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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ein- und Ausbau
von Schraubendruckfedern, insbesondere Federn für die
Federung von Kraftfahrzeugen.
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Man kennt (beispielsweise aus der FR-A-2421034)
Vorrichtungen, um diese Funktion auszuüben. Sie bestehen im
wesentlichen aus einer Schraubenwinde, bei welcher die Mutter an
einer Pratze oder einem Teller zum Erfassen einer Windung der
Feder befestigt ist, wogegen die Spindel axial festliegt und
sich in einem Rohr drehte das sie vollständig umhüllt und
das an einem seiner Enden den anderen Teller trägt. Eine
derartige Vorrichtung ist zum Zusammendrücken oder
Entspannen einer Feder nicht gut geeignet. Sie wird insbesondere
zum Ausbau und zum Einbau einer Feder ohne
zwischenzeitliches Spannen oder Entspannen verwendet. Darüber hinaus ist
sie für einen relativ beschränkten Bereich von
Längsabmessungen der Federn gebaut.
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Man kennt ferner (beispielsweise aus der DE-A- 30 21 084)
eine Vorrichtung ebenfalls nach Art einer Schraubenwinde,
die eine Mutter hat, die mit einem Rohr verbunden ist, das
teleskopisch in ein Außenrohr einziehbar ist, das die mit
der Mutter zusammen wirkende Schraube umhüllt. Der eine
Federteller ist an dem Ende des Mutternrohres und der andere
an dem Außenrohr gehalten. Der von diesem Außenrohr
gehaltene Federteller ist mit der Länge des Rohres über einen
Spannring kuppelbar. Der Nachteil dieser Art der Befestigung
liegt darin, daß sie gefährlich ist, da es keinen positiven
Anschlag zwischen dem Federteller und dem Außenrohr gibt, so
daß die Gefahr einer axialen Verschiebung und einer Drehung
dieses Federtellers unter der Wirkung einer Feder besteht,
die zwischen den Federtellern eingespannt ist.
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Die vorliegende Erfindung hat die Absicht, eine Vorrichtung
anzugeben, die einen größeren Anwendungsbereich als jene der
ersten Art haben, in dem sie zu den bekannten Vorrichtungen
die Möglichkeit hinzufügt, eine Feder in einem einzigen
Arbeitsgang zusammenzudrücken oder zu entspannen, und in dem
sie mit einer einzigen Vorrichtung die Möglichkeit schafft,
auf eine Reihe von Federn mit sehr verschiedenen
Abmessungen einzuwirken, und dabei eine hohe Betriebssicherheit
bietet.
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Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum
Ein- und Ausbau von Schraubendruckfedern, umfassend einen
Arbeitszylinder, bei dem sowohl das innere als auch das
äußere der relativ zueinander teleskopisch bewegbaren Elemente
einen Federteller trägt, der außerhalb der Achse ihrer
Relativbewegung liegt und dazu bestimmt ist, mit einer Windung
einer ein- oder auszubauenden Feder in Eingriff zu treten,
wobei nach dem Hauptmerkmal der Erfindung der
Befestigungsabschnitt mindestens des Federtellers, der zum
Zusammenwirken mit dem äußeren Element bestimmt ist, einen mit einem
Spalt versehenen Ring umfaßt, dessen Innenquerschnitt im
wesentlichen gleich dem Querschnitt des äußeren Elementes ist,
wobei die Breite des Spaltes geringer als die größte
Abmessung dieses Innenquerschnittes, aber mindestens gleich einer
der Abmessungen des Querschnittes des inneren Elementes ist,
damit letzteres durch den Spalt hindurchtreten kann.
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Ferner ist das freie Ende des inneren Elementes mit einer
Hülse versehen, deren Querschnitt gleich dem Querschnitt des
äußeren Elementes ist und einen Endbund sowie einen diesem
entgegengesetzten Gewindeabschnitt umfaßt, der dazu bestimmt
ist, eine Mutter zum Einspannen des Befestigungsabschnittes
des entsprechenden Ringes aufzunehmen.
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Vorteilhafterweise hat das äußere Element an seinem dem
äußeren Abschnitt des inneren Elementes entgegengesetzten Ende
einen Bund und an seinem anderen Ende eine Mutter, um den
Befestigungsabschnitt des entsprechenden Federtellers über
eine Mehrzahl von das äußere Element abnehmbar umgebenden
Distanzhülsen gegen den Bund zu spannen, wobei jede
Distanzhülse eine Länge hat, die mindestens gleich dem Hub des
Arbeitszylinders ist, einen Innenquerschnitt hat, der
identisch mit dem Außenquerschnitt des äußeren Elementes ist,
und einen Längsspalt hat, dessen Breite gleich der des
Spaltes des Befestigungsabschnittes jedes Federtellers ist.
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In dem Fall, in dem die von dem inneren Element gehaltene
Hülse und das äußere Element zylindrisch sind, tragen die
Federteller zum Vermeiden ihrer Drehung relativ zueinander
Keilverbindungsmittel, deren Breite gleich der Breite des
Spaltes jedes Federtellerbefestigungsabschnittes ist.
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Man wird ferner erkennen, daß jeder Federteller eine
Unverwechselbarkeitseinrichtung umfaßt, die von einem Vorsprung
an der Innenseite des mit einem Spalt versehenen Ringes
gebildet ist, welcher Vorsprung zum Eingriff in eine Längsnut
bestimmt ist, die in der Außenfläche der Hülse und des
äußeren Elementes des Arbeitszylinders ausgebildet ist.
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Die folgende Beschreibung erläutert die Erfindung anhand
eines Ausführungsbeispieles, das ferner die Darlegung der
Vorteile und weiterer Merkmale erlaubt.
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Es wird Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen, in
denen
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Figur 1 ein Längsschnitt des Arbeitszylinders der
erfindungsgemäßen Vorrichtung ist,
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Figur 2 eine schematische Darstellung eines mit dem
Arbeitszylinder der Figur 1 verbindbaren
Federtellers ist,
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Figur 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles F in der
Figur 2 ist und
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Figur 4 eine axiale Ansicht einer Distanzhülse ist, die in
der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet wird.
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In diesen Figuren ist eine Federmontagevorrichtung
dargestellt, bestehend aus einem Rohr 1 an dessen Ende 1a ein in
das Rohr eingeschraubter und versplinteter Verschlußstopfen
2 den Träger für eine Gewindespindel 3 bildet, die gegenüber
einer translatorischen Bewegung relativ zu dem Rohr mittels
zweier Axialkugellager 4 gesichert ist. Eine Mutter 5 wirkt
mit der Schraubenspindel 3 innerhalb des Rohres 1 zusammen.
Diese Mutter ist in einer Innenaufnahme eines zweiten Rohres
6 an diesem befestigt. Das Rohr 6 ist gleitend in dem Rohr 1
gelagert. Die beiden Rohre sind gegen eine Drehung relativ
zueinander durch einen Keil 7 gesichert, der an dem Rohr 1
gehalten ist und in eine Nut 8 in dem Rohr 6 eingreift.
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Das Rohr 6 ist an seinem der Mutter 5 fernliegenden Ende,
das heißt dem Ende, das ständig außerhalb des Rohres 1
liegt, mit einer Hülse 9 versehen, die eine Endschulter 10
trägt. Diese Hülse ist fest auf das Rohr 6 aufgepreßt und
ihr Außendurchmesser D ist gleich dem Außendurchmesser D des
Rohres 1, wenn die beiden Rohre 1 und 6 zylindrisch sind.
Die Erfindung umfaßt ferner eine Ausführungsform, in welcher
das Außenrohr 1 einen viereckigen Querschnitt hat. In diesem
Falle ist es vorteilhaft, wie man aus dem Folgenden erkennen
wird, eine Hülse 9 mit dem gleichen viereckigen Querschnitt
wie dem des Rohres 1 vorzusehen und die Hülse und das Rohr 1
um die Achse des Arbeitszylinders relativ zueinander
auszurichten.
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Die Schraubenspindel 3 hat an ihrem innerhalb des Rohres 6
liegenden Ende eine Schulter 11, um ein vollständiges
Herausschrauben der Schraubenspindel aus der Mutter 5 zu
verhindern. An seinem entgegengesetzten Ende außerhalb des
Rohres 1 hat die Schraubenspindel 3 eine Antriebsbuchse 12 zur
Aufnahme eines manuell betätigten oder motorisch
angetriebenen Werkzeuges.
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Das Rohr 1 hat ferner an seinem den Axialkugellagern 4
benachbarten Ende eine feste Schulter 13, an welcher sich
Distanzhülsen 14 abstützen können, wenn sie auf das Rohr 1
aufgeschoben werden. An seinem anderen Ende hat das Rohr 1
eine bewegliche Schulter 15, welche hier von einer Mutter
gebildet ist, die auf das Ende des Rohres aufgeschraubt ist,
das zu diesem Zweck mit einem Gewinde versehen ist, ob es
nun einen kreisförmigen Querschnitt hat oder nicht.
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In der gleichen Weise hat die Hülse 9 an ihrem der
feststehenden Schulter 10 entgegengesetzten Ende eine bewegliche
Schulter 16 (gleichfalls eine Mutter), um den
Befestigungsabschnitt des in Figur 2 dargestellten Federhaltetellers 17
fest gegen die Schulter 10 zu spannen und an dem Rohr 6 zu
befestigen.
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Für den Fall, daß das Rohr 6 und die Hülse 9 zylindrisch
geformt sind, haben sie Keilelemente 18 und 19 welche bei der
Montage des Arbeitszylinders, dessen Funktion im folgenden
beschrieben wird, in Längsrichtung in Flucht miteinander
gebracht werden. Ihre Breite ist gleich der Abmessung a des
Federtellers 17, der im folgenden näher beschrieben wird.
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Der Federteller 17 gemäß Figur 2 umfaßt einen
Befestigungsabschnitt 20, der von einem geschlitzten Ring gebildet ist,
dessen Innenquerschnitt 21 gleich dem Außenquerschnitt des
Rohres 1 und der Hülse 9 ist (hier mit einem Durchmesser
gleich D) und dessen Spalt 22 eine Breite hat, die
mindestens
gleich einer Abmessung des Querschnittes des Rohres 6
ist (hier sein Durchmesser d bei angenommener zylindrischer
Gestalt des Rohres 6) derart, daß das Rohr 6 in den
Innenraum des Abschnittes 20 des Federtellers 17 eingeführt
werden kann. Gegenüber diesem Abschnitt 20 hat der Federteller
17 in bekannter Weise eine helikoidale, mit Rändern
versehene Rampe 23, deren Durchmesser und Neigung an die Feder
angepaßt ist, welche an der Rampe aufliegen soll. Die Figur
3 zeigt die Dicke E des Befestigungsabschnittes 20 des
Federtellers sowie einen Vorsprung 24, der zum Inneren des
geschlitzten Ringes hingewandt ist und nahe einem Rand 20b des
Abschnittes 20 angeordnet ist. Dieser Vorsprung 24 ist dazu
bestimmt, in eine Nut 25 der Hülse 9 einzugreifen, um so
eine Unverwechselbarkeitseinrichtung für die Kopplung des
Federtellers mit dem Arbeitszylinder zu bilden.
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Schließlich zeigt die Figur 4, welche eine Endansicht einer
der Distanzhülsen 14 ist, daß die Distanzhülsen ebenfalls
gechlitzt sind, wobei die Breite a ihres jeweiligen
Schlitzes 26 ebenso wie der Schlitz 22 im wesentlichen gleich dem
Durchmesser d des Rohres 6 ist. Die Länge 1 jeder
Distanzhülse 14 wird in Abhängigkeit der Einstellmöglichkeiten
gewählt, über die man entlang dem Rohr 1 zum Befestigen des
entsprechenden Ferdertellers verfügen möchte. Diese Länge
soll jedenfalls kleiner als die Länge L des Hubes der Winde
vermindert um die Dicke der Mutter 15 sein, damit man die
Montage und die Demontage dieser Distanzhülsen ausführen
kann. In dem Fall der Figuren ist die Länge jeder
Distanzhülse gleich der halben Distanz, welche die Schultern 13 und
15 voneinander trennt, vermindert um die Dicke E eines
Federtellers 17, wobei diese Länge geringer als L ist. Auf
diese Weise kann man einen Federteller 17 entweder zwischen
der Schulter 13 und einer Distanzhülse 14, zwischen den
beiden Distanzhülsen 14 oder zwischen einer Distanzhülse 14 und
der Schulter 15 anordnen. Um die Anordungsmöglichkeiten zu
vervielfältigen, genügt es, die Anzahl der Distanzhülsen zu
vervielfältigen. In dem Fall, wo wie in Figur 1 die
Keilelemente
19 getrennt sind, müssen sie an Stellen entlang dem
Rohr 1 angeordnet sein, wo der Federteller sitzen wird (3
in Figur 1). Selbstverständlich können diese Keilelemente
aus einer durchgehenden Keilleiste bestehen, die sich
entlang dem Rohr 1 erstreckt.
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Die Montage der Federteller an der Winde geschieht in der
folgenden Weise. Man beginnt beispielsweise damit, daß man
die Mutter 16 der Hülse 9 abschraubt und gegen das Ende des
Rohres 1 anliegt, nachdem man das Rohr 6 aus dem Rohr 1 über
eine Länge herausgezogen hat, die mindestens gleich der
Dicke E des Federtellers 17 zuzüglich der Dicke der Mutter
16 ist. Damit ist es möglich, den Federteller 17 seitlich
auf das Rohr 6 zu schieben und ihn in Richtung auf die
Schulter 10 axial zu verschieben, indem man den Keil 18 in
den Spalt 22 des Federtellers einführt. Wenn der Federteller
nicht korrekt ausgerichtet ist, das heißt, wenn die hohle
Seite der helicoidalen Rampe nicht zur Seite des Rohres 1
hinweist, schlägt der Vorsprung 24 an dem Boden der Nut 25
an, während die Dicke E des Federtellers das Gewinde für das
Aufschrauben der Mutter 16 bedeckt, so daß diese nicht
aufgeschraubt werden kann, um den Federteller einzuspannen.
Wird der Federteller umgedreht, ist das Einspannen möglich,
da der Vorsprung 24 erst ganz zum Schluß in die Nut 25
eingreift, wobei die Dicke E jenseits des Gewindes liegt.
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Man geht in der gleichen Weise vor, um den Federteller auf
dem Rohr 1 zu montieren, nachdem die Distanzringe 14 in
ausreichender Zahl zwischen der Schulter 13 und dem Federteller
angeordnet wurden je nach der gewünschten Position. Die
Anordnung der Distanzhülsen erfolgt in der gleichen Weise wie
die Anordnung des Federtellers, nachdem die Mutter 15 gelöst
und in Richtung auf die Hülse 9 verschoben wurde und nachdem
das Rohr 6 in ausreichender Länge aus dem Rohr 1
herausgezogen wurde.
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Für den in der Figur dargestellten Fall, daß man dieselben
Federteller auf der Seite des Rohres 6 und auf der Seite des
Rohres 1 verwenden will, hat man entlang der Erzeugenden auf
der den Keil 19 entgegengesetzten Seite des Rohres 1 eine
durchgehende Nut 27 zur Aufnahme des Vorsprunges 24 des
Federtellers vorgesehen. Daher muß der Benutzer die
Orientierung dieses Federtellers relativ zu der Winde beachten. In
einer nichtdargestellten Variante ist der Vorsprung 24 des
Federtellers nicht exakt gegenüber dem Spalt 22 angeordnet,
sondern um einen Winkelbetrag relativ zu dieser
Symmetrieebene versetzt, welche die Mittelebene des Spaltes 22
bildet. In diesem Fall sind die Nuten 25 und 27 entlang von
Erzeugenden angeordnet, die symmetrisch relativ zu der die
Keile enthaltenden Ebene liegen, so daß der Federteller
umgedreht werden muß, um von einer Befestigung zur anderen
überzugehen, und die Ausrichtungen notwendigerweise
respektiert werden.
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Die hier anhand einer Ausführungsform eines Arbeitszylinders
mit Spindeltrieb beschriebene Erfindung findet ihre
Anwendung bei jeder Art von pneumatischem oder hydraulischem
Arbeitszylinder, bei welchem die Stange relativ zum Gehäuse
des Arbeitszylinders drehfest ist.
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Man erkennt, daß bei Anordnung des einstellbaren
Federtellers nahe der feststehenden Schulter 13 man über den
maximalen gegenseitigen Abstand der Federteller verfügt, so daß
man eine Feder im freien Zustand an ihren Endwindungen
erfassen und zusammendrücken kann, indem man das Rohr 6 in das
Rohr 1 einschiebt. In der gleichen Befestigungsposition der
Federteller kann man die inverse Operation zum Entspannen
einer Feder ausführen. Die anderen Befestigungspositionen
der Federteller werden vorzugsweise für die Montage und
Demontage von Federn ohne zwischenzeitliche Entspannung
genutzt. Schließlich erlaubt die Erfindung eine rasche
Anpassung der Vorrichtung an verschiedene Federabmessungen. Da
die Federn im allgemeinen einen in einer bestimmten
Beziehung
zur Länge stehenden Durchmesser haben, ist es bei einer
Änderung der Federteller aufgrund einer Änderung des
Durchmessers sehr einfach, ihre relative Lage zueinander zu
ändern, ohne daß man ein anderes Gerät benötigt.
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Es versteht sich, daß die Erfindung auch Arbeitszylinder
betrifft, bei denen die verwendeten Rohre einen beispielsweise
polygonalen Querschnitt haben. Dies erübrigt das Vorsehen
von Keilelementen, um die Rohre gegen eine Drehung relativ
zueinander zu sichern, wobei die Drehfestigkeit dann durch
die Komplementarität der Querschnitte erreicht wird.