EP0555566B1 - Hydraulic coupling device to connect and disconnect the implement to an excavator - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a hydraulically actuated (quick) coupling device, also referred to in practice as a quick-change device, for coupling or uncoupling the free end of the boom of an implement such as an excavator, loader or the like, in particular an articulated arm of a hydraulic excavator or from a tool such as a spoon or the like. according to the preamble of claim 1.
- a hydraulically actuated (quick) coupling device also referred to in practice as a quick-change device, for coupling or uncoupling the free end of the boom of an implement such as an excavator, loader or the like, in particular an articulated arm of a hydraulic excavator or from a tool such as a spoon or the like. according to the preamble of claim 1.
- tools are known, the tools of which can be converted with regard to the job to be performed, for example, to exchange a spoon for another spoon with a different working width, to arrange a backhoe bucket instead of a bucket or another tool such as to couple a demolition hammer.
- the tools are therefore provided with coupling elements which interact with correspondingly designed coupling parts of the coupling element. This is usually done when coupling. first with a "rough form fit" (i.e. with play), and only in a second step so that a play-free connection between the tool and the coupling element (and thus the boom) is achieved.
- the wedge-shaped or conical securing element has already been actuated by means of a hydraulic piston-cylinder arrangement which is arranged parallel to the direction of movement of the securing element and connected to the securing element by means of tabs, levers or the like which are connected to one another in an articulated manner.
- a parallel arrangement of the piston-cylinder arrangement acting on the securing element to the direction of movement of the securing element has already been considered indispensable, because otherwise they protrude laterally too far beyond the coupling element and thus the earthworks or the like. would hinder and be at risk of damage.
- the cylinder is fixedly arranged in the usual way on the coupling element and the piston rod, which is axially movable when the piston is pressurized appropriately, is articulated at its free end facing away from the piston with a connecting element of the lever arrangement acting on the securing element or the like. connected.
- This generic coupling device has the advantage over the coupling device described above that the securing element can also be actuated from the driver's station of the implement in question, but because of the parallelism between the piston-cylinder arrangement on the one hand and the securing element on the other hand and the associated redirection of force in the connecting elements (brackets, levers, joints) due to the moments that occur to considerable stresses and wear, especially since this area is in the dirt area in earth-moving machines. In addition, an undesired hydraulic pressure drop can lead to difficulties.
- the present invention is therefore based on the object to improve the generic coupling device with simultaneous simplification in particular in that the actuating force generated by the hydraulic piston-cylinder arrangement for the securing element can attack centrally avoiding the inevitable occurring in the relevant prior art significant moments without leading to the disadvantages described above, a compact and better protected against external influences training is also sought.
- a separate securing element is no longer provided as before, but in that the securing element is a cylinder with a wedge-shaped or conical outer jacket which represents the part of the piston-cylinder arrangement which actuates the coupling element, where - Completely different from a piston-cylinder arrangement which acts only as an actuating device - the cylinder forming the securing element and accordingly correspondingly designed cylinder is axially displaceable, while its piston rod is axially immovably mounted on the coupling element.
- a spring arrangement is provided, by means of which the axially movable cylinder of the piston-cylinder arrangement forming the securing element is pressed into the coupling position.
- this type of training is extremely advantageous in order to ensure that it is hydraulic) pressure drop remains with a backlash-free connection.
- a first axial passage opening extends through the piston rod of the piston-cylinder arrangement containing the securing element, said opening optionally extending the pressure oil source of the piston-cylinder arrangement with the connects between the annular piston surface facing the piston rod and the (first) cylinder space lying opposite the cylinder wall, this retraction of the securing element from the coupling position in the presence of the spring arrangement described above thus taking place against the force of the spring arrangement.
- a control device is preferably provided, by means of which pressure is to be applied to the second cylinder space in order to bring the securing element into its locking position.
- the drawing shows a coupling device designated as a whole with 1 (see FIG. 5) for coupling and uncoupling the free end of the boom 2 of a backhoe to various tools such as e.g. a spoon 3, the boom 2 in Fig. 1 omitted for the sake of clarity and in Fig. 2 has only been indicated schematically with dash-dotted lines.
- Two hook-shaped first coupling elements 4 are formed on the outside of the bucket 3 facing the boom 2, just like in the case of other tools which are to be coupled optionally.
- the spoon 3 is provided with a second hook-shaped coupling element 5, which sits in the center of the spoon 3 and thus between the two first coupling elements 4, 4 at a distance from them.
- the part of the coupling device 1 arranged on the boom 2 has a frame-shaped coupling element 6 which is pivotably mounted on the free end section of the boom 2 by means of a pivot bolt 7 extending transversely to the boom 2.
- the coupling element 6 has a second pin 8 arranged parallel to the first pin 7, on which a piston-cylinder arrangement 9 acts as an actuating device for pivoting into the coupling elements 4, 5 of the bucket 3 indirectly via a deflecting linkage 10 (which may also be the case could take place directly), the coupling element 6 being pivoted about the first bolt 7 by means of this piston-cylinder arrangement 9.
- the excavator operator moves the boom 2 over the bucket 3 so that the pivot pin 7 can first be hooked into the first coupling elements 4 of the bucket 3, and then swivels the coupling element 6 by means of the piston-cylinder arrangement 9 down in 5, with the spoon 3 lifting up a little.
- the first coupling elements 4 interact positively with the pivot pin 7 (if desired with an axis running parallel to it), and the second coupling element 5 partially fits positively into the front end section of the coupling element 6, without, however So far, a play-free connection between the spoon 3 and coupling element 6 has been achieved.
- This securing element 12 is the wedge-shaped cylinder of a piston-cylinder arrangement designated as a whole by 13 (see in particular FIG. 3), the cylinder of the arrangement 13 forming the securing element 12 being axially displaceable in the direction of its piston rod 14 , while the piston rod 14 is axially immovable on the coupling element 6.
- piston-cylinder arrangement 13 containing the securing element 12 is essentially completely encapsulated in the head section of the coupling element 6, that is to say is appropriately protected and practically does not protrude laterally beyond it.
- the piston rod 14 is surrounded concentrically by a compression spring 15 which is supported at one end on the end face of the cylinder forming the securing element 12 facing the piston rod 14 and at its other end on the frame 6 'of the coupling element 6.
- a first axial through opening 16 extends through the piston rod 14 and connects the pressure oil source (not shown in the drawing) of the piston-cylinder arrangement 13 optionally with the annular piston surface 17 facing the piston rod 14 and the cylinder wall 18 lying opposite it, which has shrunk to zero in FIG. 3 due to the coupling state shown there, since the annular piston surface 17 bears against the cylinder wall 18.
- a second axial through bore 20 extends through both the piston rod 14 and the piston 21 and connects the pressure oil source of the piston-cylinder arrangement 13 optionally to the second cylinder space 24 lying between the free piston end face 22 and the cylinder wall 23 opposite this.
- the piston-cylinder arrangement 13 is essentially completely integrated into the head section of the coupling element 6 and surrounded by a tubular housing 25, the central section of which is assigned to the second coupling element 5 of the tool 3 to be coupled is.
- the coupling device 1 operates as follows:
- the excavator operator pressurizes the first axial passage opening 16 with pressure oil before reaching the coupling position according to FIG. 5, which oil thereby passes between the annular piston surface 17 and the cylinder wall 18. while at the same time the second axial through hole 20 is opened to drain hydraulic oil.
- the pressure oil entering the first cylinder chamber acts on the cylinder wall 18 and presses the wedge-shaped securing element 12 formed by the cylinder of the piston-cylinder arrangement 13 against the force of the compression spring 15, which concentrically surrounds the piston rod 14 and is supported on the one hand on the securing element and on the other hand on the frame of the coupling element 6, in its decoupling position, denoted by 12 'in FIG. 3 and shown in broken lines.
- the excavator operator switches the pressurization from the first through bore 16 to the second through bore 20, so that pressure oil enters the second cylinder space 24 while the pressure oil located in the first cylinder space flows off.
- the cylinder of the piston-cylinder arrangement forming the securing element 12 is shifted from its retracted decoupling position 12 'into the coupling position shown in solid lines in FIG. 3, the application of pressure oil being effected by means of a corresponding control device, so that the securing element 12 is thereby is hammered into its coupling position and now ensures a firm, play-free connection between tool 3 and coupling element 6 or boom 2.
- the pressure spring 15 nevertheless ensures that it remains with a secure, play-free connection.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine in der Praxis auch als Schnellwechselvorrichtung bezeichnete hydraulisch betätigbare (Schnell-)Kupplungseinrichtung zum An- bzw. Abkuppeln des freien Endes des Auslegers eines Arbeitsgerätes wie eines Baggers, Laders od.dgl., insbesondere eines Knickarms eines Hydraulik-Baggers, an ein bzw. von einem Werkzeug wie einen Löffel od.dgl. nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a hydraulically actuated (quick) coupling device, also referred to in practice as a quick-change device, for coupling or uncoupling the free end of the boom of an implement such as an excavator, loader or the like, in particular an articulated arm of a hydraulic excavator or from a tool such as a spoon or the like. according to the preamble of claim 1.
Neben Erdbaugeräten wie z.B. Hoch- oder Tieflöffelbaggern, die ständig mit ein und demselben Werkzeug betrieben werden (welches demgemäß auch fest - wenngleich austauschbar - am freien Ende des Auslegers angeordnet ist), sind Arbeitsgeräte bekannt, deren Werkzeug im Hinblick auf die jeweils zu verrichtende Arbeitsaufgabe umgerüstet werden kann, um z.B. einen Löffel gegen einen anderen Löffel anderer Arbeitsbreite auszuwechseln, statt eines Hochlöffels einen Tieflöffel anzuordnen oder ein anderes Werkzeug wie z.B. einen Abbruchhammer anzukuppeln.In addition to earth-moving equipment such as shovel or backhoe excavators, which are constantly operated with one and the same tool (which is accordingly also fixed - albeit interchangeable - on free end of the boom), tools are known, the tools of which can be converted with regard to the job to be performed, for example, to exchange a spoon for another spoon with a different working width, to arrange a backhoe bucket instead of a bucket or another tool such as to couple a demolition hammer.
Um bei derartigen Arbeitsgeräten einen schon unter Kostengesichtspunkten möglichst schnellen und mühelosen Wechsel des Werkzeuges vornehmen zu können, sind im Verlaufe der Zeit entsprechende Kupplungseinrichtungen verschiedener Ausgestaltung entwickelt worden, wobei ersichtlich eine Anpassung zwischen dem am Ausleger des betreffenden Arbeitsgerätes angeordneten Koppelelement und den an den Werkzeugen vorzusehenden Kupplungselementen erforderlich ist, damit der Führer des betreffenden Arbeitsgerätes den mit dem Koppelelement versehenen Ausleger vom Fahrerstand aus in eine entsprechende Relativstellung zu dem anzukuppelnden Werkzeug bringen kann, in welcher - i.a. nach einem zunächst erfolgten Absetzen und Abkuppeln eines anderen Werkzeuges - ein Ankuppeln des Werkzeuges möglich ist.In order to be able to change the tool as quickly and effortlessly as possible from a cost point of view, appropriate coupling devices of various designs have been developed over the course of time, with an adaptation between the coupling element arranged on the boom of the relevant tool and the one to be provided on the tools Coupling elements are required so that the operator of the implement in question can bring the boom provided with the coupling element from the driver's station into a corresponding relative position to the tool to be coupled, in which - ia after a different tool has been removed and uncoupled - the tool can be coupled.
Bei bekannten Kupplungseinrichtungen der hier in Rede stehenden Art sind daher die Werkzeuge mit Kupplungselementen versehen, die mit entsprechenden ausgebildeten Kupplungsteilen des Koppelelementes zusammenwirken. Dieses erfolgt beim Ankuppeln i.a. zunächst mit einem "groben Formschluß" (d.h. mit Spiel), und erst in einem zweiten Schritt so, daß eine spielfreie Verbindung zwischen Werkzeug und Koppelelement (und damit dem Ausleger) bewirkt wird.In known coupling devices of the type in question, the tools are therefore provided with coupling elements which interact with correspondingly designed coupling parts of the coupling element. This is usually done when coupling. first with a "rough form fit" (i.e. with play), and only in a second step so that a play-free connection between the tool and the coupling element (and thus the boom) is achieved.
Bei diesem zweiten Schritt wird bei einer Bauart bekannter Kupplungseinrichtungen in der vom Führerstand aus bewirkten Kupplungsstellung ein separates keil- oder kegelförmiges Sicherungselement manuell seitlich eingetrieben, welches das Koppelelement der Kupplungseinrichtung mit (wenigstens) einem Kupplungselement des betreffenden Werkzeuges spielfrei verbindet. Für dieses mit einem Hammer vorzunehmende Eintreiben des Sicherungselementes muß aber der Führer des Arbeitsgerätes den Fahrstand verlassen oder es ist eine zweite Bedienungsperson erforderlich, was schon im Hinblick auf einen erwünschten schnellen Werkzeugwechsel unbefriedigend ist.In this second step, in the case of a design of known coupling devices, a separate wedge-shaped or conical one is made in the coupling position brought about from the driver's cab Securing element manually driven laterally, which connects the coupling element of the coupling device with (at least) one coupling element of the tool in question without play. For this driving in of the securing element to be carried out with a hammer, however, the operator of the implement must leave the operator's platform or a second operator is required, which is unsatisfactory in view of a desired quick tool change.
Man ist daher insbesondere bei Hydraulikbaggern auch bereits dazu übergegangen, das keil- oder kegelförmige Sicherungselement mittels einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Anordnung zu betätigen, die parallel zur Bewegungsrichtung des Sicherungselementes angeordnet und mit dem Sicherungselement über gelenkig miteinander verbundene Laschen, Hebel od. dgl. verbunden ist, wobei man eine parallele Anordnung der auf das Sicherungselement einwirkenden Kolben-Zylinder-Anordnung zur Bewegungsrichtung des Sicherungselementes schon deshalb für unverzichtbar gehalten hat, weil diese anderenfalls seitlich zu weit über das Koppelelement vorstehen und damit die Erdarbeiten od.dgl. behindern würde sowie der Gefahr von Beschädigungen ausgesetzt wäre. Bei einer solchen hydraulisch betätigbaren Kupplungseinrichtung ist der Zylinder in üblicher Weise fest am Koppelelement angeordnet und die bei entsprechender Druckbeaufschlagung des Kolbens axial bewegliche Kolbenstange an ihrem dem Kolben abgekehrten freien Ende gelenkig mit einem Verbindungselement der auf das Sicherungselement einwirkenden Hebelanordnung od.dgl. verbunden.Therefore, in particular in the case of hydraulic excavators, the wedge-shaped or conical securing element has already been actuated by means of a hydraulic piston-cylinder arrangement which is arranged parallel to the direction of movement of the securing element and connected to the securing element by means of tabs, levers or the like which are connected to one another in an articulated manner. is connected, a parallel arrangement of the piston-cylinder arrangement acting on the securing element to the direction of movement of the securing element has already been considered indispensable, because otherwise they protrude laterally too far beyond the coupling element and thus the earthworks or the like. would hinder and be at risk of damage. In such a hydraulically actuated coupling device, the cylinder is fixedly arranged in the usual way on the coupling element and the piston rod, which is axially movable when the piston is pressurized appropriately, is articulated at its free end facing away from the piston with a connecting element of the lever arrangement acting on the securing element or the like. connected.
Diese gattungsgemäße Kupplungseinrichtung weist zwar gegenüber der zuvor beschriebenen Kupplungseinrichtung den Vorteil auf, daß auch das Sicherungselement vom Fahrerstand des betreffenden Arbeitsgerätes aus betätigt werden kann, doch kommt es wegen der Parallelität zwischen Kolben-Zylinder-Anordnung einerseits und Sicherungselement andererseits und der damit einhergehenden Kraftumlenkung in den Verbindungselementen (Laschen, Hebel, Gelenke) aufgrund der auftretenden Momente zu erheblichen Beanspruchungen und entsprechendem Verschleiß, zumal dieser Bereich bei Erdbaumaschinen im Schmutzbereich liegt. Außerdem kann es bei einem ungewollten hydraulischen Druckabfall zu Schwierigkeiten kommen.This generic coupling device has the advantage over the coupling device described above that the securing element can also be actuated from the driver's station of the implement in question, but because of the parallelism between the piston-cylinder arrangement on the one hand and the securing element on the other hand and the associated redirection of force in the connecting elements (brackets, levers, joints) due to the moments that occur to considerable stresses and wear, especially since this area is in the dirt area in earth-moving machines. In addition, an undesired hydraulic pressure drop can lead to difficulties.
Der vorliegenden Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Kupplungseinrichtung unter gleichzeitiger Vereinfachung insbesondere dahingehend zu verbessern, daß die von der hydraulischen Kolben-Zylinder-Anordnung erzeugte Betätigungskraft für das Sicherungselement unter Vermeidung der beim einschlägigen Stand der Technik zwangsläufig auftretenden erheblichen Momente zentrisch angreifen kann, ohne daß es zu den oben beschriebenen Nachteilen kommt, wobei darüber hinaus eine kompakte und gegen äußere Einflüsse besser geschützte Ausbildung angestrebt wird.The present invention is therefore based on the object to improve the generic coupling device with simultaneous simplification in particular in that the actuating force generated by the hydraulic piston-cylinder arrangement for the securing element can attack centrally avoiding the inevitable occurring in the relevant prior art significant moments without leading to the disadvantages described above, a compact and better protected against external influences training is also sought.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß nicht mehr wie bisher ein gesondertes Sicherungselement vorgesehen wird, sondern daß das Sicherungselement ein Zylinder mit keil- bzw. kegelförmig ausgebildetem Außenmantel ist, der das das Kupplungselement betätigende Teil der Kolben-Zylinder-Anordnung darstellt, wobei - völlig anders als bei einer lediglich als Betätigungseinrichtung wirksamen Kolben-Zylinder-Anordnung - deren das Sicherungselement bildende und demgemäß entsprechend ausgebildeter Zylinder axial verschieblich ist, während ihre Kolbenstange axial unverschiebbar am Koppelelement gelagert ist.This object is achieved according to the invention in that a separate securing element is no longer provided as before, but in that the securing element is a cylinder with a wedge-shaped or conical outer jacket which represents the part of the piston-cylinder arrangement which actuates the coupling element, where - Completely different from a piston-cylinder arrangement which acts only as an actuating device - the cylinder forming the securing element and accordingly correspondingly designed cylinder is axially displaceable, while its piston rod is axially immovably mounted on the coupling element.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist eine Federanordnung vorgesehen, durch welche der das Sicherungselement bildende, axial bewegliche Zylinder der Kolben-Zylinder-Anordnung in Kupplungsstellung gedrückt wird. Eine solche Ausbildung ist aus Sicherheitsgründen höchst vorteilhaft, um sicherzustellen, daß es auch bei einem evtl. hyraulischen) Druckabfall bei einer spielfreien Verbindung verbleibt.According to a preferred embodiment of the present invention, a spring arrangement is provided, by means of which the axially movable cylinder of the piston-cylinder arrangement forming the securing element is pressed into the coupling position. For safety reasons, this type of training is extremely advantageous in order to ensure that it is hydraulic) pressure drop remains with a backlash-free connection.
Um das Sicherungselement aus seiner Kupplungsstellung in eine zurückgezogene Ruhestellung bewegen zu können, ist bevorzugt vorgesehen, daß sich durch die Kolbenstange der das Sicherungselement enthaltenden Kolben-Zylinder-Anordnung eine erste axiale Durchgangsöffnung erstreckt, welche die Druckölquelle der Kolben-Zylinder-Anordnung wahlweise mit dem zwischen der der Kolbenstange zugekehrten ringförmigen Kolbenfläche und der dieser gegenüberliegenden Zylinderwand liegenden (ersten) Zylinderraum verbindet, wobei dieses Zurückziehen des Sicherungselementes aus der Kupplungsstellung bei Vorhandensein der zuvor beschriebenen Federanordnung mithin gegen die Kraft der Federanordnung erfolgt.In order to be able to move the securing element out of its coupling position into a retracted rest position, it is preferably provided that a first axial passage opening extends through the piston rod of the piston-cylinder arrangement containing the securing element, said opening optionally extending the pressure oil source of the piston-cylinder arrangement with the connects between the annular piston surface facing the piston rod and the (first) cylinder space lying opposite the cylinder wall, this retraction of the securing element from the coupling position in the presence of the spring arrangement described above thus taking place against the force of the spring arrangement.
Obwohl es theoretisch denkbar ist, das Einschieben des Sicherungselementes in die Kupplungsstellung lediglich mit einer wie zuvor beschriebenen Federanordnung zu bewirken, ist dieses schon aufgrund der bei einer solchen Ausbildung erforderlichen Dimensionierung der Federanordnung sowie auch im Hinblick auf die aufzubringenden Verriegelungskräfte beim Einkuppeln des keil- oder kegelförmigen Sicherungselementes weniger zweckmäßig, so daß weiterhin bevorzugt vorgesehen ist, daß sich durch die Kolbenstange und den Kolben dieser Kolben-Zylinder-Anordnung eine zweite axiale Durchgangsbohrung erstreckt, welche die Druckölquelle der Kolben-Zylinder-Anordnung wahlweise mit dem zwischen der freien Kolben-Stirnfläche und der dieser gegenüberliegenden Zylinderwand liegenden (zweiten) Zylinderraum verbindet, so daß bei einer solchen Ausgestaltung mithin auch der zum spielfreien Ankoppeln führende Kupplungsvorgang (ggf. unter Unterstützung der Federanordnung) hydraulisch erfolgen kann.Although it is theoretically conceivable to effect the insertion of the securing element into the coupling position only with a spring arrangement as described above, this is already due to the dimensioning of the spring arrangement required with such a design and also with regard to the locking forces to be applied when engaging the wedge or conical securing element less useful, so that it is further preferably provided that a second axial through hole extends through the piston rod and the piston of this piston-cylinder arrangement, which the pressure oil source of the piston-cylinder arrangement optionally with that between the free piston end face and connects the (second) cylinder space lying opposite this cylinder wall, so that in such a configuration the coupling process leading to play-free coupling can also take place hydraulically (possibly with the support of the spring arrangement).
Um dabei ein festes Verkeilen zwischen dem Sicherungselement des Koppelelementes der Kupplungseinrichtung einerseits und dem mit diesem zusammenwirkenden Kupplungselement des Werkzeuges andererseits bewirken zu können, ist bevorzugt eine Steuerungseinrichtung vorgesehen, mittels welcher der zweite Zylinderraum mit Druck zu beaufschlagen ist, um das Sicherungselement in seine Verriegelungsstellung zu bringen ist.To ensure a firm wedging between the securing element To be able to effect the coupling element of the coupling device on the one hand and the coupling element of the tool interacting therewith, a control device is preferably provided, by means of which pressure is to be applied to the second cylinder space in order to bring the securing element into its locking position.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Unteransprüchen beschrieben.Further preferred embodiments of the present invention are described in the subclaims.
Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf eine Zeichnung weiter erläutert. Es zeigt:
- Fig. 1
- eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung in Richtung des Pfeiles I in Fig. 2 gesehen;
- Fig. 2
- eine Draufsicht auf die Kupplungseinrichtung gemäß Fig. 1 in Richtung des Pfeiles II in Fig. 1 gesehen;
- Fig. 3
- einen Schnitt durch die Kupplungseinrichtung gemäß den Fig. 1 und 2 in Richtung der Schnittlinie III-III in Fig. 2 gesehen;
- Fig. 4
- eine schematische Seitenansicht einer an einem Baggerausleger und einem Löffel angeordneten Kupplungseinrichtung vor dem/beim Ankuppeln; und
- Fig. 5
- eine Fig. 4 entsprechende Darstellung im angekuppelten Zustand.
- Fig. 1
- a side view of a coupling device according to the invention seen in the direction of arrow I in Fig. 2;
- Fig. 2
- a plan view of the coupling device according to Figure 1 seen in the direction of arrow II in Fig. 1.
- Fig. 3
- seen a section through the coupling device according to Figures 1 and 2 in the direction of section line III-III in Fig. 2.
- Fig. 4
- is a schematic side view of a coupling device arranged on an excavator boom and a bucket before / during coupling; and
- Fig. 5
- a corresponding Fig. 4 representation in the coupled state.
Die Zeichnung zeigt eine im ganzen mit 1 bezeichnete Kupplungseinrichtung (s. Fig. 5) zum An- und Abkuppeln des freien Endes des Auslegers 2 eines Löffelbaggers an verschiedene Werkzeuge wie z.B. einen Löffel 3, wobei der Ausleger 2 in Fig. 1 der besseren Übersicht halber ganz fortgelassen und in Fig. 2 lediglich schematisch mit strichpunktierten Linien angedeutet worden ist.The drawing shows a coupling device designated as a whole with 1 (see FIG. 5) for coupling and uncoupling the free end of the
An der dem Ausleger 2 zugekehrten Außenseite des Löffels 3 sind - ebenso wie bei anderen Werkzeugen, die wahlweise angekuppelt werden sollen - zwei hakenförmige erste Kupplungselemente 4 ausgebildet. Außerdem ist der Löffel 3 mit einem zweiten hakenförmigen Kupplungselement 5 versehen, welches mittig zum Löffel 3 und damit zwischen den beiden ersten Kupplungselementen 4, 4 im Abstand a zu diesen sitzt.Two hook-shaped first coupling elements 4 are formed on the outside of the bucket 3 facing the
Der am Ausleger 2 angeordnete Teil der Kupplungseinrichtung 1 weist ein rahmenförmiges Koppelelement 6 auf, welches mit einem sich quer zum Ausleger 2 erstreckenden Schwenkbolzen 7 schwenkbar am freien Endabschnitt des Auslegers 2 gelagert ist. Außerdem weist das Koppelelement 6 einen parallel zum ersten Bolzen 7 angeordneten zweiten Bolzen 8 auf, an dem eine Kolben-Zylinder-Anordnung 9 als Betätigungseinrichtung zum Einschwenken in die Kupplungselemente 4, 5 des Löffels 3 mittelbar über ein Umlenkgestänge 10 angreift (was ggf. auch unmittelbar erfolgen könnte), wobei das Koppelelement 6 mittels dieser Kolben-Zylinder-Anordnung 9 um den ersten Bolzen 7 zu schwenken ist.The part of the coupling device 1 arranged on the
Wie aus Fig. 4 erkennbar ist, fährt der Baggerführer den Ausleger 2 so über den Löffel 3, daß zunächst der Schwenkbolzen 7 in die ersten Kupplungselemente 4 des Löffels 3 eingehakt werden kann, und schwenkt das Koppelelement 6 sodann mittels der Kolben-Zylinder-Anordnung 9 nach unten in die Stellung gemäß Fig. 5, wobei sich der Löffel 3 etwas anhebt.As can be seen from Fig. 4, the excavator operator moves the
In diesem (vorläufig) angekuppelten Zustand wirken mithin die ersten Kupplungselemente 4 mit dem Schwenkbolzen 7 (falls gewünscht mit einer parallel zu diesem verlaufenden Achse) formschlüssig zusammen, und das zweite Kupplungselement 5 faßt in den vorderen Endabschnitt des Koppelelementes 6 teilweise formschlüssig, ohne daß indes bisher eine spielfreie Verbindung zwischen dem Löffel 3 und Koppelelement 6 erreicht ist. Dieses erfolgt erst durch ein keilförmiges Sicherungselement 12, welches in eine in den Fig. 4, 5 schematisch dargestellte Aufnahme 11 des Koppelelementes 6 seitlich eingetrieben wird.In this (provisionally) coupled state, therefore, the first coupling elements 4 interact positively with the pivot pin 7 (if desired with an axis running parallel to it), and the
Bei diesem Sicherungselement 12 handelt es sich um den keilförmig ausgebildeten Zylinder einer im ganzen mit 13 bezeichneten Kolben-Zylinder-Anordnung (s. insbesondere Fig. 3), wobei der das Sicherungselement 12 bildende Zylinder der Anordnung 13 in Richtung ihrer Kolbenstange 14 axial verschieblich ist, während die Kolbenstange 14 axial unverschiebbar am Koppelelement 6 gelagert ist.This
Es ist erkennbar, daß die das Sicherungselement 12 enthaltende Kolben-Zylinder-Anordnung 13 im wesentlichen abgekapselt in den Kopfabschnitt des Koppelelementes 6 völlig integriert, also entsprechend geschützt ist und seitlich über dieses praktisch nicht übersteht.It can be seen that the piston-
Die Kolbenstange 14 ist konzentrisch von einer Druckfeder 15 umgeben, die an ihrem einen Ende an der der Kolbenstange 14 zugekehrten Stirnseite des das Sicherungselement 12 bildenden Zylinder und mit ihrem anderen Ende am Rahmen 6' des Koppelelementes 6 abgestützt ist.The
Durch die Kolbenstange 14 erstreckt sich eine erste axiale Durchgangsöffnung 16, welche die in der Zeichnung nicht dargestellte Druckölquelle der Kolben-Zylinder-Anordnung 13 wahlweise mit dem zwischen der der Kolbenstange 14 zugekehrten ringförmigen Kolbenfläche 17 und der dieser gegenüberliegenden Zylinderwand 18 liegenden ersten Zylinderraum verbindet, der in Fig. 3 aufgrund des dort dargestellten Kupplungszustandes auf Null zusammengeschrumpft ist, da die ringförmige Kolbenfläche 17 an der Zylinderwand 18 anliegt.A first axial through
Eine zweite axiale Durchgangsbohrung 20 erstreckt sich sowohl durch die Kolbenstange 14 als auch den Kolben 21 und verbindet die Druckölquelle der Kolben-Zylinder-Anordnung 13 wahlweise mit dem zwischen der freien Kolben-Stirnfläche 22 und der dieser gegenüberliegenden Zylinderwand 23 liegenden zweiten Zylinderraum 24.A second axial through
Wie aus den Fig. 2 und 3 erkennbar ist, ist die Kolben-Zylinder-Anordnung 13 im wesentlichen vollständig in den Kopfabschnitt des Koppelelementes 6 integriert und von einem rohrförmigen Gehäuse 25 umgeben, dessen dem zweiten Kupplungselement 5 des anzukoppelnden Werkzeuges 3 zugeordneter mittlerer Abschnitt ausgenommen ist.As can be seen from FIGS. 2 and 3, the piston-
Die Wirkungs- bzw. Arbeitsweise der Kupplungseinrichtung 1 ist wie folgt:The coupling device 1 operates as follows:
Beim Absenken des Auslegers 2 aus der in Fig. 4 dargestellten Annäherungsstellung an das Werkzeug 3 beaufschlagt der Baggerführer vor dem Erreichen der Kupplungsstellung gemäß Fig. 5 die erste axiale Durchgangsöffnung 16 mit Drucköl, welches dabei zwischen die ringförmige Kolbenfläche 17 und die Zylinderwand 18 gelangt, während zugleich die zweite axiale Durchgangsbohrung 20 zum Abfließen von Hydrauliköl geöffnet wird. Das dabei in den ersten Zylinderraum gelangende Drucköl wirkt auf die Zylinderwand 18 ein und drückt das durch den Zylinder der Kolben-Zylinder-Anordnung 13 gebildete, keilförmige Sicherungselement 12 entgegen der Kraft der Druckfeder 15, welche die Kolbenstange 14 konzentrisch umgibt und sich einerseits am Sicherungselement und andererseits am Rahmen des Koppelelementes 6 abstützt, in seine in Fig. 3 mit 12' bezeichnete und mit gestrichelten Linien dargestellte Entkupplungsstellung.When the
In diesem Zustand schwenkt der Baggerführer das Koppelelement 6 in die in Fig. 5 dargestellte Kupplungsstellung, wobei zunächst Abschnitte des Schwenkbolzens 7 mit den hakenförmigen ersten Kupplungselementen 4 des Löffels 3 in formschlüssigen Eingriff kommen und sodann das Koppelelement 6 mittels der Kolben-Zylinder-Anordnung 9 vollständig in die Kupplungsstellung gemäß Fig. 5 abgesenkt wird. In dieser Stellung greift das zweite hakenförmige Kupplungselement 5 des Löffels 3 - ohne daß es zunächst zu einer formschlüssigen Verbindung kommt - in den vorderen Abschnitt des Koppelelementes 6 ein (s. Fig. 1, 2, 5).In this state, the excavator operator pivots the
Nachdem diese Stellung erreicht ist, schaltet der Baggerführer die Druckbeaufschlagung von der ersten Durchgangsbohrung 16 auf die zweite Durchgangsbohrung 20 um, so daß Drucköl in den zweiten Zylinderraum 24 gelangt, während das im ersten Zylinderraum befindliche Drucköl abfließt. Dabei wird der das Sicherungselement 12 bildende Zylinder der Kolben-Zylinder-Anordnung aus seiner zurückgezogenen Entkupplungsstellung 12' in die in Fig. 3 mit ausgezogenen Linien dargestellte Kupplungsstellung verschoben, wobei die Beaufschlagung mit Drucköl mittels einer entsprechenden Steuerungseinrichtung erfolgt, so daß das Sicherungselement 12 dabei gleichsam hämmernd in seine Kupplungsstellung verbracht wird und nunmehr für eine feste, spielfreie Verbindung zwischen Werkzeug 3 und Koppelelement 6 bzw. Ausleger 2 sorgt.After this position has been reached, the excavator operator switches the pressurization from the first through
Sollte es während des Betriebes zu einem Druckabfall oder - ausfall kommen, so ist aufgrund der Druckfeder 15 dennoch dafür gesorgt, daß es bei einer sicheren, spielfreien Verbindung verbleibt.Should there be a pressure drop or failure during operation, the
Claims (9)
- A hydraulically actuatable coupling device (1) for coupling or uncoupling the extension arm (2) of a machine such as an excavator, loader or the like, particularly an articulated arm of a hydraulic excavator, to or from a tool (3) such as a shovel, comprising a coupling element (6) articulated to the free end portion of the extension arm (2) on a pivot pin (7) and pivotable by an actuating device relatively to the extension arm (2), one end of the coupling element being adapted to bring into positive engagement with first coupling elements (4) disposed on the outside of the tool (3), the device also comprising a wedge-shaped or conical securing element (12) disposed at the other end of the coupling element (6) and guided parallel to the pivot pin (7) and actuated by a hydraulic piston and cylinder arrangement (13), the securing element being adapted to connect the coupling element (6) positively and without clearance to the tool (3), via a second coupling element (5) on the tool (3) which in the coupled position engages in the path of motion of the securing element (12), characterised in that the securing element (12) is a cylinder with a wedge-shaped or conical outer jacket and constituting that part of the piston-cylinder arrangement (13) which actuates the coupling element (5), the cylinder (12) thereof being axially movable whereas its piston-rod (14) is axially immovably mounted on the coupling element (6).
- A coupling device according to claim 1, characterised in that a first axial passage (16) extends through the piston-rod (14) of the piston-cylinder arrangement (13) and optionally connects the pressure-oil source of the piston-cylinder arrangement (13) to the (first) cylinder chamber disposed between the annular piston surface (17) facing the piston-rod (14) and the facing cylinder wall (18).
- A coupling device according to claim 2, characterised in that a second axial passage (20) extends through the piston-rod (14) and the piston (21) of the piston-cylinder arrangement (13) and optionally connects the pressure-oil source of the piston-cylinder arrangement (13) to the second cylinder chamber (24) disposed between the free piston end face (22) and the facing cylinder wall (23).
- A coupling device according to claim 3, characterised in that a control device is provided for pressurising the second cylinder chamber (24).
- A coupling device according to one or more of the preceding claims, characterised in that a spring arrangement (15) is provided for pressing the cylinder of the piston-cylinder arrangement (13), which constitutes the securing element (12), into the coupling position.
- A coupling device according to claim 5, characterised in that the spring arrangement is a pressure spring (15) which concentrically surrounds the piston-rod (14) and one end of which is braced against the end face of the cylinder (12) facing the piston-rod (14) while its other end is braced against the frame of the coupling element (6).
- A coupling device according to one or more of the preceding claims, characterised in that the piston-cylinder arrangement (13) containing the securing element (12) is substantially completely incorporated in the head portion of the coupling element (6).
- A coupling device according to claim 7, characterised in that the piston-cylinder arrangement (13) is surrounded by a tubular casing (25) whose central portion facing the second coupling element (5) of the tool (3) is recessed.
- A coupling device according to one or more of the preceding claims, characterised in that the tool (3) has a pair of hooked or dish-shaped parallel first coupling elements (4) which, when coupled, positively co-operate with portions of the pivot pin (7) or of a shaft extending parallel thereto, and in that the second coupling element (5) of the tool (3), which co-operates with the securing element (12) and is disposed substantially centrally on the tool (3), is likewise hooked or dish-shaped.
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