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Gattung
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Die Erfindung betrifft einen Unterbodenspanner mit Kniehebelgelenk und Kulissenführung, zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie.
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Stand der Technik
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Unterbodenspanner gehören durch zahlreiche Konstruktionen zum Stand der Technik. Unterbodenspanner besitzen oft ein hakenförmiges Spannelement, einen Zentrierdorn und eine Antriebsvorrichtung, die den Zentrierdorn in Spann- und Lösestellung antreibt. Die Antriebsvorrichtung kann als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet werden, deren Kolben abwechselnd beidseitig durch Druckluft beaufschlagt wird.
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Die Antriebsvorrichtung erstreckt sich bei den meisten Unterbodenspannern mit ihrer Längsachse in vertikaler Richtung unterhalb des Zentrierdorns, wodurch ein relativ großer Raum zum Anordnen derartiger Unterbodenspanner benötigt wird, der manchmal in Fertigungslinien des Karosseriebaus der Kfz-Industrie nicht zur Verfügung steht.
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Bei der
US 2005/0012258 A1 wurde deshalb die als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildete Antriebsvorrichtung mit ihrer Längsachse rechtwinklig zur Längsachse des Zentrierdorns angeordnet, wodurch der betreffende Unterbodenspanner in vertikaler Richtung niedrig baut. Allerdings ist das aus zahlreichen Hebeln und einer Federlasche bestehende Antriebsgetriebe aufwendig und wegen der Federlasche bruchanfällig gestaltet, was nachteilig ist,da bei der großen Anzahl von Hüben solche Unterbodenspanner ausfallen können.
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Aus der
JP 2003-145363 A ist ein Unterbodenspanner bekannt, mit einem mit einem Lenkschlitz versehenen Zentrierdorn, in dem ein Spannarmhaken beim Einführen in eine lochförmige Aussparung eines zu spannenden Werkstückes hineinbewegbar und beim Spannen über ein Kniehebelgelenk herausbewegbar ist. Das Kniehebelgelenk wird durch eine Antriebsstange bewegt, deren Längsachse rechtwinklig zur Längsachse des Zentrierdorns verläuft und über eine Schwenkachse des Kniehebelgelenks in einem Zylinderraum gelagert ist, deren Seitenwände die Antriebsstange durch koaxial zueinander angeordnete Öffnungen durchdringt.
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Die
DE 297 13 607 U1 zeigt ebenfalls einen Unterbodenspanner mit Zentrierdorn und einen aus einer Aussparung des Zentrierdorns herausbeweglichen Spannhaken, der über ein Kniehebelgelenkgetriebe mit einer in Längsachsrichtung abwechselnd beidseitig mit Druckmitteldruck zu beaufschlagenden Kolben-Zylinder-Einheit gekuppelt ist. Die Kupplung wird durch ein laschenförmiges Kniehebelgelenk, das über eine Kulissenführung mit der Kolbenstange getrieblich verbunden ist, gebildet.
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Die
DE 10 2009 005 543 A1 zeigt eine Zentriervorrichtung mit einem Zentrierdorn und einem in einem Spalt desselben angeordneten Spannhaken, der beim Einführen des Zentrierdorns in eine Aussparung eines Werkstückes vollständig in den Zentrierdorn eingeschwenkt ist und beim Spannen aus der schlitzförmigen Ausnehmung des Zentrierdorns austreten kann. Der Spannhaken ist über eine winkelförmige Kulissenführung gelagert. Der Antrieb geschieht durch eine Kolben-Zylinder-Einheit, deren Längsachse orthogonal zur Längsachse des Zentrierdorns verläuft.
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Aus der
DE 39 38 208 C1 ist eine druckmittelbetätigbare Kniehebelspannvorrichtung für den Karosseriebau vorbekannt, deren aus einem Gehäuse herausschwenkbarer Spannhaken über eine abwechselnd beidseitig mit Druckmitteldruck zu beaufschlagende Kolben-Zylinder-Einheit antreibbar ist. Der Spannhaken ist über ein Kniehebelgelenk mit der Kolbenstange verbunden, wobei Kniehebelgelenkanordnung und Kolbenstange sowie Spannhaken im axialen Abstand zueinander angeordnet sind.
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Aufgabe
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Unterbodenspanner zu schaffen, der bei geringer Bauhöhe einen robusten und einfachen Antrieb für den Spannhaken aufweist.
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Lösung
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Diese Aufgabe wird durch einen Unterbodenspanner mit Kniehebelgelenk und Kulissenführung, zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie, gelöst, mit einer Auflage für zu klemmende blechförmige Bauteile, mit einem Gehäuse, das eine Öffnung für den Durchtritt eines Spannhakens zum Klemmen und eine Öffnung für den Durchtritt eines länglichen Antriebsgliedes aufweist, das in den Innenraum des Gehäuses eintaucht und hier mit einem als Kniehebelgelenk ausgebildeten Lenkergetriebe getrieblich verbunden ist, über das der Spannhaken in Spannstellung und Offenstellung antreibbar ist, mit einem ein- oder mehrteiligen Lenkerelement, das über eine quer zur Längsachse des länglichen Antriebgliedes verlaufende und mit diesem verbundene Schwenkachse schwenkbeweglich verbunden ist, wobei das Lenkerelement an seinem anderen Endabschnitt eine weitere freie Schwenkachse aufweist, deren Längsachse parallel zur Längsachse der mit dem länglichen Antriebsglied verbundenen Schwenkachse verläuft, wobei mit der freien Schwenkachse ein ein- oder mehrteiliger zweiarmiger Hebel schwenkbeweglich verbunden ist, der in seinem mittleren Längenbereich über eine gehäusefeste Lagerachse gelagert ist, deren Längsachse ebenfalls parallel zu den Schwenkachsen des Lenkerelementes verläuft, wobei der zweiarmige Hebel an seinem dem Lenkerelement abgekehrten Endabschnitts eine Kulissenführung aufweist, in der eine Antriebsachse geführt und gelagert ist, mit der der in das Gehäuse eintauchende Endabschnitt des Spannhakens durch die Kulissenführung geführt verbunden ist, wobei oberhalb der dem Spannhaken zugeordneten Antriebsachse eine weitere gehäusefeste Kulissenachse für den Spannhaken angeordnet ist, deren Längsachse parallel zu allen anderen Schwenkachsen verläuft und die in einer Kulissenführung des Spannhakens schwenk- und gleitbeweglich geführt ist, wobei das Gehäuse und die stirnseitig dem Gehäuse zugeordnete Antriebsvorrichtung für das längliche Antriebsglied quer zur Längs- und Hubrichtung des Spannhakens angeordnet sind und sich mit Abstand unterhalb der Auflage für die zu klemmenden blechförmigen Bauteile befinden.
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Einige Vorteile
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Bei dem erfindungsgemäßen Unterbodenspanner sind lediglich zwei robuste, einstückige Hebel vorhanden, die den Spannhaken in Offen- und Spannstellung antreiben. Sowohl der zweiarmige Hebel, wie der Spannhaken und auch das Lenkerelement bestehen aus materialmäßig einstückigem, metallischen Werkstoff, insbesondere aus Stahl, so dass sich insgesamt eine äußerst widerstandsfähige, robuste Konstruktion ergibt. Auch alle Achsen bestehen aus Stahl und können in Wälzlagern, zum Beispiel Nadellagern, gelagert sein, um einen leichten Gang zu ermöglichen. Die in den Kulissenführungen des zweiarmigen Hebels einerseits und des Spannhakens andererseits geführten Antriebsachsen und Kulissenachsen können reibungsarm geführt sein, zum Beispiel ebenfalls von einem Käfig mit einem Wälzlager, zum Beispiel einem Nadellager, umgeben sein oder eine reibungsmindernde Ummantelung aufweisen.
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Das Gehäuse ist weitgehend gegen Verschmutzung gekapselt, weil nur je eine Öffnung für den Durchtritt des länglichen Antriebsgliedes und für den Durchtritt des Spannhakens erforderlich sind. Dadurch ist das als Kniehebelgelenk ausgebildete Lenkergetriebe gegen Verschmutzung weitgehend geschützt. Das Kniehebelgelenkgetriebe ermöglicht Selbstverriegelung durch Übertotpunktfahren um einen geringen Bogenbetrag.
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Durch die robuste Konstruktion des Kniehebelgelenks können große Kräfte übertragen werden. Ein Bruch irgendwelcher Lenkerelemente ist nicht mehr zu befürchten. Federelemente als Lenker, die brechen können, sind nicht vorhanden.
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Weitere erfinderische Ausgestaltungen
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Weitere erfinderische Ausgestaltungen sind in den Patentansprüchen 2 bis 12 beschrieben.
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Patentanspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem länglichen Antriebselement schwenkbeweglich gekuppelte Lenkerelement zusammen mit dem zweiarmigen Hebel das Kniehebelgelenk aus flachen, blechförmigen Laschen oder durch je eine Gabel aus flachen, ebenen Laschenpaaren bildet. Dies ermöglicht große Kraftübertragungen und auch bedarfsweise eine Selbstblockierung, wenn es in Totpunktstellung oder Nahtotpunkstellung oder darüber hinaus gefahren wird.
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Gemäß Patentanspruch 3 ist die Antriebsvorrichtung eine Kolben-Zylinder-Einheit, die abwechselnd beidseitig durch Druckluft gesteuert beaufschlagt ist und die das längliche Antriebsglied antreibt, das abgedichtet in den Innenraum des Gehäuses eintaucht, in dem das Kniehebelgelenk mit einem Teil des Spannhakens und dem zweiarmigen Hebel weitgehend gekapselt angeordnet sind.
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Patentanspruch 4 beschreibt einen Unterbodenspanner, bei dem die Antriebsvorrichtung ein Elektromotor ist, der das längliche Antriebsglied antreibt.
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Bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 5 sind die Längsachsen der Antriebsvorrichtung, des Gehäuses und des Antriebsgliedes koaxial zueinander angeordnet.
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In Patentanspruch 6 ist ein Unterbodenspanner beschrieben, bei welchem die Längsachsen der Antriebsvorrichtung, des Gehäuses und des Zentrierdorns einen Winkel von 90 Grad einschließen.
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Patentanspruch 7 beschreibt eine Ausführungsform, bei welcher die Längsachsen der Antriebsvorrichtung, des Gehäuses und des Zentrierdorns einen spitzen Winkel zwischen 60 und 89 Grad einschließen.
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Vorteilhafterweise befindet sich die freie Achse des Kniehebelgelenks in jeder Hubstellung oberhalb der Längsachse des länglichen Antriebsgliedes in Richtung auf den Spannhaken - Patentanspruch 8.
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Patentanspruch 9 ist dadurch gekennzeichnet, dass das Lenkerelement und der zweiarmige Hebel jeweils aus einzelnen oder paarweise, gabelförmig zueinander angeordneten Elementen bestehen, die auf gegenüberliegenden Seiten durch flache, parallel verlaufende Flächen begrenzt sind und aus blechförmigen Teilen und wie alle Achsen aus Stahl oder aus einem anderen metallischen, verschleißfesten Werkstoff bestehen. Diese laschenförmigen Teile können ebenso wie der Spannhaken durch Ausstanzen oder Ausschneiden aus entsprechenden Blechen materialmäßig einstückig hergestellt werden. Die Formen dieser einzelnen Lenkerelemente, des zweiarmigen Schwenkhebels und des Spannarms können numerisch gesteuert aus Blechen herausgetrennt werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ist in Patentanspruch 10 beschrieben, bei welcher das das Lenkerelement und der zweiarmige Hebel aus gestanzten Stahlblechteilen bestehen.
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Eine weitere Ausführungsform beschreibt Patentanspruch 11, bei welcher das Lenkerelement und der zweiarmige Hebel aus gefrästen Metallteilen, insbesondere Stahlblechteilen, bestehen.
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Eine alternative Ausführungsform beschreibt Patentanspruch 12. Bei dieser bestehen das Lenkerelement und der zweiarmige Hebel aus spritzgegossenen Metallteilen.
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In der Zeichnung ist die Erfindung - teils schematisch - an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Es zeigen:
- 1 Einen Unterbodenspanner in Lösestellung des Spannhakens, im Axiallängsschnitt;
- 2 der aus 1 ersichtliche Unterbodenspanner mit in Spannstellung befindlichen Spannhaken;
- 3 einen Schnitt nach der Linie A - A der 1 und
- 4 einen Schnitt nach der Linie B - B der 2.
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Mit dem Bezugszeichen 1 ist ein Gehäuse bezeichnet, an dessen einer Stirnseite eine Kolben-Zylinder-Einheit 2, zum Beispiel durch Schrauben (nicht dargestellt), lösbar angeordnet ist. In der Zeichnung ist ein Zylinder 3 mit einem Bodendeckel 4 vorgesehen, wobei in dem Zylinder 3 ein Kolben 5 durch eine Dichtung 6 in Richtung X bzw. Y abgedichtet um ein begrenztes Maß verschieblich angeordnet ist.
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Mit dem Kolben 5 ist ein längliches Antriebsglied 7 in Form einer Kolbenstange angeordnet, das über eine Dichtung 8 in einer Seitenwand 9 eines Gehäuses 10 in den Innenraum 11 abgedichtet eintaucht.
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Am Endbereich des länglichen Antriebsgliedes 7 ist eine Schwenkachse 12 angeordnet, die über eine sich in Hubrichtung X bzw. Y erstreckende Kulissenführung 13 translatorisch zwangsgeführt ist.
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Auf der Schwenkachse 12 ist ein laschenförmiges Lenkerelement 14, das zum Beispiel aus Stahl oder einem anderen verschleißfesten Werkstoff besteht, angeordnet, das an seinem freien Ende eine freie Schwenkachse 15 aufweist, mit der ein zweiarmiger Hebel 16 schwenkbeweglich verbunden ist, der zusammen mit dem Lenkerelement 14 ein Kniehebelgelenk bildet. Der zweiarmige Hebel 16 ist über eine gehäusefeste Lagerachse 17 schwenkbeweglich angeordnet. An seinem dem Lenkerelement 14 abgekehrten Ende weist der zweiarmige Hebel 16 eine Kulissenführung 18 auf, in der eine Antriebsachse 19 geführt ist. Oberhalb der Antriebsachse 19 ist in dem Gehäuse 1 eine robuste und im Querschnitt größere als die übrigen Schwenkachsen bemessene, gehäusefeste Kulissenachse 20 angeordnet, die ebenfalls in einer Kulissenführung 21 eines Spannhakens 22 eintaucht, der in einer schlitzförmigen Ausnehmung 23 eines Zentrierdorns 24 angeordnet ist und in dieser schlitzförmigen Ausnehmung 23 ein- und ausnehmbar ist, wie man durch einen Vergleich der 1 mit 2 erkennt.
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Die Kulissenführungen 18 und 21 sind so gestaltet, dass sie einerseits die Schwenk- und Hubbewegungen des zweiarmigen Hebels 16 ermöglichen, andererseits der Spannhaken 22 hub- und schwenkbeweglich über den zweiarmigen Hebel 16 angetrieben werden kann. Dabei verschiebt sich der Spannhaken 22 auf der gehäusefesten Kulissenachse 20 von seiner aus 1 ersichtlichen unteren Stellung in der Kulissenführung 21 bis in den oberen Bereich (2). Die Kulissenführung 21 ist zu diesem Zweck entsprechend kurvenförmig gestaltet, um diese Hub- und Schwenkbewegung des Spannhakens 22 in den Schlitz 23 und aus diesem heraus und in Spannstellung (2) zu ermöglichen.
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Mit den Bezugszeichen 25 und 26 sind Anschlusskanäle für die Zuführung von Druckluft bezeichnet, die den Kolben 5 in Richtung X bzw. Y gesteuert bewegen.
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Mit 27 ist eine Auflage für blechförmige Bauteile 28 bezeichnet.
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Geeignete Steuereinrichtungen für die Zuführung der Druckluft sind nicht dargestellt. In der Regel sind in einer Fertigungslinie zahlreiche derartige Unterbodenspanner angeordnet, die durch eine Folgesteuerung in der Regel zentral gesteuert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Kolben-Zylinder-Einheit, Antriebsvorrichtung
- 3
- Zylinder
- 4
- Bodendeckel
- 5
- Kolben
- 6
- Dichtung
- 7
- Antriebsglied, längliches
- 8
- Dichtung
- 9
- Seitenwand
- 10
- Gehäuse
- 11
- Innenraum
- 12
- Schwenkachse
- 13
- Kulissenführung
- 14
- Lenkerelement
- 15
- Schwenkachse
- 16
- Hebel, zweiarmiger
- 17
- Lagerachse, gehäusefeste
- 18
- Kulissenführung
- 19
- Antriebsachse
- 20
- Kulissenachse, gehäusefeste
- 21
- Kulissenführung
- 22
- Spannhaken
- 23
- Ausnehmung, schlitzförmige
- 24
- Zentrierdorn
- 25
- Anschlusskanal
- 26
- "
- 27
- Auflage
- 28
- Bauteil, blechförmiges
- X
- Hubrichtung "
