WO2022083815A1 - Federspanner - Google Patents

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WO2022083815A1
WO2022083815A1 PCT/DE2021/100689 DE2021100689W WO2022083815A1 WO 2022083815 A1 WO2022083815 A1 WO 2022083815A1 DE 2021100689 W DE2021100689 W DE 2021100689W WO 2022083815 A1 WO2022083815 A1 WO 2022083815A1
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WO
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contact surface
pockets
shaped contact
projections
pressure piece
Prior art date
Application number
PCT/DE2021/100689
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Stark
Thomas BRAKHAGE
Original Assignee
Hazet-Werk Hermann Zerver Gmbh & Co. Kg
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Publication date
Application filed by Hazet-Werk Hermann Zerver Gmbh & Co. Kg filed Critical Hazet-Werk Hermann Zerver Gmbh & Co. Kg
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Priority to CN202180016014.0A priority patent/CN115135453B/zh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B27/00—Hand tools, specially adapted for fitting together or separating parts or objects whether or not involving some deformation, not otherwise provided for
    • B25B27/14—Hand tools, specially adapted for fitting together or separating parts or objects whether or not involving some deformation, not otherwise provided for for assembling objects other than by press fit or detaching same
    • B25B27/30—Hand tools, specially adapted for fitting together or separating parts or objects whether or not involving some deformation, not otherwise provided for for assembling objects other than by press fit or detaching same positioning or withdrawing springs, e.g. coil or leaf springs
    • B25B27/302—Hand tools, specially adapted for fitting together or separating parts or objects whether or not involving some deformation, not otherwise provided for for assembling objects other than by press fit or detaching same positioning or withdrawing springs, e.g. coil or leaf springs coil springs other than torsion coil springs
    • B25B27/304—Hand tools, specially adapted for fitting together or separating parts or objects whether or not involving some deformation, not otherwise provided for for assembling objects other than by press fit or detaching same positioning or withdrawing springs, e.g. coil or leaf springs coil springs other than torsion coil springs by compressing coil springs

Definitions

  • the invention relates to a spring compressor according to the features of patent claim 1 .
  • EP 1 591 207 B1 discloses an internal tensioner for tensioning a helical compression spring, which has a tensioning drive with a threaded spindle and two tensioning plates that are inserted between the coils of the helical compression spring to be tensioned.
  • the clamping plates have contact surfaces adapted to the helical compression spring.
  • One of the two clamping plates has an opening on the edge so that the threaded spindle can grip the clamping plate from the side.
  • the other clamping plate has a central opening with a contact surface for a pressure piece.
  • the pressure piece has a spherical cap-shaped surface, so that a certain deflection between the pressure piece and the clamping plate is possible.
  • helical compression springs do not generally run in a straight line, but are slightly curved. As a result, the windings of the springs do not run parallel to one another either, with the result that the clamping plates are not parallel to one another at the beginning either.
  • the spherical cap shape ensures a certain balance in the area of the two clamping plates.
  • EP 1 905 545 B1 also discloses a spring tensioner for helical compression springs, with a socket in the form of a segment of a sphere for a pressure piece on the outside of a tensioning plate.
  • the clamping plate has a ring of indentations and projections.
  • Two radially projecting abutment bodies are provided on the pressure piece for engaging in the depressions.
  • the anti-twist device requires additional axial and radial space.
  • the invention is based on the object of demonstrating a spring tensioner which allows limited pivoting of the tensioning plate relative to the tensioning device arranged on the inside and at the same time allows the use of a pressure piece which is as compact as possible and has a short length.
  • the spring tensioner comprises a tensioning device that can be inserted axially into a helical spring that is to be tensioned.
  • the spring compressor includes a first and a second clamping plate.
  • the clamping plates can be coupled to the clamping device at a distance from one another.
  • the tightening device has a drive end with the second tightening plate disposed adjacent the drive end.
  • the second clamping plate has an opening for receiving the clamping device.
  • the clamping device also has a pressure piece which can be displaced along the clamping device under the action of an actuator in order to adjust the distance between the clamping plates.
  • the pressure piece presses axially onto the second clamping plate.
  • the power is transmitted via a dome-shaped contact surface between the pressure piece and the clamping plate.
  • the anti-twist device has projections and pockets for receiving the projections.
  • the projections and the pockets are located in the dome-shaped contact surface itself and interrupt it in the circumferential direction, so that the dome-shaped contact surface is composed of a plurality of dome-shaped contact surface regions which are separate from one another.
  • the dome-shaped contact surface areas are larger overall in the circumferential direction than the circumferential area in which the projections and the pockets are arranged.
  • the axial length of the pressure piece can be reduced. Only a very limited range of lengths is needed to simultaneously perform multiple functions.
  • the first function is the power transmission from the pressure piece to the second clamping plate via the dome-shaped contact surface areas. There is no transmission of force via the pockets and projections, but only via the dome-shaped contact surface areas or via the only dome-shaped contact surface overall.
  • the second function is the anti-twist device.
  • the pockets are arranged either in the pressure piece or in the second clamping plate. Both the pockets and the projections are so large that the dome-shaped contact surface areas are completely separated from one another.
  • the axial length of the dome-shaped contact surface is used completely for the anti-twist protection, in that the projections and pockets not only adjoin the dome-colored contact surface areas in the axial direction, but also completely penetrate them in the axial direction.
  • the anti-rotation device can be dimensioned relatively small because no compressive forces are transmitted in the axial direction via the anti-rotation device.
  • the dome-shaped contact surface areas are not individual line contacts, but that the dome-shaped contact surface areas are circumferential areas that extend for several degrees within a single axial plane, so that the abutment between the pressure piece and the clamping plate is as full-surface as possible, which in turn contributes to an even power transmission and to avoiding stress peaks in the components.
  • the third function that is fulfilled in the area of the contact surfaces is the compensation function for the angular positions between the pressure piece and the clamping plate.
  • the clamping plates are preferably forged components, while the pressure piece is manufactured as a turned or milled component. Indentations distributed over the circumference can be introduced more easily than projections on the pressure piece, since this would require greater removal of material adjacent to the projections.
  • the pockets are deeper than the projections are high.
  • the protrusions reach into the pockets.
  • the corresponding information on depth and height should be understood in such a way that when the pressure piece and the second clamping plate are axially aligned, a gap remains between the surfaces of the pockets and the projections.
  • the gap between the pockets and the projections is much larger than is required for pure assembly.
  • the play resulting from the gap also exists in the axial direction of the clamping device, so that the clamping plate can be bent to a limited extent relative to the pressure piece by moving along the dome-shaped contact surface without contact between the projections and pockets. Angling is only possible to a limited extent.
  • the opening in the second backing plate has a diameter that increases as the distance from the dome-shaped contact surface increases. In particular, the diameter is conically widened, for example with an opening angle of 10°-15°. This means that the clamping plate can be swiveled by 5°-7.5° in any direction. So that there is no contact between a spindle of the clamping device and the clamping plate when the clamping plate is pivoted, the pressure piece can have a shaft which penetrates the opening along its entire length. The shank encloses the spindle of the clamping device. The size and shape of a gap between the shank and the opening determines how far the chuck can be angled.
  • the first clamping plate at the other end of the clamping device can also be coupled to the clamping device so that it can pivot axially with respect to the latter.
  • An abutment with a spherical segment-shaped contact surface can be arranged on the spindle, or spherical segment-shaped contact surface areas can be formed, combined with an anti-twist device to prevent the clamping plate from twisting relative to the spindle.
  • each spherical cap-shaped contact surface having a different center point in the sense of different bowl-shaped depressions.
  • the spherical cap-shaped contact surfaces preferably extend over an angular range of at least 15° in each case.
  • the angular range refers to the circumferential direction around the longitudinal axis of the clamping device.
  • the individual contact surface areas preferably extend over 20°-40° in the case of 6 contact surface areas.
  • the number of contact surface areas or pockets and depressions is preferably between 2 and 12, in particular between 4 and 12, with 6 pockets being particularly preferred.
  • the spherical cap-shaped contact areas between the projections do not necessarily have to be identical in size to the spherical cap-shaped contact surfaces between the pockets.
  • the spherical cap-shaped contact surface areas between the projections are larger than the spherical cap-shaped contact surface areas between the pockets.
  • the pockets are slightly wider than the projections, which is at the expense of the spherical cap-shaped contact surface areas. In total, however, the Contact surface areas larger than the non-contact surface areas occupied by the pockets and projections.
  • the spherical segment-shaped contact surface areas can be of the same length in the axial direction or to extend over an angular area of the same size in the axial direction of the tensioning device or the pressure body.
  • the contact surface area on the clamping plate can have a shorter axial length than the contact surface area on the pressure body.
  • the pressure body acts as the inner part (ball) and the clamping plate as the outer part (spherical shell).
  • the clamping plate slides on the inner pressure body, so that the inner pressure body is in contact with the clamping plate in different axial sections, depending on the angular position.
  • the pressure body as a smaller component and as a rotating component is easier to process in terms of surfaces. Larger spherical cap-shaped contact surface areas can be produced more easily here.
  • the spring tensioner according to the invention has a multifunctional area on the pressure piece, as a result of which the pressure piece can be designed to be significantly shorter, more compact and also simpler. It is also cheaper to manufacture and fulfills the same functions as more complex designs that have separate functional areas.
  • Figure 1 shows a spring compressor according to the invention in the installed position
  • FIG. 2 shows a longitudinal section along the line II-II of FIG. 1;
  • FIG. 3 shows detail III of FIG. 2
  • FIG. 4 shows a pressure piece of the spring tensioner in a side view
  • Figure 5 is a section along line V-V of Figure 4.
  • FIG. 6 shows the pressure piece of FIG. 4 in a perspective view
  • FIG. 7 shows the thrust piece of FIG. 4 in an axial view
  • FIG. 8 shows the second tensioning plate of the spring tensioner in a side view
  • FIG. 9 shows the clamping plate of FIG. 8 in a perspective view of its outside
  • FIG. 10 shows the clamping plate of FIG. 8 in an axial view of its outside
  • FIG. 11 shows a section along the line XI-XI of FIG. 10 and an enlarged representation of the partial area A;
  • FIG. 12 shows a view of the contact surface of the clamping plate of FIG. 8 in the axial direction
  • FIG. 13 shows a side view of the spring tensioner with the second tensioning plate, partly in section with axial alignment
  • FIG. 14 shows the spring tensioner according to FIG. 13 in the angled position of the second tensioning plate relative to the tensioning device.
  • FIGS. 1 and 2 show a spring tensioner 1 which is inserted into a helical compression spring 2 in a side view and in a longitudinal section.
  • the spring tensioner 1 comprises a tensioning device 3 and a first and second tensioning plate 4, 5.
  • the first tensioning plate 4 has an opening 6 open on the peripheral side for the engagement of the tensioning device 3.
  • the lower tensioning plate 5 has a central opening 7, into which the tensioning device 3 is used.
  • the clamping plates 4, 5 each have mutually facing contact surfaces 8, 9 for the coils of the helical compression spring 2. On the contact surfaces 8, 9 opposite outer surfaces of the clamping plates 4, 5, the clamping device 3 has devices to exert pressure on the clamping plates 4, 5, to tension the helical compression spring 2.
  • a pressure piece 10 is used for this purpose, which is shown in FIG. 3 in an enlarged view in cross section.
  • the pressure piece 10 can be displaced in the longitudinal direction on a threaded spindle 11 of the clamping device 3 .
  • a clamping nut 12 as an actuator is in engagement with the threaded spindle 11 .
  • the pressure piece 10 is supported on the clamping nut 12 via an axial bearing 13 on the clamping nut 12 .
  • the pressure piece 10 is displaced axially.
  • the pressure piece 10 does not rotate. It is guided via a link guide 14.
  • a sliding block 16 which is arranged in a groove 15 of the threaded spindle 11 running in the longitudinal direction of the threaded spindle 11 , is in engagement with a shank 17 of the pressure piece 10 .
  • FIG. 4 to 7 show the pressure piece 10 in different representations and Figures 8 to 12 the second clamping plates 5.
  • the pressure piece 10 is used to transmit a compressive force to the second clamping plate 5.
  • the compressive force is transmitted via a spherical cap-shaped contact surface 19, the geometric position of which is shown in Figure 11 is shown.
  • FIG. 11 shows a section through the second clamping plate 5 along the line XI-XI in FIG. 10.
  • FIG. 11 shows the sectional plane on the left in the image plane and the detail A in the image plane on the right in an enlarged representation.
  • the spherical cap-shaped contact surface 19 in the area of the second clamping plate 5 borders on the opening 7 that widens in a funnel shape.
  • FIGS. 9 to 11 It can also be seen from FIGS. 9 to 11 that the contact surface 19 is completely interrupted several times. There are a total of six projections 20 distributed evenly over the circumference in the contact surface 19, which rise radially inwards beyond the spherical segment-shaped contact surface 19. As a result, the contact surface 19 is divided into individual contact surface regions 21 of the same size.
  • FIG. 10 shows the size ratio of the contact surface areas 21 to the projections 20. The projections 20 are significantly narrower or extend over a smaller peripheral area than the contact surface areas 21. FIG. Overall, therefore, the remaining contact area
  • FIGS. 4 to 7 show the pressure piece 10 with said pockets 22.
  • the pressure piece 10 also has a spherical cap-shaped contact surface 23 which corresponds to the contact surface 21 of FIG.
  • the circle 25 drawn in Figure 11 defines the position of the spherical cap-shaped contact surface 19. With an exact axial alignment of the pressure piece 10 and the second clamping plate 5, the center point 26 of the circle 25 drawn in Figure 11 is also in the center of the contact surface 23 of a pressure piece 10 arranged there The circle 25 is of course only the cross-section through the spherical cap-shaped surface.
  • FIG. 4 shows that the contact surface 23 is divided by the pockets 22 into contact surface regions 24 arranged separately from one another.
  • the contact surface areas 24 in the pressure piece 10 are somewhat shorter when viewed in the circumferential direction (FIG. 7).
  • the contact surface areas 24 are slightly longer in the axial direction of the pressure piece 10 than the contact surface areas 21 of the clamping plate 5.
  • the contact surface areas 24 border on the shank 17, which has a reduced diameter.
  • An opening 27 for receiving the sliding block 16 is arranged in the shank 17. It is a radial hole.
  • the contact surface areas 24 and the pockets 22 are located on or in a circumferential collar in the transition to an essentially cylindrical base body 28 that is larger than the shaft 17.
  • the compressive force is transmitted from the clamping nut 12 to the contact surface areas 24 via the base body 28.
  • the base body 28 accommodates a shank section of the clamping nut 12 (FIG. 3). As a result, the pressure body 10 is guided.
  • FIG. 7 shows, in an axial view from the direction of the shank 17 with the narrower diameter, that the pockets 22 occupy approximately half of the entire peripheral area, while the remaining peripheral area is accounted for by the contact surface areas 24 .
  • the pockets 22 are wider than the projections 19 so that the lower clamping plate 5 can be displaced relative to the pressure piece 10 without stresses being built up in the axial direction in the area of the pockets 22 or in the area of the projections 20 as a result of mutual contact.
  • FIG. 3 shows the mutual engagement of projections 20 in the pockets 22. It can be seen that with the axial orientation shown, no contact occurs between the projections 20 and the pockets 22.
  • the contact surface areas of both components are located outside of the sectional plane of FIGS. 2 and 3, although they touch there.
  • the pockets 22 not only have sufficient depth, but also have sufficient length. If, for example, the clamping plate 5 were pivoted clockwise to the right in the image plane of Figure 3, the projection 20 on the left in the image plane would be able to move freely upwards within the pocket 22, while in the same way the projection 20 on the right in the image plane would move within the another bag 22 is shifted down. The movement comes to an end when the conical inner wall 29 of the opening 7 on the outside 30 of the shaft 17 comes to rest.
  • FIGS. 13 and 14 show another sectional plane through said spring tensioner 1.
  • the spring tensioner 1 and the second tensioning plate 5 are aligned exactly axially in FIG.
  • the contact surfaces 19, 23 of the second clamping plate 5 and the pressure piece 10 are in contact with one another.
  • the projections and grooves are not visible in this sectional plane.
  • FIG. 14 shows a situation in which the longitudinal axis LA1 of the clamping device 3 deviates by an angle of 5° in relation to the longitudinal axis LA2 of the opening 7 in the second clamping plate 5.
  • the shank 17 is shifted to the left in the plane of the drawing and abuts and abuts the inner wall 29 of the opening 7 on the left-hand side in the plane of the drawing Gap 31 in opening 7 becomes asymmetrical.
  • the end of the pan movement has been reached. In this position there is no contact between the pockets and the projections.
  • the pressure piece 10 acts to transmit pressure and to compensate for angles.

Abstract

Federspanner mit einem Spanngerät (3), das axial in eine zu spannende Schraubenfeder (2) einführbar ist, sowie mit einer ersten und einer zweiten Spannplatte (4, 5), die im Abstand voneinander mit dem Spanngerät (3) koppelbar sind, wobei die zweite Spannplatte (5) eine Öffnung (7) zur Aufnahme des Spanngeräts (3) aufweist, wobei ein Druckstück (10) unter der Einwirkung eines Stellgliedes entlang des Spanngerätes (3) verlagerbar ist, um den Abstand der Spannplatten (4, 5) einzustellen, wobei zwischen dem Druckstück (10) und der zweiten Spannplatte (5) eine kalottenförmige Kontaktfläche (19) zur Kraftübertragung sowie eine Verdrehsicherung ausgebildet ist, um ein Verdrehen des Druckstückes (10) gegenüber der Spannplatte (5) zu verhindern, wobei die Verdrehsicherung Vorsprünge und Taschen für die Vorsprünge (20) aufweist. Die Vorsprünge und die Taschen unterbrechen die kalottenförmige Kontaktfläche in Umfangsrichtung und unterteilen sie in voneinander getrennte Kontaktflächenbereiche, wobei die kalottenförmigen Kontaktflächenbereiche in Umfangsrichtung insgesamt größer sind als der Umfangsbereich, in dem die Vorsprünge und die Taschen angeordnet sind.

Description

Federspanner
Die Erfindung betrifft einen Federspanner gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 .
Die EP 1 591 207 B1 offenbart einen Innenspanner zum Spannen einer Schraubendruckfeder, welcher einen Spannantrieb mit einer Gewindespindel und zwei Spannplatten aufweist, die zwischen die Windungen der zu spannenden Schraubendruckfeder eingesetzt werden. Die Spannplatten besitzen an die Schraubendruckfeder angepasste Aufstandsflächen. Eine der beiden Spannplatten besitzt eine randseitige Öffnung, so dass die Gewindespindel von der Seite her in die Spannplatte fassen kann.
Die andere Spannplatte besitzt eine zentrale Öffnung mit einer Anlagefläche für ein Druckstück. Das Druckstück besitzt eine kugelkalottenförmige Fläche, so dass eine gewisse Abwinkelung zwischen dem Druckstück und der Spannplatte möglich ist. Schraubendruckfedern haben in der Einbaulage bei einem ausgefederten Fahrwerk in der Regel keinen geraden Verlauf, sondern sind leicht gekrümmt. Dadurch verlaufen auch die Windungen der Federn nicht parallel zueinander mit der Folge, dass auch die Spannplatten beim Spannen anfangs nicht parallel zueinander sind. Die Kugelkalottenform sorgt hierbei für einen gewissen Ausgleich im Bereich der beiden Spannplatten.
Die EP 1 905 545 B1 offenbart ebenfalls einen Federspanner für Schraubendruckfedern, mit einer kugelabschnittsförmigen Aufnahme für ein Druckstück auf einer Außenseite einer Spannplatte. Die Spannplatte weist neben der Aufnahme einen Kranz von Vertiefungen und Vorsprüngen auf. Am Druckstück sind zwei radial vorstehende Widerlagerkörper zum Eingriff in die Vertiefungen vorgesehen. Die Verdrehsicherung erfordert zusätzlichen axialen und radialen Bauraum.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Federspanner aufzuzeigen, der eine begrenzte Verschwenkbarkeit der Spannplatte relativ zu dem innen angeordneten Spanngerät ermöglicht und gleichzeitig die Verwendung eines möglichst kompakt bauenden Druckstücks geringer Länge erlaubt.
Diese Aufgabe ist bei einem Federspanner mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Der erfindungsgemäße Federspanner umfasst ein Spanngerät, das axial in eine zu spannende Schraubenfeder einführbar ist. Der Federspanner umfasst eine erste und eine zweite Spannplatte. Die Spannplatten sind im Abstand voneinander mit dem Spanngerät koppelbar. Das Spanngerät besitzt ein Antriebsende, wobei die zweite Spannplatte benachbart zum Antriebsende angeordnet ist. Die zweite Spannplatte besitzt hierzu eine Öffnung zur Aufnahme des Spanngeräts. Das Spanngerät weist ferner ein Druckstück auf, das unter Einwirkung eines Stellgliedes entlang des Spanngerätes verlagerbar ist, um den Abstand der Spannplatten einzustellen. Das Druckstück drückt axial auf die zweite Spannplatte. Die Kraftübertragung erfolgt über eine kalottenförmige Kontaktfläche zwischen dem Druckstück und der Spannplatte. Ferner ist eine Verdrehsicherung zwischen dem Druckstück und der zweiten Spannplatte ausgebildet, um ein Verdrehen des Druckstückes gegen die Spannplatten zu verhindern. Die Verdrehsicherung weist Vorsprünge und Taschen zur Aufnahme der Vorsprünge auf. Die Vorsprünge und die Taschen befinden sich bei der Erfindung in der kalottenförmigen Kontaktfläche selbst und unterbrechen diese in Umfangsrichtung, so dass die kalottenförmige Kontaktfläche sich aus mehreren voneinander getrennten kalottenförmigen Kontaktflächenbereichen zusammensetzt. Die kalottenförmigen Kontaktflächenbereiche sind in Umfangsrichtung insgesamt größer als derjenige Umfangsbereich, in dem die Vorsprünge und die Taschen angeordnet sind.
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung, bei welcher die Vorsprünge und Taschen unmittelbar in der Kontaktfläche angeordnet sind, kann die axiale Länge des Druckstückes reduziert werden. Es wird nur ein sehr begrenzter Längenbereich benötigt, um gleichzeitig mehrere Funktionen zu erfüllen. Die erste Funktion ist die Kraftübertragung vom Druckstück auf die zweite Spannplatte über die kalottenförmigen Kontaktflächenbereiche. Es erfolgt keine Kraftübertragung über die Taschen und Vorsprünge, sondern nur über die kalottenförmigen Kontaktflächenbereiche bzw. über die in Summe einzige kalottenförmige Kontaktfläche.
Die zweite Funktion ist die Verdrehsicherung. Die Taschen sind entweder in dem Druckstück oder in der zweiten Spannplatte angeordnet. Sowohl die Taschen als auch die Vorsprünge sind so groß, dass die kalottenförmigen Kontaktflächenbereiche vollständig voneinander getrennt sind. Die axiale Länge der kalottenförmigen Kontaktfläche wird vollständig für die Verdrehsicherung genutzt, indem die Vorsprünge und Taschen nicht nur in Axialrichtung an die kalottenfarbigen Kontaktflächenbereiche angrenzen, sondern diese in Axialrichtung vollständig durchsetzen. Die Verdrehsicherung kann relativ klein dimensioniert sein, weil über die Verdrehsicherung keine Druckkräfte in Axialrichtung übertragen werden.
Es wird betont, dass es sich bei den kalottenförmigen Kontaktflächenbereichen nicht um einzelne Linienberührungen handelt, sondern, dass die kalottenförmigen Kontaktflächenbereiche Umfangsbereiche sind, die sich über mehrere Grad innerhalb einer einzigen Axialebene erstrecken, so dass die Anlage zwischen dem Druckstück und der Spannplatte möglichst vollflächig ist, was wiederum zu einer gleichmäßigen Kraftübertragung und zur Vermeidung von Spannungsspitzen in den Bauteilen beiträgt.
Die dritte Funktion, die im Bereich der Kontaktflächen erfüllt wird ist die Ausgleichsfunktion der Winkellagen zwischen Druckstück und Spannteller.
Fertigungstechnisch ist es besonders günstig, die Taschen im Druckstück anzuordnen und die Vorsprünge in der Spannplatte auszubilden. Bei den Spannplatten handelt es sich bevorzugt um Schmiedebauteile, während das Druckstück als Dreh- bzw. Fräsbauteil gefertigt ist. An dem Druckstück lassen sich über den Umfang verteilte Vertiefungen leichter einbringen als Vorsprünge, da dies einen größeren Materialabtrag benachbart zu den Vorsprüngen erfordern würde.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Taschen tiefer sind als die Vorsprünge hoch sind. Die Vorsprünge greifen in die Taschen. Die entsprechenden Angaben zur Tiefe und Höhe sind so zu verstehen, dass bei axialer Ausrichtung von Druckstück und zweiter Spannplatte ein Spalt zwischen den Flächen der Taschen und den Vorsprüngen verbleibt. Der Spalt zwischen den Taschen und den Vorsprüngen ist wesentlich größer, als es für die reine Montierbarkeit erforderlich ist. Das Spiel besteht auch seitlich, also radial, so dass ein radiales Verschwenken des Druckstückes gegenüber der Spannplatte möglich ist. Das aus dem Spalt resultierende Spiel besteht auch in axialer Richtung des Spanngeräts, so dass die Spannplatte relativ zum Druckstück über eine Bewegung entlang der kalottenförmigen Kontaktfläche ohne Kontakt zwischen den Vorsprüngen und Taschen begrenzt abwinkelbar ist. Das Abwinkeln ist nur begrenzt möglich. Die Öffnung in der zweiten Spannplatte weist einen Durchmesser auf, der mit zunehmendem Abstand von der kalottenförmigen Kontaktfläche größer wird. Der Durchmesser ist insbesondere konisch erweitert, beispielsweise mit einem Öffnungswinkel von 10°-15°. Das bedeutet, dass die Spannplatte in jede Richtung um 5°-7,5° verschwenkt werden kann. Damit es beim Verschwenken der Spannplatte nicht zu einem Kontakt zwischen einer Spindel des Spanngeräts und der Spannplatte kommt, kann das Druckstück einen Schaft aufweisen, welcher die Öffnung auf ihrer gesamten Länge durchsetzt. Der Schaft umschließt die Spindel des Spanngeräts. Die Größe und Form eines Spaltes zwischen Schaft und Öffnung bestimmt, wie weit die Spannplatte abgewinkelt werden kann.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass auch die erste Spannplatte am anderen Ende des Spanngerätes axial zum Spanngerät verschwenkbar mit diesem koppelbar ist. Es kann ein Widerlager mit einer kugelkalottenförmigen Kontaktfläche an der Spindel angeordnet sein oder es können kugelkalottenförmige Kontaktflächenbereiche ausgebildet sein, kombiniert mit einer Verdrehsicherung, um ein Verdrehen der Spannplatte gegenüber der Spindel zu verhindern.
Es wird betont, dass die einzelnen Kontaktflächenbereiche am Druckstück und an der zweiten Spannplatte, Bestandteil der einen und einzigen kugelkalottenförmigen Kontaktfläche sind. Es handelt sich also nicht um unterschiedliche, insbesondere kleinere kugelkalottenförmige Bereiche, wobei jede kugelkalottenförmige Kontaktfläche einen anderen Mittelpunkt hat im Sinne von verschiedenen schalenförmigen Vertiefungen.
Die kugelkalottenförmigen Kontaktflächen erstrecken sich bevorzugt über einen Winkelbereich von jeweils mindestens 15°. Der Winkelbereich bezieht sich auf die Umfangsrichtung um die Längsachse des Spanngeräts. Vorzugsweise erstrecken sich die einzelnen Kontaktflächenbereiche über 20°-40° bei 6 Kontaktflächenbereichen. Die Anzahl der Kontaktflächenbereiche, bzw. der Taschen und Vertiefungen liegt bevorzugt zwischen 2 und 12, insbesondere zwischen 4 und 12, besonders bevorzugt sind 6 Taschen vorgesehen.
Die kugelkalottenförmigen Kontaktbereiche zwischen den Vorsprüngen müssen in der Größe nicht zwangsläufig identisch sein zu den kugelkalottenförmigen Kontaktflächen zwischen den Taschen. Insbesondere sind die kugelkalottenförmigen Kontaktflächenbereiche zwischen den Vorsprüngen größer als die kugelkalottenförmigen Kontaktflächenbereiche zwischen den Taschen. Die Taschen sind etwas breiter als die Vorsprünge, was zu Lasten der kugelkalottenförmigen Kontaktflächenbereiche geht. In der Summe sind allerdings die Kontaktflächenbereiche größer als die nicht als Kontaktflächen ausgebildeten Bereiche, die von den Taschen und Vorsprüngen eingenommen werden.
Es ist auch nicht erforderlich, dass die kugelkalottenförmigen Kontaktflächenbereiche in Axialrichtung gleich lang sind bzw. sich über einen gleich großen Winkelbereich in Axialrichtung des Spanngerätes bzw. des Druckkörpers erstrecken. Insbesondere kann der Kontaktflächenbereich an der Spannplatte eine geringere axiale Länge aufweisen als der Kontaktflächenbereich an dem Druckkörper. Der Druckkörper fungiert als Innenteil (Kugel) und die Spannplatte als Außenteil (Kugelschale). Dabei gleitet die Spannplatte auf dem inneren Druckkörper, so dass der innere Druckkörper je nach Winkellage in unterschiedlichen axialen Abschnitten mit der Spannplatte in Kontakt steht. Der Druckkörper als kleineres Bauteil und als Rotationsbauteil ist leichter hinsichtlich der Oberflächen zu bearbeiten. Größere kugelkalottenförmige Kontaktflächenbereiche können hier einfacher hergestellt werden.
Der erfindungsgemäße Federspanner weist am Druckstück einen Multifunktionsbereich auf, wodurch das Druckstück wesentlich kürzer, kompakter und auch einfacher aufgebaut sein kann. Es ist zudem kostengünstiger in der Fertigung und erfüllt dieselben Funktionen wie aufwändigere Bauformen, die getrennte Funktionsbereiche aufweisen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 einen erfindungsgemäßen Federspanner in der Einbaulage;
Figur 2 einen Längsschnitt entlang der Linie ll-ll der Figur 1 ;
Figur 3 das Detail III der Figur 2;
Figur 4 ein Druckstück des Federspanners in einer Seitenansicht;
Figur 5 ein Schnitt entlang der Linie V-V der Figur 4;
Figur 6 das Druckstück der Figur 4 in perspektivischer Ansicht; Figur 7 das Druckstück der Figur 4 in einer axialen Ansicht;
Figur 8 die zweite Spannplatte des Federspanners in einer Seitenansicht;
Figur 9 die Spannplatte der Figur 8 in einer perspektivischen Ansicht auf seine Außenseite;
Figur 10 die Spannplatte der Figur 8 in einer axialen Ansicht auf seine Außenseite;
Figur 11 ein Schnitt entlang der Linie XI-XI der Figur 10 sowie einje vergrößerte Darstellung des Teilbereiches A;
Figur 12 eine Ansicht auf die Anlagefläche der Spannplatte der Figur 8 in Axialrichtung;
Figur 13 eine Seitenansicht auf den Federspanner mit der zweiten Spannplatte teilweise im Schnitt bei axialer Ausrichtung und
Figur 14 den Federspanner gemäß Figur 13 in abgewinkelter Position der zweiten Spannplatte gegenüber dem Spanngerät.
Die Figuren 1 und 2 zeigen in der Seitenansicht und im Längsschnitt einen Federspanner 1 der in eine Schraubendruckfeder 2 eingesetzt ist. Der Federspanner 1 umfasst ein Spanngerät 3 sowie eine erste und zweite Spannplatten 4, 5. Die erste Spannplatte 4 besitzt eine zur Umfangsseite offene Öffnung 6 für den Eingriff des Spanngeräts 3. Die untere Spannplatte 5 besitzt eine zentrale Öffnung 7, in die das Spanngerät 3 eingesetzt ist. Die Spannplatten 4, 5 besitzen jeweils einander zugewandte Anlageflächen 8, 9 für die Windungen der Schraubendruckfeder 2. Auf den Anlageflächen 8, 9 gegenüberliegenden äußeren Flächen der Spannplatten 4, 5 besitzt das Spanngerät 3 Einrichtungen, um Druck auf die Spannplatten 4, 5 auszuüben, um die Schraubendruckfeder 2 zu spannen. Im Bereich der zweiten Spannplatte 5 wird hierfür ein Druckstück 10 verwendet, das in Figur 3 in vergrößerter Darstellung im Querschnitt dargestellt ist. Das Druckstück 10 ist in Längsrichtung auf einer Gewindespindel 11 des Spanngeräts 3 verlagerbar. Eine Spannmutter 12 als Stellglied steht mit der Gewindespindel 11 in Eingriff. Über ein Axiallager 13 an der Spannmutter 12 ist das Druckstück 10 an der Spannmutter 12 abgestützt. Wenn die Spannmutter 12 gedreht wird, wird das Druckstück 10 axial verlagert. Das Druckstück 10 dreht sich nicht mit. Es wird über eine Kulissenführung 14 geführt. Ein Kulissenstein 16, der in einer in Längsrichtung der Gewindespindel 11 verlaufenden Nut 15 der Gewindespindel 11 angeordnet ist, steht mit einem Schaft 17 des Druckstückes 10 in Eingriff. Der Schaft
17 durchsetzt die Öffnung 7 auf ihrer gesamten axialen Länge. Über einen Anschlag
18 in der Nut 15 ist das Druckstück 10 unverlierbar an der Gewindespindel 11 gehalten.
Die Figuren 4 bis 7 zeigen das Druckstück 10 in unterschiedlichen Darstellungen und Figuren 8 bis 12 die zweiten Spannplatten 5. Das Druckstück 10 dient zur Übertragung einer Druckkraft auf die zweite Spannplatte 5. Die Druckkraft wird über eine kugelkalottenförmige Kontaktfläche 19 übertragen, deren geometrische Lage in Figur 11 dargestellt ist. Die Figur 11 zeigt einen Schnitt durch die zweite Spannplatte 5 entlang der Linie XI-XI in Figur 10. Die Figur 11 zeigt in der Bildebene links die Schnittebene und in der Bildebene rechts das Detail A in vergrößerter Darstellung. Die kugelkalottenförmige Kontaktfläche 19 im Bereich der zweiten Spannplatte 5 grenzt an die sich trichterförmig erweiternde Öffnung 7. Die Figur 11 zeigt, dass der Durchmesser D1 der Öffnung 7 in der zweiten Spannplatte 5 in Richtung zur Anlagefläche 9 kontinuierlich zunimmt.
Ferner ist anhand der Figuren 9 bis 11 zu erkennen, dass die Kontaktfläche 19 mehrfach vollständig unterbrochen ist. Es befinden sich insgesamt sechs gleichmäßig über den Umfang verteilte Vorsprünge 20 in der Kontaktfläche 19, die sich über die kugelkalottenförmige Kontaktfläche 19 hinaus nach radial innen erheben. Dadurch ist die Kontaktfläche 19 in einzelne, gleichgroße Kontaktflächenbereiche 21 unterteilt. Die Figur 10 zeigt das Größenverhältnis der Kontaktflächenbereiche 21 zu den Vorsprüngen 20. Die Vorsprünge 20 sind wesentlich schmaler bzw. erstrecken sich über einen kleineren Umfangsbereich als die Kontaktflächenbereiche 21 . Insgesamt ist daher die verbleibende Kontaktfläche
19 größer als der Bereich, der von den Vorsprüngen 20 eingenommen wird. Die Anordnung der Vorsprünge 20 korrespondiert mit Taschen 22 im Druckstück 10. Die Figuren 4 bis 7 zeigen das Druckstück 10 mit den besagten Taschen 22. Auch das Druckstück 10 besitzt eine kugelkalottenförmige Kontaktfläche 23, die mit der Kontaktfläche 21 der Figur 11 korrespondiert. Der in Figur 11 eingezeichnete Kreis 25 definiert die Lage der kugelkalottenförmigen Kontaktfläche 19. Bei exakt axialer Ausrichtung des Druckstückes 10 und der zweiten Spannplatte 5 befindet sich der in Figur 11 eingezeichnete Mittelpunkt 26 des Kreises 25 auch im Mittelpunkt der Kontaktfläche 23 eines dort angeordneten Druckstückes 10. Der Kreis 25 ist selbstverständlich lediglich der Querschnitt durch die kugelkalottenförmige Fläche.
Die Figur 4 zeigt, dass die Kontaktfläche 23 durch die Taschen 22 in getrennt voneinander angeordnete Kontaktflächenbereiche 24 gegliedert ist. Anders als die Kontaktflächenbereiche 21 in der Spannplatte 5 sind die Kontaktflächenbereiche 24 in dem Druckstück 10 in Umfangsrichtung betrachtet etwas kürzer (Figur 7). Die Kontaktflächenbereiche 24 sind in Axialrichtung des Druckstückes 10 etwas länger als die Kontaktflächenbereiche 21 der Spannplatte 5. Die Kontaktflächenbereiche 24 grenzen in Axialrichtung an den im Durchmesser reduzierten Schaft 17. In dem Schaft 17 ist eine Öffnung 27 zur Aufnahme des Kulissensteins 16 angeordnet. Es handelt sich um eine Radialbohrung.
Die Kontaktflächenbereiche 24 und die Taschen 22 befinden sich an bzw. in einem umlaufenden Bund im Übergang zu einem gegenüber dem Schaft 17 größeren im Wesentlichen zylindrischen Grundkörper 28. Über den Grundkörper 28 wird die Druckkraft von der Spannmutter 12 in die Kontaktflächenbereiche 24 übertragen. Der Grundkörper 28 nimmt einen Schaftabschnitt der Spannmutter 12 in sich auf (Figur 3). Dadurch wird der Druckkörper 10 geführt.
Die Figur 7 zeigt in einer axialen Ansicht aus der Richtung des im Durchmesser schlankeren Schaftes 17, dass die Taschen 22 etwa die Hälfte des gesamten Umfangsbereiches einnehmen, während der übrige Umfangsbereich auf die Kontaktflächenbereiche 24 entfällt. Die Taschen 22 sind breiter als die Vorsprünge 19, damit sich die untere Spannplatte 5 relativ zum Druckstück 10 verlagern kann, ohne dass im Bereich der Taschen 22 bzw. im Bereich der Vorsprünge 20 durch gegenseitige Berührung Spannungen in Axialrichtung aufgebaut werden. Die Figur 3 zeigt den gegenseitigen Eingriff von Vorsprüngen 20 in die Taschen 22. Es ist zu erkennen, dass bei der gezeigten axialen Ausrichtung kein Kontakt zwischen den Vorsprüngen 20 und den Taschen 22 entsteht. Die Kontaktflächenbereiche beider Bauteile befinden sich außerhalb der Schnittebene der Figuren 2 und 3, allerdings berühren sie sich dort.
Es ist wichtig, dass die Taschen 22 nicht nur eine ausreichende Tiefe, sondern auch eine ausreichende Länge haben. Würde beispielsweise die Spannplatte 5 in der Bildebene der Figur 3 im Uhrzeigersinn nach rechts verschwenkt werden, würde sich der in der Bildebene linke Vorsprung 20 innerhalb der Tasche 22 frei nach oben bewegen können, während in gleicher Weise der in der Bildebene rechte Vorsprung 20 innerhalb der anderen Tasche 22 nach unten verlagert wird. Die Bewegung findet ihr Ende, wenn die konische Innenwand 29 der Öffnung 7 an der Außenseite 30 des Schaftes 17 zur Anlage gelangt.
Bei einer solchen Verlagerung kommt es nicht zu Klemmungen zwischen den Vorsprüngen 20 und den Taschen 22. Die Voraussetzung hierfür ist, dass sich die Taschen 22 in Axialrichtung weit genug erstrecken, was bei der Erfindung der Fall ist, indem die Kontaktflächen vollständig unterbrochen sind. Die beispielshafte Verlagerung im Uhrzeigersinn führt aber auch dazu, dass senkrecht zu der in Figur 3 dargestellten Schnittebene angeordnete Vorsprünge schräg zur Längsachse des Druckstücks 10 gestellt werden. Um eine Kollision mit den Taschen 22 zu vermeiden, müssen daher die Taschen 22 auch in Umfangsrichtung eine gewisse Mindestbreite aufweisen. Die Figuren 13 und 14 zeigen eine weitere Schnittebene durch den besagten Federspanner 1. Der Federspanner 1 und die zweite Spannplatte 5 sind in der Figur 13 exakt axial in Bezug auf die Längsachse LA1 des Spanngeräts 3 ausgerichtet. Die Kontaktflächen 19, 23 der zweiten Spannplatte 5 und des Druckstückes 10 liegen aneinander. Die Vorsprünge und Nuten sind in dieser Schnittebene nicht sichtbar.
Die Figur 14 zeigt eine Situation, in welcher die Längsachse LA1 des Spanngeräts 3 um einen Winkel von 5° gegenüber der Längsachse LA2 der Öffnung 7 im zweiten Spannteller 5 abweicht. Der Schaft 17 ist in der Bildebene nach links verlagert und stößt linksseitig in der Bildebene an die Innenwand 29 der Öffnung 7 an und ein Spalt 31 in der Öffnung 7 wird unsymmetrisch. Es wurde das Ende der Schwenkbewegung erreicht. In dieser Position gibt es keine Berührungen zwischen den Taschen und den Vorsprüngen. Das Druckstück 10 fungiert zur Druckübertragung und als Winkelausgleich. Erst, wenn die zweite Spannplatte 5 um die Längsachse LA1 bzw. LA2 des Federspanners bzw. der Öffnung 7 verdreht wird, gelangen die Vorsprünge 20 in Umfangsrichtung betrachtet mit den Wänden der Taschen 22 in Kontakt. Die Vorsprünge 20 und Taschen 22 sind mithin nicht zur Übertragung einer in Axialrichtung gerichteten Druckkraft vorgesehen, sondern ausschließlich zur Verdrehsicherung.
Bezuqszeichen:
1 - Federspanner
2 - Schraubendruckfeder
3 - Spanngerät
4 - erste Spannplatte
5 - zweite Spannplatte
6 - Öffnung in 4
7 - Öffnung in 5
8 - Anlagefläche für 2
9 - Anlagefläche für 2
10 - Druckstück von 3
11 - Gewindespindel
12 - Spannmutter
13 - Axiallager
14 - Kulissenführung
15 - Nut
16 - Kulissenstein
17 - Schaft von 10
18 - Anschlag
19 - Kontaktfläche
20 - Vorsprung in 19
21 - Kontaktflächenbereich von 19
22 - Tasche in 10
23 - Kontaktfläche von 10
24 - Kontaktflächenbereich von 23
25 - Kreis von 19
26 - Mittelpunkt von 25
27 - Öffnung in 17
28 - Grundkörper von 10
29 - Innenwand von 7
30 - Außenseite von 17
31 - Spalt zwischen 29 und 30 D1 - Durchmesser von 7
LA1 - Längsachse von 1
LA2 - Längsachse von 7
W - Winkel

Claims

Patentansprüche Federspanner (1 ) mit einem Spanngerät (3), das axial in eine zu spannende Schraubenfeder (2) einführbar ist, sowie mit einer ersten und einer zweiten Spannplatte (5), die im Abstand voneinander mit dem Spanngerät (3) koppelbar sind, wobei die zweite Spannplatte (5) eine Öffnung (7) zur Aufnahme des Spanngeräts (3) aufweist, wobei ein Druckstück (10) unter der Einwirkung eines Stellgliedes entlang des Spanngerätes (3) verlagerbar ist, um den Abstand der Spannplatten (4, 5) einzustellen, wobei zwischen dem Druckstück (10) und der zweiten Spannplatte (5) eine kalottenförmige Kontaktfläche (19) zur Kraftübertragung sowie eine Verdrehsicherung ausgebildet ist, um ein Verdrehen des Druckstückes (10) gegenüber der Spannplatte (5) zu verhindern, wobei die Verdrehsicherung Vorsprünge (20) und Taschen (22) für die Vorsprünge (20) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (20) und die Taschen (22) die kalottenförmige Kontaktfläche (19) in Umfangsrichtung unterbrechen und in voneinander getrennte Kontaktflächenbereiche (21 ) unterteilen, wobei die kalottenförmigen Kontaktflächenbereiche (21 ) in Umfangsrichtung insgesamt größer sind als der Umfangsbereich, in dem die Vorsprünge (20) und die Taschen (22) angeordnet sind. Federspanner nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Taschen (22) im Druckstück (10) und die Vorsprünge (20) in der Spannplatte (5) ausgebildet sind. Federspanner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Taschen (22) tiefer sind als die Vorsprünge (22) hoch sind, so dass die Spannplatte (5) relativ zum Druckstück (10) über eine Bewegung entlang der kalottenförmigen Kontaktfläche (23) ohne Kontakt zwischen den Vorsprüngen (20) und Taschen (22) begrenzt abwinkelbar ist. Federspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Spannplatte (5) eine Öffnung (7) zur Aufnahme des Spanngeräts (3) angeordnet ist, wobei die Öffnung (7) einen Durchmesser (D1 ) aufweist, der mit zunehmendem Abstand von der kalottenförmigen Kontaktfläche (19) größer wird. Federspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spannplatte (4) axial zum Spanngerät (3) verschwenkbar mit dem Spanngerät (3) koppelbar ist. Federspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächenbereiche (21 , 24) Teile der einen und einzigen kugelkalottenförmigen Kontaktfläche (23) sind. Federspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich jeder der kugelkalottenförmigen Kontaktflächenbereiche (21 , 24) über einen Winkelbereich von mindestens 15° erstreckt bezogen auf die Längsachse (LA1) des Spanngeräts (3). Federspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die kugelkalottenförmige Kontaktflächenbereiche (21 ) zwischen den Vorsprüngen (20) größer sind als die kugelkalottenförmige Kontaktflächenbereiche (24) zwischen den Taschen (22). Federspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die kugelkalottenförmigen Kontaktflächenbereiche (24) an dem Druckkörper (10) bezogen auf eine Querachse des Spanngeräts (3) über einen größeren Winkelbereich erstrecken als die kugelkalottenförmigen Kontaktflächenbereiche (21 ) an der Spannplatte (5).
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