DE4429425C1 - Spannvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung mit vielfältigen Einsatzmöglichkeiten. Es sind diverse Spann­ vorrichtungen bekannt, deren allgemeine Aufgabe es ist, Gegenstände raumfest, d. h. an einem anderen, als Gestell dienenden Gegenstand zu halten bzw. zu verspannen. Es können Werkstücke an Arbeitstischen, in Bearbeitungsma­ schinen oder in Montageeinrichtungen gehaltert werden. Es ist ein Einsatz der Spannvorrichtung als Behälterver­ schluß, als Bordwandverschluß bei Kraftfahrzeugen, als Befestigungsmittel eines Dachgepäckträgers am Auto und vieles mehr möglich.

Häufig besteht die Notwendigkeit, ein Spannelement erst über/unter den zu verspannenden Gegenstand zu verschwen­ ken und diesen dann translatorisch zu verspannen.

Beispielsweise sind in der DE-OS 37 09 335 und in dem DE-GM 90 02 387 Spannvorrichtungen für Dachgepäckträger ge­ zeigt und beschrieben. Hier sind Spannelemente über Kop­ pelstangen an Betätigungshebeln gelagert, wobei die Betä­ tigungshebel um eine raumfeste Achse verschwenkbar sind. Für ein Aufsetzen der Dachgepäckträger und die Bedienung der Spannvorrichtung sind beide Hände einer Person nötig. Da das Spannelement beim Aufsetzen des Dachgepäckträgers frei nach unten hängt, kann es gegen Dachteile stoßen, was Lackschäden zur Folge haben kann. Beim Verspannen muß mit einer Hand das Spannelement in der richtigen Position gehalten werden, während mit der anderen Hand der Betäti­ gungshebel verschwenkt wird. Vergleichbare Probleme gibt es bei Behälterverschlüssen und beim Verspannen von Werkstücken.

Die DE-PS 34 19 878 zeigt eine Spannvorrichtung, deren Spannelement eine immer definierte Bewegung ausführt. Dies wird erreicht, indem es über eine Vielzahl von Kop­ pelgliedern an einem Betätigungselement angelenkt ist. Die Spannbewegung selbst hat keinen linearen Anteil, so daß beim Spannen Reibung und damit Verschleiß auftritt oder das Werkstück verschoben wird, also nicht positions­ genau verspannbar ist.

Aus dem DE-GM 88 11 528 ist eine Verriegelungsvorrichtung bekannt, deren Spannhebel in einer Zwangsführung gleitet, wobei speziell eine schräg nach oben/unten gerichtete Gleit-/Kippbewegung beschrieben ist. Im Bereich der Gleitführung tritt hoher Verschleiß auf, und durch das dort erforderliche Spiel ist keine exakte Reproduzierbar­ keit der Bewegung des Spannhebels möglich.

Eine weitere Spannvorrichtung ist in der DE-PS 32 44 086 beschrieben. Hier ist ebenfalls ein Spannelement über ei­ ne Koppelstange gelenkig mit einem Betätigungshebel ver­ bunden. Ein Gelenkzapfen zwischen der Koppelstange und dem Spannelement ist in einer Kulissenführung verschieb­ bar und ein freies Ende des Spannelementes bewegt sich in einer tunnelartigen Führung. Das in diesem Bereich als Gewindebolzen ausgeführte Spannelement verschleißt durch die Bewegung in der Führung, und auch die Kulissenführung ist im harten Alltagsbetrieb störanfällig. Erreicht wird durch die Art der Anlenkung des Spannelementes, daß es beim Spannen erst eine gemischte Schub-Schwenk-Bewegung und dann eine annähernd translatorische Bewegung voll­ zieht, was prinzipiell positiv, da praktisch für eine Be­ dienperson ist.

In der GB 22 41 278 A ist eine Behälter-Spannvorrichtung gezeigt und beschrieben, deren Spannelemente und Koppel­ stangen sowie ein Verbindungsglied zu einem Betätigungs­ hebel in Kulissenführungen verdreh- und verschiebbar ge­ lagert sind. Die Spannelemente vollziehen eine kombinier­ te translatorische und rotatorische Bewegung mit den o. g. Nachteilen. Insbesondere die Kulissenführungen der Koppelstangen sind stark verschleißanfällig. Die Spann­ vorrichtung wird durch einen aufwendigen Sperrmechanismus mit Feder in einer Spann-Position gehalten.

Des weiteren ist aus der FR-OS 26 98 131 ein Behälterver­ schluß bekannt. Ein Spannelement ist in einem Dreh-Schub- Gelenk gelagert, wobei es translatorisch durch Hydraulik­ druck bewegt wird und dabei an einer Führung entlangglei­ tet. Auch diese Vorrichtung ist aufwendig und verschleiß­ anfällig.

Es ist Aufgabe der Erfindung, mit geringem Aufwand eine verschleißarme und einfach bedienbare Spannvorrichtung zu schaffen, deren Spannelement beim Spannen eine exakt de­ finierte erst rotatorische und dann translatorische Bewe­ gung ausführt.

Zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich die erfindungsge­ mäße Spannvorrichtung durch die im Patentanspruch 1 ange­ gebenen Merkmale aus. Weitere vorteilhafte Merkmale erge­ ben sich aus den Patentansprüchen 2 bis 8.

Die Spannvorrichtung zeichnet sich aus durch ein in einem Dreh-Schub-Gelenk gelagertes Spannelement, welches über eine Koppelstange gelenkig mit einem Betätigungshebel verbunden ist. Das Dreh-Schub-Gelenk ist raumfest um eine Achse verschwenkbar gelagert, so daß das Spannelement so­ wohl um diese Achse verschwenkbar, als auch in dem Gelenk translatorisch verschiebbar ist. Der Betätigungshebel ist um eine ebenfalls raumfeste Achse verschwenkbar gelagert und die Koppelstange verbindet das Spannelement mit dem Betätigungshebel, wobei Gelenkachsen jeweils im Abstand von den Schwenkachsen des Gelenkes bzw. des Betätigungs­ hebels angeordnet sind. Zwischen dem Dreh-Schub-Gelenk und dem Spannelement ist eine translatorisch spannbare Feder angeordnet. Die Feder wird beim Verschieben des Spannelementes in dem Dreh-Schub-Gelenk in Spannrichtung gespannt und entspannt sich beim Öffnen der Spannvorrich­ tung. Ihre Kraft wirkt damit einer translatorischen Spannbewegung entgegen, die beim Schließen der Spannvor­ richtung erfolgt.

Die Verschwenkbarkeit des Dreh-Schub-Gelenkes bzw. des Spannelementes ist durch einen Anschlag begrenzt. Bei dieser kinematischen Auslegung der Spannvorrichtung ist gewährleistet, daß beim Schließen der Spannvorrichtung immer erst ein Verschwenken des Spannelementes um die Achse des Dreh-Schub-Gelenkes erfolgt, bis dieses oder das Spannelement selbst an dem Anschlag anliegt. Danach kann bei weiterem Verschwenken des Betätigungshebels nur noch eine Verschiebung des Spannelementes in dem Dreh- Schub-Gelenk stattfinden. Dabei ist die Spannvorrichtung kinematisch derart ausgelegt, daß der Betätigungshebel über eine Totpunktlage geführt wird, wie dies bekannt ist. Hierbei wird der Betätigungshebel zusätzlich durch die Kraft der Feder in der Übertotpunktlage gehalten, wenn ein entsprechender Anschlag für den Betätigungshebel vorgesehen ist. Damit ist die Spannvorrichtung auch für schwingungsbelastete Einsatzorte geeignet.

Vorzugsweise sollte die wirksame Länge der Koppelstange einstellbar sein, wodurch die Kinematik der Spannvorrich­ tung in Grenzen veränderbar ist. Beispielsweise können so verschieden dicke Gegenstände verspannt werden. Von wei­ terem Vorteil ist, wenn die Feder ständig, also auch bei geöffneter Spannvorrichtung, unter einer vorwählbaren Grundspannung steht. Dies ist durch einen einstellbaren Anschlag zwischen dem Dreh-Schub-Gelenk und dem Spannele­ ment erreichbar, der die translatorische Beweglichkeit des Spannelementes entgegen der Spannbewegungsrichtung einschränkt. Gleichzeitig ist dadurch eine zusätzliche Einstellmöglichkeit für die Kinematik der Elemente der Spannvorrichtung gegeben.

Details der Erfindung werden anhand von Ausführungsbei­ spielen beschrieben. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine Spannvorrichtung mit auf Zug belaste­ tem Spannelement in schematischer Darstel­ lung;

Fig. 2 eine Spannvorrichtung mit auf Druck bela­ stetem Spannelement in schematischer Dar­ stellung;

Fig. 3 eine Spannvorrichtung zur Halterung eines Dachgepäckträgers an einem Fahrzeug;

Fig. 4 ein detailliert dargestelltes Dreh-Schub- Gelenk der Spannvorrichtung nach Fig. 3,
wobei jeweils unterschiedliche Positionen der Spann­ vorrichtungen mit verschiedenen Linientypen darge­ stellt sind.

Fig. 1 zeigt eine erste Spannvorrichtung, die an einer Werkbank 1 gelagert und beispielsweise zum Festspannen eines Werkstückes 2 geeignet ist. Sie wäre auch als Bord­ wandverschluß bei einem Kraftfahrzeug in nur geringfügig veränderter Weise nutzbar. Dargestellt sind hier und in den weiteren Figuren mit fetten Linien eine geöffnete Po­ sition, gestrichelt eine Zwischenposition und strichpunk­ tiert eine geschlossene Position. Eine Spannbewegung der Einzelteile erfolgt von der durchgehend gezeichneten in die strichpunktierte Stellung. Das Lösen geht in umge­ kehrter Richtung vor sich.

Ein Spannelement 3 ist in einem Dreh-Schub-Gelenk 4 gela­ gert, wodurch es um eine raumfeste Achse 5 verschwenkbar und in Richtung einer weiteren Achse 6 translatorisch verschiebbar ist. An einem Ende des Spannelementes 3 ist eine Koppelstange 7 gelagert, über die eine gelenkige Verbindung zu einem Betätigungshebel 8 geschaffen ist. Der Betätigungshebel 8 ist um eine raumfeste Achse 9 ver­ schwenkbar (im Beispiel an der Werkbank 1) gelagert. Ge­ lenkachsen 10, 11 der Koppelstange 7 befinden sich je­ weils im Abstand zu den parallelen Achsen 5 und 9. Über dem Spannelement 3 liegt oberhalb des Dreh-Schub-Gelenkes 4 eine Druckfeder 12. Sie stützt sich einerseits am Ge­ lenk 4 und andererseits an einem Absatz 13 des Spannele­ mentes 3 ab. Die Federkraft ist entgegen der translato­ rischen Spannbewegung des Spannelementes 3 in dem Dreh- Schub-Gelenk 4 gerichtet.

Wird der Betätigungshebel aus der geöffneten Position in die gestrichelt gezeichnete Zwischenposition überführt, verschwenkt das Spannelement 3 um die Achse 5 des Gelen­ kes 4, ohne sich translatorisch zu bewegen. Es bewegt sich somit mit ausreichend Spielraum über das Werkstück 2. In der gezeigten Zwischenposition schlägt das Dreh- Schub-Gelenk 4 gegen einen raumfesten Anschlag 14 der Werkbank 1 und ist nicht weiter verschwenkbar. Bei weite­ rer Drehung des Betätigungshebels 8 um seine Achse 9 er­ folgt eine ausschließlich translatorische Bewegung des Spannelementes 3 bis in die geschlossene (strichpunk­ tierte) Position, wobei die Feder 12 gespannt und das Werkstück 2 festgeklemmt wird. Bei dieser Bewegung wird eine Totpunktlage überschritten, was durch die Geraden 15, 16 verdeutlicht ist. Die Gerade 15 verbindet die Ach­ sen 9 und 11 des Betätigungshebels 8, die Gerade 16 schneidet die Achsen 10 und 11 der Koppelstange 7. Die Totpunktlage ist durch Deckungsgleichheit dieser Geraden 15, 16 definiert. Dieser Bewegungspunkt wird überschrit­ ten, bevor der Betätigungshebel 8 an einer Anschlagfläche der Werkbank 1 anschlägt. Die erzeugte Spannkraft hält den Betätigungshebel 8 in Verbindung mit der Federkraft der Druckfeder 12 in dieser Position.

In Fig. 2 ist eine vergleichbare Vorrichtung gezeigt, wo­ bei gleiche Funktionselemente auch gleiche Bezugszeichen erhalten. Ein Spannelement 17 ist im verspannten Zustand nicht (wie im ersten Ausführungsbeispiel) auf Zug, son­ dern auf Druck belastet. Es sind wiederum eine Koppel­ stange 18, ein Betätigungshebel 19 sowie ein Dreh-Schub- Gelenk 20 vorgesehen. Das Dreh-Schub-Gelenk 20 ist über eine Zugfeder 21 mit einem Gelenkzapfen 22 des Spannele­ mentes 17 verbunden. Bei dem Spannelement 17 entfällt der Absatz 13, der im vorigen Beispiel für die Druckfeder 12 erforderlich war. Des weiteren ist kein gesonderter An­ schlag für das Dreh-Schub-Gelenk 20 bzw. das Spannelement 17 vorgesehen, da die Verschwenkbarkeit des Spannelemen­ tes 17 durch das Werkstück selbst begrenzt ist. Eine An­ schlagfläche 23 für die Endlage des Betätigungshebels 19 wird von einem raumfesten Gestell 24 gebildet, wobei auch hier wieder die Totpunktlage überschritten ist.

Ein drittes Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 zeigt eine Spannvorrichtung für einen Dachgepäckträger. Hier soll ein Querträger 25 an einer Dachreling 26 eines Kraftfahrzeuges sicher gehaltert werden. Ein Spannelement 27 ist über ein Dreh-Schub-Gelenk 28 verschwenk- und ver­ schiebbar an einem Endstück 29 des Querträgers 25 gela­ gert. Eine Verbindung zu einem ebenfalls am Endstück 29 gelagerten Betätigungshebel 30 ist durch eine Koppel­ stange 31 gegeben. Bei einer Bewegung der Spannvorrich­ tung aus der geöffneten in die geschlossene Stellung ver­ schwenkt das Spannelement 27 (das mit der Form der Dach­ reling 26 korrespondiert) zuerst unter die Dachreling 26, bis das Spannelement 27 an der Dachreling 26 oder an ei­ nem Anschlag des Endstückes 29 anschlägt. Danach wird es translatorisch in Richtung der Achse 6 bewegt, wobei ein Verspannen an der Dachreling 26 stattfindet. Gleichzeitig wird auch eine Druckfeder 32 gespannt, die die freie Beweglichkeit des Spannelementes 27 in dem Dreh-Schub-Ge­ lenk 28 behindert. Ihre Kraft wirkt einer translatori­ schen Spannbewegung des Spannelementes 27 entgegen. Die Feder 32 ist im vorgespannten Zustand eingebaut, so daß das Spannelement 27 auch im geöffneten Zustand gegen ei­ nen Anschlag gepreßt wird, der im Beispiel von einem Si­ cherungsring 33 gebildet wird. Der Anschlag und damit die Position des Spannelementes 27 sowie die Vorspannung der Druckfeder 32 sind veränderbar, in dem beispielsweise Un­ terlegscheiben zwischen den Sicherungsring 33 und das Dreh-Schub-Gelenk 28 gelegt werden, oder eine Einstell­ mutter Verwendung findet. Die Kinematik der Spannvorrich­ tung ist auch veränderbar, wenn die wirksame Länge der Koppelstange 31 veränderbar ist. Dies ist hier nicht ge­ zeigt, aber mit geringem Aufwand realisierbar, wenn die Koppelstange 31 beispielsweise als Schraube ausgelegt ist.

Auch in diesem Beispiel wird der Betätigungshebel 30 bei seiner Bewegung in die (strichpunktierte) geschlossene Position über einen Totpunkt geführt. Hier kann er mit Hilfe eines Schlosses sicherbar sein. Die Sicherung muß aber ausschließlich gegen Diebstahl, nicht aber gegen un­ beabsichtigtes Lösen erfolgen.

Der Dachgepäckträger ist so auf die Dachreling 26 auf­ setzbar, ohne daß die Spannelemente 27 im Weg sind. Diese vollziehen beim Schließen der Spannvorrichtung ganz exakt definierte Bewegungen, was auch für die anderen Ausfüh­ rungsbeispiele gilt.

Claims (8)

1. Spannvorrichtung gekennzeichnet durch ein Spannele­ ment (3; 17; 27), das in einem raumfesten Dreh- Schub-Gelenk (4; 20; 28) gelagert und über eine Kop­ pelstange (7; 18; 31) gelenkig mit einem um eine raumfeste Achse (9) verschwenkbar gelagerten Betäti­ gungshebel (8; 19; 30) verbunden ist, wobei eine translatorisch spannbare Feder (12; 21; 32) zwischen dem Dreh-Schub-Gelenk (4; 20; 28) und dem Spannele­ ment (3; 17; 27) angeordnet ist.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Feder (12; 21; 32) das Spannele­ ment (3; 17; 27) mit einer Kraft beaufschlagt, die entgegen einer translatorischen Spannbewegung des Spannelementes (3; 17; 27) in dem Dreh-Schub-Gelenk (4; 20; 28) gerichtet ist.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Koppelstange (7; 18; 31) bei einer Spannbewegung des Betätigungshebels (8; 19; 30) über eine Totpunktlage geführt wird, in der eine die Gelenkachsen (10, 11) der Koppelstange (7; 18; 31) verbindende Gerade (16) deckungsgleich mit einer Geraden (15) ist, die den Drehpunkt der raumfesten Achse (9) des Betätigungshebels (8; 19; 30) (1; 24; 29) mit der Gelenkachse (10) zwischen der Koppelstange (7; 18; 31) und dem Spannelement (3; 17; 27) verbindet.

4. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, ge­ kennzeichnet durch einen Anschlag (23) für den Betä­ tigungshebel (8; 19; 30), der nahe der Totpunktlage die Verschwenkbarkeit des Betätigungshebels (8; 19; 30) in einer Bewegungsrichtung begrenzt.

5. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, ge­ kennzeichnet durch einen Anschlag (14) für das Spannelement (3; 17; 27), der die Verschwenkbarkeit des Spannelementes (3; 17; 27) um eine Drehachse (5) des Dreh-Schub-Gelenkes (4; 20; 28) in einer Bewe­ gungsrichtung begrenzt.

6. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Verschiebung des Spannelementes (3; 17; 27) in dem Dreh-Schub-Gelenk (4; 20; 28) entgegen der Kraft der Feder (12; 21; 32) nur bei Anliegen des Spannelementes (3; 17; 27) an dem Anschlag (14) erfolgt.

7. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die wirksame Länge der Koppelstange in Grenzen variabel einstellbar ist.

8. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die translatorische Beweg­ lichkeit des Spannelementes (27) in dem Dreh-Schub- Gelenk (28) entgegen der Spannbewegungsrichtung durch einen einstellbaren Anschlag (33) begrenzt ist.