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Die vorliegende Erfindung betrifft einen fluidischen
Mehrfachverbinder.
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In zahlreichen Bereichen der Industrie ist es nötig, ein
Ausrüstungsteil auf dichte Weise anzuschließen an unter Druck
stehende Verteilungsquellen für Fluide, vor allem
Hydraulikflüssigkeit oder Druckluft, und dies mittels einer
Vielzahl unterschiedlicher Verbindungen.
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Dies ist besonders der Fall bei der hydraulischen
Verbindung eines landwirtschaftlichen Traktors mit einer
hydraulisch gesteuerten Ladevorrichtung, die auf wiederabnehmbare
Weise an dem Traktor angebracht werden soll.
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Ladevorrichtungen dieses Typs werden z.B. beschrieben in
den Patentdokumenten FR-A-2 501 179, FR-A-2 542 298 und FR-A-2 596
378. Diese Vorrichtungen sind ausgestattet mit einer bestimmten
Anzahl Hydraulikzylindern, die angebracht sind für die Ausführung
der verschiedenen Bewegungen des von der Ladevorrichtung
getragenen Werkzeugs, s.B. eines Greiferkübels, eines Greifers,
einer Gabel oder einer Schneide. Diese verschiedenen Bewegung
werden gesteuert von einer auf dem Traktor befindlichen
Bedienungsperson, die mittels Bedienungshebeln die entsprechenden
Verteilerventile betätigt, wovon jedes über eine biegsame Leitung
einen Zylinder mit Hydraulikflüssigkeit versorgt.
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Die hydraulische Verbindung zwischen dem an dem Traktor
befindlichen Teil und dem an der Ladevorrichtung befindlichen Teil
wird im allgemeinen gewährleistet durch einen Verbinder, der sich
zusammensetzt aus zwei Hauptelementen, nämlich einem
röhrenförmigen männlichen Element, versehen mit einem
automatischen Verschlußventil und einem weiblichen Element,
ebenfalls röhrenförmig und auch mit einem automatischen
Verschlußventil versehen. Das weibliche Element ist dazu bestimmt,
durch axiales Drücken auf das männliche Element geschoben zu
werden; infolge dieses Drückens stoßen die beiden Verschlüsse
gegeneinander, was sie aus ihrein Sitz löst und die hydraulische
Verbindung zwischen den beiden Elementen gewährleistet.
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In den perfektionierten Verbindern weist das weibliche
Element ein drittes funktionelles Teil auf, im vorliegenden Fall
eine verschiebbare Verriegelungsmuffe, die den Zweck erfüllt, eine
Reihe von Kugeln , die kreisförmig in dem weiblichen Element
verteilt sind, mit ihrer Innenwand radial nach innen zu belasten.
Diese Belastung hat den Zweck, die Kugeln in eine Hohlkehle zu
drücken, die auf dem männlichen Element ausgebildet ist, und so
die Verbindung der beiden Elemente in axialer Richtung zu
gewährleisten. Die Muffe wird normalerweise durch eine Feder in
ihre Verriegelungsposition geschoben. Wenn man die Muffe etwas
gegen diese Feder bewegt, bringt man einen Wandteil mit größerem
Durchmesser auf gleiche Höhe mit den Kugeln, was ihre radiale
Versenkung nach außen zuläßt und folglich die Entriegelung der
beiden Elemente. Dieselbe Verschiebung der Muffe muß ausgeführt
werden vor dem Zusammenstecken der beiden Elemente, um die
Einführung des männlichen Elements in das weibliche Element zu
ermöglichen durch die Versenkung der Kugeln; nach der
vollständigen Einführung wird die Muffe losgelassen, was die
automatische Verriegelung der beiden Elemente bewirkt, indem die
Kugeln sich in die Hohlkehle des männlichen Elements setzen.
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Herkömmlicherweise sind die Verbinder, mit denen der Aufbau
Traktor-Ladevorrichtung ausgerüstet ist, unabhängig. Jede
Verbindung wird folglich jedesmal individuell hergestellt, wenn
die Ladevorrichtung auf den Traktor montiert wird, und umgekehrt
wird jede Verbindung gelöst, wenn die Ladevorrichtung abgenommen
wird, was zeitaufwendig und lästig ist.
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Obwohl im allgemeinen die zusammengehörenden männlichen und
weiblichen Elemente Erkennungsmittel wie etwa Farbmarkierungen
oder Unverwechselbarkeitseinrichtungen aufweisen, treten häufig
Fehler auf, die Funktionsstörungen verursachen, welche zu schweren
Unfällen führen können.
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Außerdem wird das Kuppeln sehr schwierig wenn nicht sogar
unmöglich durch die alleinige Kraft der Bedienungsperson, wenn in
einem Teil der Leitungen ein Restdruck herrscht, was in der Praxis
häufig vorkommt, z.B. infolge des Absenkens des Werkzeugs in
Ruhestellung, oder durch die Ausdehnung der Hydraulikflüssigkeit
durch längere Sonneneinwirkung.
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Schließlich sind die verschiedenen Verbindungselemente
ständig dem Staub und anderen Verunreinigungen ausgesetzt, was
eine zusätzliche Erschwernis bedeutet.
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In dem Dokument FR-A-2 276 768 wird ein Mehrfachanschluß
für biegsame Schläuche beschrieben, der sich aus zwei Platten
zusammensetzt, die auf lösbare Weise aneinander festgemacht werden
können; eine der Platten trägt eine Vielzahl von rohrförmigen
weiblichen Verbindungselementen und die andere eine Vielzahl
komplementärer männlicher Elemente, wobei die beiden
Elementegruppen in Anzahl und Anordnung übereinstimmen, so daß das
Ganze auf dichte Weise zusammengesteckt werden kann. Es ist
vorgesehen, daß die Kupplung der beiden Platten hergestellt wird
mittels Klinkverschluß, exzentrisch oder mit Hebel.
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Diese Vorrichtung erlaubt folglich, simultan und ohne
Fehlerrisiko, eine große Zahl von Fluidleitungen zu kuppeln und zu
entkuppeln. Sie ist jedoch nicht geeignet, die Verbindung von
männlichen und weiblichen Elementen des weiter oben erwähnten Typs
herzustellen, dessen weibliches Element mit einer verschiebbaren
Verriegelungsmuffe versehen ist. Da diese letztere sich
normalerweise in verriegelter Position befindet, müßte man, damit
die Kupplung der beiden Platten möglich wird, vorher und
zeitgleich die Gesamtheit der Muffen in der Entriegelungsrichtung
verschieben und sie nach dem Steckvorgang loslassen, was manuell
nicht möglich ist.
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Das Dokument DE-A-2 011 361 hat einen Fluid-
Mehrfachverbinder zum Gegenstand, der Verbinder des weiter oben
erwähnten Typs verwendet, zusammengesetzt aus drei Elementen,
nämlich einem männlichen Element, einem weiblichem Element und
einer verschiebbaren, auf dem weiblichen Element angebrachten
Verriegelungsmuffe.
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Diese Einrichtung besteht aus drei übereinanderliegenden
horizontalen Platten, wovon jede eine Kategorie dieser drei
Elemente trägt; diese sind übereinstimmend angeordnet (in der
Ausrichtung) auf der sie tragenden Platte, so daß die Verbindung
in einer Operation ausgeführt werden kann.
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In dieser Einrichtung besteht die unterste Platte -welche
die weiblichen Elemente enthält- aus einem festen Sockel, während
die obere Platte -welche die männlichen Elemente enthält- von
einem Schieber getragen wird, der in vertikaler Verschieberichtung
geführt wird von feststehenden Säulen (getragen von einem
Gestell). Die mittlere Platte enthält die Verriegelungsmuffen. Die
Bewegung der verschiedenen Platten wird bewirkt durch ein als
Nocken dienendes Paar Scheiben, die durch eine gemeinsame Axe
verbunden sind, betätigt durch einen Hebel, und gelagert sind in
fest mit dem Sockel verbunden Stützen. Jede Scheibe wirkt
einerseits durch ihre exzentrische Außenwand auf die obere Platte,
andererseits durch eine interne Rampe auf den Schieber, dies
mittels eines fest mit diesem letzteren verbundenen seitlichen
Ansatz. Im Prinzip gewährleisten die Scheiben die relativen
Bewegungen der Platten gemäß einer festgelegten Folge, um die
verschiedenen Schritte der Entriegelung, der Verbindung und der
Verriegelung des Ganzen auszuführen.
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Eine solche Einrichtung ist jedoch nicht geeignet für
gewisse Anwendungen, bei denen eine der Platten enthalten ist in
einer Einheit, die getrennt wird von der, welche die beiden
anderen enthält, und wo die beiden Einheiten räumlich voneinander
entfernt werden nach dem Öffnen der Verbindung, wie dies der Fall
ist für die abnehmbare Ladevorrichtung eines landwirtschaftlichen
Traktor. Diese Einrichtung ist im Gegenteil konstruiert, um
dauerhaft an einem festen Platz installiert zu werden, wobei die
obere und die untere Platte gehalten und/oder geführt wird durch
feststehende äußere Mittel, um sich permanent in Ausrichtung
zueinander zu befinden.
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Zudem ist der Platzbedarf der Einrichtung gemäß DE-A-2 011
361 notwendigerweise groß, bedingt im wesentlichen durch ihre
äußeren Führungsmittel, und folglich wenig geeignet für
Installationen wo Kompaktheit gefragt ist, vor allem mobile
Installationen. Sie scheinen sich durch eine Person allein nicht
handhaben zu lassen, besonders bei der Entriegelung.
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Außerdem ist bei Verschmutzung ein Versagen der
Verriegelungsfedern zu befürchten. In diesem Fall gibt es keine
Garantie, daß die Muffen sich korrekt positionieren und die
Verriegelung gewährleisten. Im Falle der Nichtverriegelung von
einem oder mehreren der Verbinderorgane besteht die Gefahr, daß
die Einrichtung beschädigt wird unter der Wirkung des
hydraulischen Drucks, der in den nichtverriegelten Organen
herrscht.
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Schließlich, wie bekannt, entstehen bei jedem Stecken oder
Lösen Verluste, nämlich durch Verspritzen einer gewissen Menge
Hydrauliköls, die zu Verschmutzung und/oder Gefährdung des
Benutzers führen können.
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Die Erfindung strebt eine Beseitigung dieser verschiedenen
Probleme an, indem sie einen fluidischen Mehrfachverbinder des
allgemeinen Typs vorschlägt, wobei dieser Verbinder jedes
Anschlußrisiko ausschließt und, obgleich robust, leicht und
schnell zu handhaben ist, selbst durch wenig fachkundige Personen,
ebenso beim Stecken wie beim Lösen, und selbst für den Fall, daß
in den Leitungen hohe oder ungleiche Restdrücke herrschen.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen Verbinder
vorzuschlagen, der kompakt ist und geeignet für die
unterschiedlichsten Anlagen und bewegliche Maschinen, insbesonere
mit Ladevorrichtungen ausgerüstete landwirtschaftliche Traktoren.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen Verbinder mit
vernünftigen Gestehungskosten vorzuschlagen.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen Verbinder
vorzuschlagen, der vor Umgebungseinflüssen geschützt ist, vor
allem vor Staub und Schmutz, und bei dem, umgekehrt, die Umgebung
geschützt ist vor dem Ausfließen und Verspritzen von
Hydraulikflüssigkeit.
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Der fluidische Mehrfachverbinder, der Gegenstand der
Erfindung ist, umfaßt eine Vielzahl weiblicher
Verbindungselemente, allgemein röhrenförmig, jedes geeignet, auf
dichte Weise auf ein komplementäres männliches Verbindungselement
gesteckt zu werden, das ebenfalls allgemein röhrenförinig ist,
wobei jedes weibliche Element eine koaxial verschiebbare
Verriegelungsmuffe trägt, wobei die Gesamtheit der genannten
weiblichen Verbindungselemente, der genannten Verriegelungsmuffen
und der genannten männlichen Verbindungselemente an
übereinstimmenden Stellen so auf einer ersten Platte bzw. einer
zweiten Platte bzw. einer dritten Platte angebracht sind, daß die
Achse jedes Verbindungselements und jeder Muffe senkrecht
ausgerichtet ist zu der Platte, auf die es montiert ist, wobei
diese drei Platten hinsichtlich der simultenen fluidischen
Verbindung jedes männlichen Elements mit dein zugeordneten
weiblichen Element aufeinandergesetzt werden können, und die erste
und die dritte Platte (1, 3) umgeschlagene Ränder aufweisen, wobei
dieser Verbinder eine handbetätigte Nockeneinrichtung enthält, die
geeignet ist, nacheinander einerseits die relative Bewegung der
ersten und der zweiten Platte zu bewirken, um die
Verriegelungsmuffen zu betätigen, andererseits die relative
Bewegung der ersten und dritten Platte zu bewirken, um das Stecken
und das Lösen der männlichen und weiblichen Verbindungselemente zu
veranlassen, dadurch gekennzeichnet, daß alle Ränder der ersten
und der dritten Platte rechtwinklig umgeschlagen sind, was den
Platten somit die Form von ineinandersteckbaren Gehäusen verleiht,
so daß ihre gegenseitige Führung im Laufe ihres Ineinandersteckens
und ihrer relativen Bewegung gewährleistet ist und die Gesamtheit
der Verbindungselemente isoliert ist von der Außenumgebung.
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Zudem, gemäß einer gewissen Anzahl vorteilhafter aber nicht
einschränkender Merkmale der Erfindung :
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- sind die erste und die zweite Platte fest miteinander
verbunden und bilden einen Aufbau, der sich trennen läßt von der
dritten Platte, wobei die Nockeneinrichtung Mittel enthält, die
ihr gegenseitiges Ineinanderstecken hinsichtlich der Verbindung
erlauben;
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- hat der Aufbau der genannten Platten einen im
wesentlichen rechtwinkligen Umriß, während die Nockeneinrichtung
ein Paar Platten umfaßt, identisch und parallel, deren
Hauptflächen rechtwinklig angeordnet sind bezüglich der ersten
Platte und die drehbar gelagert sind auf koaxialen Lagerzapfen,
montiert auf die beiden entgegengesetzten Ränder dieser ersten
Platte, wobei diese beiden Nocken miteinander verbunden sind durch
eine Verbindungsstange und angetrieben werden durch ein
gemeinsames Betätigungsorgan, wie etwa einen Untersetzungshebel;
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- weist jede der genannten Nocken eine erste Bahn auf, die
zusammenwirkt mit einem ersten Nachführungsorgan, wie etwa einer
Rolle, wobei diese Bahn einen kreisbogenförmigen Hauptteil
aufweist, zentriert auf dem genannten Lagerzapfen, und zwei
halbzylindrisch endende Vertiefungen, passend für die Aufnahme des
genannten Nachführungsorgans, wobei der Abstand, der den Abschluß
dieser Vertiefungen von dem Mittelpunkt des Lagerzapfen trennt,
kleiner ist als der Radius des kreisbogenförmigen Teils, wobei die
Differenz zwischen diesen beiden Werten in etwa dem Weg der
verschiebbaren Muffe entspricht;
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- weist jede der Nocken einen Einschnitt auf für die
Aufnahme eines zweiten Nachführorgans, wie etwa einer Rolle, wobei
dieser Einschnitt eine spiralbogenförmige Form hat, zentriert auf
dem Lagerzapfen, und nach außen in einer Öffnung mündet, die den
Durchgang des Nachführungsorgans zuläßt, wobei einer der Ränder
dieses Einschnitts dazu dient, die erste und die dritte Platte
aufeinander zuzubewegen hinsichtlich ihrer Verbindung, während die
andere dazu dient, sie voneinander zu entfernen hinsichtlich einer
Lösung der Verbindung;
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- ist wenigstens ein Satz nichtfluidischer, z.B.
elektrischer Verbindungselemente vorgesehen, angebracht auf der
ersten und der dritten Platte;
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- ist sie dazu vorgesehen, die hydraulische Verbindung
zwischen einem landwirtschaftlichen Traktor und einer hydraulisch
gesteuerten Ladevorrichtung herzustellen.
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Weitere Merkmale und Vorzüge der Erfindung gehen aus der
Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen hervor, die eine
bevorzugte Ausführungsform darstellen.
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In diesen Zeichnungen :
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- ist die Figur 1 eine schematische perspektivische Ansicht
des Verbinders in auseinandergezogener Anordung mit Ausbrüchen;
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- ist die Figur 2 eine schematische Schnittansicht der
vertikalen Mittelebene des Verbinders;
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- ist die Figur 3 eine Axialschnittansicht von einem der
Verbindungselemente;
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- sind die Figuren 4 und 5 schematische Halbansichten gemäß
der Figur 3 in etwas vergrößertem Maßstab und dazu bestimmt, die
verschiedenen Schritte eines Steckvorgangs darzustellen;
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- sind die Figuren 6, 7 und 8 schematische Ansichten, die
eine der Nocken des Verbinders vor dem Stecken bzw. im Laufe des
Steckens bzw nach dem Stecken darstellen;
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- stellt die Figur 6a eine Variante dieser Nocke dar, in
kleinerem Maßstab.
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Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Vorrichtung besteht
im wesentlichen aus drei rechteckigen Platten, die in horizontaler
Lage übereinander angeordnet sind. Die Platte 1 ist seitlich 11
mit umgeschlagenen Rändern versehen und vorn und hinten 11', was
ihr das Aussehen eines nach unten offenen Gehäuses gibt. Auf
ähnliche Weise besitzt die untere Platte 3 seitlich 31
umgeschlagene vertikale Ränder und vorn und hinten 31', was ihr
das Aussehen eines nach oben offenen Gehäuses gibt. Wie man
genauer in Figur 2 sieht, sind die Abmessungen der Platte 3 etwas
kleiner als die der Platte 1, so daß die umgeschlagenen Ränder 31,
31' mit geringem Spiel ins Innere der umgeschlagenen Ränder 11,
11' eindringen können, wie ein Gehhäuseunterteil im Verhältnis zu
einem Deckel.
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Die mittlere Platte 2 besitzt zwei umgeschlagene
Seitenränder 21, die ebenfalls mit einem leichten Spiel zwischen
die umgeschlagenen Ränder 11 passen.
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Auf der unteren Platte 3 sind mehrere männliche Fluid-
Verbindungselemente 7 angebracht; dies sind Elemente des bekannten
Typs, allgemein rohrförmig, deren Achsen senkrecht zu der Platte 3
angeordnet sind. Diese Elemente werden weiter unten im Detail
beschrieben.
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Die rechteckigen Platten haben Abmessungen, nur als
Hinweis, in der Größenordnung von 150 x 200 mm.
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Im dargestellten Beispiel sind fünf Elemente 7 vorgesehen,
wovon zur besseren Übersicht nur ein einziges in Figur 7
dargestellt ist. Die männlichen Verbindungselemente 7 werden durch
weiche oder starre Leitungen 700, die unter der Platte 3 an diese
Elemente angeschlossen sind, mit Hydraulikflüssigkeit versorgt.
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Ebenfalls vorgesehen ist ein elektrisches Anschlußelement
7', z.B. ein Stecker mit zwei koaxialen Steckstiften, versorgt
über ein elektrisches Kabel 701.
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Auf ähnliche Weise trägt die oberere Platte 1 fünf
weibliche Fluid-Verbindungselemente 5, deren Anordnung auf der
Platte übereinstimmt mit der Anordnung der männlichen Elemente 7.
Auf ähnliche Weise, in Übereinstimmung mit dem elektrischen
Stecker 7' ist auf der Platte 1 eine Steckbuchse 5' angebracht.
Mit den Referenzen 500 bzw. 501 sind die über der Platte 1 bei
jedem weiblichen Element 5 ankommenden Hydraulikleitungen und die
bei jeder Steckbuchse 5' ankommenden elektrischen Kabel
bezeichnet. Man sieht, daß die Leitungen 500 biegsame Leitungen
sind.
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Diese Vorrichtung ist mit einem Paar flacher und
identischer Nocken 4 versehen. Jede Nocke 4 ist in der Nähe von
einem der umgeschlagenen Ränder 11 angeordnet, parallel zu diesem
umgeschlagenen Rand, d.h. vertikal. Jede Nocke weist eine zentrale
Bohrung 40 auf, die für ihre Montage auf einer Lagerachse oder
einem Lagerzapfen 10 dient, getragen von dem umgeschlagenen Rand
11. Geeignete Befestigungsmittel, die nicht dargestellt sind, um
die Klarheit der Figur nicht zu beeinträchtigen, gewährleisten die
gelenkige Montage jeder Nocke 4 auf dem zugeordneten Lagerzapfen
10. Die beiden identischen Nocken 4 sind verbunden durch eine
abstandsstückbildende Längsstange 8; die Enden der Stange
durchqueren die zu diesem Zweck in jeder Nocke vorgesehene Öffnung
und geeignete Befestigungsinittel sind ebenfalls an dieser Stelle
vorgesehen.
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Auf der Stange 8, vorzugsweise in der Nähe von einer der
beiden Nocken 4 (auf der rechten Seite der Figur 1), ist ein
Betätigungshebel 9 angebracht; dieser ist auf der Stange 8
blockiert, sowohl in Längsrichtung, z.B. durch Seegeringe, als
auch auf Rotation, z.B. durch einen Keil (s.Figur 2).
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Jedes der auf der oberen Platte 1 enthaltene weibliche
Element 5 ist umgeben von einer Verriegelungsmuffe 6, die fest
verbunden ist mit der mittleren Platte 2, wie man weiter unten mit
Bezug auf die Figur 3 mehr im Detail sehen wird. Die
umgeschlagenen Seitenränder dieser mittleren Platte 2 tragen jede
eine Antifriktionsrolle 20, deren Achse den umgeschlagenen Rand 11
durchquert, der sich in der Nähe befindet, durch ein Langlochs 110
(einer in vertikaler Richtung verlängerten Öffnung). Dieses
letztere gestattet die Relatifbewegung der beiden Platten 1 und 2
in vertikaler Richtung, d.h. ihr Zusammen- oder ihr
Auseinanderrücken, trotz des Vorhandenseins der Rollen 20. Die
Rollen 20 sind Nachführungsorgane, geeignet für ein Zusammenwirken
mit einer Nockenbahn 42, die ausgebildet ist auf jeder Nocke 4 und
weiter unten beschrieben wird.
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Auf ähnliche Weise tragen die umgeschlagenen Seitenränder
31 der unteren Platte 3 Antifriktionsrollen 30, die geeignet sind,
mit einem Einschnitt 44 zusammenzuwirken, der in der Unterseite
der Nocke 4 ausgebildet ist; dieser Einschnitt 44 mündet nach
unten in eine verbreiterte Öffnung 440.
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Man wird feststellen, daß die beiden Platten 1 und 2 fest
miteinander verbunden sind und normalerweise nicht getrennt werden
können aufgrund des Vorhandenseins der Nocken 4 und der Rollen 20.
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Hingegen ist die untere Platte 3 unabhängig von den beiden
oberen Platten.
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Bei der Anwendung, die beim Entwurf dieser Erfindung
besonders anvisiert wurde und die hydraulische Verbindung zwischen
einem landwirtschaftlichen Traktor und einer hydraulisch
gesteuerten Hebevorrichtung betrifft, ist die untere Platte 3
dauerhaft an einer der Seiten des Traktors befestigt, etwas vor
der Fahrerkabine, während der durch die beiden Platten 1 und 2,
den Nocken 4 und den Verbindungs- und Betätigungselementen 8, 9
gebildete Aufbau an die Ladevorrichtung montiert ist, an einer
Stelle, die über der Platte 3 zu liegen kommt, wenn die
Ladevorrichtung auf dem Traktor angebracht wird.
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Mit Bezug auf die Figur 3 wird nun wird nun im Detail die
Struktur und die Wirkungsweise von einem der Verbindungselemente
5-6-7 beschrieben, mit denen die Vorrichtung bestückt ist.
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In dieser Figur sind die Elemente voneinander gelöst.
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Das weibliche Element 5 wird durch eine Schulter 54 und
einen Seegering 53 in einer Öffnung der Platte 1 festgehalten. Auf
ähnliche Weise gewährleisten Schulter 64 bzw. 74 und Seegeringe 63
bzw. 73 die Befestigung der Muffe 6 und des männlichen Elements 7
bezüglich ihrer Montageplatten 2 und 3.
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Auf bekannte Weise spielt das männliche Element 7 die Rolle
eines automatischen Verschlußventils, wobei es einen
Verschlußkolben 70 enthält, der konstant in seine Schließstellung
gedrückt wird durch eine kleine Feder. Auf ähnliche Weise besitzt
das weibliche Element 5 einen Verschlußkolben 50, der konstant
gegen seinen Sitz gedrückt wird, in Schließstellung, durch eine
kleine Feder.
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Im Unterteil des weiblichen Elements 5 sind eine Reihe
kreisrunder Öffnungen angebracht, angeordnet auf dem Umfang dieses
Elements; jede dieser Öffnungen nimmt eine Kugel 51 auf, deren
Durchmesser etwas größer ist als die Wandstärke auf diesem Niveau.
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Die Verschiebemuffe 6 ist in Längsrichtung beweglich auf dem
Element 5, das sie umgibt. Eine Feder 62 ist konstant bestrebt,
die Muffe 6 bezüglich des weiblichen Elements 5 nach unten zu
drücken, d.h. die beiden Platten 1 und 2 voneinander zu entfernen.
In dieser Stellung, die in Figur 3 dargestellt ist, übt die
Innenwand 60 der Muffe, die sich gegenüber den Kugeln 51 befindet,
auf diese eine nach innen gerichtete Radialkraft aus, so daß die
Kugeln hineinragen in die Kammer 502 des weiblichen Elements, die
dazu bestimmt ist, das männliche Element 7 aufzunehmen. Man sieht,
daß diese Kammer eine Ringdichtung 52 des bekannten Typs enthält.
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Wenn man die Muffe 6 bezüglich des Elements 5 in
Annäherungsrichtung der beiden Platten 1 und 2 bewegt indem man
die Feder 62 kompriiniert, gelangt ein verbreiterter Teil 61 der
Innenwand der Muffe auf gleiche Höhe mit den Kugeln 51, wie in der
Figur 4 dargestellt, so daß diese frei sind, sich nach außen zu
versenken. Die Höhe der Position der Kugelreihe 51 ist so
festgelegt, daß die Kugeln sich in eine auf dem Umfang des
männlichen Elements 7 ausgebildete Hohlkehle 71 setzen können,
wenn letzteres richtig und vollständig in das weibliche Element 6
hineingesteckt ist. In dieser Position, die in Figur 5 dargestellt
ist, drückt die Nase des Kolbens 70 so auf dem Kolben 50, daß
beide Kolben sich aus ihren Sitzen lösen und nichtschließende
Positionen einnehmen, die den Durchfluß des Fluids von einem
Element zum anderen gewährleisten.
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Mit Bezug auf die Figuren 6 bis 8 wird nun die Form der
Nocken 4 beschrieben.
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Die obere Bahn 42, dazu bestimmt, mit der Rolle 20
zusammenzuwirken, weist einen kreisbogenförinigen Konturhauptteil
auf, der auf dem Lagerzapfen 10 zentriert ist; der Radius R dieses
Teils, mit R bezeichnet, erstreckt sich über ungefähr einen
Viertelkreis. An jedem seiner Enden geht der kreisbogenförmige
Teil in eine halbkreisförmige Auskehlung 41, 43 über; mit d ist
der (identische) Abstand zwischen dem tiefsten Teil einer jeden
Auskehlung und dem Mittelpunkt des Lagerzapfens 10 bezeichnet.
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Gemäß einer wichtigen Charakteristik entspricht die
Differenz R-d in etwa dem Verriegelungs- Entriegelungsweg der
Muffe 6 bezüglich des weiblichen Elements 5, d.h. der Differenz
des Abstands E0 und E1 der beiden Platten 1, 2, je nachdem, ob
diese sich in der Position der Figur 5 oder in der Position der
Figur 4 befinden.
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Der Nockeneinschnitt 44 weist eine Breite auf, die bis auf
das Spiel, dem Durchmesser der Nachführungsrolle 30 entspricht.
Dieser Einschnitt hat eine spiralförmige Kontur, vorzugsweise die
einer archimedischen Spirale, wobei der Abstand zwischen der Mitte
des Einschnitts und dem Mittelpunkt des Lagerzapfens 10 sich
proportional zu dein Rotationswinkel um den Lagerzapfen herum
ändert. Dieser Abstand r verringert sich, wenn man sich von der
verbreiterten Öffnung 440 bis zum tiefsten Teil des Einschnitts
bewegt. Der Einschnitt 44 erstreckt sich ebenfalls über einen
Winkelsektor in der Größenordnung von einem Viertelkreis; die
beiden sich gegenüberliegenden Seiten dieses Einschnitts sind mit
44a und 44b bezeichnet.
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Nun wird beschrieben, auf welche Weise die soeben
beschriebene Vorrichtung verwendet wird, um die Gesamtheit der
männlichen Elemente 7, 7' und weiblichen Elemente 5, 5' zu
verbinden und zu trennen, z.B. zwischen einem landwirtschaftlichen
Traktor und einer hydraulisch gesteuerten, abnehinbaren
Ladevorrichtung.
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Wie weiter oben schon beschrieben, wenn die Ladevorrichtung
auf den Traktor angebracht ist, befindet sich der aus den Platten
1 und 2, den Nocken 4 und dem Hebel 9 bestehende Aufbau an einer
Stelle nahe der Platte 3, die auf den Traktor montiert ist. Dieser
Aufbau verfügt über eine gewisse Bewegungsfreiheit durch die
Flexibilität der Leitungen 500 und des Kabels 501.
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Die Bedienungsperson setzt diesen Aufbau auf die Platte 3,
während der Hebel 9 sich in angehobener Stellung befindet, wie in
Figur 6 dargestellt. In dieser Stellung sitzen die Rollen 20 in
den Auskehlungen 41 der Nockenbahnen 42, was einer getrennten
Stellung der beiden Platten 1 und 2 entspricht, in der die
Verriegelungskugeln 51 nach innen überstehen (Stellung der Figur
5).
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Die Bedienungsperson bringt den Aufbau 1, 2 ins Lot mit der
Platte 3 und senkt diesen Aufbau ab, auf die gleiche Weise, wie
man einen Deckel auf einer Schachtel anbringt (Bewegung
dargestellt durch den Pfeil F in der Figur 6).
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Während dieser Abwärtsbewegung gewährleisten die
umgeschlagenen Ränder 31, 31' eine gutes Instellungbringen der
beiden Teile durch Zusammenwirken mit den umgeschlagenen Rändern
11, 11'. Am Ende des Zusammensteckens der beiden Teile überdecken
die nach unten geöffneten verbreiterten Nockenöffnungen 440 die
von der Platte 3 getragenen Rollen 30. In diesem Stadium ruht der
Aufbau 1, 2 auf der Platte 3 und ist in Bezug auf diese perfekt
positioniert, jedoch ohne irgendeine fluidische Verbindung
zwischen den männlichen und weiblichen Elementen.
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Zur Herstellung der Verbindung betätigt die
Bedienungsperson den Hebel 9, um die beiden Nocken in Drehung zu
versetzen um ihre Drehachse 10 herum (Pfeil G, Figur 7).
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Während dieser Bewegung verlassen die beiden Rollen 20 ihre
Auskehlungen 41, um den kreisförmigen Teil 42 zu durchlaufen, so
daß der Verriegelungsinuffen-Aufbau sich anhebt indem er die
entsprechenden Federn 62 zusammendrückt. Die Kugeln 51 des
Muffenaufbaus versenken sich folglich nach außen, in eine für das
Stecken der männlichen Elemente 7 günstige Stellung.
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Gleichzeitig durchlaufen die Rollen 30 die Bahnen 44a der
Nocken; da jede Bahn 44a eine spiralförmige Kontur hat die sich
progressiv der Achse 10 nähert, werden die beiden Platten 1 und 3
progressiv einander angenähert.
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In der Figur 7 sind die Abstände, die der Entfernung des
Einschnitts 44 vom Mittelpunkt der Achse 10 entsprechen mit r1 und
r2 bezeichnet; diese Werte sind so gewählt, daß die Differenz r2-
r1 in etwa gleich dem Weg ist, der nötig ist für das Hineinstecken
des männlichen Teils in den weiblichen Teil, ausgehend von der
Steck-Ausgangsposition.
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Dieses Stecken erfolgt frei, da die Kugeln versenkt sind.
Am Ende des Steckens befinden sich die Rollen der zweiten
Auskehlungen 43 gegenüberliegend, so daß unter der Wirkung der
Federn 62 die Platte 2 sich wieder von der Platte 1 entfernt,
dabei die Blockierung der Muffen 5 auf den männlichen Elementen
bewirkend, indem die Kugeln 51 sich in die Hohlkehlen 71 setzen.
Die Gesamtheit der Verbindungen wird somit zeitgleich hergestellt
(Stellung der Figuren 5 und 8). Am Ende des Steckens hat die
"Nase" jedes Verschlußkolbens 70 den zugeordneten Kolben 50
zurückgedrückt, was die gewünschte fluidische Verbindung
hergestellt.
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Gleichzeitig hat die Zusammenführung der Platten 1 und 3
das Stecken des Steckers 7' in die Steckbuchse 5' bewirkt; diese
elektrische Verbindung betreffend hat die mittlere Platte 2
keinerlei Funktion, und es ist nur eine einfache Durchgangsöffnung
vorgesehen an dieser Stelle der Platte.
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Während der ganzen Operation gewährleisten die
umgeschlagenen Ränder der gehäuseförmigen Platten eine perfekte
Führung des Aufbaus, und dies ohne Zuhilfenahme von äußeren
Führungselementen.
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Für die Durchrührung der simultanen Lösung aller
Verbindungen, genügt es, in umgekehrter Weise vorzugehen, indem
man den Hebel 9 anhebt, was nacheinander die Entriegelung der
Muffen, die Trennung der männlichen und weiblichen Elemente und
die Rückkehr der Muffen in ihre Verriegelungsposition bewirkt.
Selbstverständlich begeben sich im Moment der Trennung die Ventile
50, 70 automatisch in Verschlußstellung zur Vermeidung von
Fluidverlusten.
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Bei der Trennung wird die Rolle 30 durch die Bahn 44b
betätigt. Es gibt folglich eine positive Betätigung des
Mechanismus in Trennungsrichtung, die zusammen mit der guten
gegenseitigen Führung der verschiedenen Platten praktisch jede
durch Verklemmung verursachte Handhabungsschwierigkeit
ausschließt, was wahrscheinlich bei der Vorrichtung gemäß DE-A-2
011 361 nicht der Fall ist.
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Aufgrund der Untersetzung, entstanden durch den
Betätigungshebel 9 und durch die Form der Nockenbahnen, ist die
für das Zusammenstecken und das Lösen des Aufbaus aufzuwendende
Kraft verhältnismäßig gering, selbst dann, wenn in den Leitungen
ein relativ hoher Restdruck herrscht, der über 100 bar liegen
kann.
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Die Gesamtheit der Verbindungen ist sehr schnell
hergestellt, ohne Fehlermöglichkeit. Sie wird überdies unter
idealen Führungsbedingungen hergestellt, was die Lebensdauer der
Verbindungen erhöht. Wenn die Verbindung nicht perfekt hergestellt
ist, ist es nicht möglich, das System zu verriegeln.
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Zudem sei festgestellt, daß die Gesamtheit der
Verbindungselemente gegen Verunreinigungen geschützt ist, die
folglich nicht in die Verbindungselemente eindringen können.
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Dies ist besonders wichtig für Maschinen wie
landwirtschaftliche Traktoren, die sich meist in einer
staubbelasteten Atmosphäre bewegen. Umgekehrt werden die
eventuellen Ölveraustritte von dem unteren Gehäuse aufgenommen und
in diesem zurückgehalten; sie können folglich weder die
Außenumgebung verschmutzen, noch den Benutzer verletzen. Es ist
außerdem möglich, in dem unteren Gehäuse ein Sickerrohr
vorzusehen, das die ausgetretene Flüssigkeit sammelt, um sie dem
Speicherbehälter wieder zuzuführen.
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Während einer Fahrt des mit seiner Ladevorrichtung
ausgerüsteten Traktors von einem Ort zum andern ist es ohne
weiteres möglich, mit einer einzigen Hebelbetätigung die
Gesamtheit der hydraulischen Verbindungen zu lösen und dies, ohne
den Aufbau 1, 2 wegzunehmen, da dieser auf der Platte 3
liegenbleibt. Man vermeidet so jede Sturzgefahr von Material oder
des Werkzeugs durch Falschbetätigung der Bedienungshebel.
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Um zu fahren wird die Verbindung zu dem vom Boden
abgehobenen Werkzeug gelöst. Das Gewicht des Werkzeugs erzeugt
keine höheren Drücke als die, bei denen das System verbunden
werden kann; die erneute Verbindung nach der Fahrt wird dann durch
einfaches Hinunterdrücken des Hebels hergestellt.
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Das untere Gehäuse ist vorteilhafterweise mit einem
schwenkbaren Deckel versehen (nicht dargestellt) mit automatischem
federbetätigtem Verschluß. Ein solcher Deckel wird angebracht, um
dieses Gehäuse hermetisch zu schließen, wenn der Teil 1, 2
abgenommen wird, und auch die Gesamtheit der männlichen
Verbindungselemente zu schützen, wenn die Ladevorrichtung nicht
auf den Traktor montiert ist.
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Bei der Nockenvariante 4', dargestellt in Figur 6a, weist
der Nockenteil, der die Verriegelungsmuffen betätigt, die Form
eines geschlossenen Schlitzes auf. Eine "Retour"-Bahn 420 ist
verbunden mit der Bahn 41-42-43. Das Ende 421 dieser Bahn ist dazu
bestimmt, durch zwangsschlüssige Bewegung der Muffen 5, die
Verriegelung zu gewährleisten, selbst bei Versagen der Federn 62
(Blockierung oder Fehlen von diesen). Bei der Passage der Rollen
20 in die Auskehlungen 43 ereignet sich ein deutliches, für den
Benutzer spürbares Einrasten, während der Betätigungshebel 9 sich
in eine vollkommen horizontale Lage begibt, so daß der Benutzer
einer perfekten Verriegelung sicher sein kann. Nach der
Verriegelung ist jedes männliche Verbindungselement durch die
Kugeln der zugeordneten Muffe mit dem weiblichen Element
verriegelt; die aufgrund des hydraulischen Drucks auftretenden
Kräfte werden kraftschlüssig von jeder männlich/weiblichen
Kupplung aufgenommen, und werden weder auf die Bahnen noch auf die
Gehäuse übertragen.
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Die Vorrichtung ist folglich besonders zuverlässig und
robust.
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Die Erfindung findet Anwendungen auf verschiedenen anderen
Gebieten.
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Beispielsweise seien genannt:
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- die Verbindung der Hydraulikkreise eines Anhängers mit
der Zugmaschine bei einer Straßentransporteinheit des Typs
Sattelzug;
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- die Verbindung einer Schweißanlage mit verschiedenen
Gasversorgungsguellen (Sauerstoff und Azethylen...);
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- der Anschluß eines Fabrikationswerkzeugs mit Zylindern an
eine Hydraulikzentrale.
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Die Abmessungen des Mehrfachverbinders und die Anzahl der
Verbindungselemente werden natürlich in Abhängigkeit von der
angestrebten Anwendung gewählt.