DE8607180U1

DE8607180U1 - Hydraulischer Kraftschrauber

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Publication number: DE8607180U1
Application number: DE19868607180
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-03-15
Filing date: 1986-03-15
Publication date: 1987-07-16

Description

VON KREi&ER^: * ''sindNWAtO* EiSHOLD FUES VON KRE(SLER KELLER SELTING WERNER

PATENTANWÄLTE

Dr.-Ing. von Kreisler &tgr; 1973

Paul=Heinz Wagner Dr.-Ing, K.W. Eishold 11981

Haus Nr. 70 Dr₁-InQ₁K-ScKOnWaId

Dr.J.F.Fues

Much-Birrenbachshöhe DipL-Chem. Alek von Kreisler

Dipl.-Chem. Carola Keller
Dipl.-Ing. G. Selling
Dr. H.-K. Werner

DEICHMANNHAUS AM HAUPIBAHNHOF

D-5000 KÖLN 1 14. März 1986

Sg/cs

Hydraulischer Kraftschrauber

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Kraftschrauber mit

einem Kopfstück, das ein zwischen zwei Stirnwänden drehbar gelagertes Ringstück zum drehfesten Verbinden mit einer zu drehenden Schraube aufweist,

einem in dem Kopfstück koaxial zu dem Ringstück gelagerten Hebel, der mit einem Ratschenelement außen an dem Ringstück angreift,

einem von dem Kopfstück starr abstehenden Gehäuseteil, welches einen Hydraulikzylinder enthält,

^un£l einem in dem Hydraulikzylinder bewegbaren

Kolben, dessen Kolbenstange beweglich an dem Hebel angreift.

Bekannte Kraftschrauber dieser Art (DE-OS 34 13 202, DE-GM 84 35 272) haben ein aus dem Kopfstück und dem

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Gehäuseteil bestehendes Gehäuse, dessen genannte Teile entweder ein einstückiges Gehäuse bilden oder lösbar miteinander Verbunden sind. Durch hin·" und hergehönden Antrieb des Kolbens in dem Zylinder wird der Hebel, der über das Ratschenelement an dem Ringstück angreift, hin- und hergeschwenkt, wobei er das Ringstück in der einen Drehrichtung mitnimmt und sich in der anderen Drehrichtung ohne Mitnahme des Ringstücks zurtickbewegt. Infolge des beweglichen Angriffs der Kolbenstange an dem Hebel braucht der Zylinder nicht pendelnd abge-* stützt zu sein, sondern die Zylinderbohrung kann integraler Bestandteil des Gehäuses sein. Es ist auch bekannt, den Zylinder separat von dem Gehäuse zu fertigen und ihn gelenkig an der rückwärtigen Stirnwand des Gehäuses abzustützen (DE-OS 34 13 202). In diesem Fall ist das den Zylinder aufnehmende Gehäuseteil wesentlich größer als der Zylinder, so daß der Zylinder in dem Gehäuseteil Schwenkbewegungen ausführen kann. Das Gehäuseteil hat im wesentlichen nur die Aufgabe, zu verhindern, daß Personen durch die Bewegung des Zylinders verletzt werden.

Bekannt ist weiterhin ein hydraulischer Kraftschrauber (DE-OS 34 16 881) mit einseitiger Druckbeaufschlagung des Zylinders. Der Zylinder ist bewegbar angeordnet, während der Kolben relativ zu dem Gehäuseteil fest ist. Der Kolben weist ein gelochtes Rohr auf, das von einer Schraubenfeder umgeben ist, welche den Zylinder in die Rückzugsposition treibt. Durch den hydraulischen Druck wird der an dem Hebel angreifende Hohlkolben des Zylinders, der in dem Gehäuseteil angeordnet ist, bewegt und anschließend im drucklosen Zustand durch die Kraft der Feder zurückgeholt.

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Die bekannten Kraftschrauber werden mit hydraulischen Drücken in der Größenordnung von etwa bis zu 850 bar betrieben. Bei Verwendung so hoher Drücke kann der Kraftschrauber in seinen Größenabmessungen kleiner gebaut werden, wobei allerdings die Gefahr besteht/ daß der Zylinder infolge des hohen Drucks reißt oder bricht. Dies stellt eine erhebliche Gefährdung dar. Beispielsweise können durch Materialfehler, die nicht ohne weiteres erkennbar sind, in der Zylinderwand Risse entstehen,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Kraftschrauber der eingangs genannten Art zu schaffen, der kleinformatig ausgebildet ist und mit einem hohen hydraulischen Druck betrieben werden kann, ohne daß bei Materialfehlern eine Gefährdung der Umgebung eintritt.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß das Gehäuseteil als Berstschutz ausgebildet ist und einen Kanal aufweist, dessen Wand den Hydraulikzylinder mit über dessen Länge im wesentlichen konstanten Abstand umgibt, wobei Hydraulikzylinder und itanal wenigstens annähernd koaxial zueinander ausgerichtet sind.

Bei dem erfindungsgemäßen Kraftschrauber bildet das den Zylinder umgebende Gehäuseteil einen Berstschutz, der den Zylinder mit geringem radialen Abstand umgibt. Der Zylinder nimmt die in seinem Innern herrschende hydraulische Kraft auf und ist imstande, dem Druck selbständig standzuhalten. Wenn die Zylinderwand bricht oder reißt, fängt das Gehäuseteil die abspringenden Partikel

und austretendes Hydrauliköl ab, so daß keine Teile in die Umgebung fliegen. Das Gehäuseteil ist so dickwandig ausgeführt, daß es diese Funktion ausüben kann. Der radiale Abstand des Gehäuseteils von dem Zylinder ist so klein, daß Teile, die sich beim Bersten des Zylinders ablösen, unverzüglich abgefangen werden, so daß sie keine wesentliche kinetische Energie erlangen. Das Gehäuseteil dient zur lockeren Führung des Zylinders, ohne diesen jedoch gegen den hydraulischen Druck abzustützen oder zu verstärken. Der Zylinder bildet eine selbständige Einheit im Innern des Gehäuseteils und er wird von diesem lediglich in axialer Richtung abgestützt, um die beim Schwenken des Hebels auftretende Reaktionskraft abzuleiten.

Der Außendurchmesser des Hydraulikzylinders ist vorzugsweise um weniger als lmm kleiner als der Innendurchmesser des Kanals. Auf diese Weise ist eine hinreichende Bewegungsmöglichkeit des Zylinders zur freien Anpassung an die jeweilige Kraftrichtung möglich, ohne daß der Freiraum so groß wird, daß abspringende Teile eine zu große kinetische Energie erhalten.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Kolbenstange von einer Schraubenfeder umgeben, . deren eines Ende gegen den Kolben und deren anderes Ende gegen eine Innenschulter des Hydraulikzylinders drückt. Hierdurch wird eine einfache und kostengünstige Konstruktion erreicht und der Raum im Innern des Gehäuseteils wird ohne unnötige Leerräume vollständig genutzt, wodurch ebenfalls die baulichen Abmessungen des Kraftschraubers verritv.:«; werden.

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Gemäß weiterer Erfindung ist vorgesehen, daß das Ratschenelement über ein kugelförmiges oder halbkugelförmiges Druckstück unmittelbar an dem Hebel abgestützt ist. Durch das Druckstück wird eine selbsttätige Anpassung des Ratschenelementes in allen Richtungen an den Hebel erreicht, wobei einerseits zwischen Ratschenelement und Druckstück und andererseits zwischen Druckstück und Hebel eine vollflächige Anlage sichergestellt ist, so daß örtliche Spannungsspitzen vermieden werden. Dadurch, daß zwischen dem Ratschenelement und der Stütz-

ICI fläche des Hebels nur das Druckstück vorhanden ist, kann die Länge des Hebels gegenüber einem sonst gebräuchlichen Kniehebel verringert werden. Eine Verrin= gerung des Hebels ist wegen der Verwendung sehr hoher Drücke im Zylinder möglich. Durch die verringerte Hebellänge v/erden die Abmessungen des Gerätes ebenfalls verkleinert.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. 20

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Kraftschraubers

mit Rückführfeder und
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Fig. 2 ein anderes Ausführungsbeispiel mit hydraulischer Kolbenrückführung.

Der in Fig. 1 dargestellte Kraftschrauber weist ein Gehäuse 10 auf, das aus dem Kopfstück 11 und dem unlösbar mit ihm verbundenen zylindrischen Gehäuseteil 12 besteht. Das Kopfstück 11 weist parallele Stirnwände 13 auf, von denen in der Zeichnung nur eine sichtbar ist.

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Zwischen zwei axial zueinander ausgerichteten und miteinander fluchtenden Bohrungen der Stirnwände 13 ist das Ringstück 14 gelagert. Das Ringstück 14 weist ein Innenprofil 15 auf, in welches eine (nicht dargestellte) Welle eingesteckt werden kann. Diese Welle weist ein Außenprofil auf, welches dem Innenprofil 15 entspricht. Die Welle kann von beiden Seiten des Gehäuses her eingesteckt werden. Die Welle steht nach einer oder nach beiden Seiten des Gehäuses über. Sie besitzt an dem überstehenden Ende ein Innen- oder ein Außenprofil, so daß sie drehfest mit dem Schraubenkopf bzw. dessen Schlüsselnuß verbindbar ist.

Mit der Außenverzahnung 16 des Ringelementes 14 wirkt ein Ratchenelement 17 zusammen, das aus einem keilförmigen Ratschenschuh besteht und in einer Aussparung des Hebels ]8 angeordnet ist. Der Hebel 18 ist koaxial zu dem Ringstück 14 gelagert und er kann relativ zu diesem Ringstück um die gemeinsame Achse herum geschwenkt werden. Das Ratschenelement 17 kann mit einer l'onkav gestalteten verzahnten Fläche 19 in die Außenverzahnung 16 des Ringstücks 14 eingreifen. An seinem rückwärtigen Ende ist das Ratschenelement 17 mit einer etwa halbkugelförmigen Ausnehmung versehen, in die das halbkugelförmige Druckstück 20 eingesetzt ist. Die ebene Rückfläche des Druckstücks 20 liegt vollflächig an der planen Rückfläche 21 der Ausnehmung des Hebels 18 an. Das Druckstück 20 kann auch auf der Rückfläche 21 gleiten. Diese Rückfläche verläuft unter einem spitzen Winkel zu derjenigen Tangente des Ringstücks 14, die die radiale Mittellinie 54 der Verzahnungsfläche 19 schneidet. Das Ratschenelement 17 kann sich unter Abstützung durch die Kugelfläche des Druckstücks 20 in allen Richtungen frei auf die Außenverzahnung 16 einstellen, so

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daß bei Eingriff der Zähne der Verzahnungsfläche 19 in die Außenverzahnung 16 Verkantungen des Ratschenelements 17 vermieden werden. Das Ratschenelement 17 ist so orientiert, daß es bei einer Bewegung des Ringstücks 14 in der einen Drehrichtung (nach der Zeichnung im Gegenuhrzeigersinn) von der Außenverzahnung 16 abhebt, so daß das Ringstück 14 in dieser Richtung frei drehbar ist, und bei einer Drehung des Ringstücks 14 in der Gegenrichtung (im Uhrzeigersinn) mit seiner Verzahnung das Ringstück J-. lockiert.
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An dem Hebel 18 ist eine die Ausnehmung nach außen überdeckende Platte 22 befestigt, die einen Führungsschlitz

23 für einen vom Ratschenelement 17 abstehenden Stift

24 enthält. Die Platte 22 dient zur Begrenzung der Ausschwenkbewegung des Uatschenelementes 17 und zu dessen Führung beim Abheben vom Ringstück 14. Außerdem ist an der Platte 22 eine Feder 25 befestigt, deren Ende an dem Stift 24 angreift und die etwa tangential zu dem Ringsttick 14 an dem äußeren Ende des Ratschenelementes 17 zieht. Die Feder 22 zieht einerseits das Ratschenelement 17 gegsn das Druckstück 20 und übt andererseits auf das äußere Ende des Ratschenelementes eine geringe Kraftkomponente aus, die bestrebt ist, das äußere Ende der Verzahnungsfläche 19 von der Außenverzahnung 16 abzuheben.

An dem (dem Gehäuseteil 12 zugewandten) inneren Ende des Ratschenelementes 17 greift eine Feder 26 an, die am Hebel 18 befestigt ist und das Ratschenelement in Richtung auf das Gehäuseteil 12 zieht, um das innere Ende der Verzahnungs fläche 19 mi·- der Außenverzahnung 16 in Eingriff zu bringen. Auch die Feder 26 verläuft annähernd tangential zum Ringstück 14.

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Das Gehäuseteil 12 bildet einen langgestreckten innen- |

raum, vorzugsweise mit Über die Länge konstantem Quer- |

schnitt* Die Achse des Innenraums verläuft rechtwinklig ^!j

zur Achse des Ringstücks 14 und hat einen Abstand von |

dieser Achse, so daß das gesamte einstückige Gehäuse 10 j im wesentlichen L-förmig ist* In dem zylindrischen

innenraüm des Gehäuseteils 12 ist der Hydraulikzylinder [

27 angeordnet* Dieser besteht aus einem Rohr, das am

rückwärtigen Ende mit einem Deckel 28 verschlossen ist. |

Der Deckel 28 stützt sich mit seinem rückwärtigen Ende .

an der Stirnwand 29 des Gehäuseteils 12 ab. Durch eine >

Bohrung dieser Stirnwand 29 ragt ein Anschlußstück 30 I

mit radialem Abstand hindurch. Das Ende 31 des An- !

schlußstücks 30 ist in einer Gewindebohrung des Deckels j

28 verschraubt. Das Anschlußstück 30 ist also am Deckel j 28 abdichtend befestigt und zusammen mit dem Hydraulikzylinder 27 in Grenzen relativ zu dem Gehäuseteil 12 : bewegbar. j^;

Der Außendurchmesser des Hydraulikzylinders 27 ist &iacgr;

kleiner als der Innendurchmesser des Gehäuseteils 12, |

so daß der Zylinder 27 im Gehäuseteil 12 ein geringes |

radiales Spiel hat und sich frei einstellen V^nn, ohne i

daß Biegemomente entstehen. Die Bewegung des Zylinders |

27 zum Kopfstück 11 hin wird durch einen Anschlag 32, |

z.B. in Form eines Federrings, der in eine Ringnut im |

Innern des Gehäuseteils 12 eingesetzt ist, begrenzt. |

Das Kopfstück Il ist mit einem zylindrischen Kragen 33 |

versehen, der das Ende des Gehäuseteils 12 übergreift \ und an dem Gehäuseteil 12 verschweißt ist. An dem
Kragen 33 ist mindestens eine Feder 34 befestigt, die

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an dem Ende des Hebels 18 angreift und den Hebel in j Richtung auf den Zylinder 27 zieht.

Im Innern des Hydraulikzylinders 27 ist der Kolben 35 verschiebbar. Von dem Kolben 35 steht die Kolbenstange 36 in Richtung auf das Kopfstück 11 ab. Am Ende der Kolbenstange 36 ist in einer kalottenförmigen Ausnehmung 37 eine Kugel 38 befestigt, die an ihrer Außenseite eine kalottenförmige Mulde 39 aufweist, welche eine konkave Kugelfläche bildet. Gegen die Mulde 39 drückt die konvexe Kugelfläche einer am Hebel 18 befestigten Kugelkalotte 40. Der Durchmesser der Mulde 39 entspricht demjenigen der Kugelkalotte 40/ so daß die beiden Kugelflächen flächenhaft gegeneinanderliegen.

Die dem Deckel 28 abgewandte Stirnwand des Hydraulikzylinders 27 enthält eine Führungsbuchse 41, welche Bestandteil des Zylinders ist und in welcher die Kolbenstange 36 gleitet. Durch die Führungsbuchse 41 führt außerdem ein Entlüftungskanal 43. An der Innenseite der Führungsbuchse 41 stützt sich die Schraubenfeder 44 ab, deren anderes Ende gegen den Kolben 35 drückt und bestrebt ist, diesen Kolben in seine Rückzugsposition zu bewegen, in der er am Deckel 28 anliegt. Die Schraubenfeder 44 wird durch die (eine oder mehrere) Feder 3 4 unterstützt. Die Feder 44 kann daher kleiner gemacht werden als dies ohne die Feder 34 möglich wäre. Dies führt zu kleineren Abmessungen des Gerätes.

Sämtliche Teile, die im Gehäuse 10 angeordnet sind, können durch eine durch den Deckel 45 verschlossene öffnung des Kopfstücks 11 hindurch montiert werden.

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Beim Betrieb des Kraftschraubers wird durch das Anschlußstück 30 hindurch öl mit hohem GfUCk von z*B* 800 bar in den Hydraulikzylinder 27 gedrückt, wodurch die Feder 44 susammengedrückt und der Hebel 18 in der Mitnahmerichtung verschwenkt wird, in der das Ratschenelement 17 das Ringstück 14 mitnimmt. Bei der anschließenden Druckentlastung drückt die Schraubenfeder 44 den Kolben 35 wieder in die Rückzugsposition und die Feder 34 zieht den Hebel 18 ebenfalls in die Rückzugsposition. Hierbei hebt das Ratschenelement 17 von der Außenverzahnung 16 ab, so daß es das Ringstück 14 nicht mitnimmt. Die Federn 25 und 26 sorgen. dafür, daß das Druckstück 20 von dem Ratschenelement 17 am Hebel 18 gehalten wird, sich jedoch relativ zu dem Hebel frei einstellen kann. Ferner sorgt die Feder 34 dafür, daß die Kugeln 38 und 40 in gegenseitiger Anlage bleiben.

Dadurch, daß die Kolben-Zylinder-Einheit nur einseitig mit Druck beaufschlagt wird, ist nur ein einziges Anschluß stück erforderlich, das in den Deckel 28 eingeseti/t werden kann. Eine Schwächung oder Querdurchbohrung des Hydraulikzylinders 27 ist nicht erforderlich.

Das Gehäuseteil 12 dient lediglich der losen Führung des Hydraulikzylinders 27, nimmt aber selbst keine hydraulischen Kräfte auf. Es dient als Berstschutz, um zu verhindern, daß im Falle eines Bruchs des Hydraulikzylinders 27 Materialteile in die Umgebung entweichen.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 entspricht weitgehend demjenigen der Fig. 1, so daß die nachfolgende Beschreibung auf die Erläuterung der Unterschiede beschränkt ist. Gemäß Fig. 2 weist die Wand des Hydrau-

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likzylinders 27 in der Nahe der die Kolbenstange 36 umgebende Führungsbüchse 41 radiale Bohrungen 47 auf, durch die der kolbenstangenseitige Zylinderraum 48 mit dem Freiraum 49 zwischen Hydraulikzylinder 27 und Gehäuseteil 12 in Verbindung steht.
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Neben dem Anschlußstück 30 für den Arbeitsdruck ist im Deckel 28 noch ein weiteres Anschlüßstück 50 vorgesehen, das über einen Druckschlauch mit einer hydraulischen Hilfsdruckquelle verbunden ist. Zwischen dem Anschlußstück 50 und dem Arbeitsraum des Zylinders 27 besteht keine direkte Verbindung. Vom Anschlußstück 50 führt ein radialer ölkanal 51, der im Deokel 28 ausgebildet ist, zum Ringraum 49. Der Rückhub des Kolbens 35 wird durch den Hilfsdruck bewirkt, der vom Anschlußstück 50 durch den ölkanal 51, den Ringspalt 49 und die Bohrungen 47 in den Rückhubraum 48 strömt* Der Hilfsdruck für den Kolbenrückhub ist viel kleiner als der dem Anschlußstück 30 zugeführte Arbeitsdruck.

Die hydraulische Rückführung des Kolbens hat gegenüber der Federrückführung den Vorteil, daß das Gerät auch in solchen Situationen eingesetzt werden kann, die große Rückhubkräfte erfordern, beispielsweise wenn die den Arbeitsdruck führende Schlauchleitung sehr lang ist. Beim Rückhub muß der Staudruck in der langen Arbeitsdruck-Schlauchleitung überwunden werden, um den Kolben in kurzer Zeit in seine Endlage zurückzuführen. Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 wird das Gehäuseteil 12 in vorteilhafter Weise zum Zuführen des Hilfsdruck zur Zylinderkammer 48 ausgenutzt. Dichtungen 52,53 dichten den Ringraum 49 und den Weg des Hilfsdrucköls gegen die Umgebung ab.

Claims

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1. Hydraulischer Kraftschrauber mit

einem Kopfstück (11), das ein zwischen zwei Stirnwänden (13) drehbar gelagertes Ringstück (14) zum drehfesten Verbinden mit einer zu drehenden Schraube aufweist»

einem in dem Kopfstück :13) koaxial zu dsm Ringstück (14) gelagerten Hebel (18) , der mit einem Ratschenelement (17) außen an dem Ringstück (14) angreift,

einem von dem Kopfstück (11) starr abstehenden Gehäuseteil (12) , welches einen Hydraulikzylinder (27) enthält,

und einem in dem Hydraulikzylinder (27) bewegbaren Kolben (35) , dessen Kolbenstange (36) beweglich an dem Hebel (18) angreift,

dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseteil (12) als Berstschutz ausgebildet ist und eiren Kanal aufweist, dessen Wand den Hydraulikzylinder (27) mit über dessen Länge im wesentlichen konstanten Abstand umgibt, wobei Hydraulikzylinder (27) und Kanal wenigstens annähernd koaxial zueinander ausgerichtet sind.

2. Kraftschräuber nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß der Außendurchmesser des Hydraulikzylinders (27) um weniger als 2mm - vorzugsweise um weniger als lmm - kleiner ist als der Innendurchmesser des Kanals.

3. Kraftschrauber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal an seinem dem Kopfstück (11) zugewandten Ende einen Anschlag (32) für den Zylinder (27) aufweist.

4. Kraftschrauber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daE die Kolbenstange (36) von einer Schraubenfeder (44) umgeben ist, deren eines Ende gegen den Kolben (35> und deren anderes Ende qegen eine Führungsbuchse (41) drückt.

5. Kraftschrauber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wand des Hydraulikzylinders (27) Bohrungen (47) vorgesehen sind und daß ein Freiraum (49) zwischen dem Hydraulikzylinder (27) und dem Gehäuseteil (12) vorgesehen ist.

6. Kraftschrauber, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ratschenelement

(17) über ein halbkugelförmiges Druckstück (20) unmittelbar an dem Hebel (18) abgestützt ist.

7. Kraftschrauber nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Hebel (18) und dem Ratschenelement (17) zwei Federn (25,26)

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angreifen/ von denen eine Feder (25) das äußere Ende des Ratschenelementes (17) etwa tangential Von dem Ringstüek (14) abzieht, während die andere Feder (26) das dem Hydraulikzylinder (27) zugewandte innere Ende des Ratschenelementes (17) in Richtung auf den Hydraulikzylinder zieht4

Kraftschrauber nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Hebel (18) mindestens eine Feder (34) angreift/ die den Hebel (18) gegen die Kolbenstange (36) gedrückt hält und den Kolben (35) in die Rückzugsstellung treibt.