DE3935443C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verriegelungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Bei einer bekannten Schnellspannvorrichtung (DE 32 33 940 C1) zum Festspannen von Werkzeugen oder Werkstücken ist bis auf die Verwendung eines formschlüssigen Eingriffsgliedes bzw. eines zu verriegelnden Gegeneingriffsgliedes, an deren Stelle entspre­ chende Spannmittel vorgesehen sind, die Anordnung und Ausge­ staltung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches getroffen.

Bei der bekannten Schnellspannvorrichtung ist der zusätzliche Stößel über das weitere Gelenk so am Gehäuse abgestützt, daß sich einer radial beweglichen Anordnung und Führung des Stell-Elementes in dem letzteres betätigenden Axialkolben beide Stößel gleichsinnig unter Summierung ihrer Stellhübe auf den Riegel-Schieber arbeiten, d. h., im Sinne der vorliegenden Er­ findung den Riegel-Schieber in Richtung der Verriegelungsstel­ lung betätigen. Der Riegel-Schieber ist bewegungsfest mit einem fluchtend zu ihm angeordneten doppeltwirkenden Spannkolben der Axialkolbenbauart verbunden, welcher synchron und mit demselben Arbeitsdruckmittel in bezug auf den das Stell-Element betäti­ genden Axialkolben beaufschlagbar ist. Der Gesamthub der beiden Stößel ist dazu verwendet, den Riegel-Schieber über seinen re­ lativ großen Leerhub zu betätigen, um für den eigentlichen Spannvorgang einen kleinen Hub und hohe Arbeitsdrücke vorsehen zu können, während für den Leerhub ein niedriger Arbeitsdruck als ausreichend angesehen wird. Bei dieser bekannten Schnell­ spannvorrichtung kann der Riegel-Schieber in den Endstellungen des das Stell-Element betätigenden Axialkolbens nicht mecha­ nisch, d. h. nicht ohne Druckmittelkraft durch eine Betätigung der Stößel über die Totpunktlage hinaus arretiert werden, weil das Stell-Element in den Richtungen der Achse der den Riegel- Schieber aufnehmenden Gehäusebohrung beweglich angeordnet und der Riegel-Schieber gegenüber dem Gehäuse infolge des Hubes seines Spannkolbens eine größere Axialbeweglichkeit aufweisen muß, die durch den Gesamthub der Stößel nicht aufgehoben werden kann.

Aus der DE 34 34 054 A1 ist eine Lageverriegelungsvorrichtung für Antriebswellen bekannt, bei der die Antriebswelle einen Zahnkranz aufweist, in dessen Zahnlücken ein Sperriegel radial einschiebbar ist. An dem Sperriegel greift ein Exzenterantrieb an, dessen Exzenterstift zwischen zwei innerhalb des Sperrie­ gels in Radialrichtung beweglichen Gleitkörpern eingespannt ist. Beide Gleitkörper sind in Richtung auf den Exzenterstift federnd vorgespannt. Ortsfeste Sensoren wirken mit Teilen des Sperriegels zusammen, um den Exzenterantrieb beim Überschreiten der Totpunktlage um einen vorgesehenen Winkel abzuschalten, bei welchem der Sperriegel durch die Kraft der Federn selbsthemmend festgehalten wird, ohne daß es einer Krafteinwirkung von seiten des Exzenterantriebes bedarf.

Bei einer bekannten Verriegelungsvorrichtung (DE 34 27 160 C2) besteht das Eingriffsglied des Riegel-Elementes aus einem Zahnstangenprofil, das in der Verriegelungsstellung in ein Ge­ genzahnstangenprofil an der Kolbenstange eines als hydrosta­ tischer Lenkmotor einer Zusatzlenkung eines Kraftfahrzeuges arbeitenden Druckmittel-Stellgliedes der Axialkolbenbauart eingreift. Zu diesem Zweck ist der Arbeitszylinder des Lenkmo­ tores mit einer seitlichen Öffnung versehen, in welche das Ge­ häuse der Verriegelungsvorrichtung von außen eingesetzt ist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine kompakt bauende Betätigungseinrichtung für ein Riegel-Element mit einer Verriegelungs- und einer Freigangstellung zu schaf­ fen, die sich durch eine wirksame Arretierung der beiden End­ stellungen auszeichnet.

Ausgehend von einer Verriegelungsvorrichtung nach dem Gat­ tungsbegriff ist diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentan­ spruches gelöst.

Bei der Verriegelungsvorrichtung nach der Erfindung betätigt der zusätzliche Stößel den Riegel-Schieber in dessen Freigang­ stellung ebenfalls wie der andere Stößel mit Durchlaufen einer Totpunktlage unter Einfedern eines elastischen Kissens, so daß sich eine Arretierung der beiden Endstellungen ohne Einwirkung einer Druckmittel-Hilfskraft ergibt.

Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles.

Ein Gehäuse 2 einer Verriegelungsvorrichtung weist eine Aufnahme-Bohrung 9 auf, in welcher ein hülsenförmiger Riegel-Schieber 8 verschiebbar geführt ist. An seinem ei­ nen Stirnende ist der Riegel-Schieber 8 mit einem Riegel­ element 3 einteilig ausgebildet, welches in Form eines Zahnstangenprofiles ausgebildete Eingriffsglieder 4 auf­ weist, welche in der gezeichneten Verriegelungsstellung 5 des Riegel-Schiebers 8 mit Gegeneingriffsgliedern 7 ebenfalls in Form eines Zahnstangenprofiles in Eingriff stehen.

Das die Gegeneingriffsglieder 7 bildende Zahnstangenprofil ist mit einer Kolbenstange 1 einteilig ausgebildet, welche in den Richtungen der Kolbenachse 41-41 beweglich geführt und mit dem Axialkolben eines Druckmittel-Stellgliedes bewegungsfest verbunden sein kann, welches als hydrosta­ tischer Lenkmotor einer Zusatzlenkung eines Kraftfahr­ zeuges verwendet ist.

Das Gehäuse 2 weist eine weitere Aufnahme-Bohrung 15 auf, welche mit ihrer geometrischen Achse 11-11 senkrecht zur geometrischen Achse 10-10 der ersten Aufnahme-Bohrung 9 liegt, wobei beide Achsen 10-10 und 11-11 in einer ge­ meinsamen Ebene (der Zeichnungsebene) liegen. In der Auf­ nahme-Bohrung 15 ist ein Stell-Schieber 14 verschiebbar geführt, welcher einen durch zwei zueinander fluchtende Öffnungen im Zylindermantel des Riegel-Schiebers 8 gebil­ deten Durchgang 34 mit Spiel durchsetzt.

Der Stell-Schieber 14 wird über eine Kolbenstange 42 von einem Druckmittel-Stellglied 31 betätigt, dessen Arbeits­ zylinder 32 an einem korrespondierenden Zentrierflansch 43 des Gehäuses 2 druck- und bewegungsfest gehaltert ist. Der Innenraum des Arbeitszylinders 32 wird durch einen Axial­ kolben 33 in zwei Arbeitsdruckkammern 44 und 45 unter­ teilt, welche je einen Druckanschluß 46 bzw. 47 für den Anschluß zugehöriger pneumatischer Arbeitsdruckleitungen aufweisen.

An seinem zum Stellglied 31 entgegengesetzten und aus dem Gehäuse 2 herausragenden Ende ist der Stell-Schieber 14 mit einem U-förmigen Betätigungsglied 48 versehen, welches in der gezeichneten Endstellung 19 des Stell-Schiebers 14 einen zugehörigen Endlagen-Schalter 49 und in der anderen Endstellung 20 einen zugehörigen Endlagen-Schalter 50 be­ tätigt.

Zur Fixierung der Endstellung 19 weist der Zentrierflansch 43 einen Anschlag 16 auf, an welchem die als Gegenanschlag verwendete benachbarte Kolbenstirnfläche 17 des Axialkol­ bens 33 zur Anlage kommt. Zur Fixierung der anderen End­ stellung 20 ist ein Anschlag 16 an der Innenwand des Ar­ beitszylinders 32 vorgesehen, an welchem die als Gegenan­ schlag verwendete andere Stirnfläche 51 des Axialkolbens 33 zur Anlage gelangt.

Um das Riegelelement 3 in die gezeichnete Verriegelungs­ stellung 5 zu betätigen, sind die beiden Schieber 8 und 14 durch einen Stößel 12 miteinander kinematisch verbunden. Der Riegel-Schieber 8 weist eine innere Kugelpfanne 35 auf, an der sich der Stößel 12 mit seinem einen kugelförmigen Stößelende abstützt. Die Kugelpfanne 35 ist in der Zentralbohrung des Riegel-Schiebers 8 axial beweg­ lich geführt, jedoch in dem auf die Kolbenstange 1 wei­ senden Richtungssinn der Bohrungsachse 10-10 über ein elastisches Kissen 39 gegen ein starres scheibenförmiges Drucklager 52 abgestützt, welches unbeweglich zum Rie­ gel-Schieber 8 angeordnet ist.

In entsprechender Weise ist der Stell-Schieber 14 mit ei­ ner in Form einer taschenförmigen Ausnehmung einteilig zu ihm ausgebildeten Kugelpfanne 37 versehen, an der sich der Stößel 12 mit seinem anderen kugelförmigen Stößelende ab­ stützt.

Der Stößel 12 schließt mit seiner durch die beiden An­ lenkpunkte bzw. Gelenkzentren 21 und 22 an den Kugelpfan­ nen 35 und 37 gehenden Stößelachse 23 einen relativ kleinen Winkel 28 mit der geometrischen Achse 10-10 ein, wenn sich der Stößel 12 in seiner der Endstellung 19 des Stell-Schiebers 14 und damit der Verriegelungsstellung 5 zugehörigen Endstellung befindet, in welcher er gezeichnet ist.

Der Stößel 12 schließt in seiner anderen, gestrichelt an­ gedeuteten Endstellung, welche er in der Endstellung 20 des Stell-Schiebers 14 einnimmt, mit seiner Stößelachse 23 einen größeren Winkel 27 mit der Achse 10-10 ein, wobei diese Endstellungen des Stößels 12 auf verschiedenen Seiten der Achse 10-10 liegen, so daß der Stößel 12 eine Totpunktlage einnimmt, wenn seine Stößelachse 23 mit der Achse 10-10 fluchtet.

Da die Kugelpfannen 35 und 37 in der Richtung der Achse 10-10 einen kleineren Abstand zueinander aufweisen, als er in bezug auf die Länge des Stößels 12 an sich erforderlich wäre, kann der Stößel 12 seine Totpunktlage nur unter dem Zusammenpressen des elastischen Kissens 39 durchlaufen. Auf diese Weise ist eine einfache wirksame Arretierung für die Verriegelungsstellung 5 des Riegel­ elementes 3 geschaffen, für die der kleinere Winkel 28 als Anteil der translatorischen Verlagerung des Stößels 12 zwischen seinen Endstellungen benötigt wird.

Um das Riegelelement 3 in eine strichpunktiert angedeutete Freigangstellung 6 zu betätigen, sind die beiden Schieber 8 und 14 durch einen weiteren Stößel 13 miteinander kine­ matisch verbunden, welcher sich in entsprechender Weise wie der Stößel 12 mit seinen kugelförmig ausgebildeten Stößelenden an einer Kugelpfanne 36 des Riegel-Schiebers 8 und an einer Kugelpfanne 38 des Stell-Schiebers 14 gelen­ kig abstützt. In der Freigangstellung 6 sind die Ein­ griffsglieder 4 des Riegelelementes 3 außer Eingriff ge­ genüber den Gegeneingriffsgliedern 7 der Kolbenstange 1.

Während die eine Kugelpfanne 38 wiederum als taschenförmige Ausnehmung einteilig mit dem Stell-Schieber 14 ausgebildet ist, stützt sich die andere, in der Zen­ tralbohrung des Riegel-Schiebers 8 axial verschiebbar ge­ führte Kugelpfanne 36 in dem von der Kolbenstange 1 weg weisenden Richtungssinn der geometrischen Achse 10-10 über ein elastisches Kissen 40 gegen ein starres scheibenför­ miges Drucklager 53 des Riegel-Schiebers 8 ab.

Auch der Stößel 13 schließt in seiner gezeichneten, der Verriegelungsstellung 5 zugehörigen Endstellung mit seiner durch die beiden Anlenkpunkte bzw. Gelenkzentren 24 und 25 gehenden Stößelachse 26 einen relativ großen Winkel 29 mit der geometrischen Achse 10-10 ein, welcher im wesent­ lichen dem zur Umschaltung des Riegelelementes 3 erfor­ derlichen Anteil an der translatorischen Verlagerung des Stößels 13 zwischen seinen Endstellungen entspricht. Da­ gegen ist der Winkel 30 wiederum relativ klein, den die Stößelachse 26 in der strichpunktierten Endstellung - welche der Freigangstellung 6 und somit der Endstellung 20 des Stell-Schiebers 14 entspricht - mit der geometrischen Achse 10-10 einschließt, welcher zur Erzielung einer Ar­ retierung der Freigangstellung 6 verwendet ist. Zu diesem Zweck liegen die beiden Endstellungen des Stößels 13 gleichfalls beiderseits der geometrischen Achse 10-10, so daß der Stößel 13 eine Totpunktlage durchlaufen muß, in welcher seine Stößelachse 26 mit der Achse 10-10 fluchtet. In Richtung der Achse 10-10 ist der Abstand zwischen den Kugelpfannen 36 und 38 wiederum kleiner, als er in bezug auf die Länge des Stößels 13 erforderlich wäre, so daß ein Durchlaufen der Totpunktlage nur unter Zusammenpressung des elastischen Kissens 40 möglich ist.

Der hydrostatische Lenkmotor der Kolbenstange 1 kann bei­ spielsweise an der Hinterachse oder an einer der hinteren Achsen eines Kraftfahrzeuges angeordnet sein. Die Um­ schaltung des Riegelelementes 3 erfolgt dann von einem Schalter am Armaturenbrett aus mittels wechselweiser Druckluftbeaufschlagung der Arbeitsdruckkammern 44 und 45.

Über optische Anzeigemittel am Armaturenbrett, welche durch die Endlagen-Schalter 49 und 50 angesteuert werden, hat der Fahrer stets eine Information über den Betriebs­ zustand der Zusatzlenkung.

Die Betriebssicherheit der Verriegelungsvorrichtung ist durch die zwangsweise kniehebelartige Endlagenarretierung des Riegelelementes 3 hoch.

Die Dicke bzw. Elastizität der Kissen 39 und 40 kann in den Richtungen der Achse 10-10 so bemessen sein, daß in einer oder beiden Endstellungen 19 bzw. 20 die zugehörigen Anschläge 16, 17 bzw. 18, 51 durch eine Komponente der Federkraft in gegenseitiger Anlage gehalten sind.

Claims (1)

1. Verriegelungsvorrichtung insbesondere für ein Druckmittel- Stellglied der Axialkolbenbauart einer hydrostatischen Zusatz­ lenkung eines Kraftfahrzeuges, bei der ein in einer Aufnahme­ bohrung eines Gehäuse verschiebbar geführter Riegel-Schieber zur Betätigung eines wenigstens ein formschlüssiges Eingriffs­ glied aufweisenden Riegelelementes zwischen einer Verriege­ lungs- und einer Freigangstellung mit einem schieberartigen Stell-Element so zusammenarbeitet, daß sich das Eingriffsglied und ein zu verriegelndes Gegeneingriffsglied in der Verriege­ lungsstellung in gegenseitigem Eingriff, dagegen in der Frei­ gangstellung außer Eingriff befinden, und bei der das in einer Gehäusebohrung des Gehäuses beweglich aufgenommene Stell-Ele­ ment durch einen Axialkolben eines Druckmittel-Stellgliedes betätigbar ist, dessen Zylinderbohrung sowohl bewegungsfest zum Gehäuse als auch zentrisch zu einer Gehäuseachse angeordnet ist, die senkrecht wie auch in einer gemeinsamen Gehäuseebene zur Gehäuseachse der Aufnahmebohrung für den Riegel-Schieber liegt, und bei der zur Betätigung des Riegelelementes in die Verriegelungsstellung ein Stößel verwendet ist, welcher mit seinen Stößelenden jeweils an Riegel-Schieber und Stell-Element so angelenkt ist, daß seine durch die beiden Gelenkzentren ge­ hende Stößelachse eine Totpunktlage in bezug auf die Gehäuse­ achse der Aufnahmebohrung für den Riegel-Schieber bei der Be­ tätigung durchläuft, und bei der zur Betätigung des Riegelele­ mentes ein zusätzlicher Stößel verwendet ist, welcher mit seinem einen Stößelende am Stell-Element und mit seinem anderen Stößelende über ein weiteres Gelenk so angelenkt ist, daß seine durch die beiden Gelenkzentren gehende Stößelachse eine Tot­ punktlage in bezug auf die Gehäuseachse der Aufnahmebohrung für den Riegel-Schieber bei der Betätigung durchläuft, und bei der zur Fixierung des mit dem Axialkolben in den Richtungen der zur Zylinderbohrung zentrischen Gehäuseachse bewegungsfest verbun­ denen Stell-Elementes in zwei der Verriegelungs- bzw. der Freigangstellung entsprechenden Endstellungen Anschlag- und korrespondierende Gegenanschlagmittel dem Axialkolben einer­ seits und der Zylinderbohrung andererseits zugeordnet sind, und bei der die Stößel in ihrer jeweiligen der Betätigung des Rie­ gel-Schiebers entsprechenden Endlage mit ihrer Stößelachse ge­ genüber der Gehäuseachse der Aufnahmebohrung für den Riegel- Schieber einen kleineren Winkel einschließen als in ihrer an­ deren Endlage, dadurch gekennzeichnet, daß der Riegel-Schieber (8) einen Durchgang (34) für einen als Stell-Element verwendeten Stell-Schieber (14) aufweist, daß der Stell-Schieber (14) mittels der ihn aufnehmenden Gehäusebohrung (15) gegenüber dem Gehäuse (2) radial unbeweglich geführt ist, daß der zusätzliche Stößel (13) zur Betätigung des Riegelele­ mentes (3) in die Freigangstellung (6) verwendet und mit seinem anderen Stößelende (Gelenkzentrum 25) am Riegel-Schieber (8) angelenkt ist, derart, daß der eine Stößel (12) den kleineren Winkel (28) und gleichzeitig der andere Stößel (13) den grö­ ßeren Winkel (29) gegenüber der Gehäuseachse (10-10) aufweist, bei Betätigung des Riegelelementes (3) in die Verriegelungs­ stellung jedoch umgekehrt, und daß wenigstens eines der beiden Gelenke (Kugelpfanne 35 bzw. 36) der Stößel (12 und 13) gegenüber dem Stößel (12 bzw. 13) und/oder gegenüber dem zugehörigen Schieber (8 bzw. 14) elastisch (Kissen 39 bzw. 40) angeordnet ist, und daß in der Totpunktlage der Abstand der beiden schieberseitigen Gelenkhälften (Kugelpfannen 35 und 37 bzw. 36 und 38) an sich kleiner ist als die Länge des zugehörigen Stößels (12 bzw. 13).