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Multi-Schnell kupplung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Multi-Schnell kupplung, bei welcher
die jeweiligen Kupplungshälften in je einer Kupplungsträgerplatte zusammengefaßt
sind, und bei welcher die beiden Kupplungsträgerplatten mittels eines druckmittel-steuerbaren
und an der einen Kupplungsträgerplatte sitzenden Zylinder/Kolben-Aggregats bis in
die Kupplungsstellung der Kupplungshälften gegeneinanderziebar sind.
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Eine Vorrichtung dieser Art ist durch die DE-OS 24 50 996 bekannt.
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Die bauliche Ausgestaltung ist dort so getroffen, daß die eine, das
Zylinder/Kolben-Aggregat tragende Kupplungsträgerplatte in einer von der Seite her
erfolgenden Übergreiflage der anderen Kupplungsträgerplatte zugeführt wird. Letztere
fährt dazu mit schlitzförmigen Ausnehmungen in Eingriffsquerschnitte der Kolbenstange
ein. Danach erfolgt das druckmittelbeaufschlagte Gegeneinanderziehen der Kupplungshälften.
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Dem Vorteil, daß dabei die Anlagenteile beim Kuppeln von Verschlußkräften
entlastet sind, steht der Nachteil gegenüber, daß zufolge der zusätzlichen Bewegung
und des damit zusammenhängenden, notwendigen Einrichtungs- und Steuermittelaufwands
Vorrichtungen dieser Art verhältnismäßig teuer ausfallen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Vorrichtung in herstell
ungstechni sch einfacherer, trotzdem fun ktionszuverl äss ger Bauform so auszubilden,
daß auf die zusätzliche Bewegung verzichtet werden kann.
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Diese Aufgabe ist durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale beim
Erfindungsgegenstand gelöst.
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Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtung
gemäß Erfindung dar.
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Zufolge solcher Ausgestaltung ist eine gattungsgemäße Multi-Schnellkupplung
von erhöhtem Gebrauchswert geschaffen: Unter Beibehaltung des Vorteils, daß die
Verschlußkräfte nur innerhalb der Armatur auftreten, ist der wesentliche Fortschritt
erreicht, daß das Kuppeln und Entkuppeln in einer Linearbewegung erfolgt. Verriegeln
und Gegeneinanderziehen liegt in einer Richtung. Da demzufolge das seitliche Zubringen
bewirkende Mittel verzichtbar werden, liegt eine erheblich verkleinerte Bauform
vor. Zudem entfällt der sonst notwendige Mehraufwand an Material und Energie. Die
baulichen Mittel sind einfach und robust: Das freie Ende des an der einen Kupplungsträgerplatte
sitzenden Kolbens, d.h. sein Schaft, arbeitet mit einer an der anderen Kupplungsträgerplatte
angeordneten Verriegelungsbüchse zusammen. Letztere steht unter Federbelastung und
ist mit Verriegelungskugeln bestückt. Nach Verriegelung erfolgt das Gegeneinanderziehen
der mit den Kupplungshälften bestückten Kupplungsträgerplatten. Letzteres kann je
nach dem vorhandenen oder gewählten Medium auf hydraulischem oder pneumatischem
Wege erfolgen. Die Aufhebung der Kupplung wird, nach entsprechendem vorherigen Entlasten
des Kolbens, von einem im Kolben axial verschieblich gelagerten Stößel bewirkt,
welcher die Verriegelungsbüchse entgegen Federbelastung verschiebt. Eine äußerst
kompakte, in sich
hochstabile Bauform ergibt sich dadurch, daß der
Kolben beide Kupplungsträgerplatten durchgreift. Um zu exakt definierten Bewegungs-Begrenzungen
zu kommen, ist die weitere Ausgestaltung so getroffen, daß am freien Ende des Kolbens
eine seitwärts ausladende Lasche sitzt, von welcher nach rückwärts gerichtet, längsseitig
neben dem Zylinder verlaufend, eine Tragstange für Aussteuerungsflächen ausgeht.
Letztere wirken mit Näherungsinitiatoren zusammen. Der die fernsteuerbare Entriegelung
bewirkende Stößel ist als d ruc kmittelverlagerbarer Stößel kolben ausgebildet.
Sein Druckmittel raum wird von seiner ortsfesten Anschlußstelle des Zylinders druckmittelgespeist.
Zur genauen Ausrichtung der Kupplungsträgerplatten vor dem Kuppeln ist die weitere
Ausgestaltung so getroffen, daß die mit der Verriegelungsbüchse bestückte Kupplungsträgerplatte
Öffnungen zum Einfahren von an der das Zylinder/Kolben-Aggregat tragenden Kuppl
ungsträgerplatte vorstehenden Zentrierzapfen besitzt, deren durch die Kupplungsträgerplatte
hindurchtretenden Enden an Verriegelungskugeln zusätzlicher Verriegelungshülsen
verrasten, welche durch ein Joch untereinander verbunden sind, welches einen Betätigungsfortsatz
besitzt, der in die Verriegelungsbüchse hineingreift derart, daß die Verriegelungshülsen
in zeitlichem Vorlauf zur Freigabe der Verriegelungsbüchse in die Freigabestellung
treten. Über den Zentrierungseffekt hinaus ergibt sich hierdurch der Vorteil der
druckmedienfreien Aufrechterhaltung der Kupplungsstellung. Diese äußerst energiesparende
Version kann in Fällen vorgesehen werden, in denen die Kupplungslage der Trägerplatten
über längere Zeit beibehalten wird. Bei Aufhebung der Kupplungsstellung werden zwangsläufig
zunächst die Verriegelungshülsen freigegeben. Erst danach
erfolgt
das Entriegeln der Verriegelungsbüchse. Schließlich besteht noch ein vorteilhaftes
Merkmal der Erfindung darin, daß der Zylinder samt Kolben und die vom Zylinder getragene
und vom Kolben durchsetzte Kupplungsträgerplatte teleskopartig verlagerbar sind
zu ortsfesten Führungsstangen. Eine Version dieser Art kann arbeitshubunabhängig
auf großen Strecken verfahren werden. Wird eine Vertikalanordnung der Vorrichtung
bevorzugt, so kann die Teleskopeinfahr-Endstellung als verrastete Endstellung realisiert
sein. Auch Kombinationen mit den vorauf erläuterten Versionen und untereinander
sind denkbar und der Praxis entsprechend anwendbar.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten des Gegenstandes der Erfindung sind
anhand zeichnerisch veranschaulichter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 die Multi-Schnell kupplung im Halbschnitt gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
und zwar in verriegelter Kupplungsstellung sowie in strichpunktierten Linien angedeuteter
Trennstellung, Fig. 2 eine Stirnansicht von links, Fig. 3 die der Fig. 1 entsprechende
Version unter Hervorhebung der mit Näherungsinitiatoren zusammenwirkenden Einrichtung,
Fig.
4 eine Stirnansicht von links, Fig. 5 die Multi-Verschlußkupplung im Halbschnitt
gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, und zwar in verriegelter Kupplungsstellung
sowie unter mechanischer Verriegelung über die Zentrierzapfen und auf Führungsstangen
gelagert, Fig. 6 eine Stirnansicht von rechts, Fig. 7 einen Schnitt gemäß Linie
V-V in Fig. 5, Fig. 8 eine der Fig. 5 entsprechende Multi-Schnellkupplung bei ebenfalls
auf Führungsstangen angeordneter Vorrichtung, jedoch mit die Teleskopeinfahr-Endstellung
verrastenden Mitteln, Fig. 9 eine Stirnansicht von rechts, Fig. 10 einen Schnitt
gemäß Linie X-X in Fig. 8, Fig. 11 ein Ausführungsbeispiel der Multi-Schnellkupplung
gemäß Fig. 1, jedoch auf Führungsstangen verlagerbar, Fig. 12 eine Stirnansicht
von rechts,
Fig. 13 einen Schnitt gemäß Linie Xlll-Xlll in Fig.
11, Fig. 14 eine Weiterbildung des Ausführungsbeispieles gemäß Fig. 11 dahingehend,
daß die Teleskopeinfahr-Endstel lung verrastbar ist, Fig. 15 eine Stirnansicht von
rechts und Fig. 16 einen Schnitt gemäß Linie XVI-XVI in Fig. 14.
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Die dargestellte Multi-Schnell kupplung 1 sämtlicher Ausführungsbeispiele
besteht aus zwei linear aufeinander zubewegbaren Kupplungsträgerplatten 2, 3. Auf
diesen sind nicht näher dargestellte Kupplungshälften zusammengefaßt, die beim Kuppeln
in Steckverbindung zueinandertreten. Meist handelt es sich um einen kompletten Versorgungsbedarf
an flüssigen, gasförmigen und sonstigen Medien wie auch elektrischer Energie.
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Die eine Kupplungsträgerplatte 2 setzt sich rückwärtig in ein Zylinder/
Kolben-Aggregat fort. Der Zylinder ist mit 4 bezeichnet, sein darin beidseitig druckmittelbeaufschlagbarer
Kolben mit 5.
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Die kupplungsträgerplattenseitige Flanschplatte 6 des Aggregats ist
abgesetzt und steckt in einer Durchbrechung der Kupplungsträgerplatte 2. Zwischen
letzterer und der Flanschplatte 6 sind über einen Kragen 7 zwei Zentrierzapfen 8
gefaßt. Letztere erstrecken sich raumparallel zur
Mittelachse x-x
des Aggregats und durchsetzen je eine Durchbrechung 31 der Kupplungsträgerplatte
2. Die Durchbrechung 31 ist mittels einer die Kupplungsträgerplatte 2 beidseitig
etwas überragenden Büchse 3' ausgefüttert.
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Auch das freie Ende 5', d.h. das querschnittsreduzierte Schaftende
des Kolbens 5 durchsetzt ebenfalls frei vorstehend die eine Kupplungsträgerplatte
2. Es verrastet in vorgefahrener Stellung an Kugeln 9 einer an der anderen Kupplungsträgerplatte
3 angeordneten Verriegelungsbüchse 10. Letztere steht unter Federbelastung und ist
in einem zylindrischen Gehäuse 11 begrenzt verschieblich verlagerbar. Die Kugeln
9 sind in einer gemeinsamen Querebene zur Aggregat-Mittelachse x-x angeordnet. Die
Büchse 10 ist als Kugelkäfig gestaltet. Das freie Ende 5' des Kolbens 5 weist eine
Ringnut 12 trapezförmigen Querschnitts auf.
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Die breitere Basis liegt kugelseitig. Die eine Flanke 12' der Ringnut
12 bildet die kolbenseitige Stützschulter. Letztere erstreckt sich in einem Winkel
von ca. 450 zur Mittelachse x-x. Die gehäuseseitige Stützschulter wird von einer
entsprechend ausgerichteten Flanke 13' einer gehäuseseitigen Ringnut 13 gebildet.
Letztere dient als Ausweichraum für die Kugeln 9. Die Kugeln 9 treten bei Verlagerung
der Verriegelungsbüchse 10 in Richtung des Pfeiles y in diesen Ausweichraum und
werden dabei von der Flanke 13' auswärts gesteuert bis auf den Grund der Ringnut
13. Das verrastete freie Ende 5' des Kolbens 5 wird dadurch freigegeben.
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Die die Verriegelungsbüchse 10 belastende Feder ist mit 14 bezeichnet.
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Es handelt sich um eine Schraubengang-Druckfeder, die sich mit ihrer
einen endständigen Federwindung an einem Gehäusedeckel 15 abstützt und mit ihrer
anderen endständigen Federwindung gegen eine Schulter 16 der Verriegelungsbüchse
10 wirkt. Die Schulter ist von einer querverlaufenden Zwischenwand der Büchse 10
gebildet und zentral durchbrochen. Die Durchbrechung nimmt einen in Richtung des
Kolbens weisenden Bolzen 17 auf.
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Der Bolzen 17 erstreckt sich koaxial zu sowie unmittelbar vor einem
axial verschieblich im freien Ende 5' des Kolbens gelagerten Stößel 18.
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Er ist als Stößelkolben gestaltet und vom rückwärtigen Ende her druckmittelbeaufschlagbar.
Zur Bildung des Druckmittel raumes 5" ist der Kolben 5 auf ganzer Länge zentral
aufgebohrt, d.h. zylindrisch gehöhlt, und über eine ortsfeste Anschlußstelle 19,
die sich in einer Bodenplatte 20 des Zylinders 4 befindet, an eine Druckquelle angeschlossen.
Vom Zylinderboden ausgehend, erstreckt sich ein Rohrstutzen 21 unter Berücksichtigung
des Kolbenhubs zentral in den Druckmittelraum 5" hinein. Auf Höhe des Kolbentellers
5"' befindet sich eine die Ringfuge zwischen dessen zentraler Bohrung und dem Umfang
des Rohrstutzens 21 verschließende Dichtung 22.
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Den Ausfahr-Begrenzungsanschlag für den Stößel 18 bildet ein in seinen
Kolbenschaft eingezogener Quersplint 23, der sich gegen die druckmittelraumseitige
Innenfläche einer in das freie Kolbenende 5' eingeschraubten Führungsbüchse 24 legt.
In druckfreiem Zustand hält der
Bolzen 17 den Stößelkolben aufgrund
der Kraft der Feder 14 zurück.
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Die Druckmittelanschlüsse für den Kolben 5 sind mit 25 und 26 bezeichnet.
Der den Kolben ausfahrende Anschluß befindet sich in der Zylinderbodenplatte 20;
der ihn in Gegenrichtung beaufschlagende Zustrom geht von der Flanschplatte 6 des
Zylinders 4 aus.
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Die Kolbenbewegung wird durch Näherungsinitiatoren 27 begrenzt (vergleiche
Fig. 3 u 4). Diese in einer Linie ausgerichteten Initiatoren 27 sitzen am Zylinder
4, d.h. einer in der Zylinderbodenplatte 20 und der andere an der Flanschplatte
6. Zwischen diese ragen Aussteuerungsflächen 28 in Form einer Fahne, die quer von
einer mit dem Kolben 5 bewegungsabhängig verbundenen Tragstange 29 ausgeht. Die
Tragstange 29 sitzt dazu an einer Lasche 30. Letztere ist nahe dem freien Ende 5'
des Kolbens 5 befestigt. Sie lädt quer aus bis in einen Bereich außerhalb der Mantelfläche
des Zylinders 4, wo sie mit der nach rückwärts gerichteten, längsseitig neben dem
Zylinder 4 verlaufenden Tragstange 29 verbunden ist. Wie aus Fig 3 ersichtlich,
durchsetzt die dort um 900 versetzt gezeichnete Tragstange 29 eine Durchbrechung
der einen Kupplungsträgerplatte 2 wie eine deckungsgleich liegende Durchbrechung
der Zylinder-Flanschplatte 6. Diese Durchbrechungen bringen eine undrehbare Führung,
so daß die Aussteuerungsflächen 28 ihre Lage zwischen den Näherungsinitiatoren nicht
verlassen kann. Solche Initiatoren befinden sich auch zwischen den Kupplungsträgerplatten
2, 3.
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Die Wirkungsweise ist wie folgt: Dem beispielsweise als Festteil
gestalteten Aggregat wird die beispielsweise auf einem schienengeführten Wagen befestigte
Kupplungsträgerplatte 3 zugeführt. Der Kolben 5 befindet sich hierzu in vorgefahrener
Stellung und ist durch das ihn verlagernde Druckmedium abgestützt. Die zentriert
zugeführte Kupplungsträgerplatte 3 verrastet in der Verriegelungsbüchse 10, wobei
zuvor die Kugeln 9 unter Verlagerung der Büchse 10 in Richtung des Pfeiles y kurzzeitig
ausgesteuert werden, um dann in der Ringnut 12 des Kolbenendes 5' sperrend einzutreten.
Diese Sperrlage wird durch die Feder 14 aufrechterhalten. Die Ausweichbewegung erfolgt
um einen Hubweg z der Verriegelungsbüchse 10, der maßlich so ausgelegt ist, daß
er die genannte Ausweichbewegung der Kugeln 9 zuläßt.
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Die so verrasteten Kupplungsträgerplatten 2, 3 werden unter entsprechender
Medienbeaufschlagung des Kolbens 5 nun fest gegeneinander gezogen, wobei die nicht
näher dargestellten, auf den Kupplungsträgerplatten sitzenden Kupplungshälften in
Steckverbindungseingriff treten (Stecker-Muffen-Verbindung).
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Zum Aufheben der Kupplungsverbindung wird nun umgekehrt verfahren,
indem der Kolben 5 entlastet wird. Über die Anschlußstelle 19 kann nun Druckmittel
zugeführt werden, welches den Stößel 18 in Richtung des Pfeiles y verlagert. Dies
geschieht unter Mitnahme der Verriegelungsbüchse 10 über den sich vor dem Stößel
erstreckenden Bolzen 17. Die Kugeln 9 werden dabei mitgeschleppt. Sie treten unter
Verlassen der Flanke 13' in die einen Ausweichraum bildende Ringnut 13
ein.
Die Vorrichtung ist entriegelt. Die Kupplungsträgerplatte kann zurückgefahren werden.
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Dieses Grundprinzip liegt auch den nachfolgend erläuterten, weitergebildeten
Ausführungsbeispielen zugrunde. Die Bezugsziffern sind z.T.
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ohne wiederholende textliche Erläuterungen, soweit zum Verständnis
erforderlich, sinngemäß übertragen.
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Die Weiterbildung besteht bezüglich der Ausgestaltung gemäß den Fig.
5 bis 7 bzw. auch 8 bis 10 darin, daß dort neben der Verrastung über die zentralliegende
Verriegelungsbüchse 10 zusätzlich noch eine Verrastung zwischen den Zentrierzapfen
8 und der Kupplungsträgerplatte 3 vorgesehen ist.
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Die Kupplungsträgerplatte 3 besitzt dazu wiederum entsprechend dekkungsgleich
liegende Öffnungen 31 für die sie durchsetzenden Zentrierzapfen 8. Deren Enden 8'
verrasten an Verriegelungskugeln 32 zusätzlicher Verriegelungshülsen 33. Die Verriegelungshülsen
liegen beiderseits der zentralliegenden Verriegelungsbüchse 10 und sind entsprechend
gestaltet, weshalb sich hier weitere Ausführungen erübrigen.
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Beide Verriegelungshülsen 33 sind durch ein gemeinsames Joch 34 untereinander
verbunden. Von den Jochenden geht dazu je eine Haltestange 35 aus. Letztere greift
an einer Querwand 36 der Verriegelungshülse 33 an. Die Querwand ist in die Hülse
zurückverlegt, so daß von dieser anteilig ein Aufnahmeraum für die sie belastende
Druckfeder 37
gebildet ist. Letztere stützt sich auch hier am Deckel
38 des die Verriegelungshülse anschlagbegrenzt verschieblich aufnehmenden Gehäuses
39. Letzteres ist die Verlängerung der die zentrierenden Öffnungen 31 ankleidenden
Hülse 3'.
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Den Kugeln 32 liegt zentrierzapfenseitig eine Ringnut 40 und gehäuseseitig
eine den erläuterten Ausweichraum bildende Ringnut 41 gegenüber.
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Vom Joch 34 geht ein in der Mittelachse x-x liegender Betätigungsfortsatz
42 aus. Dieser weist in Richtung des Kolbenendes 5' und endet in Grundstellung unmittelbar
vor dem Stößel 18.
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Zur axialen Führung des Betätigungsfortsatzes 42 ist der Bolzen 17
hier zu einer Führungsbüchse 17' gestaltet, die in einer Durchbrechung des Gehäusedeckels
15 eine zusätzliche radiale Abstützung findet. Die Führungsbüchse 17' wird durch
einen Sprengring fest an der Verriegelungsbüchse 10 gehalten. Der Betätigungsfortsatz
42 überragt das kolbenseitige Ende der Führungsbüchse 17'. Dies bedeutet, daß die
Verriegelungshülsen 33 in zeitlichem Vorlauf zur Freigabe der Verriegelungsbüchse
10 in die Freigabestellung treten, da der Stößel 18 zuerst das Joch 34 in Richtung
des Pfeiles y verlagert und so die mechanische Verriegelung der Zentrierzapfenenden
8 zuerst aufhebt.
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Der entsprechende Freigang ist mit F bezeichnet. Erst dann trifft
der Stößel 18 auf das kolbenseitige Ende der in ihrer Funktion nach wie vor als
Auslösebolzen 17 auftretenden Führungsbüchse 17'. Der Freigang F
entspricht
dem Verlagerungshub, der zum Ausrücken der Verriegelungskugeln 32 in Freigabestellung
erforderlich ist.
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Wie Fig. 5 zeigt, ist dort, wie auch bei den folgenden Ausführungsbeispielen,
die Multi-Verschlußkupplung als ganzes zusätzlich verlagerbar.
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Hierzu sind Führungsstangen 43 vorgesehen. Letztere gehen freifliegend
von einer beispielsweise vertikal angeordneten, ortsfesten Flanschplatte 44 aus.
Die Führungsstangen erstrecken sich übereinanderliegend und raumparallel zur Mittelachse
x-x des Gesamtaggregats. Die Führungsstangen 43 sind runden Querschnitts. Sie laufen
in zwischen den Flanschen des Zylinders 4 vorgesehenen, endseitig von diesen eingefaßten
Büchsen 45. Mittel für eine Anschlagbegrenzung des teleskopartig verlagerbaren Aggregats
sind nicht angezeigt, sie können dem Bedarfsfall entsprechend gewählt werden.
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Unter Hinweis auf Fig. 8 ist eine Weiterbildung dahingehend vorgenommen,
daß die Teleskopeinfahr-Endstellung verrastet.
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Die Zylinderbodenplatte 20 weist dazu einen vorzugsweise zentralliegenden,
steckerartig gestalteten Rastvorsprung 46 auf. Diesem richtungsentsprechend zugeordnet
ist eine Rastbüchse 47. Letztere sitzt an der ortsfesten Flanschplatte 44. Bezüglich
dieser Rastmittel kann auf eine Ausgestaltung zurückgegriffen werden, wie sie sich
aus den vorbeschriebenen Lösungen ergibt, weshalb eine detaillierte Darstellung
verzichtbar erscheint. Das Lösen der die Rastbüchse 47 umgebenden, darauf verschieblichen
Verriegelungshülse 48 kann unter Anwendung bekannter Mittel druckmittelgesteuert
erfolgen.
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Fig. 11 zeigt eine Abwandlung dahingehend, daß der im ersten Ausführungsbeispiel
beschriebene Gegenstand teleskopgeführt ist. Hier ist allerdings die zusätzliche
Zentrierzapfen-Rast (8'/32) weggelassen, ebenso die rastengesicherte Teleskopfeinfahr-Endstellung
(46/47).
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Eine Version, die diese Mittel verwendet, ergibt sich aus Fig. 14.
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Alle in der Beschreibung erwähnten und in der Zeichnung dargestellten
neuen Merkmale sind erfindungswesentlich, auch soweit sie in den Ansprüchen nicht
ausdrücklich beansprucht sind.