Hydraulische Druckpatrone

Abstract

 

1. Eine hydraulische Druckpatrone (1) dient zum Spannen oder Lösen von Werkstücken, Werkzeugen, Maschinenteilen oder dgl.. Die Druckpatrone (1) umfaßt ein Gehäuse (2) mit einer Stufenbohrung (5), in der ein Primärkolben (30) und ein Sekundärkolben (4) angeordnet sind. Zwischen den beiden Kolben (4, 30) ist in der Stufenbohrung (5) eine mit einem hydraulischen Medium gefüllte Kammer (22) vorgesehen, die von den jeweiligen gegeneinander gerichteten Stirnseiten (6, 7) der Kolben (4, 30) begrenzt wird, wobei die Kolben (4, 30) mit jeweils einem an der Innenwandung der Stufenbohrung (5) anliegenden Dichtungsring (13, 14) versehen sind, um die Kammer (22) abzudichten. Eine auf den Sekundärkolben (4) wirkende Feder (9) belastet den Sekundärkolben (4) in Richtung auf den Primärkolben (30).

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine hydraulische Druckpatrone zum Spannen oder Lösen von Werkstücken, Werkzeugen, Maschinenteilen oder dgl..

[0002] Zum Lösen bzw. Spannen von Teilen wie z.B. Radnaben, Riemenscheiben, Lager, Werkstücken oder dgl. sind Handwerkzeuge bekannt, die in der Regel im Zentrum eine mechanische Schraube oder Spindel aufweisen, mit deren Hilfe die eigentliche Demontage oder Montage erfolgt. In der DE 1 171 836 ist eine Gewindespindel zum Festspannen oder Lösen von Werkstücken mit Hilfe einer Schraubspindel beschrieben. In dieser ist für ein zusätzliches hydraulisches Spannen oder Lösen ein Druckstift zentrisch geführt, der als Primärkolben mit seinem einen Ende auf das Druckmittel einer mit diesem Druckmittel gefüllten und durch einen Sekundärkolben abgeschlossenen Druckkammer wirkt. Dabei ist die Druckkammer innerhalb eines mit einem Außengewinde versehenen Spindelkörpers der Schraubspindel vorgesehen. Der Druckstift taucht mit einem Stirnende in das Druckmittel ein und für die Abdichtung des Druckstiftes ist eine ihn umfassende Lippenringdichtung vorgesehen. Der Druckstift wird mittels eines Schraubenbolzens in Richtung auf die Druckkammer bewegt. Der Vorteil einer solchen Gewindespindel mit hydraulischer Druckübersetzung ist, daß mit einer kleinen Druckschraube und geringem Krafteinsatz an dieser Schraube eine große Kraft am Sekundärkolben erzeugt werden kann, so daß auf einfache Weise große Spannkräfte erreicht werden. Da die Gewindespindel in ein Werkzeug oder eine Vorrichtung eingeschraubt wird, muß das Außengewinde entsprechend an das Werkzeug oder die Vorrichtung angepaßt sein, so daß für unterschiedliche Werkzeuge oder Vorrichtungen Gewindespindeln mit unterschiedlichen Außengewinden zur Verfügung stehen müssen.

[0003] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Druckpatrone zum Spannen oder Lösen von Werkstücken, Werkzeugen, Maschinenteilen oder dgl. zu schaffen, die universal verwendbar ist.

[0004] Diese Aufgabe wird durch eine hydraulische Druckpatrone mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

[0005] Neben der universalen Verwendbarkeit der erfindungsgemäßen Druckpatrone ist ein weiterer Vorteil darin zu sehen, daß beim Nachlassen der Krafteinleitung am Primärkolben die auf den Sekundärkolben wirkende Feder eine Rückstellung des Sekundärkolbens und somit auch eine automatische Rückstellung der Hydraulik in die Null-/Ausgangsstellung erfolgt.

[0006] Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die Feder eine auf der Außenseite des Sekundärkolbens angeordnete Druckfeder, die sich einerseits am Sekundärkolben und andererseits an einem am Gehäuse fixierten radialen Bund abstützt. Der radiale Bund kann beispielsweise an einer an dem Gehäuse angebrachten Kappe ausgebildet oder eine in das Gehäuse eingesetzte Scheibe sein. Vorzugsweise weist die Außenseite des Sekundärkolbens einen Zapfen auf, der durch die Druckfeder und den radialen Bund nach außen ragt, wobei in dem Zapfen eine stirnseitige Öffnung zur Aufnahme von Druckstücken vorgesehen ist. Dabei kann die stirnseitige Öffnung mit einem Innengewinde versehen sein, so daß entsprechende Druckstücke einschraubbar sind.

[0007] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfaßt die Stufenbohrung einen weiteren Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser, wobei ein Abschnitt des Primärkolbens in diesem Abschnitt der Stufenbohrung gleitverschieblich geführt ist. Dabei ist es zweckmäßig, daß in dem weiteren Abschnitt der Stufenbohrung nahe dem Ende des Gehäuses eine Ringnut und ein darin angeordneter Sicherungsring vorgesehen sind. Durch den Sicherungsring wird die äußerste Rückstellage des Primärkolbens definiert. Anstelle eines gestuften Primärkolbens kann auch ein an dem Primärkolben anliegender Außenkolben vorgesehen sein, der den in dem weiteren Abschnitt der Stufenbohrung geführten Abschnitt des Primärkolbens ersetzt. Außerdem ist es zweckmäßig, daß der Primärkolben oder Außenkolben an der äußeren Stirnseite eine Öffnung zur Aufnahme eines Krafteinleitungselementes besitzt und in dieser Öffnung eine Ringnut mit darin befindlichem Sprengring vorgesehen ist.

[0008] Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß der Sekundärkolben einen auf seiner die Kammer begrenzenden Stirnseite hervorstehenden Zapfen, vorzugsweise in Form eines eingesetzten Stiftes, aufweist, der in einer Öffnung eines radial nach innen ragenden Wandteils des Gehäuses geführt ist. Die Druckübersetzung ist vom Verhältnis der wirksamen Druckflächen am Primärkolben und Sekundärkolben abhängig. Als besonders zweckmäßig wird angesehen, daß der Primärkolben eine wirksame Druckfläche A1 und der Sekundärkolben eine wirksame Druckfläche A2 besitzen, wobei das Verhältnis A2 : A1 im Bereich von 1,5 : 1 bis 4 : 1, vorzugsweise 2 : 1 bis 2,5 : 1 liegt.

[0009] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1

eine erste Ausführungsform einer Druckpatrone, von der die untere Hälfte im Längsschnitt dargestellt ist,

Fig. 2

eine Variante zu Fig. 1 mit geändertem Primärkolben,

Fig. 3

ein Druckstück,

Fig. 4

eine Steckkupplung für ein Druckstück,

Fig. 5

eine Druckpatrone mit am Gehäuse gelagertem Krafteinleitungselement,

Fig. 6

eine Ausführungsvariante zu Fig. 5,

Fig. 7

eine Druckpatrone gemäß Fig. 2 in Wirkverbindung mit einer Abziehvorrichtung.

[0010] In Fig. 1 ist eine Druckpatrone 1 dargestellt, deren untere Hälfte im Längsschnitt gezeigt ist. Die Druckpatrone 1 besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 2 mit einer darin ausgebildeten Stufenbohrung 5, in der ein Primärkolben 3 und ein Sekundärkolben 4 längsverschieblich gelagert sind. Der Primärkolben 3 begrenzt mit einer Stirnseite 6 eine Kammer 22, die andererseits von einer Stirnseite 7 des Sekundärklobens 4 begrenzt wird. Der Primärkolben 3 weist an seinem Umfang eine der Stirnseite 6 benachbarte Ringnut auf, in der eine Dichtung 13 angeordnet ist. Ebenso besitzt der Sekundärkolben 4 an seiner Stirnseite 7 eine Ringnut, in der ein Dichtungsring 14 vorgesehen ist. An dem Ende des Gehäuses 2, das dem Sekundärkolben 4 benachbart ist, befindet sich ein Außengewinde 12, auf das eine Kappe 15 mit ihrem Hülsenabschnitt 16 geschraubt ist. Die Kappe 15 umfaßt einen radialen Bund 17 mit einer darin angeordneten Entlüftungsbohrung 18. Zwischen dem Sekundärkolben 4 und dem radialen Bund 17 befindet sich eine Druckfeder 9, die in dem dargestellten Beispiel als Tellerfederpaket ausgebildet ist. Der Durchmesser des Primärkolbens 3 ist mit D1 bezeichnet wohingegen der Sekundärkolben einen Durchmesser D2 besitzt, der im Ausführungsbeispiel deutlich größer ist als D1.

[0011] An der nach außen gerichteten Seite weist der Sekundärkolben 4 einen angeformten Zapfen 8 auf, der sich durch das Tellerfederpaket 9 und den radialen Bund 17 der Kappe 15 auf die Außenseite erstreckt. Dieser Zapfen 8 weist stirnseitig eine Öffnung 10 auf, die mit einem Gewinde 11 versehen ist. Die Öffnung 10 dient zur Aufnahme eines Druckstückes, das später noch näher beschrieben wird. Der Sekundärkolben 4 ist an seiner Stirnseite 7 mit einem Vorsprung versehen, der im Ausführungsbeispiel als Zapfen 19 bzw. Stift ausgeführt ist. Dieser Stift 19 ragt durch einen radialen Wandteil 20 des Gehäuses 2, so daß der Sekundärkolben 4 ausschließlich eine Bewegung in Längsrichtung des Gehäuses 2 ausführen kann. Die zwischen den Stirnseiten 6 und 7 der Kolben 3 und 4 begrenzte Kammer 22 ist mit einem hydraulischen Druckmittel wie beispielsweise Fett oder Öl gefüllt.

[0012] Auf der Seite des Primärkolbens 3, die der Kammer 22 abgewandt ist, weist die Stufenbohrung 5 einen weiteren Abschnitt 23 auf, der ebenfalls einen größeren Durchmesser besitzt als der Durchmesser D1 des Primärkolbens 3. In diesem Abschnitt 23 ist ein Außenkolben 24 geführt, der unmittelbar an dem Primärkolben anliegt und mit diesem in ständiger Wechselwirkung steht. Der Außenkolben 24 weist an seiner außenliegenden Stirnseite eine Öffnung 27 auf, durch die die Druckpatrone 1 drehbar und gleichzeitig unverlierbar mit einer mechanischen Spindel verbunden werden kann. Zur Sicherung dient dabei ein in einer Ringnut 29 angeordneter Sprengring 26. Nahe dem Ende des Gehäuses 2, aus dem der Außenkolben 24 ein wenig hervorragt, ist in dem Abschnitt 23 eine Ringnut 25 vorgesehen, in der ein Sicherungsring 28 angeordnet ist, der den Verschiebeweg des Außenkolbens 24 - in der Zeichnung gesehen nach links - begrenzt. Das Gehäuse 2 ist in den Bereichen des Sekundärkolbens 4 und des Außenkolbens 24 im Außendurchmesser größer ausgeführt als in einem mittleren Abschnitt 50.

[0013] Die Fig. 2 zeigt eine Variante einer Druckpatrone 1, bei der ein Primärkolben 30 vorgesehen ist, der einen Abschnitt 30' umfaßt und somit insgesamt die Form aufweist, die in Fig. 1 der Primärkolben 3 und der Außenkolben 24 gemeinsam haben. Damit ist die Anzahl der Einzelteile reduziert. Eine weitere Änderung gegenüber dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 besteht in der Fig. 2 darin, daß sich na dem rechten Ende des Gehäuses 2 der Stufenbohrung 5 eine Radialnut 32 befindet, in der ein Sicherungsring 33 angesetzt ist. Unmittelbar neben dem Sicherungsring 33 befindet sich innerhalb der Stufenbohrung 5 eine Scheibe 31, an der sich die Druckfeder 9 abstützt, so daß die Scheibe 31 einen radialen Bund darstellt. Alle übrigen Merkmale stimmen mit derjenigen der Fig. 1 überein, so daß für gleiche Teile die Bezugszeichen ebenfalls übereinstimmend sind.

[0014] Die Fig. 3 zeigt ein Druckstück 34, das zum Einsatz in die Öffnung 10 am Zapfen 8 des Sekundärkolbens 4 vorgesehen ist, dieses Druckstück 34 besitzt einen Kopf 35 mit einem kegelstumpfförmigen Druckteil und einem auf der Rückseite angeformten Schaft 36 mit einem Gewinde 37 zum Einschrauben in das Gewinde 11 der Öffnung 10.

[0015] In Fig. 4 ist eine Steckkupplung 38 für ein aufsteckbares Druckstück gezeigt, wobei diese Steckkupplung 38 mit einem seiner beiden zylindrischen Abschnitte in die Öffnung 10 des Sekundärkolbens 4 eingesteckt wird und auf das freie Ende des Kupplungsstückes 38 ein (in der Zeichnung nicht dargestelltes) Druckstück aufgesteckt wird.

[0016] In Fig. 5 ist eine Druckpatrone 1 gezeigt, die in ihrem rechten Bereich, der den Sekundärkolben 4 umfaßt, so aufgebaut ist wie derjenige in Fig. 2. Zusätzlich ist das Gehäuse in diesem Bereich an seiner Mantelfläche mit einem Gewinde 39 versehen. Auch der linke Bereich mit dem Primärkolben 30 besitzt ein Außengewinde 40, auf das eine Hülse 41 geschraubt ist, die mit einem Boden 42 und einem in die Öffnung 27 des Primärkolbens 30 einragenden Zapfen 43 einstückig ausgebildet ist. Im Bereich des Zapfens 43 ist eine Aufnahmeöffnung 44 für ein Werkzeug vorgesehen. Mit Hilfe der Hülse 41, die durch Drehung auf dem Gehäuse 2 eine Längsbewegung ausführt und mit dem Boden 42 auf den Primärkolben 30 wirkt, kann in der Kammer 22 ein Druck erzeugt werden, der auf den Sekundärkolben 4 wirkt und diesen gegen die Druckfeder 9 verschiebt. Wird die Hülse 41 in entgegengesetzter Richtung gedreht und damit eine Bewegung in Fig. 5, gesehen nach links, bewirkt, so schiebt die Druckfeder 9 den Sekundärkolben 4 zurück, wodurch das in der Kammer 22 befindliche hydraulische Medium den Primärkolben 30 ebenfalls zurückschiebt, so daß dieser mit seinem äußeren Ende stets an dem Boden 42 anliegt. Die übrigen Elemente in Fig. 5 stimmen mit denjenigen der Fig. 2 überein, so daß auch die Bezugszeichen entsprechend übernommen sind.

[0017] Die Fig. 6 zeigt eine Druckpatrone 1, die im wesentlichen derjenigen der Fig. 5 entspricht. Allerdings weist in Fig. 6 das äußere Ende des Primärkolbens 30 eine glatte Stirnfläche auf. Die Hülse 41 besitzt einen Lagerbock 45, in dem ein Lagerbolzen 46 aufgenommen ist, der zur Lagerung eines Exzenters 47 dient. An dem Exzenter 47 ist eine Betätigungsstange 48 befestigt, die an ihrem freien Ende mit einem Knauf 49 versehen ist. Die Anordnung gemäß Fig. 6 hat den Vorteil, daß zunächst mit Hilfe der Hülse 41 eine erste Einstellung bewirkt werden kann und dann durch Betätigung des Exzenters 47 das endgültige Spannen erfolgt.

[0018] In Fig. 7 ist eine Druckpatrone 1 in Wirkverbindung mit einer Abziehvorrichtung 51 gezeigt. Der Aufbau der Druckpatrone 1 entspricht in diesem Beispiel demjenigen der Fig. 2. Die Abziehvorrichtung 51 umfaßt zwei Arme 52, 53 und eine Querstange 54, an der die beiden Arme 52, 53 verschieblich gelagert sind, so daß der relative Abstand zu einer Mittelachse M einstellbar ist. In der Mitte der Querstange 54 ist eine Spindel 55 gelagert, deren Drehachse gleichzeitig die Mittelachse M ist. Zur Verbindung der Spindel 55 mit der Druckpatrone 1 weist die Spindel einen drehbaren Spindelkopf 56 auf, der in der Öffnung 27 (vgl. Fig. 2) aufgenommen und mittels des Sprengrings 26 (Fig. 2) in dieser gehalten wird. Zur Drehung der Spindel 55 weist diese in an sich bekannter Weise an ihrem anderen Ende einen Sechskantkopf 57 auf, an dem ein Werkzeug wie beispielsweise ein Schraubenschlüssel ansetzbar ist. Wie weiter aus Fig. 7 ersichtlich ist, befindet sich an dem Zapfen des Sekundärkolbens 4 ein Druckstück 34, wie dies in Fig. 3 ausgeführt ist.

Ansprüche

1. Hydraulische Druckpatrone (1) zum Spannen oder Lösen von Werkstücken, Werkzeugen, Maschinenteilen oder dgl., wobei die Druckpatrone (1) ein Gehäuse (2) mit einer Stufenbohrung (5) umfaßt, in der ein Primärkolben (3, 30) mit einem ersten Durchmesser (D1) und ein Sekundärkolben (4) mit einem zweiten Durchmesser (D2) angeordnet sind und zwischen den beiden Kolben (3, 4, 30) in der Stufenbohrung (5) eine mit einem hydraulischen Medium gefüllte Kammer (22) vorgesehen ist, die von den jeweiligen gegeneinander gerichteten Stirnseiten (6, 7) der Kolben (3, 4, 30) begrenzt wird, wobei die Kolben (3, 4, 30) mit jeweils einem an der Innenwandung der Stufenbohrung (5) anliegenden Dichtungsring (13, 14) versehen sind, um die Kammer (22) abzudichten, und mit einer auf den Sekundärkolben (4) wirkende Feder (9), die den Sekundärkolben (4) in Richtung auf den Primärkolben (3, 30) belastet.

2. Druckpatrone nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (9) eine auf der Außenseite des Sekundärkolbens (4) angeordnete Druckfeder ist, die sich einerseits am Sekundärkolben (4) und andererseits an einem am Gehäuse (2) fixierten radialen Bund (17, 31) abstützt.

3. Druckpatrone nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite des Sekundärkolbens (4) einen Zapfen (8) aufweist, der durch die Druckfeder (9) und den radialen Bund (17, 31) ragt, wobei in dem Zapfen (8) eine stirnseitige Öffnung (10) zur Aufnahme von Druckstücken (34) oder Kupplungselementen (38) vorgesehen ist.

4. Druckpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stufenbohrung (5) einen weiteren Abschnitt (23) mit vergrößertem Durchmesser umfaßt, wobei ein Abschnitt (30') des Primärkolbens (30) in diesem Abschnitt (23) der Stufenbohrung (5) gleitverschieblich geführt ist.

5. Druckpatrone nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß in dem weiteren Abschnitt (23) der Stufenbohrung nahe dem Ende des Gehäuses (2) eine Ringnut (25) und ein darin angeordneter Sicherungsring (28) vorgesehen sind.

6. Druckpatrone nach einem der Ansprüche 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der in dem weiteren Abschnitt (23) der Stufenbohrung (5) geführte Abschnitt des Primärkolbens (3) als separater an dem Primärkolben (3) anliegender Außenkolben (24) ausgeführt ist.

7. Druckpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Primärkolben (30) oder Außenkolben (24) auf der äußeren Stirnseite eine Öffnung (27) zur Aufnahme eines Krafteinleitungselementes besitzt und vorzugsweise in dieser Öffnung (27) eine Ringnut (29) mit darin befindlichem Sprengring (26) vorgesehen ist.

8. Druckpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) an einem dem Primärkolben (3, 30) benachbarten Abschnitt ein Außengewinde (40) aufweist, auf das eine Gewindehülse (41) aufschraubbar ist, die Mittel zur Krafteinleitung auf den Primärkolben (30) oder Außenkolben (24) umfaßt.

9. Druckpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärkolben einen auf seiner die Kammer (22) begrenzenden Stirnseite (7) hervorstehenden Zapfen (19), vorzugsweise in Form eines eingesetzten Stiftes, aufweist, der in einer Öffnung eines radial nach innen ragenden Wandteils des Gehäuses (2) geführt ist.

10. Druckpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der Primärkolben (3, 30) eine wirksame Druckfläche (A1) und der Sekundärkolben (4) eine wirksame Druckfläche (A2) besitzen, wobei das Verhältnis (A2) : (A1) im Bereich von 1,5 : 1 bis 4 : 1, vorzugsweise 2 : 1 bis 2,5 : 1 liegt.

Zeichnung