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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Schnellkupplung zum Verbinden
von Hydraulikleitungen, wie sie insbesondere für Baumaschinen
wie zum Beispiel einen Bagger benötigt werden, um ein hydraulisch
betriebenes Arbeitsgerät schnell und einfach an die Druckversorgung
anzuschließen oder dieses Arbeitsgerät gegen ein
anderes Arbeitsgerät auszuwechseln.
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Aus
der Gebrauchsmusterschrift
DE 20 2006 005 203 U1 ist eine Schnellkupplung
bekannt, bei der die Druckmittelzuführungen mehrerer Druckleitungen an
einer Grundplatte angeordnet sind. An der Grundplatte ist ein Zugrahmen
aus Zugjochen und Zugstreben beweglich geführt. Mit den
Zugjochen ist eine Trägerplatte verbunden, auf welcher
die Druckmittelableitungen für die zu verbindenden Druckleitungen angeordnet
sind. Die Kupplung kann dadurch geschlossen werden, dass der Zugrahmen
gegen die Grundplatte nach hinten bewegt wird und so die mit den
Zugjochen verbundene Trägerplatte gegen die Grundplatte
gezogen wird. Zum Schließen der Kupplung sind Exzenter
vorgesehen, welche über Drehlagerzapfen auf zwei gegenüber
liegenden Seiten der Grundplatte drehbar angebracht sind. Die Exzenter
sind in einer der Grundplatte drehbar angebracht sind. Die Exzenter
sind in einer Verschlussposition selbst gehemmt.
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In
der
DE 20 2006
005 203 U1 ist auch ein noch älterer Stand der
Technik beschrieben, bei dem an der Grundplatte Spannzangen mit
kurvenförmigen Eingriffsschlitzen an koaxialen Drehlagerzapfen drehbar
gelagert sind.
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Spannzangen,
die gegen einen Spannzapfen gedreht werden, und Exzenter, die gegen
ein Zugjoch drücken, noch dazu gegen die Wirkung von Federn,
führen zu einem hohen Kraftaufwand für die Betätigung
der Schnellkupplung. Insbesondere dann, wenn gleichzeitig mehrere
Hydraulikleitungen schnell miteinander verbunden werden sollen,
ist die Funktion der bisher bekannten Schnellkupplungen unzureichend,
vor allem benötigt der Schließvorgang zuviel Kraft.
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Angesichts
der geschilderten Nachteile des Stands der Technik liegt der vorliegenden
Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Schnellkupplung
vorzuschlagen, die schnell, einfach und sicher bedient werden kann
und darüber hinaus ein hohes Maß an Sicherheit
im Betrieb gewährleistet.
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Gelöst
wird die Aufgabe durch eine Schnellkupplung mit den im ersten Anspruch
angegebenen Merkmalen. Die erfindungsgemäße Schnellkupplung hat
eine fest montierte Grundplatte und eine parallel dazu verschiebliche
Kupplungsplatte, welche einen oder mehrere Kupplungsstecker bzw.
Kupplungsmuffen der zu verbindenden Hydraulikleitungen tragen. Der
Schließmechanismus umfasst einen Schwenkarm mit in Bezug
auf die Grundplatte ortsfestem Drehpunkt und ferner einen Spannarm,
der an der verschließbaren Kupplungsplatte angreift. Der Schwenkarm
und der Spannarm sind über ein Kniegelenk miteinander verbunden,
so dass sie gemeinsam einen Kniehebel bilden. Dieser Kniehebel nutzt den
Effekt, dass die entstehende Kraft im Bereich des fast ausgestreckten
Knies stark verstärkt wird, während die vorhergehende
Bewegung mit geringer Kraft, aber hoher Geschwindigkeit erfolgt.
Der Totpunkt des Kniehebels kann zur Selbsthemmung ausgenutzt werden,
wenn nämlich die verbindenden Gelenke und die Kraftsektoren
auf einer Linie liegen und dann eine Bewegung des Hebels ohne Einwirkung
einer Kraft quer zur Hauptachse nicht mehr möglich ist.
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Bei
einer bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen
Schnellkupplung ist die Grundplatte auf einer Montageplatte fest
montiert, wohingegen die Kupplungsplatte auf der Montageplatte verschieblich
gelagert ist. Mittels der Montageplatte kann die Schnellkupplung
an eine Baumaschine anmontiert werden, so dass sie mit nur einer
Hand betätigt werden kann.
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In
vorteilhafter Weiterbildung ist der Schwenkarm von zwei parallelen
und im Abstand voneinander angeordneten Schenkeln gebildet, die
mit ihren inneren Enden an den Stirnseiten der Grundplatte drehbar
befestigt sind. Zweckmäßig sind die äußeren Enden
der Schenkel durch eine Griffstange miteinander verbunden, mittels
derer die beiden parallelen Schenkel synchron verschwenkt werden
können.
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Zweckmäßig
ist auch der Spannarm von zwei beabstandeten Schenkeln gebildet,
wobei diese Schenkel über die Kupplungsplatte miteinander
verbunden sind.
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Bei
einer besonders vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäßen
Schnellkupplung sind der Drehpunkt des Schwenkarms, der Drehpunkt
des Spannarms und das von Schwenkarm und Spannarm gebildete Kniegelenk
zueinander so angeordnet, dass der Kniehebel bei Erreichen der geschlossenen Stellung
der Kupplungsplatte seinen Totpunkt überschritten hat.
Dies führt zu einer automatischen Selbsthemmung der geschlossenen
Schnellkupplung, die somit selbst dann gegen unbeabsichtigtes Öffnen
geschützt ist, wenn sie zum Beispiel auf einer stark rüttelnden
Baumaschine montiert ist.
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Zusätzlich
kann auch noch eine mechanische Arretierung vorgesehen sein, die
vorzugsweise als Raststange ausgebildet ist, die auf dem Schwenkarm
längs verschieblich ist und die bei Erreichen der Endlage
des Schwenkarms selbsttätig in eine Rastnut des Spannarms
eingreift, so dass das Kniegelenk versteift. Damit bleibt der gestreckte
oder überstreckte Kniehebel auch dann noch in seiner Totpunkt-Lage,
wenn Kräfte quer zur Hauptachse einwirken.
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Bei
den bisher bekannten Schnellkupplungen sind sowohl die Kupplungsstecker
als auch die Kupplungsmuffen fest an zwei sich gegenüber
stehenden Platten montiert. Es besteht aber oft der Wunsch, zumindest
die Kupplungsmuffen der abgehenden Hydraulikleitungen, die zu einem
abnehmbaren Arbeitsgerät gehören, einzeln und
ohne Montageaufwand für die Schnellkupplung vorzubereiten. Hierzu
kann die Schnellkupplung in erfinderischer Weiterbildung eine Kupplungsplatte
aufweisen, die zum Rand hin offene Ausnehmungen hat, in welche die
Kupplungsmuffen einfach von oben einsetzbar sind, also ohne Verschraubung.
Umgekehrt können die Kupplungsmuffen auch wieder nach oben
aus den Ausnehmungen herausgenommen werden.
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An
den Kupplungsmuffen können Adapterringe fest montiert sein,
die eine umlaufende Ringnut aufweisen, in welche die Ränder
der Ausnehmungen seitlich eingreifen. Weisen die Ausnehmungen in
der Kupplungsplatte zudem ebene, zueinander parallele Wandabschnitte
auf, die mit ebenen Flächen des Nutengrunds korrespondieren,
sitzen die Adapterringe und damit die Kupplungsmuffen verdrehsicher
in den Ausnehmungen der Kupplungsplatte, vergleichbar einer Mutter
in einem Gabelschlüssel.
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand
der beigefügten Abbildungen näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 eine
Schnellkupplung für zwei Hydraulikleitungen, in einer perspektivischen
Ansicht,
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2a die
Schnellkupplung von 1 mit Schwenkarm in Stellung
95°, in einer Ansicht von der Seite;
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2b die
Schnellkupplung mit Schwenkarm in Stellung 45°;
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2c die
Schnellkupplung mit Schwenkarm in Stellung 15°;
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2d die
Schnellkupplung mit Schwenkarm in Stellung 5°;
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2e die
Schnellkupplung mit Schwenkarm in Stellung 0°.
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Die
in 1 dargestellte Schnellkupplung hat eine Basis
in Form einer ebenen Montageplatte 1 zum Anbau an eine
Baumaschine, zum Beispiel einen Bagger, mit hydraulisch betriebenem
Arbeitsgerät. Auf die Montageplatte 1 ist eine
Grundplatte 2 fest montiert. Montageplatte 1 und
Grundplatte 2 stehen senkrecht zueinander. In die Grundplatte 2 sind zwei
runde Kupplungsstecker 3 eingeschraubt. Diese Kupplungsstecker 3 gehören
zu den ankommenden Hydraulikleitungen (hier nicht dargestellt sind),
die das Arbeitsgerät mit Druck versorgen.
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Gegenüber
der Grundplatte 2 ist in einigem Abstand eine Kupplungsplatte 4 angeordnet.
Diese weist zwei, zum Rand hin offene Ausnehmungen 5 mit
zueinander parallelen Wandabschnitten 6 auf. In diese Ausnehmungen 5 sind
von oben Kupplungsmuffen 7 eingesetzt. Hierzu tragen die
Kupplungsmuffen 7 spezielle Adapterringe 8, die
mittels eines Befestigungsrings 8a und zweier Befestigungsschrauben 8b verdrehsicher
anmontiert sind. Diese Adapterringe 8 weisen jeweils eine
Ringnut 9 auf. Deren Nutengrund wird gebildet von ebenen
Flächen 10, die mit den parallelen Wandabschnitten 6 der Ausnehmungen 5 korrespondieren.
Dadurch sitzen die Adapterringe 8 und die damit verbundenen
Kupplungsmuffen 7 verdrehsicher in den Ausnehmungen 5 der
Kupplungsplatte 4, ähnlich einer Mutter in einem
Gabelschlüssel. Die Kupplungsmuffen 7 bilden die
Enden der abgehenden Hydraulikleitungen, die mit den Kupplungssteckern 3 der
ankommenden Hydraulikleitungen mittels der Schnellkupplung verbunden
werden sollen.
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Die
Kupplungsplatte 4 ist in einer Gleitführung 11 parallel
zur Grundplatte 2 verschieblich gelagert. Ein vorderer
Anschlag 12 und ein hinterer Anschlag 13 (vgl. 2a)
begrenzen die transversale Bewegung der Kupplungsplatte 4 auf
der Montageplatte 1.
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In
der Abbildung von 1 stehen sich die Kupplungsstecker 3 und
die Kupplungsmuffen 7 noch mit geringem Abstand gegenüber,
die Schnellkupplung ist also offen. Um die Kupplungsmuffen 7 nun auf
die gegenüber liegenden Enden der Kupplungsstecker 3 aufzuschieben,
muss die Kupplungsplatte 4 exakt parallel zur Grundplatte 2 bewegt
werden. Hierzu ist ein Kniehebel-Mechanismus vorgesehen, der im
Wesentlichen aus einem Schwenkarm 14 und einem Spannarm 15 besteht.
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Der
Schwenkarm 14 ist aus zwei beabstandeten Schenkeln 16 und 17 gebildet,
deren untere Enden mittels Drehbolzen 18 an den Stirnseiten
der Grundplatte 2 so drehbar befestigt sind, dass die Drehachse
etwa in der Mitte durch die Grundplatte 2 hindurch verläuft.
Die äußeren Enden der Schenkel 16 und 17 sind
durch eine Griffstange 19 miteinander verbunden.
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Auch
der Spannarm 15 ist von zwei parallelen und im Abstand
voneinander angeordneten Schenkeln 20 und 21 gebildet.
Die äußeren Enden dieser Schenkel 20 und 21 sind
mittels Drehbolzen 22 an den Stirnseiten der Kupplungsplatte 4 drehbar gelagert.
Die Drehachse des Spannarms 15 verläuft also etwa
in der Mitte durch die Kupplungsplatte 4 hindurch.
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Die äußeren
Enden der den Spannarm 15 bildenden Schenkel 20 und 21 sind
mittels Kniebolzen 23 auf den korrespondierenden Schenkeln 16 bzw. 17,
die den Schwenkarm 14 bilden, drehbar gelagert. Schwenkarm 14 und
Spannarm 15 sind damit über ein Kniegelenk 24 verbunden,
das in 1 eine abgewinkelte Stellung einnimmt, jedoch
durch Verschwenken des Schwenkarms 14 in Richtung der Montageplatte 1 gestreckt
werden kann.
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Die
den Schwenkarm 14 bildenden Schenkel 16 und 17 tragen
an ihren Außenseiten jeweils ein Gabellager 25.
Eine Raststange 26 ist in dem Gabellager 25 längsverschieblich
gelagert. Die Raststange 26 ist weiter oben zu sätzlich
noch in einem Führungsblock 27 gelagert und trägt
an ihrem obersten Ende einen Zuggriff 28 in Form eines
aufgeschraubten Blättchens. Die Raststange 26 steht
unter der Wirkung einer Feder 29, die das untere Ende der Raststange 26 gegen
das halbkreisförmig ausgebildete Ende des rechten Schenkels 20 des
Spannarms 15 drückt.
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Anhand
der weiteren Abbildungen der 2a bis 2e wird
nun der Vorgang des Schließens der Schnellkupplung erklärt:
2a zeigt
die Schnellkupplung genau wie 1 in geöffneter
Stellung, in der die Kupplungsplatte 4 so weit von der
Grundplatte 2 entfernt ist, dass sich die Kupplungsstecker 3 und
die Kupplungsmuffen 7 der zu verbindenden Hydraulikleitungen
nicht berühren. Der Schwenkarm 14 ist gegenüber
der Montageplatte 1 etwas mehr als rechtwinklig nach oben
abgewinkelt, steht also in einem Winkel von 95°. Das Kniegelenk 24 ist
maximal abgewinkelt. Der Spannarm 15 steht schräg.
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Um
die Schnellkupplung zu schließen, wird der Schwenkarm 14 mittels
der Griffstange 19 in Richtung des Pfeils verschwenkt.
In 2b ist der Schwenkarm 14 etwa halb niedergedrückt,
so dass der Winkel zwischen dem Schwenkarm 14 und der Montageplatte 1 ca.
45° beträgt. Die Kupplungsplatte 4 ist
schon mehr als zwei Drittel ihres Weges nach rechts an die ortsfeste
Grundplatte 2 heran gerückt. Das Kniegelenk 24 ist
noch etwa halb ausgestreckt. Der Spannarm 15 steht jetzt
flacher. Die in die Kupplungsplatte 4 eingesetzten Kupplungsmuffen 7 sind zu
etwa zwei Dritteln auf die Kupplungsstecker 3 aufgeschoben.
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In 2c ist
der Schwenkarm 14 noch weiter in Richtung Montageplatte 1 hinuntergedrückt
und steht jetzt in der Stellung 15°. Die Kupplungsplatte 4 hat
ihre Endstellung fast erreicht, entsprechend sind die Kupplungsmuffen 7 bis
auf wenige Millimeter auf die Kupplungsstecker 3 aufgeschoben.
Die typische Kinematik des Kniehebels führt dazu, dass
ein weiteres Verschwenken des Schwenkarms 14 in Richtung des
Pfeils über den Spannarm 15 nur noch in einen kleinen
Vorschub der Kupplungsplatte 4 umgesetzt wird. Allerdings
ist dabei die Kraft, mit der die Kupplungsmuffen 7 auf
die Kupplungsstecker 3 gedrückt werden, nahe am
Höchstwert.
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In 2d ist
der Kniehebel im Totpunkt angelangt, d. h., die durch den Drehbolzen 22 definierte Drehachse
des Spannarms 15, die (verdeckte) Drehachse des Schwenkarms 14 und
die Drehachse durch den Drehbolzen 22 liegen auf einer
Linie, die horizontal und parallel zur Montageplatte 1 verläuft. Der
Schwenkarm 14 steht gerade noch um 5° schräg gegenüber
der Montageplatte 1.
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Wird
der Schwenkarm 14 in Richtung des Pfeils noch etwa weiter
nach unten gedrückt, so erreicht er seine horizontale Endlage,
wie in 2e zu sehen. Dabei ist das Kniegelenk 24 bereits über
den Totpunkt hinaus überstreckt. Bei Erreichen dieser Lage
rastet das untere Ende der Raststange 26 unter der Wirkung
der Feder 29 in eine Rastnut 30 ein, die am inneren
Ende des Schenkels 20 des Spannarms 15 vorgesehen
ist (vgl. 2a). Die Schnellkupplung ist
vollständig geschlossen und gleichzeitig mechanisch arretiert.
Bevor die Schnellkupplung durch umgekehrte Verschwenkung des Schwenkarms 14 wieder
geöffnet werden kann, muss durch Ziehen des Zuggriffs 28 die
Verrastung zwischen Raststange 26 und Rastnut 30 gelöst
werden. Erst dann kann das Kniegelenk 24 abgewinkelt werden.
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- 1
- Montageplatte
- 2
- Grundplatte
- 3
- Kupplungsstecker
- 4
- Kupplungsplatte
- 5
- Ausnehmungen
(in 4)
- 6
- Wandabschnitte
(von 5)
- 7
- Kupplungsmuffen
- 8
- Adapterringe
(an 7)
- 8a
- Befestigungsring
(von 8)
- 8b
- Befestigungsschrauben
(von 8)
- 9
- Ringnut
- 10
- Flächen
- 11
- Gleitführung
- 12
- vorderer
Anschlag
- 13
- hinterer
Anschlag
- 14
- Schwenkarm
- 15
- Spannarm
- 16
- rechter
Schenkel (von 14)
- 17
- linker
Schenkel (von 14)
- 18
- Drehbolzen
(von 14)
- 19
- Griffstange
- 20
- rechter
Schenkel (von 15)
- 21
- linker
Schenkel (von 15)
- 22
- Drehbolzen
(von 15)
- 23
- Kniebolzen
- 24
- Kniegelenk
- 25
- Gabellager
(auf 16)
- 26
- Raststange
- 27
- Führungsblock
- 28
- Zuggriff
- 29
- Feder
- 30
- Rastnut
(an 20)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 202006005203
U1 [0002, 0003]