DE2308175B2 - Kniehebelkraftverstärker - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Kniehebelkraftverstär- * mit mindestens einem Kniehebelpaar, dessen Hebel sich an einem feststehenden Widerlager dessen anderer Hebel sich an einem verschieb, das Hochdruckteil bildenden Drucklager absS und mit einem auf das Knie nut einer annähernd senkrecht zu diesem gerichteten Kraft einwirkenden Niederdrückt«!, wobei sich die Kniehebel mit in ihrer Bewegungsebene konvexen Endflachen unmittelbar an Stützflächen des Drucklagers und Widerlagers abstützen, sich einer der beiden Kniehebel mit einer konvexen Endfläche unmittelbar an der Endfläche des anderen Kniehebels abstutzt und Stützflächen sowie Endflächen senkrecht zu der Bewegungsebene der Kniehebel geradlinig verlaufende Mantellinien aufweisen.

Bei einem derartigen (aus der DT-PS 359 209) b°kannten Kniehebelkraftverstärker stützen sich die Kniehebel mit konvexen Endflächen in konkaven Lacerpfannen des Drucklagers und Widerlagers ab. Diese Lagerpfannen bilden Stützflächen für die Kniehebel. Der Krümmungsradius dieser Stützflächen entspricht dem Krümmungsradius der Endflächen der Kniehebel. Ferner stützt sich der eine Kniehebel mit seiner konvexen Endfläche in einer konkaven Lagerpfanne des anderen Kniehebels ab, wobei diese Lagerpfanne ebenfalls wieder den gleichen Durchmesser aufweist wie die konvexe Endfläche. Wird auf das Knie ein Druck ausgeübt, so bewegen sich die konvexen Endflächen ia ihren konkaven Lagerpfannen, wobei eine gleitende Reibung auftritt. Bei hohen Druckkräften führt diese gleitende Reibung zu einem erheblichen Verschleiß, zumal bei kleinen Kniehebelkraftverstärkern, wie sie z. B. bei Maschinenschraubstöcken eingesetzt werden, das Schmiermittel durch den Druck aus der Lagerpfanne herausgedrückt wird und eine erneute Schmiermittelzufuhr praktisch unmöglich oder sehr schwierig ist. Mit diesem vorbekannten Kniehebelkraftverstärker können also bei kleinen Baugrößen, wie sie beispielsweise in Hohlspindeln von Maschinenschraubstöcken eingebaut werden, nur verhältnismäßig gelinge Druckkräfte erzeugt werden, und außerdem ist mit einem hohen Verschleiß zu rechnen.

Es ist auch (aus der DT-AS 1 179 435) ein Siebengelenktrieb, insbesondere für Stanzwerkzeuge, mil einem um eine in Hubrichtung bewegliche Achse schwenkbaren Teil bekannt. Die Keilflächen wirken auf zwei Leitrollen ein, von denen eine beweglich und die andere stationär gelagert ist. Hierbei ist es bekannt, die Keilflachen kurvenförmig zu gestalten um dadurch nicht nur die Größe, sondern auch die Geschwindigkeit des Hubes bzw. des Schubes zu variieren. So kann beispielsweise eine gleichförmige Hub geschwindigkeit in eine beschleunigte Schubbewegunj oder eine verzögerte Hubbewegung in eine gleichförmige Schubbewegung umgewandelt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, untei Beseitigung der vorerwähnten Nachteile einen Knie hebelkraftverstärker der eingangs .erwähnten Art zi schauen, bei dem sich also die beiden Kniehebe aneinander sowie auch an Widerlager und Drucklagei unmittelbar abstützen, der einfach ist in seinem Auf bau, einen ungewöhnlich geringen Verschleiß unc eine dementsprechend sehr große Lebensdauer be sitzt sowie ferner bei kleiner gedrängter Bauart d« Erzeugung sehr großer Druckkräfte ermöglicht.

Dies wird nach der Erfindung bei einem Knie hebelkraftverstärker der eingangs erwähnten Bauar dadurch ereicht, daß auch die Endfläche des anderer

mit kommt die der. Verschleiß bedingende gleitende
Reibung in Wegfall, üie Endflächen der beiden Kniehebel wälzen aufeinander und in gleicher Weise an
den Stützflächen von Drucklager und Widerlager ab,
so daß praktisch kein Verschleiß dieser Teile eintritt.
dhlb ehr große Druckkräft ah bi

Kniehebels, mit der dieser an der Endfläche des einen lung (ungespannt) und die untere Hälfte dieser Figur

Kniehebels anliegt, konvex gekrümmt ist und daß die den Kniehebelkraftverstärker in de" EndsUsUung (ge-

ätüföflächen des Widerlagers und des Drucklagers spannt),

tonvex bzw. eben ausgebildet sind, so daß die End- Fig,3 einen Querschnitt nach Linie III-III der

Rächen und die Stützflächen theoretisch mit Linien- 5 Fig. 2,

berührung schlupffrei aneinander abwälzen. F i g. 4 die Ansicht von zu einer Einbut zusaro-

Bei diesem neuen Kraftverstärker tritt zwischen mengefaßten Teilen der Fig,2, teilweise im Schnitt,

den Endflächen der Kniehebel und den Stützflächen F i g. 5 die Ansicht eines Teils der F i g, 2 in Rich-

der Widerlager keine Relativbewegung ein, und da- tung V,

mit kommt die der. Verschleiß bedingende gleitende io Fig. 6 einen Querschnitt nach Linie VI-VI der

·***·_ · ni c_ii i«. c_jfl«.i... j.. ι :j ¥,_:_ FlB 5

Fig.7 bis 9 verschiedene vorteilhafte Gestaltungen der Wälzfläcben,

so oap μι»»."^^« —.,χ . „♦»«»*.». V..WV.» * w.~ w„„_t». F i g. 10 die Seitenansicht eines Maschinenschraub-

Es können deshalb sehr große Druckkräfte auch bei 15 stocks, teilweise im Schnitt,

gedrängter Bauart erzeugt werden. Durch das Ab- Fig. 11 die Hohlspindel des Schraubstocks der

Wälzen wird auch immer wieder ein Teil der Ober- Fig. 10 mit eingebautem Kniehebelkraftverstärker fläche der sich berührenden Teile freigegeben, so daß in größerem Maßstab.

lier frisches Schmiermittel hinzutreten kann. In Fig. 1 ist ein Kniehebelkraftverstärker gezeigt

Weitere Ausgestaltungen in der Erfindung ergeben 20 mit einem aus den beiden Hebeln I und 2 bestehenlich aus den Unteransprüchen. den Kniehebelpaar, dessen Hebel ? sich an einem Der Kniehebelkraftverstärker nach der Erfindung feststehenden Widerlager 3 und dessen anderer Hereichnet sich durch eine einfache, nur wenige Teile bei 2 sich an einem in Richtung A verschiebbaren, aufweisende Bauart aus und ermöglicht außerdem das Hochdruckteil bildende Drucklager 4 aostutzt. eine einfache Montage und Demontage, insbesondere 25 Mit einer Kraft N, die annähernd senkrecht aut das dann wenn die Kniehebelpaare, Druckplatte und Knie mi», einem nicht dargestellten Niederdrückten Widerlager zu einer austauschbaren Einheit verbun- einwirkt, wird das Knie gestreckt, so daß durch Knieden sind Mit diesem Kraftverstärker können bei hebelwirkung das Drucklager 4 um den Weg α verkleiner gedrängter Bauweise sehr hohe Spannkräfte schoben wird und damit eine verhältnismäßig groJJe erzeugt werden, so daß er mit Vorteil in Maschinen- 30 Kraft H erzeugt wird. . ■ _,· . ·a schraubstöcke eingebaut werden kann. Die aufein- Wie aus Fig. 1 hervorgeht, stützen sich die beiden ander abwälzenden Teile, nämlich die Kniehebel- Kniehebel 1 und 2 aneinander sowie auch an dem naare die Druckplatte und das Widerlager bestehen Widerlager 3 und dem Drucklager 4 unmittelbar ab. C gehärtetem Stahl, desgleichen auch der Spreiz- Die Endflächen 5 bis 8 der KniehebeIl,2 sind dabei bolzen Dank dieser Härte und dem Abwälzprinzip 35 konvex gekrümmt. Die Stutzflache: 9 des Widerlafst "er Verschleiß so gering, daß dieser Kraftverstar- gers 3 und die Stützfläche 10 des Drucklagers 4 ist ker eine nahezu unbegrenzte Lebensdauer hat. Da bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ebenfalls konalle belasteten und gegeneinander bewegten Teile in vex, sie kann jedoch auchι eben .ausgebildet sein. Die einem geschlossenen Raum untergebracht sind, so Endflächen 5 bis 8 und die Stutzflachen £,10 sind kann dieser mit einem Schmiermittel gefüllt sein, daß 40 damit so ausgebildet, daß sie theoretisch mit Limeneine selbsttätige Dauerschmierung dieser TeUe ein- berührung schlupffrei aneinander abwälzen. Es tritt pj! nur eine theoretische Linienberuhrung em, da sich Der Kniehebelkraftverstärker nach der Erfindung die aufeinander abstützenden Endflächen ^und die hat den weiteren Vorzug, daß sich der Krafthub zum Stützflächen bei großer Druckbelas^g Jörnen Druckanstieg linear verhält. Diese Linearität des 45 und infolgedessen eine Berührung m Form eines Dmckanstiels ist jedoch nur dann gegeben, wenn an langgestreckten schmalen Rechteckes eintntt. _ den Kniehebeln die Krümmungsradien der Endflächen
gleich groß sind. Werden an den Kniehebeln unterschiedliche Krümmungsradien der Endflächen angebracht, so tritt eine geringfügige Änderung des 5°
Druckanstiegs, d.h. eine geringfügige Abweichung
vom linearen Druckanstieg ein.
Bei den vorbekannten, eingangs erwähnten Knie

tiggestrecKien scnmaicu ncv,uin,Ku> wiu Der die Kraft N ausübende Niederdruckteil kann auf den Stützhebel 1 allein, gegebenenfalls aber auch auf beide Stützglieder 1 und 2 gemeinsam einwirken. Bei der in Fig.2 bis 6 gezeigten Ausführung eines Kniehebelkraftverstärkers sind drei Kniehcbelpaarc symmetrisch zueinander bzw. konzentrisch angeordnet, und es ist zwischen diesen Kniehsbelpaaren, deren Kniehebel mit la und 2 bezeichnet

paaren,

Druckanslieg ei« erheblich größerer Druckamöeg ^^ "V Erfindung ist im folgenden an Hand dec Zeich- «. Dabei »ind

"3S'S'df ^{mehrere Ausfül}""°^8Sbeispi8le "^

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seitliches Auuknicken unmöglich ist. Bei dieser drei- Anwendung finden, z. B. als Spannelement in Vorfachen Anordnung von Kniehebelpaaren mit einer richtungen, zur Klemmung von Tischen an Maschigroßen Kniehebelbreite b ergeben sich außerdem vef- nen, als Klemmeinrichtung für Werkzeuge, z. B. hältnismäßig breite Stütz- und Endflächen 9, 10 bzw. Stähle (an Hobelmaschinen), und bei Maschinen-5 bis 8, so daß beim Abwälzen auf diesen breiten 5 Schraubstöcken. Dies ist in Fig. 10 und 11 veran-Flächen auch bei großer Belastung kein nennens- schaulicht. Hier ist ein Maschinenschraubstock 25 werter Verschleiß eintritt. gezeigt, in welchem eine Hohlspindel 26 verschraub-

Bei der gezeigten Ausführung sind Drucklager 4 bar ist, die einen Schieber 27 bewegt. Gemäß Fi g. 11 und Widerlager 3 als zylindrische Scheiben ausgebil- ist der bei 28 angedeutete Kniehebelkraftverstärker, det, und es slmd in einer Stirnseite derselben zur BiI- io der mehrere konzentrisch angeordnete Kniehebeldung der Stützflächen 10 und 9 durchgehende ge- paare la, 2 aufweist, in einer erweiterten zylindriradlinige Nuten 14 vorgesehen (siehe F i g. 5 und 6), sehen Verlängerung 29 der Hohlspindel 26 gelagert, die in einfacher Weise durch Fräsen hergestellt wer- wobei eine in der Hohlspindel 26 verschiebbar geden können. lagerte und am Schieber 27 des Schraubstocks sich

Gemäß Fig. 2 ist eine zylindrische, den Kraftver- 15 abstützende Druckstange 30 mit dem als Kolben ausstärker mit diesen Scheiben 3 und 4 aufnehmende gebildeten Drucklager 4 verbunden ist. Die Anord-Büchse 15 vorgesehen, ferner eine den Boden dieser nung des in dieser Hohlspindel eingebauten Knie-Büchse durchdringende, auf den Spreizbolzen 11 wir- hebelkraftverstärkers stimmt im wesentlichen mit der kende Druckschraube 16 und weiterhin ein diese Anordnung nach F i g. 2 überein, indem das büchsen-BUchse verschließender Schraubring 17, in welchem ao artige Gehäuse 15 der zylindrischen Spindelverlänverschiebbar ein Druckbolzen 18 gelagert ist, der mit rung 29 entspricht.

der Druckscheibe 4 eine feste Einheit bildet. Dabei Die Schraubstockbetätigung erfolgt, indem mittels

ist zwischen Druckscheibe 4 und Schraubring 17 eine einer Handkurbel 31 eine Antriebswelle 32 gedreht Druckfeder, z. B. ein Tellerfederpaket 19, angeord- und über eine Drehmomentkupplung 33 die Hohlnet, die nach beendetem Spannvorgang die Druck- 25 spindel 29. 26 gedreht und damit der Schieber mit scheibe mit den Kniehebelpaaren und damit auch den seinem Backen 34 an das Werkstück herangeführt Spreizbolzen 11 in die Anfangsstellung zurückdrückt. wird. Dann kommt der Schieber 27 zum Stillstand, Zur Begrenzung des Maximaldruckes H kann für den so daß beim Weiterdrehen der Kurbel 31 die Dreh-Spreizbolzen 11 ein Begrenzungsanschlag, z. B. eine momentkupplung 33 auslöst und damit die Antriebsverstellbare Schraube 20 vorgesehen sein. 30 spindel 32 a im Gewindeteil 35 der Spindelverlänge-Um im ungespannten Zustand eine gegenseitige rung 29 verschraubt und damit diese Spindel in Rich-Verschiebung der Kniehebel la, 2 zu verhindern, ist tung A bewegt wird. Das Spindelende wirkt damit auf zur Sicherung dieser Kniehebel in ihrer gegenseitigen den Spreizbolzen 11 des Kraftverstärkers und erzeugt Stützlage jeweils eine Stahlkugel 21 od. dgl. vorgese- damit einen hohen Preßdruck der Druckstange 30 hen, die in entsprechende Bohrungen der Endflächen 35 auf den Schieber 27.

5 und 7 lose eingesetzt ist. Bei dem in F i g. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel

Aus Fig. 3 und 4 geht hervor, daß Druckscheibe 4 wälzen sich die konvex gekrümmten Endflächen 8 und Widerlagerscheibe 3 durch mehrere axiale BoI- ^{und 6} auf ebenen Stützflächen 10 und 9 von Druckzen Il zu einer Einheit so miteinander verbunden lager 4 und Widerlager 3 ab. Durch Verschiebung sind, daß diese Bolzen eine axiale Verschiebung der 40 ^des Spreizbolzens 11 aus der Anfangsstellung (oberer Druckscheibe 4 gegenüber der Widerlagerscheibe 3 Längsschnitt der F i g. 2) in die Endstellung (unterer gestatten, wobei gemäß F i g. 3 diese Bolzen 22 zu- Längsschnitt der F i g. 2) werden die Kniehebelpaare gleich zur seitlichen Führung der Kniehebelpaare \a,l gestreckt und damit der Druckbolzen um den 1 a, 2 dienen Bei der gezeigten Ausführung sind die Spannhub α verschoben.

Bolzen 22 fest in die Scheibe 4 eingeschraubt. In die 45 Bei ein und derselben Baugröße des Kraftverstärfreien Enden dieser Bolzen ist eine Kopfschraube 23 kers bzw. der in F i g. 4 gezeigten Einheit kann nun eingeschraubt und auf dieser dme Schraubenfeder 24 dieser Spannhub durch besondere Gestaltung det vorgesehen, so daß die Scheibe 3 ständig zu der aufeinander abwälzenden Flächen (siehe Fig.? bis 9] Druckscheibe 4 gedruckt wird und damit diese Em- vergrößert und damit die maximale Spannkraft ctfceit hn ungespannten Zustand zusammengehalten 50 heblich gesteigert werden. Dies wird dadurch erreicht, wird. daß Stützflächen 10, 10a und die Endflächen 8, 8a;

Aus F i g. 2 geht hervor, daß die beiden Endflächen 5, 5 a; 7, 7a in ihrem Abwälzbereich verschiedene 7 und 8 des Kniehebels 2 mit dem gleichen Radius R Krihnrnungsradien R_x, /?_?; R, R₃; R_v r_&; r, R₄ gekrümmt sind, dessen Mittelpunkt auf der Mittel- aufweisen, derart, daß bei der anfänglichen Kraft-Dme des Kniehebels liegt Desselben Krümmungs- 55 verstärkung die zusammenarbeitenden Flächen mil radius hat auch die Endfläche Ci des Wirkglieds 1 a. kleineren Krümmungsradien aufeinander abwälzen Dagegen liegt der Mittelpunkt des Krümmungsradius und damit eine größere Verschiebung der Druck- R₁ der Endfläche 5 des Wirkglieds la nicht auf der platte 4 eintritt und bei der weiteren Kraftverstärkunf Mittellinie desselben, sondern vielmehr auf der so- dann die zusammenarbeitenden Flächen mit größere! genannten Wirklinie W, weiche die jeweiligen Be- 60 Krümmungsradien aufeinander abwälze» und dann rührungspunkte der Endflächen miteinander verbm- eine kleinere Verschiebung der Druckplatte eintritt, det Diese Wirkfinie schließt mit der Mittellinie des In F i g, 7 ist bei 2a and 2e die Lage eines Knie-

Kraftverstärkers einen Winkel/? ein, der konstant hebeis in der Anfangs- und in der Endstellung gebleibt, auch wenn sich beim Spreizen der Kniehebel- ^ze*gt, wobei dessen Endfläche 8 den Krümmungspaare la, 2 durch den Spreizbolzen 11 beim Ab- 65 radius/; hat Wenn nun der untere Teil 10a dei walzen die Berührgsunkte der Endflächen ver- Stützfläche des Drucklagers 4 einen kleineren Krüm· schieben. mungsradius R_t gegenüber dem größeren Krüm-

Der beschriebene Kraftverstärker kann vielseitig mungsradius R_x des oberen Teils 10 dieser Stütz·

fläche hat, so ergibt sich eine Vergrößerung des Spannhubs, die dem Verschiebeweg α, des Drucklagers entspricht — gegenüber dem Spannhub α, wenn die gesamte Stützfläche 10 des Drucklagers eben ist, d. h. nur den großen Krümmungsradius R_x aufweist.

Gemäß F i g. 8 kann nun eine noch stärkere Vergrößerung des Spannhubs — entsprechend dem Verschiebeweg σ₂ — dadurch erzielt werden, daß zusätzlich der untere (am Anfang wirksame) Endflächenteil 8a des Kniehebels la einen kleineren Krümmungsradius R₃ aufweist — gegenüber dem größeren Radius R des oberen Endflächenteils 8.

Gemäß F i g. 9 kann eine dem Verschiebeweg α, entsprechende Spannhubvergrößerung auch dadurch erzielt werden, daß die Endflächen Ta und Sa der Kniehebel 2 und la einen kleineren Krümmungsradius R₄ und R₅ erhalten — gegenüber den größeren Krümmungsgradien R und R, der Endflächen 1 und S. In der Endstellung der Kniehebelpaare sine die großen Krümmungsradien wirksam, so daß dami die spezifische Flächenpressung vermindert wird.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Kniehebelkraftvem&rker mit mindestens S einem Kniehebelpaar, dessen einer Hebel sich an einem feststehenden Widerlager und dessen anderer Hebel sich an einem verschiebbaren, das Hochdruckteil bildenden Drucklager abstützt, und mit einem auf das Knie mit einer annähernd »o senkrecht zu diesem gerichteten Kraft einwirkenden Niederdruckteil, wobei sich die Kniehebel mit in ihrer Bewegungsebene konvexen Endflächen unmittelbar an Stützflächen des Drucklagers und Widerlagers abstützen, sich einer der beiden Kniehebel mit einer konvexen Endfläche unmittelbar an der Endfläche des anderen Kniehebels abstützt und Stützflächen sowie Endflächen senkrecht zu der Bewegungsebene der Kniehebel geradlinig verlaufende Mantellinien aufweisen, d a durch gekennzeichnet, daß auch die Endfläche (5, Sa) des anderen Kniehebels (1, la), mit der dieser an der Endfläche (7, la) des einen Kniehebels (2, 2 a) anliegt, konvex gekrümmt ist und daß die Stützflächen (9, 10, 10 a) des Widerlagers (3) und des Drucklagers (4) konvex bzw. eben ausgebildet sind, so daß die Endflächen und die Stützflächen theoretisch mit Linienberührung schlupffrei aneinander abwälzen.

2. Kniehebelkraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Drucklager (4) und Widerlager (3) als zylindrische Scheiben ausgebildet und in eine Stirnseite derselben zur Bildung der Stützflächen (10, 9) durchgehende geradlinige Nuten (14) vorgesehen sind.

3. Kniehebelkraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sicherung der Kniehebel (1, 2; la, 2) und ihrer gegenseitigen Stützlage die Kniehebel durch einen Zentrierkörper (21) verbunden sind, der in entsprechende Bohrungen der Endflächen (5, 7) lose eingesetzt ist.

4. Kniehebelkraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß End- und Stütz- « flächen (10, 10a; 8, 8a; 5, Sa; 7, 7a) in ihrem Abwälzbereich verschiedene Krümmungsradien (R^,, Ä_?; R, R₃; R₁, R₅; R, R₄) aufweisen, derart, daß bei der anfänglichen Kraftverstärkung die zusammenarbeitenden Flächen mit kleineren Krümmungsradien aufeinander abwälzen und damit eine größere Verschiebung der Druckplatte (4) eintritt und bei der weiteren Kraftverstärkung dann die zusammenarbeitenden Flächen mit größeren Krümmungsradien aufeinander abwälzen und damit eine kleinere Verschiebung der Druckplatte eintritt.