenwirkende Reib- und/oder Rastfläche gespannt sein, beispielsweise durch ein geeignetes Federelement an dem Fanghaken oder am Riegelelement und/oder am zwischengeschalteten Bauteil. Beispielsweise kann an dem Fanghaken eine Federspange vorgesehen sein, beispielsweise in Form eines sich konvex zum Riegelelement hin ausbauchenden Federbügels, der in der Verriegelungsstellung von Fanghaken und Riegelelement gegen das Zwischenbauteil oder auch unmittebar gegen das Riegelelement drückt und hierdurch die genannte Hemmung bewirkt. Alternativ oder zusätzlich zu einem solchen Federbügel kann auch ein Elastomerbauteil als Federelement am Fanghaken angebracht sein, um die gewünschte Hemmung zu erzielen.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist der Fanghaken an dem Riegelelement mehrachsig beweglich gelagert, insbesondere translatorisch verschieblich und um eine Schwenkachse verschwenkbar. Die genannte Schwenkachse kann sich vorteilhafterweise quer zur Riegelstellachse und/oder quer zur Fangbewegungsrichtung erstrecken, so dass der Fanghaken durch Verschwenken an dem Verriegelungsteil in der Verriegelungsaufnahme einhaken kann. Durch die translatorische Verschieblichkeit der Lagerung kann das Riegelelement in der beschriebenen Weise bei bereits verriegeltem Fanghaken verriegelt und/oder entriegelt werden, indem der Stellaktor für das Riegelelement betätigt wird und die vorgenannten Hemmkräfte überwindet.
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Das Verriegeln und Lösen des Fanghakens kann in grundsätzlich unterschiedlicher Weise bewerkstelligt werden, beispielsweise durch einen separaten Stellaktor für den Fanghaken. In Weiterbildung der Erfindung wird die Betätigung des Fanghakens von dem Riegelelement selbst bzw. dessen Bewegung auf das Verriegelungsteil zu gesteuert, insbesondere durch die Bewegung des Riegelelements auf das Verriegelungsteil in der Verriegelungsaufnahme zu und/oder durch dessen Bewegung vom Verriegelungsteil weg heraus. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann an dem Riegelelement ein Taster vorgesehen sein, der das Verriegelungsteil erfasst und die Stellbewegung des Fanghakens auslöst. Dies kann in Form eines Steuerungssignals erfolgen, in Abhängigkeit dessen ein Aktor betätigt wird, vorteilhafterweise aber auch in Form einer mechanischen Umsetzung der erfassten Einfahrbewegung bzw. Ausfahrbewegung des Riegelelements. Insbesondere kann der genannte Taster an dem Riegelelement beweglich gelagert sein derart, dass der Taster durch Annähern des Riegelelements an das Verriegelungsteil bzw. Anfahren des Tasters an das Verriegelungselement bei Verriegeln des Riegelelements und/oder Einfahren des Verriegelungsteils in die Verriegelungsaufnahme bewegbar ist, wobei zwischen dem Taster und dem Fanghaken eine Koppelung zum Umsetzen einer Tasterbewegung in eine Fanghakenbewegung vorgesehen ist.
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Die genannte Koppelung kann dabei eine mechanische Zwangskoppelung sein, die eine vom einfahrenden Verriegelungsteil induzierte Tasterbewegung in eine zwangsgesteuerte Fanghakenbewegung umsetzt. Beispielsweise kann der genannte Taster einen Stößel bilden und/oder eine Stößelabschnitt besitzen, der mit einem Fanghakenabschnitt gelenkig verbindbar ist, beispielsweise einen Fanghakenabschnitt in eine bestimmte Richtung drückt. Die gelenkige Verbindung kann dabei unmittelbar oder mittelbar, beispielsweise unter Zwischenschaltung eines Lenkers oder Schwenkhebels, ausgebildet sein.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann der genannte Taster ein längsverschieblich gelagerter Schiebetaster sein, dessen translatorische Bewegungsachse zumindest näherungsweise parallel zur oder tangential zur Bewegungsrichtung des Riegelelements ausgerichtet sein kann.
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Um die genannte Tasterbewegung in der gewünschten Weise in eine Fanghakenbewegung mit Schwenkkomponente umzusetzen, kann der genannte Fanghaken mittels einer Kulissenführung an dem Riegelelement gelagert sein, wobei die vorzugsweise nutartige Kulissenführung einen Führungsbahnabschnitt umfasst, der schräg zur Tasterbewegungsrichtung verläuft, so dass ein Verschieben des Tasters in eine Schiebe-/Schwenkbewegung des Fanghakens umgesetzt wird, insbesondere derart, dass der Fanghaken das Verriegelungsteil übergreift und sich beim Einfahren des Verriegelungsteils in die Verriegelungsaufnahme auf den sich einfahrenden und damit bewegenden Verriegelungsteil setzt.
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Die genannte Kulissenführung kann weiterhin einen zweiten Schiebeführungsabschnitt umfassen, der sich näherungsweise parallel zur Bewegungsachse des Riegelelements erstreckt, zumindest dann, wenn der Fanghaken am Verriegelungsteil verhakt bzw. verriegelt ist. Dieser zweite Kulissenführungsabschnitt erlaubt es, durch Betätigung des Aktors das Riegelelement in die Verriegelungsstellung zu bringen und/oder umgekehrt zu entriegeln, während der Fanghaken formschlüssig am Verriegelungsteil verriegelt bleibt.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann der genannte Taster das zuvor erwähnte Zwischenbauteil bilden, das zwischen dem Fanghaken und dem Riegelelement angeordnet sein kann und die Reibungs- und/oder Rastkräfte zur Hemmung des Fanghakens gegenüber dem Riegelelement überträgt. Insbesondere kann der genannte Taster als Schieber auf dem Riegelelement verfahrbar gelagert sein und der Fanghaken wiederum auf dem Taster angeordnet sein, so dass – zumindest in der Verriegelungs- bzw. Fangstellung – der Fanghaken mit seiner Reibungsfläche und/oder seinen Rastmitteln auf eine Oberseite des Tasters drückt, der wiederum mit seiner Unterseite auf das Riegelelement drücken kann. Grundsätzlich wäre es aber auch möglich, den Fanghaken direkt am Riegelteil anzuordnen bzw. direkt gegenüber dem Riegelteil zu hemmen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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1: eine schematische Seitenansicht eines Schnellkupplers nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung, der an einen Auslegerstiel eines Baggers angebaut ist und als Anbauwerkzeug einen Grablöffel ankuppelt,
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2: eine perspektivische Darstellung des Schnellkupplers aus 1 in einer abgekuppelten Stellung, in der die beiden miteinander kuppelbaren Kupplungsteile kurz vor dem Einhaken am Hakenabschnitt gezeigt sind,
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3: eine Schnittansicht durch den Kupplungsteil des Schnellkupplers aus den vorhergehenden Figuren, der die Ankuppelaufnahme und die Verriegelungsaufnahme sowie die zugehörigen Sicherungs- und Verriegelungselemente und deren Stellaktoren zeigt,
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4: eine ausschnittsweise, perspektivische Darstellung des Riegelelements und des Fanghakens an der Verriegelungsaufnahme des Schnellkupplers, wobei das Riegelelement und der Fanghaken jeweils in der geöffneten Stellung dargestellt sind,
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5: eine ausschnittsweise Seitenansicht des Riegelelements und des zugehörigen Fanghakens in der geöffneten Stellung ähnlich 4,
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6: eine ausschnittsweise, vergrößerte Darstellung des Einfahrens des Verriegelungsteils in die Verriegelungsaufnahme bei noch geöffnetem Riegelelement und noch geöffnetem Fanghaken, wobei das Verriegelungsteil gerade den Taster zur Betätigung des Fanghakens erreicht hat,
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7: eine ausschnittsweise, vergrößerte Seitenansicht des Verriegelungsteils in der Verriegelungsaufnahme in einer Phase der Verriegelung, in der der Taster bereits zurückgedrückt ist und der Fanghaken beinahe vollständig am Verriegelungsteil verriegelt ist, während das Riegelelement noch geöffnet ist,
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8: eine Seitenansicht des Schnellkupplers im vollständig verriegelten Zustand,
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9: eine vergrößerte Seitenansicht des Fanghakens aus den vorhergehenden Figuren,
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10: eine perspektivische Einzeldarstellung des Riegelelements und der daran angebrachten Lagerflansche zur Lagerung des Fanghakens,
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11: eine schematische, perspektivische Einzeldarstellung des Fanghakens mit dem damit gelenkig verbundenen Taster, der unter dem Fanghaken sitzt und vom Fanghaken in der verriegelten Stellung gegen das Riegelelement drückbar ist, um die Hemmung zu erreichen, und
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12: eine perspektivische, schematische Zusammenbaudarstellung, die die Baugruppe umfassend Riegelelement, Fanghaken und Taster im zusammengebauten Zustand zeigt.
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Wie 1 zeigt, kann der Schnellkuppler 1 zwischen das freie Ende des Auslegerstiels 5 eines Baggers 30 und das daran anzubauende Werkzeug 4 montiert werden, wobei das genannte Anbauwerkzeug 4 in 1 als Grablöffel ausgebildet ist, jedoch in an sich üblicher Weise natürlich auch andere entsprechende Bau-, Handhabungs- oder Abbruchwerkzeuge beispielsweise in Form von Schalengreifern, Abbruchzangen, Scheren oder Ähnliches umfassen kann. Der genannte Schnellkuppler 1 ist hierbei einerseits mittels eines stielseitigen Kupplerteils 2 schwenkbar um eine liegende, quer zur Längsachse des Auslegerstiels 5 ausgerichtete Schwenkachse an den genannten Auslegerstiel 5 montierbar, so dass der Schnellkuppler 1 zusammen mit dem daran angebauten Werkzeug 4 beispielsweise mittels eines Druckmittelzylinders 36 und eines zwischengeschalteten Schwenkstücks 37 gegenüber dem Auslegerstiel 5 verschwenkt werden kann.
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Mittels eines werkzeugseitigen Kupplerteils 3 – vgl. 2 – kann der genannte Schnellkuppler andererseits an dem Anbauwerkzeug 4 und/oder einem zwischengeschalteten Drehantrieb angebaut werden.
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Wie die 2 und 3 zeigen, kann eines der beiden Kupplerteile 2 bzw. 3, vorzugsweise das stielseitige Kupplerteil 2 einerseits eine Ankuppelaufnahme 6 und andererseits eine Verriegelungsaufnahme 10 umfassen, die mit zwei Verriegelungsteilen beispielsweise in Form von Verriegelungsachsen 13 und 14 am anderen, vorzugsweise werkzeugseitigen Kupplerteil 3 eingehakt bzw. in Eingriff gebracht werden können. Entgegen der Darstellung der Zeichnung wäre es grundsätzlich aber auch denkbar, an einem Kupplerteil eine Verriegelungsachse und eine Aufnahme und am anderen Kupplerteil wiederum eine Verriegelungsachse und eine Aufnahme vorzusehen, wobei jedoch die gezeigte Ausführung mit zwei Aufnahmen, d. h. Verriegelungsaufnahme und Ankuppelaufnahme an dem einen Kupplerteil und zwei damit korrespondierenden Verriegelungsachsen am anderen Kupplerteil bevorzugt ist, da die zugehörigen Sicherungs- und Verriegelungselemente und deren Betätigung dann an einem Kupplerteil zusammengefasst werden können.
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Wie 2 zeigt, bilden die Ankuppelaufnahme 6 und die Verriegelungsaufnahme 10 jeweils eine maulförmige, zu einer Seite hin offene Aufnahme, in die die Verriegelungsachsen 13 und 14 einfahren können, die von Querbolzen bzw. Verriegelungsbolzen gebildet sein können, vgl. 2. Dabei sind die Ankuppelaufnahme 6 und die Verriegelungsaufnahme 10 vorteilhafterweise derart angeordnet und konfiguriert, dass dann, wenn eine erste Verriegelungsachse 13 des einen Kupplerteils 3 in die vorzugsweise hakenförmige Ankuppelaufnahme 6 des anderen Kupplerteils 2 eingefahren bzw. eingehakt ist, die beiden Kupplerteile zueinander verschwenkt werden können, und zwar derart, dass die Ankuppelaufnahme 6 bzw. die darin aufgenommene Verriegelungsachse 13 die Drehachse bilden und durch die entsprechende Schwenkbewegung die zweite Verriegelungsachse 14 in die Verriegelungsaufnahme 10 einfahren kann, so dass die beiden Kupplerteile 2 und 3 in einem zweistufigen Kupplungsprozess miteinander gekuppelt werden können. Zuerst wird die Ankuppelaufnahme 6 an der ersten Verriegelungsachse 13 eingehakt, um sodann durch Verschwenken der beiden Kupplerteile 2 und 3 relativ zueinander – was beispielsweise durch Betätigung des vorgenannten Schwenkzylinders 36 erfolgen kann – die Verriegelungsaufnahme 10 mit der zweiten Verriegelungsachse 14 in Eingriff gebracht werden kann.
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Ist die zweite Verriegelungsachse 14 in die Verriegelungsaufnahme 10 eingefahren, wird die genannte zweite Verriegelungsachse 14 in der Verriegelungsaufnahme 10 verriegelt bzw. wird die Verriegelungsaufnahme 10 geschlossen, so dass die zweite Verriegelungsachse 14 nicht mehr heraus kann. Hierzu ist ein Riegelelement 11 beispielsweise in Form eines Verriegelungskeils vorgesehen, der auf der Öffnungsseite der Verriegelungsaufnahme 10 vor die darin aufgenommene Verriegelungsachse 14 gefahren werden kann, vgl. 3. Zur Betätigung des genannten Riegelelements 11 ist hierbei vorteilhafterweise ein hydraulisch betätigbarer Stellaktor 12 vorgesehen, der direkt oder mittelbar mit dem genannten Riegelelement 11 verbunden ist und vorteilhafterweise doppelt wirkend ausgebildet ist, so dass er vor und zurück gefahren werden kann.
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Durch Verriegelung des Riegelelements 11 ist dabei nicht nur die zweite Verriegelungsachse 14 in der Verriegelungsaufnahme 10 gehalten, sondern auch die beiden Kupplerteile 2 und 3 miteinander verriegelt, da die Ankuppelaufnahme 6 so ausgebildet ist, dass die darin aufgenommene erste Verriegelungsachse 13 nicht aus der Ankuppelaufnahme 6 heraus kann, wenn die zweite Verriegelungsachse 14 in der Verriegelungsaufnahme 10 gefangen ist.
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Dennoch ist der genannten Ankuppelaufnahme 6 ein Sicherungselement 7 zugeordnet, mittels dessen die erste Verriegelungsachse 13 bzw. ein geeignetes Verriegelungsteil in der Ankuppelaufnahme 6 gefangen werden kann bzw. gesichert werden kann bzw. blockiert werden kann, so dass die erste Verriegelungsachse 13 nicht aus der Ankuppelaufnahme 6 ungewollt herausrutschen kann. Dieses Sicherungselement 7 dient hauptsächlich dazu, während der vorgenannten Schwenkbewegung beim Kuppelvorgang ein ungewolltes Herausrutschen der ersten Verriegelungsachse 13 aus der Ankuppelaufnahme 6 zu verhindern, solange die beiden Kupplerteile 2 und 3 noch nicht durch Schließen des genannten Riegelelements 11 miteinander verriegelt sind.
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Das genannte Sicherungselement 7 kann ebenfalls ein keilförmiger Schieber oder auch, wie 3 zeigt, ein schwenkbar gelagerter Verriegelungshebel sein, der in seiner verriegelnden Stellung die Öffnung der Ankuppelaufnahme 6 soweit verjüngt bzw. blockiert, dass die erste Verriegelungsachse 13 nicht herausrutschen kann, vgl. 3. Das genannte Sicherungselement 7 ist hierbei vorteilhafterweise als selbstverriegelnder Schnapper ausgebildet, der durch eine Vorspannvorrichtung insbesondere in Form einer Feder 9 in die verriegelnde Stellung vorgespannt ist, beim Einfahren der ersten Verriegelungsachse 13 in die Ankuppelaufnahme 6 jedoch selbsttätig zurückgedrückt werden kann. Ist die Verriegelungsachse 13 vollständig bzw. ausreichend weit in die Ankuppelaufnahme 6 eingefahren, kann das Sicherungselement 7 von der Feder 9 getrieben in die verriegelnde Stellung zurückschnappen, so dass die Verriegelungsachse 13 gefangen ist.
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Zum Lösen des Sicherungselements 7 zum Zwecke des Abkuppelns ist dem genannten Sicherungselement 7 ein Stellaktor 8 in Form eines einfach wirkenden Hydraulikzylinders zugeordnet, mittels dessen das Sicherungselement 7 in seine freigebende Stellung gefahren bzw. geschwenkt werden kann.
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Auch die zweite Verriegelungsachse 14 in der Verriegelungsaufnahme 10 ist doppelt gesichert. Wie die 4–7 und insbesondere 8 zeigen, ist das Verriegelungsteil in Form der zweiten Verriegelungsachse 14 in der Verriegelungsaufnahme 10 durch das Riegelelement 11 gesichert bzw. verriegelt und gegen Herausrutschen gesichert. Das genannte Riegelelement 11 versperrt die Öffnung bzw. den Ausgang der Verriegelungsaufnahme 10 so weit, dass die Verriegelungsachse 14 nicht heraus kann und in der Verriegelungsaufnahme 10 gefangen ist.
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Wie ein Vergleich der 5 und 8 zeigt, kann das Riegelelement 11 hierbei translatorisch verschieblich bzw. einachsig bewegbar gelagert sein, wobei die Bewegungsrichtung vorteilhafterweise quer zur Einfahr- und Ausfahrrichtung der Verriegelungsachse 14 in die bzw. aus der Verriegelungsaufnahme 10 ausgerichtet ist. Der Stellaktor 12 kann das Riegelelement 11 hin- und herfahren zwischen der in 8 gezeigten verriegelten Stellung und der in 5 gezeigten entriegelten Stellung.
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Im Betrieb ist das Riegelelement 11 an sich in der in 8 gezeigten Verriegelungsstellung durch den Aktor 12 gesichert, dessen Fluidkammer bzw. eine damit verbundene Speiseleitung durch ein Sperrventil blockiert werden kann, um ein Zurückfahren des Riegelelements 11 in die geöffnete Stellung zu verhindern. Um bei einem Ausfall des genannten Aktors 12 bzw. des Sperrventils oder auch nur einem unbeabsichtigten Schalten des Aktors 12 in eine Schwimmstellung ein unbeabsichtigtes Öffnen des Riegelelements 11 zu verhindern, ist ein Fanghaken 15 vorgesehen, der an der zweiten Verriegelungsachse 14 formschlüssig verriegelbar ist bzw. diese Verriegelungsachse 14 fangen kann, so dass der Fanghaken 15 an der Verriegelungsachse 14 positionsfest gehalten ist.
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Der genannte Fanghaken 15 ist andererseits mit dem Riegelelement 11 verbunden, um das Riegelelement 11 in der Verriegelungsstellung zu halten, wenn der genannte Aktor 12 ausfällt oder deaktiviert ist. Der Fanghaken 15 ist hierzu an dem Riegelelement 11 beweglich gelagert, wobei zwischen dem Fanghaken 15 und dem Riegelelement 11 Hemmmittel 16 vorgesehen sind, die eine unbeabsichtigte Entriegelungsbewegung des Riegelelements 11 verhindern bzw. hemmen, andererseits aber eine willentliche Stellbewegung des Riegelelements 11 durch Betätigung des Aktors 12 zulassen.
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Hierzu werden der Fanghaken 15 und das Riegelelement 11 in der beiderseits verriegelten Stellung – unter Zwischenschaltung des noch zu beschreibenden Tasters 25 – aufeinandergepresst, so dass das aufeinandergepresste Reibflächenpaar durch die entstehenden Reibungskräfte eine ungewollte Bewegung des Riegelelements 11 hemmt. Wie 9 zeigt, kann an dem Fanghaken 15 eine zum Riegelelement 11 hin ausbauchende Federspange 18 vorgesehen sein, die derart angeordnet und positioniert ist, dass sie in der verriegelten Stellung von Fanghaken 15 und Riegelelement 11 gegen den Taster 25 drückbar ist und diesen auf das Riegelelement 11 drückt. Prinzipiell wäre es aber auch möglich, dass der Fanghaken 15 bzw. die genannte Federspange 18 direkt gegen das Riegelelement 11 drückt, um den Fanghaken 15 direkt am Riegelelement 11 zu hemmen. Die dem Riegelelement 11 zugewandte Seite des Tasters 25 – oder der Federspange 18 – kann die Reibfläche 17 tragen bzw. aufweisen. Die Hemmung kann dabei durch die genannten Reibkräfte zwischen dem Taster 25 und dem Riegelelement 11 bewirkt werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine rastflächenartige Konturierung ein formschlüssiges Halten bewirken, beispielsweise dadurch, dass an dem Riegelelement 11 gegenüber dem Taster 25 eine konkave Kontur beispielsweise in Form einer Rastsenke oder -mulde vorgesehen ist, in die ein ausbauchendes Federelement am Taster 25 einfahren kann. Diese Rastpaarung kann dadurch entrasten, dass das Federelement bei Relativbewegung des Riegelelements 11 relativ zum Fanghaken 15 und damit relativ zum Taster 25 quer zur Bewegungsachse der Relativbewegung wegfedert.
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Wie 9 zeigt, kann die genannte Federspange 18 in den Fanghaken 15 integriert sein. Alternativ oder zusätzlich kann jedoch auch eine separate Feder einen Reib- oder Rastkopf quer zur genannten Relativbewegung spannen. Insbesondere kann die genannte Federspange 18 auch in Form eines Elastomerelements ausgebildet sein, das über die Unterseite des Fanghakens 15 vorsteht und/oder von dort ausbaucht.
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Wie die 4 bis 7 sowie 11 zeigen, kann der genannte Fanghaken 15 insgesamt betrachtet etwa plattenförmig ausgebildet sein und einen an die Verriegelungsachse 14 bzw. das entsprechende Verriegelungsteil formangepassten Hakenabschnitt und einen damit verbundenen Lagerabschnitt umfassen.
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Wie die 4–12 zeigen, ist der Fanghaken 15 vorteilhafterweise an dem Riegelelement 11 beweglich gelagert, wobei das Riegelelement 11 einen Lagerabschnitt beispielsweise in Form eines abstehenden Lagerflansches oder eines Paars solcher Lagerflansche 19 umfassen kann, an denen der Fanghaken 15 beweglich gelagert ist, vgl. 10 und 12. Die Lagerung des Fanghakens 15 ist vorteilhafterweise schwenkbar und translatorisch verschieblich ausgebildet, wobei die Lagerung insbesondere durch eine nutartige Kulissenführung 20 realisiert sein kann. Insbesondere kann der Fanghaken 15 eine vorzugsweise nutartige Führungsausnehmung 21 umfassen, in die ein Lagerbolzen 22 eingreift, der an dem Riegelelement 11 bzw. dessen Lagerflansch 19 starr befestigt sein kann. Der genannte Lagerbolzen 22 ist in der längsnutartigen Führungsausnehmung 21 verschieblich, zudem ist der Fanghaken 15 um den genannten Lagerbolzen 22 schwenkbar, wobei die Schwenkachse sich quer zur Verschieberichtung des Riegelelements 11 und/oder quer zur Plattenebene des Fanghakens 15 erstrecken kann.
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In kinematischer Umkehrung der gezeichneten Ausführung könnte die Kulissenführung 20 auch eine längsnutartige Führungsausnehmung am Riegelelement 11 bzw. dessen Lagerflansch 19 umfassen, in die ein starr am Fanghaken 15 befestigter Lagerbolzen eingreift.
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Zum anderen ist der Fanghaken 15 schwenkbar an einem noch zu beschreibenden Taster 25 gelagert. Wie 11 und 12 verdeutlichen, können der Fanghaken 15 und der Taster 25 an einem hinteren Endabschnitt durch ein Gelenk gelenkig miteinander verbunden sein, wobei das Gelenk vorteilhafterweise zumindest um eine Schwenkachse schwenkbar ist, die sich vorzugsweise parallel zu dem Gelenkbolzen 22 erstreckt, mit dem der Fanghaken 15 am Riegelelement 11 gelagert ist. Insgesamt ergibt sich hierdurch beim Verfahren des Tasters 25 und des Fanghakens 15 eine durch das genannte Gelenk und den Gelenkbolzen 22 gesteuerte Schwenkbewegung des Fanghakens 15.
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Die längsnutartige Führungsausnehmung 21 umfasst dabei zwei zueinander geneigt angeordnete Ausnehmungsabschnitte und/oder einen gekrümmten Abschnitt bzw. Verlauf. Wie 9 zeigt, kann ein erster Führungsbahnabschnitt 23 einen geneigten Verlauf besitzen, der sich spitzwinklig geneigt zur Bewegungsachse des Riegelelements 11 und/oder zur Bewegungsachse des noch zu beschreibenden Tasters 25 erstreckt. Ein zweiter Führungsbahnabschnitt 24, der unmittelbar an den ersten Führungsbahnabschnitt 23 anschließen kann, kann einen im Wesentlichen geraden Verlauf besitzen und/oder sich etwa parallel zur Verschieberichtung des Riegelelements 11 und/oder etwa parallel zur Bewegungsachse des genannten Tasters 25 erstrecken, vgl. 9.
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Zur Betätigung des Fanghakens 15 kann ein Taster 25 vorgesehen sein, der an dem Riegelelement 11 so angeordnet ist, dass er beim Verriegeln des Riegelelements der Verriegelungsachse 14 im Wege steht bzw. daran einfährt und von der Verriegelungsachse 14 relativ zum Riegelelement 11 weggedrückt bzw. verschoben wird.
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Wie die 4 und 5 zeigen, kann der Taster 25 im Bereich des Riegelelements 11, insbesondere etwas oberhalb der keilförmigen Riegelzunge des Riegelelements 11 angeordnet sein und zur Öffnung der Verriegelungsaufnahme 10 hin vorspringen. Vorteilhafterweise kann der Taster 25 etwa parallel zu dem Riegelelement 11, insbesondere auf einer Oberseite des Riegelelements 11 und/oder zwischen den Lagerflanschen 19, verschieblich gelagert sein, so dass der Kopf des Tasters 25 beim Einfahren des Riegelelements 11 von der Verriegelungsachse 14 zurückgeschoben werden kann, wobei der Taster 25 insgesamt etwa parallel zum Riegelelement 11 bzw. dessen Bewegungsachse zur entriegelten Stellung des Riegelelements 11 hin verfährt. Der Taster 25 und das Riegelelement 11 verschieben sich zueinander.
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In der Ausgangsstellung allerdings steht der Taster 25 zunächst zur Verriegelungsaufnahme 10 hin vor, so dass beim Verriegeln des Riegelelements 11 an der Verriegelungsachse 14 der Taster 25 ansteht und von dieser beim weiteren Einfahren zurückgedrückt wird, vgl. im Vergleich zueinander die 5, 6 und 7. Durch das Zurückdrücken des Tasters 25, vgl. vergleichend die 6 und 7, wird auch der Fanghaken 15 bewegt, da der Taster 25 gelenkig mit dem Fanghaken 15 verbunden ist, so dass eine Bewegung des Tasters 25 in eine Bewegung des Fanghakens 15 umgesetzt wird.
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Die durch den Taster 25 induzierte Fanghakenbewegung wird dabei durch die Kulissenführung 20 gesteuert. Über den ersten Führungsbahnabschnitt 23, der sich spitzwinklig zur Bewegungsrichtung des Tasters 25 erstreckt, wird die Schiebebewegung des Tasters 25 in einen Schwenkbewegung des Fanghakens 15 umgesetzt, so dass der Fanghaken 15 mit seinem Hakenabschnitt auf die Verriegelungsachse 14 gefahren wird und mit dieser formschlüssig in Eingriff gerät, vgl. vergleichend die 6 und 7.
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Wird der Aktor 12 weiter betätigt, um das Riegelelement 11 in seine vollends verriegelnde Stellung zu fahren, vgl. vergleichend die 7 und 8, tritt eine weitere Relativbewegung zwischen dem Riegelelement 11 und dem Fanghaken 15 auf, wobei der Lagerbolzen 22 in der längsnutartigen Führungsausnehmung 21 verfährt, und zwar in deren zweiten Führungsbahnabschnitt 24, der sich näherungsweise parallel zur Verfahrrichtung des Riegelelements 11 erstreckt.
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Der genannte zweite Führungsbahnabschnitt 24 der Kulissenführung 20 kann dabei leicht abweichend von einer exakt parallelen Ausrichtung konturiert sein, beispielsweise leicht geneigt zur Verfahrrichtung des Riegelelements 11 derart, dass beim Verriegeln des Riegelelements 11 der Fanghaken 15 noch ein Stück fester auf die Verriegelungsachse 14 gedrückt wird. Dabei kann der zweite Führungsbahnabschnitt 24 einen leicht gekrümmten Verlauf besitzen, insbesondere derart, dass ein Überdrücken des Fanghakens 15 kurz vor Erreichen der vollständig verriegelten Stellung des Riegelelements 11 erfolgt, d. h. der Druck des Fanghakens 15 auf die Verriegelungsachse 14 lässt wieder leicht nach, wenn das Riegelelement 11 seine vollständig verriegelte Stellung erreicht. Dies unterstützt eine Hemmung des Riegelelements gegen unbeabsichtigtes Öffnen und das Halten des Riegelelements 11 in der verriegelten Stellung.
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Fällt im Betrieb der Aktor 12 aus oder wird er unbeabsichtigt in Schwimmstellung geschalten, kann das Riegelelement 11 durch den Fanghaken 15 gehalten dennoch nicht unbeabsichtigt öffnen. Zwar kann der Verriegelungsbolzen bzw. die Verriegelungsachse 14 in der Verriegelungsaufnahme 10 leicht hin und her arbeiten, beispielsweise gemäß 8 leicht von links nach rechts hin und her fahren bzw. auf die Aufnahmeausnehmung 6 zu und von dieser weg fahren. Wird die Verriegelungsachse 14 dabei auf das Riegelelement 11 zu gefahren, drückt die Verriegelungsachse 14 an sich das Riegelelement 11 ein Stück weit auf, wobei allerdings ein vollständiges Aufdrücken nicht möglich ist, da vorher entweder die Verriegelungsachse 14 an der Kontur der Verriegelungsaufnahme 10 ansteht oder die andere Verriegelungsachse 13 am Sicherungselement 7 ansteht.
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Fährt die Verriegelungsachse 14 dann entgegengesetzt von dem Riegelelement 11 weg, stellt der Fanghaken 15 sicher, dass das Riegelelement 11 mit bewegt, d. h. wieder zurück in die vollständig verriegelte Stellung bewegt wird. Durch die zuvor genannten Hemmmittel 16 rutscht der Fanghaken 15 nicht einfach am Riegelelement 11 vorbei, sondern nimmt das Riegelelement 11 mit, so dass im Ergebnis sichergestellt ist, dass das Riegelelement 11 beim leichten Hin- und Herarbeiten der Verriegelungsachse 14 mit dieser mit bewegt und damit immer verriegelt bleibt.
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Ein willentliches Entriegeln ist indes möglich, indem der Aktor 12 betätigt wird. Dieser zieht das Riegelelement 11 mit so hoher Kraft zurück, dass die Hemmmittel 16 bzw. die davon aufgebrachte Hemmkraft überwunden wird und sich das Riegelelement 11 relativ zum Fanghaken 15 bewegt, wobei der Lagerbolzen 22 am Riegelelement 11 in der längsnutartigen Führungsausnehmung 21 verfahren wird. Ein Aufschwenken des Fanghakens 15 erfolgt dann, wenn die Verriegelungsachse 14 aus der Verriegelungsaufnahme 10 herausgefahren wird. Dabei fährt auch der Taster 25 wieder zurück in seine Ausgangsstellung, beispielsweise durch Federvorspannung oder eine andere Vorspannvorrichtung getrieben. Hierbei verfährt der Fanghaken 15 im ersten Führungsbahnabschnitt 23 der Kulissenführung, so dass eine Schwenkbewegung den Fanghaken aufschwenkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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