DE10250276A1

DE10250276A1 - Hydraulische Ausdrückvorrichtung

Info

Publication number: DE10250276A1
Application number: DE10250276A
Authority: DE
Inventors: Hans Joachim Peffekoever
Original assignee: Johann Peffekoever & Co K GmbH
Current assignee: Johann Peffekoever & Co K GmbH
Priority date: 2001-11-07
Filing date: 2002-10-28
Publication date: 2003-05-15
Anticipated expiration: 2022-10-29
Also published as: DE10250276B4; DE20117970U1

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Ausdrückvorrichtung, insbesondere für Abziehgeräte, mit einem Hydraulikzylinder mit folgenden Merkmalen:

- ein Ende des Hydraulikzylinders ist mit einem Innengewinde versehen, in das eine Gewindespindel eingeschraubt ist,
- an dem anderen Ende weist der Hydraulikzylinder eine Linearführung auf, in der ein Druckelement längsverschiebbar geführt ist,
- der Hydraulikzylinder weist zwei Zylinderabschnitte mit unterschiedlichen Querschnittsflächen auf,
- in dem ersten Zylinderabschnitt ist ein erstes Kolbenelement dicht geführt, welches an die Gewindespindel angrenzt,
- in dem zweiten Zylinderabschnitt ist ein zweites Kolbenelement dicht geführt, welches an das Druckelement angrenzt,
- zwischen den beiden Kolbenelementen ist in dem Hydraulikzylinder ein Hydraulikmedium eingeschlossen.

Derartige hydraulische Ausdrückvorrichtungen, üblicherweise auch Hydraulikspindel genannt, werden verwendet, um die Ausdrückkraft, welche mit einem Drehwerkzeug über eine Gewindespindel, beispielsweise auf ein Wellenende zum Abziehen eines Lagerrings aufgebracht wird, zu verstärken. Dabei hat das erste Kolbenelement, auf welches die Gewindespindel drückt, in der Regel einen kleinen Durchmesser und das zweite Kolbenelement, welches mit dem Druckelement verbunden ist, einen großen Durchmesser. Beim Einschrauben der Gewindespindel ergeben sich Verschiebewege der beiden Kolbenelemente, welche durch Multiplikation mit der jeweiligen Fläche des entsprechenden Kolbenelementes einen Wert für das verdrängte Volumen ergeben, wobei die beiden Volumenwerte identisch sind. Dadurch wird der durch das Einschrauben der Gewindespindel erzeugte Verschiebeweg aufgrund der Größenverhältnisse der Kolbendurchmesser über die hydraulische Kopplung reduziert und gleichzeitig die auf das Druckelement übertragene Druckkraft erhöht.
Derartige Abziehwerkzeuge werden beispielsweise zum Abziehen der Lagerringe von Radnaben oder Getriebewellen verwendet. In der Regel sind die Lagerringe äußerst fest mit der Welle verbunden, so daß große Kräfte aufgebracht werden müssen. Dementsprechend grob ist der Umgang mit den Abziehwerkzeugen. In den Fällen, in denen die Drehkraft auf das freie Ende der Gewindespindel mit einem Drehwerkzeug über einen Sechskant manuell aufgebracht wird, werden oft meterlange Verlängerungen verwendet, so daß die manuelle Erzeugung eines sehr hohen Drehmoments möglich ist. In einigen Fällen, in denen beispielsweise die Lagerringe unlösbar mit den Wellen verbunden sind oder einer der Kolben gegen einen Anschlag in dem Hydraulikzylinder gelaufen ist, werden derartig hohe Drehmomente aufgebracht, daß die in dem Hydraulikmedium herrschenden Drücke groß genug sind, um den Hydraulikzylinder und in ihm geführte Bauteile zu zerstören. Im Falle eines derartigen Schadens ist eine Neuanschaffung der recht teuren hydraulischen Ausdrückvorrichtung erforderlich.
Das deutsche Gebrauchsmuster G 296 20 260.6 offenbart eine rein hydraulische Ausdrückvorrichtung, bei der ein Kolben mit einer Sollbruchstelle versehen ist, entlang der der Kolben bei Überschreitung eines bestimmten Drucks der Hydraulikflüssigkeit bricht. Hierdurch wird zwar die Beschädigung des Hydraulikzylinders vermieden, jedoch muß die Vorrichtung im Falle der Überlastung vollständig zerlegt und wieder zusammengesetzt werden, wodurch Kosten für die Instandsetzungsarbeiten anfallen und das Werkzeug für die Dauer der Instandsetzung nicht einsetzbar ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ausdrückvorrichtung der eingangs beschriebenen Art derart weiterzubilden, daß der Umfang ihrer Beschädigung durch Aufbringung eines zu hohen Drehmomentes weitgehend reduziert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gewindespindel mit einem Abschnitt begrenzter mechanischer Belastbarkeit versehen ist, der die auf das erste Kolbenelement übertragbare Kraft derart begrenzt, daß der Druck des Hydraulikmediums unterhalb eines Grenzdrucks bleibt, ab dem eine Beschädigung des Hydraulikzylinders auftreten kann.
Dadurch, daß die Gewindespindel konstruktiv auf eine maximale Belastung ausgelegt ist, wird die Gefahr vermieden, daß der Druck des Hydraulikmediums einen kritischen Grenzwert übersteigt. Die Gewindespindel weist sehr niedrige Produktionskosten auf und ist von allen Bauteilen am einfachsten auszutauschen. Eine Überlastsicherung der Gewindespindel führt in der Regel zu einem Abreißen des freien Spindelendes, über welches das Drehmoment in die Spindel eingeleitet wird. Danach ist es nicht mehr möglich, weitere Kräfte auf die Spindel aufzubringen und eine weitere Beschädigung kann nicht erfolgen. Die Spindel selbst ist ein einfaches Drehteil oder kaltverformtes Teil mit gerolltem Gewinde, welches preisgünstig herzustellen und sehr leicht auszutauschen ist.
Die Begrenzung des durch die Spindel übertragbaren Drehmoments kann entweder durch Reduzierung des Spindelquerschnitts oder durch Einkerben des Spindelquerschnitts erfolgen. Vorzugsweise werden beide Maßnahmen angewandt.
Insbesondere wird die Gewindespindel in der Nähe ihres freien Endes mit einer Ringnut versehen. Das freie Ende, welches vorzugsweise den Abschnitt zum formschlüssigen Ansetzen eines Drehwerkzeugs, beispielsweise einen Sechskantabschnitt, aufweist, reißt dann außerhalb des Innengewindes des Hydraulikzylinders ab. Der außerhalb des Gewindezylinders verbleibende Gewindeabschnitt der Gewindespindel kann ergriffen und durch Drehen aus dem Gewindezylinder herausgeschraubt werden. Durch einfaches Eindrehen einer neuen Gewindespindel ist die Ausdrückvorrichtung anschließend ohne großen Zeitverlust wieder funktionsfähig.
Alternativ kann die Gewindespindel in der Nähe ihres freien Endes eine in einer radialen Ebene verlaufende, vorzugsweise diametrale, Bohrung aufweisen. Diese Bohrung entfernt das Material in der Mitte der Gewindespindel, so daß nur zwei seitliche Materialstege übrig bleiben, über die das Drehmoment übertragen wird.
Auch kann eine axiale Bohrung die Gewindespindel schwächen. Das freie Ende der Gewindespindel ist üblicherweise mit einem Sechskant versehen, über den mittels eines Schraubwerkzeugs das Drehmoment aufgebracht wird, und weist einen größeren Querschnitt auf als der Gewindeabschnitt der Gewindespindel. Eine in das freie Ende der Gewindespindel eingebrachte axiale Bohrung sollte sich bis über den Sechskantabschnitt hinaus bis in den Gewindeabschnitt der Gewindespindel erstrecken. Der mechanisch am höchsten beanspruchte Abschnitt der Gewindespindel befindet sich dann im Bereich des Übergangs vom Sechskantabschnitt auf den Gewindeabschnitt, da in diesem Bereich zum einen der kleinste Materialquerschnitt verbleibt und zum anderen die Kerbwirkung aufgrund des Durchmessersprungs am höchsten ist.
Selbstverständlich ist es bei einer alternativen Ausführungsform auch möglich, die Gewindespindel selbst mit einem insgesamt reduzierten Durchmesser zu versehen, so daß sie über ihre gesamte Länge nur ein begrenztes Drehmoment übertragen kann. Diese Vorgehensweise hat jedoch den Nachteil, daß kein vorhersehbarer Ort des Spindelbruchs existiert. Bricht die Spindel an einem ungünstigen Ort, z. B. in dem Innengewinde des Hydraulikzylinders, kann es schwierig sein, sie aus dem Hydraulikzylinder zu entfernen. Außerdem muß die Gewindespindel einen gewissen Mindestdurchmesser aufweisen, da über ihr Außengewinde eine recht große Druckkraft übertragen werden muß. Aus diesem Grund wird die Schwächung durch Anbringen einer Nut oder einer Bohrung in einem bestimmten kurzen Abschnitt vorgezogen.
Der Abschnitt, an dem die Drehkraft aufgebracht wird, ist - wie bei bekannten Gewindespindeln - im Vergleich zum Außendurchmesser des Gewindeabschnittes mit einem größeren Durchmesser versehen. Wie eingangs erwähnt, wird die erfindungsgemäße Ausdrückvorrichtung vorzugsweise in einem Abziehgerät verwendet. In diesem Fall ist auf das Außengewinde ein Verbindungsflansch aufgeschraubt, der eine Abziehglocke trägt, deren freies Ende mit einer Greifvorrichtung für einen Lagerring versehen ist. Wie bei bekannten hydraulischen Ausdrückvorrichtungen ist jedes Kolbenelement vorzugsweise mit einer Kunststoff-Dichtlippe versehen, welche durch den Druck des Hydraulikmediums gegen die Innenwandung des Hydraulikzylinders gedrückt wird. Wie erwähnt, ist die Querschnittsfläche des ersten Kolbenelements, welches im ersten Zylinderabschnitt läuft und von der Gewindespindel bewegt wird, größer als die Querschnittsfläche des zweiten Kolbenelements. Auf diese Weise wird die von der Gewindespindel erzeugte Druckkraft hydraulisch verstärkt.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die Zeichnungen zeigen in:
Fig. 1 ein Abziehgerät mit einer erfindungsgemäßen hydraulischen Ausdrückvorrichtung in geschnittener Darstellung,
Fig. 2 eine vergrößerte Seitenansicht der Ausdrückvorrichtung aus Fig. 1 ohne Abziehgerät,
Fig. 3 eine alternative Ausführungsform der Ausdrückvorrichtung in Seitenansicht,
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der Ausdrückvorrichtung in teilgeschnittener Darstellung.
Die Fig. 1 zeigt ein übliches Lagerabziehgerät mit einer Abziehglocke 1, welche einen Lagerring 2 ergreift, der auf einer Welle 3 aufgepreßt ist. Die Abziehglocke 1 besteht aus mehreren Segmenten, welche an ihren axialen Enden kurze, sich radial erstreckende Vorsprünge aufweisen. Eine Hülse 4, welche auf die Abziehglocke 1 aufgeschoben ist, arretiert die radialen Vorsprünge der Segmente der Abziehglocke 1 in einer Nut 5 des Lagerrings 2. Das in axialer Richtung hintere Ende der Abziehglocke 1 weist ein Innengewinde auf, welches mit einem Verbindungsflansch 6 verschraubt ist, der auf ein Außengewinde 7 eines Hydraulikzylinders 8 aufgeschraubt ist. Der Hydraulikzylinder 8 weist an seinem hinteren Ende ein Innengewinde 9 auf, in das eine Gewindespindel 10 eingeschraubt ist. Die Gewindespindel 10 drückt mit ihrem vorderen Ende in dem Hydraulikzylinder 8 gegen ein erstes Kolbenelement 11, welches innerhalb eines ersten Zylinderabschnitts 12 axial verschiebbar ist. In einem zweiten Zylinderabschnitt 13 des Hydraulikzylinders 8 ist ein zweites Kolbenelement 14 axial verschiebbar geführt, welches gegen ein Druckelement 15 wirkt.
Zwischen dem ersten Kolbenelement 11 und dem zweiten Kolbenelement 14 befindet sich ein Hydraulikmedium 16, üblicherweise ein Öl oder ein Fett. Die Querschnittsfläche des ersten Kolbenelements 11 ist kleiner als die des zweiten Kolbenelements 14. Da das Gesamtvolumen des Hydraulikmediums 16 konstant ist, wird ein Einschieben des ersten Kolbenelements 11 um einen ersten Verschiebeweg mit einer ersten Druckkraft übersetzt in ein Ausdrücken des zweiten Kolbenelements 14 um einen zweiten Verschiebeweg, der kleiner ist als der erste Verschiebeweg, bei einer zweiten Druckkraft, die größer ist als die erste Druckkraft. Mit dieser zweiten Druckkraft wird das Druckelement 15 gegen das Wellenende 17 der Welle 3 gedrückt.
Beide Kolbenelemente 11, 14 sind mit Kunststoff-Dichtringen 18, 19 versehen. Die Dichtringe 18, 19 haben eine trichter- oder trogartige Form, so daß der in dem Hydraulikmedium 16 wirkende Druck die Dichtringe 18, 19 gegen die Innenwandung des jeweiligen Zylinderabschnitts 12, 13 drückt.
Das freie Ende der Gewindespindel 10 weist gegenüber dem Gewindeabschnitt 20 einen vergrößerten Durchmesser auf und ist als Sechskantprofil 21 ausgebildet. An diesem Sechskantprofil 21 kann ein übliches Schraubwerkzeug formschlüssig angreifen.
Die in der Gewindespindel 10 verwirklichte Überlastsicherung ist bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform durch eine Nut 22 gebildet, welche nahe dem Sechskantprofil 21 angeordnet ist. Die Nut 22 kann als einfacher Einstich auf einer Drehmaschine realisiert werden und erhöht somit nicht wesentlich die Produktionskosten der Gewindespindel 10. In Kenntnis der Materialeigenschaften der Gewindespindel 10 kann die Nut 22 derart ausgelegt werden, daß die Gewindespindel 10 ein definiertes Grenzmoment aufweist, bei dem sie im Bereich der Nut 22 bricht.
Wird über das Sechskantprofil 21 mittels eines Drehwerkzeugs ein zu hohes Drehmoment aufgebracht, bricht die Gewindespindel 10 im Bereich ihrer Nut 22. Anschließend kann keine weitere zerstörerische Kraft mehr über das Drehwerkzeug auf die Gewindespindel 10 aufgebracht werden. Die Ausdrückvorrichtung kann durch einfaches Ausschrauben des Gewindeabschnittes 20 der Gewindespindel 10 aus dem Innengewinde 9 des Hydraulikzylinders 8 heraus und durch Einschrauben einer neuen Gewindespindel 10 repariert werden. Andere Teile der Ausdrückvorrichtung werden hierbei nicht beschädigt.
Die Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht der ungeschnittenen Ausdrückvorrichtung mit ihrer Gewindespindel 10, dem Hydraulikzylinder 8 und dem Druckelement 15.
Die Fig. 3 zeigt eine entsprechende Ausdrückvorrichtung, bei der die Überlastsicherung der Gewindespindel 10' nicht wie zuvor durch eine Ringnut, sondern durch eine in einer radialen Ebene verlaufende, sich diametral erstreckende Bohrung 23 in dem Gewindeabschnitt 20 der Gewindespindel 10' verwirklicht ist. Durch die Bohrung 23 wird Material der Gewindespindel 10' ausgetragen und deren mechanische Belastbarkeit im Bereich der Radialbohrung 23 reduziert.
Gleiches gilt für die Ausführungsform aus Fig. 4. Hier ist eine Axialbohrung 24 in der Gewindespindel 10" vorgesehen, welche sich durch das Sechskantprofil 21 hindurch bis in den Gewindeabschnitt 20 der Gewindespindel 10" erstreckt. Hier ist der schwächste Bereich der Gewindespindel 10" im Bereich des Übergangs des Sechskantprofils 21 in den Gewindeabschnitt 20, da zusätzlich zu dem geringsten Materialquerschnitt an dieser Stelle die größte Kerbwirkung auftritt. Bezugszeichenliste 1 Abziehglocke
2 Lagerring
3 Welle
4 Hülse
5 Nut
6 Verbindungsflansch
7 Außengewinde
8 Hydraulikzylinder
9 Innengewinde
10 Gewindespindel
10' Gewindespindel
10" Gewindespindel
11 erstes Kolbenelement
12 erster Zylinderabschnitt
13 zweiter Zylinderabschnitt
14 zweites Kolbenelement
15 Druckelement
16 Hydraulikmedium
17 Wellenende
18 Dichtring
19 Dichtring
20 Gewindeabschnitt
21 Sechskantprofil
22 Nut
23 Radialbohrung
24 Axialbohrung

Claims

1. Hydraulische Ausdrückvorrichtung, insbesondere für Abziehgeräte, mit einem Hydraulikzylinder (8) mit folgenden Merkmalen:

- ein Ende des Hydraulikzylinders (8) ist mit einem Innengewinde (9) versehen, in das eine Gewindespindel (10) eingeschraubt ist,

- an dem anderen Ende weist der Hydraulikzylinder (8) eine Linearführung auf, in der ein Druckelement (15) längsverschiebbar geführt ist,

- der Hydraulikzylinder (8) weist zwei Zylinderabschnitte (12, 13) mit unterschiedlichen Querschnittsflächen auf,

- in dem ersten Zylinderabschnitt (12) ist ein erstes Kolbenelement (11) dicht geführt, welches an die Gewindespindel (10) angrenzt,

- in dem zweiten Zylinderabschnitt (13) ist ein zweites Kolbenelement (14) dicht geführt, welches an das Druckelement (15) angrenzt, zwischen den beiden Kolbenelementen (11, 14) ist in dem Hydraulikzylinder (8) ein Hydraulikmedium (16) eingeschlossen,

dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel (10) einen Abschnitt begrenzter mechanischer Belastbarkeit aufweist, der die auf das erste Kolbenelement (11) übertragbare Kraft derart begrenzt, daß der Druck des Hydraulikmediums (16) unterhalb eines Grenzdrucks bleibt, ab dem eine Beschädigung des Hydraulikzylinders (8) auftreten kann.

2. Ausdrückvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel (10) zumindest abschnittsweise einen reduzierten Querschnitt aufweist.

3. Ausdrückvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel (10) mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden Kerbe versehen ist.

4. Ausdrückvorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel (10) in der Nähe ihres freien Endes eine Ringnut (22) aufweist.

5. Ausdrückvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel (10) in der Nähe ihres freien Endes eine in einer radialen Ebene verlaufende Bohrung (23) aufweist.

6. Ausdrückvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Bohrung (23) diametral erstreckt.

7. Ausdrückvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel (10) in ihrem freien Ende eine axiale Bohrung (24) aufweist.

8. Ausdrückvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel (10) an ihrem freien Ende einen Abschnitt (21) mit vergrößerter Querschnittsfläche aufweist, wobei die Länge der axialen Bohrung (24) größer ist als die Länge des Abschnitts (21) mit vergrößerter Querschnittsfläche.

9. Ausdrückvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende der Gewindespindel (10) eine Anordnung (12) zur formschlüssigen Verbindung mit einem Drehwerkzeug aufweist.

10. Ausdrückvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende der Gewindespindel (10) als Sechskant (21) ausgebildet ist.

11. Ausdrückvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikzylinder (8) mit einem Außengewinde (7) versehen ist.

12. Ausdrückvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Außengewinde (7) ein Verbindungsflansch (6) aufgeschraubt ist, der eine Abziehglocke (1) trägt, deren freies Ende mit einer Greifvorrichtung für einen Lagerring (2) versehen ist.

13. Ausdrückvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kolbenelement (11, 14) eine Dichtung (18, 19) aufweist, die durch den Druck des Hydraulikmediums (16) gegen die Innenwandung des Hydraulikzylinders (8) gedrückt wird.

14. Ausdrückvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des ersten Zylinderabschnitts (12) kleiner ist als die Querschnittsfläche des zweiten Zylinderabschnitts (13).