DE102020002706A1

DE102020002706A1 - Ringklemmelement mit Vielkeilgetriebe

Info

Publication number: DE102020002706A1
Application number: DE102020002706.7A
Authority: DE
Inventors: Günther Zimmer; Martin Zimmer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-05-06
Filing date: 2020-05-06
Publication date: 2021-11-11
Also published as: WO2021223790A1; EP4146423A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ringklemmelement mit einem ringförmigen, mindestens einen pneumatischen oder hydraulischen Anschluss aufweisenden Gehäuse und mit einem in Richtung seiner Längsrichtung in zwei Hubrichtungen bewegbaren Ringkolben. Das Gehäuse hat eine, eine in der Längsrichtung orientierte Längsachse umgreifende, einen starren Zylindermantelbereich mit einem Führungsabschnitt und mindestens zwei Klemmkontaktplatten aufweisende, freistehende Innenwandung. Jede Klemmkontaktplatte hat an ihrer Außenseite eine Wälzfläche. Die Innenwandung, der Ringkolben und mindestens zwei, zwischen jeweils einer einzelnen Wälzfläche und dem Ringkolben gelagerte Wälzkörper bilden ein Vielkeilgetriebe, dessen Gestell der Zylindermantelbereich ist. Bei einer entlang des Führungsabschnitts geführten Bewegung des Ringkolbens in einer seiner Hubrichtungen wird die Innenwandung im Bereich der Klemmkontaktplatten gegen eine interne Rückstellkraft der Innenwandung radial zur Längsachse hin verformt.Mit der vorliegenden Erfindung wird ein zum Bremsen und/oder Fixieren einsetzbares Ringklemmelement hoher Lebensdauer offenbart.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ringklemmelement mit einem ringförmigen, mindestens einen pneumatischen oder hydraulischen Anschluss aufweisenden Gehäuse und mit einem in Richtung seiner Längsrichtung in zwei Hubrichtungen bewegbaren Ringkolben.
Aus der DE 10 2008 054 140 A1 ist eine Spannvorrichtung mit radial bewegbaren Spannelementen bekannt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Problemstellung zugrunde, ein zum Bremsen und/oder Fixieren einsetzbares Ringklemmelement hoher Lebensdauer zu entwickeln.
Diese Problemstellung wird mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Dazu hat das Gehäuse eine, eine in der Längsrichtung orientierte Längsachse umgreifende, einen starren Zylindermantelbereich mit einem Führungsabschnitt und mindestens zwei Klemmkontaktplatten aufweisende, freistehende Innenwandung. Jede Klemmkontaktplatte hat an ihrer Außenseite eine Wälzfläche. Die Innenwandung, der Ringkolben und mindestens zwei, zwischen jeweils einer einzelnen Wälzfläche und dem Ringkolben gelagerte Wälzkörper bilden ein Vielkeilgetriebe, dessen Gestell der Zylindermantelbereich ist. Bei einer entlang des Führungsabschnitts geführten Bewegung des Ringkolbens in einer seiner Hubrichtungen wird die Innenwandung im Bereich der Klemmkontaktplatten gegen eine interne Rückstellkraft der Innenwandung radial zur Längsachse hin verformt.
Das Ringklemmelement wird zum Umgreifen und zum Klemmen einer Stange mit kreisförmiger Querschnittsfläche eingesetzt. Die Mittellinie der Stange liegt auf der Längsachse des Ringklemmelements. Das Ringklemmelement weist ein Gehäuse hoher Steifigkeit auf. Die zur Stange hin orientierte Innenwandung des Gehäuses ist als bereichsweise elastisch verformbarer Klemmbereich ausgebildet. Der Klemmbereich hat z.B. eine Vielzahl von Klemmkontaktplatten, die beim Klemmen an die Stange angepresst werden. Zum Antrieb des Ringklemmelements dient ein in Längsrichtung des Ringklemmelements verstellbarer Ringkolben, der mittels einer Vielzahl von gleichzeitig betätigten Keilgetrieben mit zwischengelagerten Wälzkörpern die Klemmkontaktplatten betätigt. Die Anzahl der Keilgetriebe entspricht der Anzahl der Klemmkontaktplatten.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung schematisch dargestellter Ausführungsformen.

1: Ringklemmelement;
2: Bodenteil des Ringklemmelements;
3: Deckelteil des Ringklemmelements;
4: Ringkolben;
5: Querschnitt des Ringkolbens;
6: Wälzkörperkäfig;
7: Isometrischer Querschnitt des Ringklemmelements ohne Deckelteil;
8: Schnitt des Ringklemmelements in der gelüfteten Stellung;
9: Schnitt des Ringklemmelements in der Klemmstellung.

Die 1 - 9 zeigen ein Ringklemmelement (10). Derartige Ringklemmelemente (10) werden beispielsweise an Werkzeugmaschinen eingesetzt, um Schlitten relativ zu Stangen, z.B. Führungsstangen, abzubremsen und/oder zu fixieren. Das Ringklemmelement (10) umgreift beim Einsatz die Führungsstange vollständig in radialer Richtung. Es hat zwei Betriebszustände. Ein Betriebszustand ist eine gelüftete oder gelöste Stellung (11), in der das Ringklemmelement (10) entlang der Führungsstange verschiebbar ist, vgl. 8. Der andere Betriebszustand ist eine Klemmstellung (12), in der das Ringklemmelement (10) zum Bremsen und/oder zum Blockieren an der Führungsstange klemmend anliegt. In der 9 ist die Klemmstellung (12) ohne die Stange dargestellt.
Das in den Figuren dargestellte Ringklemmelement (10) hat ein ringförmiges Gehäuse (21) mit einer z.B. zentralen Stangenaufnahme (22). Die Stangenaufnahme (22) hat eine kreisförmige Querschnittsfläche. Diese Querschnittsfläche ist normal zur Längsrichtung (15) des Ringklemmelements (10) orientiert. Eine in der Längsrichtung (15) orientierte Längsachse (14) des Ringklemmelements (10) bildet die Mittellinie der Stangenaufnahme (22). Die Stangenaufnahme (22) hat im Ausführungsbeispiel einen Nenndurchmesser von 50 Millimetern. Dieser Nenndurchmesser entspricht dem Außendurchmesser der in der Stangenaufnahme (22) aufnehmbaren Führungsstange. Der Durchmesser der Stangenaufnahme (22) ist bei gelüftetem Ringklemmelement beispielsweise um 0,06 % größer als der Nenndurchmesser. Die Stangenaufnahme (22) hat damit bei gelüftetem Ringklemmelement (10) eine Spielpassung zur Führungsstange. Beispielsweise liegt der Durchmesser der Stangenaufnahme (22) im Toleranzfeld H8 nach ISO 286. In der Klemmstellung (12) kann - bei nicht eingesetzter Führungsstange - der Durchmesser z.B. bis auf 96 % des Nenndurchmessers reduziert sein. Der Außendurchmesser des Ringklemmelements (10) beträgt im Ausführungsbeispiel das 2,9-fache des Nenndurchmessers. Die Länge des Ringklemmelements (10) beträgt beispielsweise 44 % des Nenndurchmessers. Die Länge des Ringklemmelements (10) ist damit kleiner als 50 % des Nenndurchmessers der Stangenaufnahme (22).
Am Gehäuse (21) ist im Ausführungsbeispiel ein hydraulischer Anschluss (13) angeordnet. Es ist auch denkbar, am Gehäuse (21) zwei hydraulische Anschlüsse (13) anzuordnen. Diese können an einer oder an den beiden einander abgewandten Stirnseiten (23, 24) des Gehäuses (21) oder an der Mantelfläche (25) angeordnet sein. Im Ausführungsbeispiel sitzt der hydraulische Anschluss (13) im Randbereich (32) eines Deckelteils (31) des Gehäuses (21). Anstatt mindestens eines hydraulischen Anschlusses (13) kann mindestens ein pneumatischer Anschluss am Gehäuse (21) vorgesehen sein.
Das Gehäuse (21) umfasst ein Bodenteil (51) und das mit diesem gefügte Deckelteil (31). Im Ausführungsbeispiel sind die beiden Teile (31, 51) miteinander verschraubt. Hierbei sind die Befestigungsschrauben (26) in das Bodenteil (51) eingesetzt und in im Deckelteil (31) angeordneten Gewinden (33) eingeschraubt. Die beiden Teile (31, 51) können aber auch miteinander stoffschlüssig, z.B. mittels einer Schweißverbindung oder kraft- und/oder formschlüssig, beispielsweise mittels einer Schraubverbindung oder mittels Verriegelungselementen, verbunden sein. Drei Sicherungsschrauben (16) sind im Deckelteil (31) zwischen dem Randbereich (32) und der Stangenaufnahme (22) angeordnet.
Das Bodenteil (51), vgl. 2, ist ringtopfförmig ausgebildet. Es hat einen Boden (52), eine an die Stangenaufnahme (22) angrenzende Innenwandung (61) und eine Außenwandung (81). Der Boden (52) hat die Gestalt einer Kreisringplatte. Seine in Richtung des Gehäuseinnenraums (27) zeigende Innenseite (53) hat vier umlaufende Ölrinnen (54, 55). Die äußeren drei dieser Ölrinnen (54) sind miteinander mittels eines radial orientierten Ölverteilkanals (56) verbunden. Dieser Ölverteilkanal (56) ist in der Außenwandung (81) mit einem dort eingebrachten Ölkanal (82) verbunden.
Die Außenwandung (81) ist zylindermantelförmig ausgebildet. Sie hat entlang des Umfangs eine konstante Dicke und eine konstante Höhe. In der Längsrichtung (15) durchdringen Durchgangsbohrungen (83) die Außenwandung (81). In diesen sitzen die Befestigungsschrauben (26). Weiterhin sind an der dem Deckelteil (31) zugewandten Oberseite (84) Zentrierbolzenaufnahmen (85) eingebracht.
Die Innenwandung (61) hat einen an den Boden (52) angrenzenden Zylindermantelbereich (62) und einen Klemmbereich (71). Die Innenwandung (61) begrenzt die Stangenaufnahme (22). Der Querschnitt der Innenwandung (61) in einer Ebene normal zur Längsachse (14) ist beispielsweise in jeder Schnittebene ein geschlossener Ring. Die Ringe im Zylindermantelbereich (62) heben beispielsweise eine andere Gestalt als die Ringe im Klemmbereich (71).
Der Zylindermantelbereich (62) hat eine konstante Wandstärke. Der Innendurchmesser des Zylindermantelbereichs (62) ist beispielsweise um 0,2 % größer als der Nenndurchmesser des Ringklemmelements (10). Bei eingesetzter Führungsstange besteht zwischen der Führungsstange und dem Zylindermantelbereich (62) ein umlaufender Ringspalt. Die Länge des Zylindermantelbereichs (62) in der Längsrichtung (15) beträgt im Ausführungsbeispiel 58 % der Länge der Innenwandung (61) in dieser Richtung.
Die der Längsachse (14) abgewandte Seite des Zylindermantelbereichs (62) begrenzt bei montiertem Ringklemmelement (10) einen Verdrängungsraum (17). Diese Seite umfasst einen z.B. an den Boden (52) angrenzenden Führungsabschnitt (63). Der Führungsabschnitt (63) hat eine zylindermantelförmige Gestalt mit einer kreisförmigen Querschnittsfläche. Die geometrische Mittelachse des Führungsabschnitts (63) fällt mit der Längsachse (14) zusammen.
Der Klemmbereich (71) bildet einen in den Darstellungen der 1, 2, 8 und 9 nach oben auskragenden Bereich der Innenwandung (61). Er sitzt in diesen Darstellungen freistehend auf dem Zylindermantelbereich (62) auf. Beispielsweise begrenzt seine Innenfläche (72) die Hüllkontur der Stangenaufnahme (22).
Der Klemmbereich (71) hat eine Vielzahl von Klemmkontaktplatten (73) und eine gleichgroße Anzahl von Entlastungsplatten (74). Im Ausführungsbeispiel hat das Ringklemmelement (10) 12 Klemmkontaktplatten (73). Das Ringklemmelement (10) kann minimal zwei Klemmkontaktplatten (73) aufweisen. Alle Klemmkontaktplatten (73) haben im Ausführungsbeispiel die gleiche geometrische Gestalt. Sie sind gleichmäßig entlang eines Teilkreises um die Längsachse (14) herum angeordnet. Jede Klemmkontaktplatte (73) überdeckt z.B. einen Sektor von 18 Grad. Die einzelne Klemmkontaktplatte (73) hat im dargestellten Ausführungsbeispiel eine zur Längsachse orientierte zylindermantelförmige Greiffläche (75) und eine ebene Außenfläche (76). Die Außenfläche (76) ist im Folgenden als Wälzfläche (76) bezeichnet. Die Wälzflächen (76) bilden in der Darstellung der 2 und 8 Tangentialebenen an einen gedachten Zylinder, dessen Mittellinie mit der Längsachse (14) zusammenfällt. Die minimale Dicke der einzelnen Klemmkontaktplattes (73) beträgt zwei Drittel der Wandstärke des Zylindermantelbereichs (62).
Die einzelne Wälzfläche (76) kann auch rinnenförmig ausgebildet sein. Die einzelne Rinne hat dann beispielsweise einen konstanten Querschnitt und ist in der Längsrichtung (15) orientiert. In diesem Fall wird bei gelüftetem Ringklemmelement (10) ein gedachter Zylinder, dessen Mittellinie mit der Längsachse (14) zusammenfällt, von allen Wälzflächen berührt. Diese Berührung erfolgt in Mantellinien des Zylinders. Die Krümmungsmittellinien der Wälzflächen liegen dabei beispielsweise auf Radialebenen zur Längsachse (14).
Die einzelnen Klemmkontaktplatten (73) sind beispielsweise mittels der Entlastungsplatten (74) miteinander verbunden. Alle Entlastungsplatten (74) haben z.B. die gleiche geometrische Gestalt. In einer Ebene normal zur Längsachse (14) hat ihre zur Längsachse (14) zeigende Freifläche (77) einen Radius, der z.B. 15 % des Radius der Greifflächen (75) der Klemmkontaktplatten (73) in derselben Ebene beträgt. Die minimale Dicke der einzelnen Entlastungsplatte (74) beträgt beispielsweise 50 % der minimalen Dicke der einzelnen Klemmkontaktplatte (73). Die Innenwandung (61) kann auch ohne Entlastungsplatten (74) ausgebildet sein. Beispielsweise sind dann die Klemmkontaktplatten (73) voneinander beabstandet.
Die 1 und 3 zeigen das Deckelteil (31). Das Deckelteil (31) ist ringförmig ausgebildet. Der Innendurchmesser entspricht beispielsweise dem Innendurchmesser des Zylindermantelbereichs (62). Ein das Deckelteil (31) versteifender Innenring (34) des Deckelteils (31) ist ohne Einsenkungen oder Erhebungen ausgebildet.
An seinem Umfang hat das Deckelteil (31) einen Auflagering (35). Im Auflagering (35) sind die Gewindebohrungen (33) für die Befestigungsschrauben (26) und die Bolzenaufnahmen (36) für die Zentrierbolzen (28) angeordnet. Weiterhin durchdringt ein Kanalabschnitt (37) des Hydraulikkanals (37, 82) den Auflagering (35).
In dem vom Auflagering (35) umgebenen zentralen Bereich (38) des Deckelteils (31) sind Federaufnahmen (39) angeordnet. Im Ausführungsbeispiel hat das Deckelteil (31) neun Federaufnahmen (39), die gleichmäßig auf einem gemeinsamen Teilkreis angeordnet sind. Alle diese Federaufnahmen (39) haben dieselben geometrischen Abmessungen. Das Deckelteil (31) kann auch ohne Federaufnahmen (39) ausgebildet sein.
In den 4 und 5 ist ein Ringkolben (91) in einer isometrischen Ansicht und in einem Querschnitt dargestellt. Der dargestellte Ringkolben (91) hat in seinem dem Boden (52) zugewandten unteren Bereich (92) eine zylindermantelförmige Hüllkontur. Sein oberer Bereich (101) ist kegelstumpfförmig ausgebildet. Auch der obere Bereich (101) kann eine zylindermantelförmige Hüllkontur haben.
Im unteren Bereich (92) hat der Ringkolben (91) an seiner Außenfläche (93) eine Dichtringaufnahme (94). In dieser sitzt bei montiertem Ringklemmelement (10) ein Dichtring (95), z.B. ein O-Ring (95). Dieser Dichtring (95) dichtet den Ringkolben (91) gegen die Außenwandung (81) des Bodenteils (51) ab. Der maximale Außendurchmesser des Ringkolbens (91) ist im Ausführungsbeispiel um zwei Zehntel Millimeter kleiner als der Innendurchmesser der Außenwandung (81) des Bodenteils (51). Der Bereich des maximalen Außendurchmessers ist beispielsweise als umlaufender gewölbter Ringbund (96) ausgebildet.
Der obere Bereich (101) hat auf einem gemeinsamen Teilkreis angeordnete Federelementaufnahmen (102). Der Durchmesser des Teilkreises, die Anzahl der Federelementaufnahmen (102) und deren Durchmesser stimmt mit der Anordnung der Federaufnahmen (39) im Deckelteil (31) überein. Die Tiefe der einzelnen Federelementaufnahme (102) entspricht beispielsweise 80 % der Länge des Ringkolbens (91) in der Längsrichtung (15).
Die Innenkontur des Ringkolbens (91) weist einen Führungsbereich (111) und einen Keilabschnitt (121) auf. Der Führungsbereich (111) hat einen Führungsbund (112) und eine Dichtringaufnahme (113). Der Führungsbund (112) hat eine zylindrische Gestalt. Seine Mittellinie fällt mit der Längsachse (14) des Ringklemmelements (10) zusammen. Im montierten Zustand umgreift der Führungsbund (112) den Zylindermantelbereich (62) des Bodenteils (51). Sein Innendurchmesser ist beispielsweise um fünf Hundertstel Millimeter größer als der Außendurchmesser des Führungsabschnitts (63) des Bodenteils (51).
Die Dichtringaufnahme (113) ist umlaufend ausgebildet. Bei montiertem Ringkolben (91) dichtet ein Dichtring (114) z.B. in der Bauform eines O-Rings (114) diesen gegen die Innenwandung (61) des Bodenteils (51) ab.
Der Keilabschnitt (121) sitzt in den Darstellungen oberhalb des Führungsbereichs (111). Er begrenzt einen pyramidenstumpfförmig ausgebildeten gedachten Körper. Die Anzahl der Begrenzungsflächen des pyramidenstumpfförmig ausgebildeten Körpers entspricht der Anzahl der Keilflächen (122) des Keilabschnitts (121). Diese Anzahl ist im Ausführungsbeispiel identisch mit der Anzahl der Wälzflächen (76) des Bodenteils (51). Die minimale Anzahl der Keilflächen (122) beträgt zwei. Die gedachte Spitze des pyramidenstumpfförmig ausgebildeten Körpers und seine Mittellinie liegen auf einer Geraden, die die Längsachse (14) enthält. Im Ausführungsbeispiel liegt die Spitze oberhalb des Deckelteils (31). Im dargestellten Ringklemmelement (10) liegen alle Keilflächen (122) in Tangentialebenen an einen gedachten Kegel mit kreisförmiger Grundfläche. Sie berühren den Kegel in jeweils einer Mantellinie. Die Mittellinie und die Steigung dieses Kegels stimmen mit den entsprechenden Größen des Pyramidenstumpfs überein.
Die einzelne Keilfläche (122) schließt mit der Längsachse (14) z.B. einen Winkel von drei Grad ein. Dieser Winkel ist größer als Null Grad und kleiner als 45 Grad. Der in einer Normalenebene zur Längsachse (14) von der einzelnen Keilfläche (122) überstrichene Winkel ist im Ausführungsbeispiel um ein Drittel größer als der von der einzelnen Wälzfläche (76) des Bodenteils (51) überstrichene Winkel in derselben Ebene. Die Übergänge (123) zwischen den einzelnen Keilflächen (122) sind als gewölbte Flächen ausgebildet.
In den Darstellungen der 4, 5, 8 und 9 sind die Keilflächen (122) ebene Flächen. Die Keilflächen (122) können jedoch auch als rinnenförmig gewölbte Flächen ausgebildet sein. Die einzelne Rinne hat dann beispielsweise entlang ihrer Länge einen konstanten Querschnitt. Die Mittellinie der Wölbungsradien einer Rinne liegen in einer gemeinsamen Radialebene zur Längsachse (14). In diesem Fall berühren alle Keilflächen (122) einen gedachten Kegel mit den oben genannten Eigenschaften in jeweils einer Mantellinie.
Der Keilabschnitt (121) geht in Übergangsflächen (124) in den Führungsbereich (111) über. Beispielsweise schließt eine einzelne Keilfläche (122) mit einer Übergangsfläche (124) einen rechten Winkel ein.
Zwischen den Wälzflächen (76) und den Keilflächen (122) sind Wälzkörper (131) angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind dies Zylinderrollen (131), deren Achsen in einer Normalenebene zur Längsachse (14) liegen. Die Anzahl der Wälzkörper (131) entspricht der Anzahl der Wälzflächen (76). Jeder Wälzfläche (76) ist ein Wälzkörper (131) und eine Keilfläche (122) zugeordnet. Das Ringklemmelement (10) kann jedoch auch so ausgebildet sein, dass die Anzahl der Wälzkörper (131) geringer ist als die Anzahl der Wälzflächen (73) und/oder der der Keilflächen (122). Das Ringklemmelement (10) hat mindestens zwei Wälzkörper (131).
Alle Wälzkörper (131) sind beispielsweise in einem gemeinsamen Ringkäfig (141) gehalten. Die 6 zeigt einen derartigen Ringkäfig (141). Der Ringkäfig (141) hat einen umlaufenden Tragring (142) und an diesem angeordnete Wälzkörperaufnahmen (143). Die Wälzkörperaufnahmen (143) bestehen jeweils aus einem Vertikalsteg (144) und zwei an diesem in Umfangsrichtung herausstehenden Aufnahmestegen (145).
Als Wälzkörper (131) können auch Kugeln eingesetzt sein. In diesem Fall können die Wälzflächen (76) und die Keilflächen (122) entweder als Ebenen oder als Rinnen ausgebildet sein. Auch können einige Wälzkörper (131) als Zylinderrollen (131) und andere als Kugeln ausgebildet sein.
Beim montiertem Ringklemmelement (10) liegen die Federaufnahmen (39) des Deckelteils (31) in der Längsrichtung (15) versetzt zu den Federelementaufnahmen (102) des Ringkolbens (91). Hierbei ist jeweils eine Federaufnahme (39) des Deckelteils (31) einer Federelementaufnahme (102) des Ringkolbens (91) zugeordnet. In den einander zugeordneten Federaufnahmen (39, 102) sitzen im Ausführungsbeispiel jeweils zwei Federelemente (151, 152). Beide Federelemente (151, 152) sind als Druckfedern (151, 152) ausgebildet. Hierbei umgibt eine äußere Druckfeder (151) eine innere Druckfeder (152).
Alle inneren Druckfedern (152) und alle äußeren Druckfedern (151) sind parallel zueinander geschaltet. Die Steigungsrichtungen der inneren Druckfedern (152) und der äußeren Druckfedern (151) sind z.B. unterschiedlich gerichtet. Der Außendurchmesser der äußeren Druckfedern (151) beträgt im Ausführungsbeispiel das 1,54-fache des Außendurchmessers der inneren Druckfedern (152). Der Drahtdurchmesser der äußeren Druckfedern (151) beträgt z.B. das 1,3-fache des Drahtdurchmessers der inneren Druckfedern (152). Beispielsweise haben alle Federelemente (151, 152) die gleiche Windungszahl.
Das Ringklemmelement (10) kann auch ohne Federelemente (151, 152) ausgebildet sein. Beispielsweise ist dann der vom Deckelteil (31) und vom Ringkolben (91) begrenzte Raum für ein pneumatisches oder hydraulisches Medium einsetzbar.
Die 7 zeigt das Ringklemmelement (10) ohne das Deckelteil (31). Die Wälzkörper (131) sind im Ringkäfig (141) gehalten, wobei der Tragring (142) des Ringkäfigs (141) in Richtung des Deckelteils (31) orientiert ist. Die Wälzkörper (131) liegen sowohl an den Wälzflächen (76) als auch an den Keilflächen (122) an. Der Ringkolben (91) ist im Führungsabschnitt (63) der Innenwandung (61) des Bodenteils (51) in der Längsrichtung (15) geführt. Im Gehäuse (21) begrenzen der Boden (52) und der Ringkolben (91) den Verdrängungsraum (17). Der Ölverteilkanal (56) verbindet den Verdrängungsraum (17) mit dem wandseitigen Hydraulikkanal (37, 82). In der Darstellung der 7 steht der Ringkolben (91) beispielsweise in einer oberen Endlage. Die Federelemente (151, 152) sind in dieser Darstellung komprimiert dargestellt.
Die Innenwandung (61), der Ringkolben (91) und die dazwischen angeordneten Wälzkörper (131) bilden ein Vielkeilgetriebe (41). Das Gestell dieses Vielkeilgetriebes (41) ist der starre Zylindermantelbereich (62) der Innenwandung (61). Der Ringkolben (91) ist in einer ersten Hubrichtung (125) und in einer zweiten Hubrichtung (126) entlang des Führungsabschnitts (63) des Zylindermantelbereichs (62) in der Längsrichtung (15) geführt. In der Darstellung der 7 ist eine erste Hubrichtung (125) in Richtung der gelüfteteten Stellung (11) des Ringklemmelements (10) gerichtet. Die zweite Hubrichtung (126) ist in Richtung der Klemmstellung (12) des Ringklemmelements (10) gerichtet. Es ist auch denkbar, die zweite Hubrichtung (126) in Richtung der gelüfteten Stellung (11) und die erste Hubrichtung (125) in Richtung der Klemmstellung (12) zu orientieren.
Das Vielkeilgetriebe (41) kann auch so ausgebildet sein, dass die als Keilflächen (122) bezeichneten Flächen des Ringkolbens (91) einen gedachten gemeinsamen Zylinder in jeweils einer Mantellinie berühren. In diesem Fall berühren die Wälzflächen (76) der Klemmkontaktplatten (73) einen gedachten Kegel mit kreisförmiger Grundfläche, dessen Mittellinie auf einer die Längsachse enthaltenden Gerade liegt.
Auch können sowohl die Keilflächen (122) als auch die Wälzflächen gedachte Kegel mit kreisförmiger Grundfläche berühren, deren Mittellinie die Längsachse (14) enthält. Der Steigungswinkel beider Kegel kann hierbei identisch oder unterschiedlich ausgebildet sein. Die zwischen dem Ringkolben (91) und den Klemmkontaktplatten (73) angeordneten Wälzkörper (131) ermöglichen einen verschleißarmen Betrieb des Ringklemmelements (10).
Alle Wälzflächen (76) berühren damit einen gedachten ersten geometrischen Körper mit kreisförmiger Grundfläche in einer Mantellinie. Diese Grundfläche ist normal zur Längsachse (14) orientiert. Die Mittellinie dieses ersten geometrischen Körpers liegt auf einer Geraden, die die Längsachse (14) enthalt. Alle Keilflächen (122) berühren einen gedachten zweiten geometrischen Körper. Auch der zweite geometrische Körper hat eine kreisförmige Grundfläche, die normal zur Längsachse (14) liegt. Die Mittellinie des zweiten geometrischen Körpers liegt auf der gleichen Gerade wie die Mittellinie des ersten geometrischen Körpers. Zumindest einer der beiden geometrischen Körper ist kegelförmig ausgebildet. Der maximale Steigungswinkel der Mantellinien des Körpers relativ zur Längsachse (14) entspricht dem oben genannten Grenzwinkel der Keilflächen (122).
Beim Zusammenbau des Ringklemmelements (10) wird beispielsweise zunächst der Ringkäfig (141) mit den darin eingesetzten Wälzkörpern (131) in den Ringkolben (91) eingesetzt. Die Federelemente (151, 152) werden in die Federelementaufnahmen (102) des Ringkolbens (91) gesetzt und anschließend das Deckelteil (31) auf den Ringkolben (91) aufgesetzt. Die Federelemente (151, 152) werden komprimiert und die Sicherungsschrauben (16) durch das Deckelteil (31) hindurch in die Sicherungsgewinde (103) des Ringkolbens (91) eingeschraubt. Diese Einheit wird nach dem Montieren der Dichtelemente (95, 114) in das Bodenteil (51) eingesetzt. Anschließend werden das Deckelteil (31) und das Bodenteil (51) miteinander verschraubt. Auch eine andere Reihenfolge der Montage ist denkbar.
Nach dem Entfernen der Sicherungsschrauben (16) drücken die sich entspannenden Federelemente (151, 152) den Ringkolben (91) in der zweiten Hubrichtung (126) in eine untere Endlage (97), vgl. 9. An den hydraulischen Anschluss (13) wird beispielsweise eine hydraulische Leitung über ein 3/2-Wegeventil angeschlossen. Nach dem Beaufschlagen mit hydraulischem Fluid wird der Verdrängungsraum (17) vergrößert. Der Ringkolben (91) wird unter Kompression der Federelemente (151, 152) in der ersten Hubrichtung (125) in eine obere Endlage (98) verschoben, vgl. 8. Hierbei gleitet mit seinem Führungsbund (112) entlang des Führungsabschnitts (63) des Zylindermantelbereichs (62). Nun kann das Ringklemmelement (10) auf eine Stange mit kreisförmiger Querschnittsfläche aufgeschoben werden. Das Ringklemmelement (10) umgreift die Stange. Sobald der hydraulische Druck im Verdrängungsraum (17) verringert wird, wird die Stange mittels des Ringklemmelements (10) fixiert. Die Klemmung ist somit drucklos geschlossen und selbstsichernd.
Bei einer beidseitigen hydraulischen oder pneumatischen Betätigung kann der Ringkolben (91) mittels des Mediums in beide Richtungen verfahren werden. Es ist auch denkbar, den Ringkolben (91) nur in der Löserichtung federbelastet auszubilden. In diesem Fall wird das Ringklemmelement (10) beispielsweise als Betriebsbremse eingesetzt.
Die 8 zeigt einen Querschnitt des Ringklemmelements (10) in der gelüfteten Stellung (11). Der Verdrängungsraum (17) hat sein maximales Volumen. Der Ringkolben (91) steht in seiner oberen Endlage (98). Die Federelemente (151, 152) sind komprimiert. Die Wälzkörper (131) liegen im unteren Bereich der Keilflächen (122) und im oberen Bereich der Wälzflächen (76). Die Greifflächen (75) begrenzen einen gedachten Zylinder, dessen Mittellinie mit der Längsachse (14) zusammenfällt. Die Innenwandung (61) hat ihre ursprüngliche, unverformte Gestalt.
In der 9 ist das Ringklemmelement (10) in der Klemmstellung (12) dargestellt. Der Verdrängungsraum (17) hat sein minimales Volumen. Der Ringkolben (91) steht in seiner unteren Endlage (97). Die Federelemente (151, 152) sind entlastet. Die Wälzkörper (131) liegen im oberen Bereich der Keilflächen (122) und im unteren Bereich der Wälzflächen (76). Die Innenwandung (61) ist im Bereich der Klemmkontaktplatten (73) radial in Richtung der Längsachse (14) elastisch verformt. Beim Verformen der Innenwandung (61) wird in der Innenwandung (61) eine Rückstellkraft als interne Kraft aufgebaut.
Auch die dünnen Entlastungsplatten (74) sind verformt. Die Greifflächen (75) begrenzen einen gedachten Kegelstumpf, dessen Spitze auf der Längsachse (14) liegt. Die Spitze des Kegelstumpfs ist in Richtung der Spitze des Pyramidenstumpfs des Keilabschnitts (121) orientiert.
Beim erneuten Lüften des Ringklemmelements (10) wird der Ringkolben (91) entgegen der Kraftwirkrichtung der Federelemente (151, 152) in die erste Hubrichtung (125) verfahren. Hierbei wird die Innenwandung (61) im Bereich der Klemmkontaktplatten (73) entlastet, sodass die interne Kraft die Innenwandung (61) in ihre unverformte Ausgangslage zurückverformt.
Auch Kombinationen der einzelnen Ausführungsbeispiele sind denkbar.
Bezugszeichenliste

10: Ringklemmelement
11: gelüftete Stellung
12: Klemmstellung
13: hydraulischer Anschluss
14: Längsachse
15: Längsrichtung
16: Sicherungsschrauben
17: Verdrängungsraum
21: Gehäuse
22: Stangenaufnahme
23: Stirnseite von (21), deckelteilseitig
24: Stirnseite von (21), bodenteilseitig
25: Mantelfläche
26: Befestigungsschrauben
27: Gehäuseinnenraum
28: Zentrierbolzen
31: Deckelteil
32: Randbereich von (31)
33: Gewinde, Gewindebohrung
34: Innenring
35: Auflagering
36: Bolzenaufnahmen
37: Kanalabschnitt
38: zentraler Bereich von (31)
39: Federaufnahmen
41: Vielkeilgetriebe
51: Bodenteil
52: Boden
53: Innenseite
54: Ölrinnen
55: Ölrinne
56: Ölverteilkanal
61: Innenwandung
62: Zylindermantelbereich
63: Führungsabschnitt
71: Klemmbereich
72: Innenfläche
73: Klemmkontaktplatte
74: Entlastungsplatte
75: Greiffläche
76: Außenfläche, Wälzfläche
77: Freifläche
81: Außenwandung
82: Ölkanal
83: Durchgangsbohrungen
84: Oberseite
85: Zentrierbolzenaufnahmen
91: Ringkolben
92: unterer Bereich
93: Außenfläche
94: Dichtringaufnahme
95: Dichtring, O-Ring
96: Ringbund
97: untere Endlage von (91)
98: obere Endlage von (91)
101: oberer Bereich von (91)
102: Federelementaufnahmen
103: Sicherungsgewinde
111: Führungsbereich
112: Führungsbund
113: Dichtringaufnahme
114: Dichtring, O-Ring
121: Keilabschnitt
122: Keilflächen
123: Übergänge
124: Übergangsflächen
125: erste Hubrichtung von (91)
126: zweite Hubrichtung von (91)
131: Wälzkörper, Zylinderrollen
141: Ringkäfig
142: Tragring
143: Wälzkörperaufnahmen
144: Vertikalsteg
145: Aufnahmestege
151: Federelement, äußeres Federelement, Druckfeder
152: Federelement, inneres Federelement, Druckfeder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008054140 A1 [0002]

Claims

Ringklemmelement (10) mit einem ringförmigen, mindestens einen pneumatischen oder hydraulischen Anschluss (13) aufweisenden Gehäuse (21) und mit einem in Richtung seiner Längsrichtung (15) in zwei Hubrichtungen (125, 126) bewegbaren Ringkolben (91), dadurch gekennzeichnet, - dass das Gehäuse (21) eine, eine in der Längsrichtung (15) orientierte Längsachse (14) umgreifende, einen starren Zylindermantelbereich (62) mit einem Führungsabschnitt (63) und mindestens zwei Klemmkontaktplatten (73) aufweisende, freistehende Innenwandung (61) hat, - dass jede Klemmkontaktplatte (73) an ihrer Außenseite eine Wälzfläche (76) hat, - dass die Innenwandung (61), der Ringkolben (91) und mindestens zwei, zwischen jeweils einer einzelnen Wälzfläche (76) und dem Ringkolben (91) gelagerte Wälzkörper (131) ein Vielkeilgetriebe (41) bilden, dessen Gestell der Zylindermantelbereich (62) ist, - sodass bei einer entlang des Führungsabschnitts (63) geführten Bewegung des Ringkolbens (91) in einer seiner Hubrichtungen (125; 126) die Innenwandung (61) im Bereich der Klemmkontaktplatten (73) gegen eine interne Rückstellkraft der Innenwandung (61) radial zur Längsachse (14) hin verformt wird.
Ringklemmelement (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkolben (91) einen Keilabschnitt (121) mit einer Vielzahl Keilflächen (122) aufweist, wobei die Anzahl der Keilflächen (122) mindestens der Anzahl der Wälzkörper (131) entspricht.
Ringklemmelement (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, - dass jede Wälzfläche (76) eine Mantellinie eines gemeinsamen ersten geometrischen Körpers mit kreisförmiger Grundfläche, dessen Mittellinie die Längsachse (14) enthält, berührt, - dass jede Keilfläche (122) eine Mantellinie eines gemeinsamen zweiten geometrischen Körpers mit kreisförmiger Grundfläche, dessen Mittellinie die Längsachse (14) enthält, berührt, und - dass der von den Mantellinien des ersten geometrischen Körpers und/oder von den Mantellinien des zweiten geometrischen Körpers mit einer die Längsachse (14) enthaltenen Geraden einen Winkel einschließt, der größer als Null und kleiner als 45 Grad ist.
Ringklemmelement (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkolben (91) innerhalb des Gehäuses (21) angeordnet und geführt ist.
Ringklemmelement (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Wälzkörper (131) in einem gemeinsamen, ringförmig ausgebildeten Ringkäfig (141) gelagert sind.
Ringklemmelement (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Wälzflächen (76) als auch die Keilflächen (122) eben ausgebildete Flächen sind.
Ringklemmelement (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Wälzkörper (131) eine Zylinderrolle (131) ist, deren Achse in einer Normalenebene zur Längsachse (14) liegt und/oder dass mindestens ein Wälzkörper (131) eine in mindestens einer Rinne geführte Kugel ist, wobei die Mittellinie der Wölbungsradien dieser Rinne in einer Radialebene zur Längsachse (14) liegt.
Ringklemmelement (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmbereich (71) zwischen den Klemmkontaktplatten (73) angeordnete Entlastungsplatten (74) aufweist.
Ringklemmelement (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkolben (91) in einer seiner Hubrichtungen relativ zum Gehäuse (21) federbelastet ist.
Ringklemmelement (10) nach den Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische oder pneumatische Anschluss (13) mit einem im Gehäuse (21) angeordneten, mittels des Ringkolbens (91) begrenzten Verdrängungsraum (17) verbunden ist.