DE2913506A1

DE2913506A1 - Kraftverstaerker

Info

Publication number: DE2913506A1
Application number: DE19792913506
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl Ing Wehler
Original assignee: AMSTED SIEMAG KETTE GmbH
Current assignee: AMSTED SIEMAG KETTE GmbH
Priority date: 1979-04-04
Filing date: 1979-04-04
Publication date: 1980-10-16
Also published as: US4347754A; IT8048318A0; JPS55135260A; IT1127415B

Description

Dr.-lng. Reimar König · Dipl.-lng. Klaus Bergen Cecilienallee "76 A Düsseldorf 3O Telefon 452DDB Patentanwälte

3.April 1979 32 839 K

Amsted-Siemag Kette GmbH, Postfach 120 5240 Betzdorf / Sieg

"Kraftverstärker"

Die Erfindung "betrifft einen Kraftverstärker mit einer Druckplatte und einem in einer Gegenhalteplatte axial verschiebbar gelagerten Spreizbolzen sowie zwischen der Druckplatte und der Gegenhalteplatte angeordnete, sich aneinander abstützende und gegeneinander geneigte Stützelemente.

Aus der DE-PS 2 135 810 ist eine Schnellspannvorrichtung mit einem mit Außengewinde versehenen zylindrischen Gehäuse und einem im Gehäuse um eine zur Gehäuseachse koaxiale Achse drehbaren, axial aus dem Gehäuse hervorstehenden und mit dem Gehäuse begrenzt drehfest verbundenen Mitnehmer bekannt. Dieser weist zum Übertragen der Spannkräfte eine zur Gehäuseachse rechtwinklig verlaufende Fläche auf. An seinem gehäuseinneren Ende ist exzentrisch das eine Ende eines Druckhebels gelagert, dessen anderes Ende in einem axial relativ zum Mitnehmer beweglichen Teil der Spannvorrichtung exzentrisch gelagert ist. HiBrbei nimmt der Druckhebel in bezug auf die Gehäuseachse im ungespannten Zustand eine Schräglage und im Spannungszustand eine zur Gehäuseachse parallele Strecklage ein. Ein im unteren Teil des Gehäuses zentrisch drehbar gelagerter

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Mitnehmer besitzt am Ende seines aus dem Gehäuse herausragenden Teils einen Mehrkant und ist mit dem sich daran anschließenden Abschnitt in einem Gleitlager einer Halterung der Schnellspannvorrichtung gelagert. Der Teil des Mitnehmers, der in das Innere des Gehäuses hineinragt, besitzt eine Ausnehmung, in die ein aus zwei Teilen bestehender Druckhebel hineinragt und sich mit dem halbkugelförmigen Ende des einen Teils in einer exzentrisch zur Drehachse des Mitnehmers in der Ausnehmung angeordneten Kalotte abstützt. Mit dem ebenfalls halbkugelförmigen anderen Ende stützt sich der Druckhebel in einer ebenfalls exzentrisch zur Drehachse des Mitnehmers im Boden eines gegenüberliegenden Lagerteils angeordneten Kalotte ab. Durch Drehen an dem Mehrkant wird ein Drehs* oment auf das Gehäuse übertragen. Nach dem Lösen einer Arretierung zwischen dem Mitnehmer und dem Gehäuse erfolgt eine Drehung des Mitnehmers gegenüber dem Lagerteil um 180 , se daß der- Druckhebel aus seiner ursprünglich schrägen Lage in eine achsparallele Lage überführt wird, wodurch das Spannen erfolgt.

Des weiteren ist ein nach dem Kniehebe!prinzip arbeitender Kraftverstärker bekannt. Er besteht im wesentlichen aus einer Druckplatte und einer der Druckplatte gegenüberliegenden Gegenhalteplatte. In der Gegenhaiteplatte ist ein kegelstumpfförmiger Spreizbolzen axialverschiebbar geführt. Des weiteren sind zwischen der Druckplatte und der Gegenhalteplatte Stützelemente angeordnet, von denen die der Druckplatte zugewandten Stützelemente in Nuten der Druckplatte gelagert sind und sich gegen die der Gegenhalteplatte zugewandten Stützelemente abstützen. Das mit der Gegenhalteplatte zusammenwirkende Stützelement liegt auch gegen den Spreizbolzen an und läßt sich von diesem in Abhängigkeit von seiner Einrückstellung mehr oder weniger weit nach außen drücken, wodurch die Kraftverstärkung hervorgerufen wird.

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Die Stützelemente rollen auf entsprechend geformten Bahnen in der Druck- und Gegenhalteplatte ab. Durch Eindrücken des Spreizt>ol2ens wird das am Spreizbolzen gelagerte Stützelement nach außen gedrückt, das andere Stützelement wälzt sich an dem am Spreizbolzen anliegenden Stützelement ab, und "beide Stützelemente walzen sich mit ihren beiden der Druckplatte beziehungsweise der Gegenhalteplatte zugewandten Enden in den in den beiden Platten vorhandenen Nuten ab. Durch die Kniehebelübersetzung ergibt sich bei großem Weg des Spreizbolzens ein kleiner Weg der Druckplatte oder bei kleiner Bedienungskraft eine große Wirkkraft, hervorgerufen durch die Druckplatte. Dieser bekannte Kraftverstärker besitzt jedoch den Nachteil, daß durch die Rollbewegung der Stützelemente in den Nuten der Druckplatte und der Gegenhalteplatte eine Hertz'sehe Pressung entsteht, die naturgemäß eine geringe Steifigkeit zur Folge hat.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kraftverstärker zu schaffen, bei dem keine Hertz'sehe Pressung entsteht und demzufolge auch die Steifigkeit des Kraftverstärkers nicht beeinträchtigt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Kraftverstärker der einleitend genannten Art zwischen den voneinander abgewandten Enden der Stützelemente sowie der Druckplatte und der Gegenhalteplatte quer zur Längsrichtung des Kraftverstärkers verlaufende Endbolzen und an den einander zugewandten Enden der Stützelemente Gelenkbolzen gelagert sind, gegen die sich die Stützelemente abstützen.

Die Endbolzen können einen größeren Abstand voneinander aufweisen als die Gelenkbolzen. Die Gelenkbolzen liegen

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möglichst nahe in gleicher Höhe nebeneinander, während die Endbolzen einen ziemlich großen Abstand voneinander aufweisen. Das bedeutet, daß die Stützelemente gegeneinander geneigt verlaufen und sich durch Verschieben der Gelenkbolzen nach außen der Abstand zwischen den beiden der Druckplatte und der Gegenhalteplatte zugeordneten Endbolzen vergrößert, wodurch die Druckplatte einen bestimmten Hub ausführt.

Der Spreizbolzen kann zwei einander gegenüberliegende, den Gelenkbolzen zugewandte Spreizflächen aufweisen. Vorteilhafterweise weist der Spreizbolzen einen Spreizkopf mit Spreizflächen auf. Die Spreizflächen des Spreizbolzens können exponentiell gekrümmt sein. Hierbei empfiehlt es sich, die Spreizflächen des Spreizbolzens so zu krümmen, daß der Hub der Druckplatte in einem konstanten Verhältnis zum Eindrückweg des Spreizbolzens steht.

Wurden die Gelenkbolzen mit einer konstanten Geschwindigkeit nach außen bewegt, so würde der Hub der Druckplatte nach einer Kosinusfunktion verlaufen, da sich die Gelenkbolzen mit konstanter Umfangsgeschwindigkeit auf einem Kreisbogen bewegen würden. Das wird mit den gekrümmten Spreizflächen dadurch behoben, daß der Spreizbolzen eine spezielle Krümmung aufweist, so daß der Hub der Druckplatte als Funktion des Eindrückweges des Spreizbolzens konstant ist. Damit besitzt der Kraftverstärker eine lineare Kennlinie. Demgemäß führt der Hub der Druckplatte eine Bewegung aus, die proportional zu der Bewegung des Spreizbolzens ist.

Die lineare Kennlinie des Kraftverstärkers bezieht sich auch auf seine Steifigkeit. Die Kurve ist entsprechend dem Winkel zwischen den Stützelementen abhängig von der Kraftfunktion bezüglich der Wegfunktion korrigiert: Durch den Neigungswinkel

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der Stützelemente und durch die Veränderung des Kraftangriffspunktes des Spreizbolzens kann die Kraftfunktion, die gleich der auf den Spreizbolzen wirkenden Bedienungskraft ist, als Funktion der Spannkiaft nicht linear sein, obwohl die Weg- -funktion dies aussagt.

Das liegt darin begründet, daß sich die Kraftkomponenten abhängig vom Neigungswinkel der Stützelemente verändern und erst im gestreckten Zustand der Stützelemente der ideale Kraftaufbau in Spannkraftrichtung erreicht wird. Das würde bedeuten, daß die Spreizkraft auf Null abnimmt. Der gestreckte Zustand darf jedoch nicht erreicht werden, da sonst der Kraftverstärker wegen der Reibungskräfte nicht mehr in seine Ausgangsstellung zurückgeht. Auf den Spreizbolzen wirkt unter Spannung somit immer eine Kraftkomponente in Längs-.richtung des Spreizbolzens, die um so größer ist, je tiefer der Spreizbolzen eingedrückt ist. Diese Kraftkomponente wirkt auf die zum Eindrücken des Spreizbolzens notwendige Bedienungsspindel und damit auf die Steifigkeit des Kraftverstärkers.

Die lineare Kennlinie des Kraftverstärkers ist insbesondere wichtig beim Einbau von Spindeln in Planscheiben, da hier immer zwei Spindeln einander gegenüberliegend angeordnet sind, die bei fehlendem Gleichlauf klemmen würden. Der Einbau des Kraftverstärkers in eine Spindel ist besonders einfach. Lediglich eine Minimallänge ist erforderlich, ansonsten sind die übrigen Parameter variabel.

Die Bolzen können im Bereich der Spreizflächen des Spreizbolzens einen Bund aufweisen, um die Flächenpressung am Spreizbolzen so gering wie möglich zu halten. Zwischen der Druckplatte und der Gegenhalteplatte können zudem Verbindungsbolzen in beiden Platten axialverschiebbar gelagert sein. Diese Bolzen sichern die Stützelemente und die End-

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bolzen gegen ein Herausfallen im unbelasteten Zustand des Kraftverstärkers. Des weiteren empfiehlt es sich, zwischen der Druckplatte und der Gegenhalteplatte Zugfedern anzuordnen, die den Kraftverstärker im unbelasteten Zustand zusammenhalten und ihn stets in die Ausgangsstellung zurückführen .

Es ist möglich, den Kraftverstärker in einer Baureihe 40, 63, 100, 16O, 250, 400 kN zu bauen. Das Bedienungselement bzw. die Buchse mit eingebauter Schraube zum Betätigen des Spreizbolzens kann ebenfalls in einer Baureihe gebaut werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Kraftverstärker, Fig. 2 eine Seitenansicht zu Fig. 1 und Fig. 3 eine Draufsicht zu Fig. 1.

Zwischen einer Druckplatte 1 und einer Gegenhalteplatte 2 sind Stützelemente nach Art eines Kniehebels angeordnet. Quer zur Längsrichtung des Kraftverstärkers sind in der Druckplatte 1 Endbolzen 3 und 4 bis wenig vor ihrer Mittelebene eingelassen. Gegen die Endbolzen 3 und 4 stützen sich Stützelemente 5 und 6 ab. Desgleichen sind in der Gegenhalteplatte 2 Endbolzen 7 und 8 quer zur Längsrichtung des Kraftverstärkers bis etwas vor ihrer Mittelebene eingelassen. Gegen diese Endbolzen 7 und 8 stützen sich Stützelemente 9 und 10 ab. Die Stützelemente 9 und 10 sowie die Stützelemente 5 und 6 übergreifen die Endbolzen 3, 4, 7 und 8 bis kurz vor ihrer Mittelebene. Damit ist ein sicherer Sitz der Endbolzen

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3, 4, 7 und 8 in der Druckplatte 1 beziehungsweise der

Gegenhalteplatte 2 wie auch ein ebenso sicherer Sitz der

Stützelemente 5, 6, 9 und 10 auf den Endbolzen 3, 4, 7 und gewährleistet.

Etwa in der Mitte zwischen der Druckplatte 1 und der Gegenhalteplatte 2 erstrecken sich Gelenkbolzen 11 und 12, an denen sich die oberen Stützelemente 5 und 6 von oben her und die unteren Stützelemente 9 und 10 von unten her abstützen, wobei sie die Gelenkbolzen 11 und 12 fast bis zu ihrer Mittelebene umgreifen, so daß auch an dieser Stelle eine sichere Lagerung gewährleistet ist.

In einer Bohrung 13 der Gegenhalteplatte ist ein Spreizbolzen 14 axialverschiebbar gelagert. An seinem oberen Ende besitzt der Spreizbolzen 14 einen Spreizkopf 15 mit gekrümmten Spreizflächen 16 und 17. Die Spreizflächen 16 und 17 sind exponentiell gekrümmt, und zwar derart, daß das Verhältnis aus dem Hub 28 der Druckplatte 1 zu dem Eindrückweg des Spreizbolzens 14 konstant ist. Die Gelenkbolzen 11 und 12 weisen in der Mitte einen Bund 18 bzw. 19 auf, um die Flächenpressung möglichst gering zu halten.

Zwischen der Druckplatte 1 und der Gegenhalteplatte 2 erstrecken sich vier Bolzen 20, 21, 22 und 23, die die Gelenkbolzen 11 und 12 und die Stützelemente 5, 6, 9 und 10 gegen ein Herausfallen sichern. Des weiteren sind Zugfedern 24 und 25 zwischen der Druckplatte 1 und der Gegenhalteplatte 2 angeordnet, um den Kraftverstärker im unbelasteten Zustand zusammenzuhalten und ihn beim Entlasten wieder in den Ausgangszustand zurückzuführen. Die Zugfedern 24 sind zwischen dem Bolzen 26 der Druckplatte 1 und dem Bolzen 27 der Gegenhalteplatte 2 eingespannt.

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Claims

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Amsted-Siemag Kette GmbH, Postfach 120 5240 Betzdorf / Sieg

Patentansprüche;

( 1. Kraftverstärker mit einer Druckplatte und einem in einer Gegenhalteplatte axial verschiebbar gelagerten Spreizbolzen, sowie zwischen der Druckplatte und der Gegenhalteplatte angeordnete, sich aneinander abstützende und gegeneinander geneigte StUtzelemente, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen den voneinander abgewandten Enden der Stützelemente (5, 6, 9, 10) sowie der Druckplatte (1) und der Gegenhalteplatte (2) quer zur Längsrichtung des Kraftverstärkers verlaufende Endbolzen (3, 4, 7, 8) und an den einander zugewandten Enden der Stützelemente (5, 6, 9, 10) Gelenkbolzen (11, 12) gelagert sind, gegen die sich die Stützelemente (5, 6, 9, 10) abstützen.

2. Kraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Endbolzen (3> 4, 7, 8) einen größeren Abstand voneinander aufweisen als die Gelenkbolzen (11, 12).

3. Kraftverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Spreizbolzen (14) zwei einander gegenüberliegende, den Gelenkbolzen (11, 12) zugewandte Spreizflächen (16, 17) aufweisen.

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ORIGINAL INSPECTED

4. Kraftverstärker nach einem oder mehreren der Ansprühe 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spreizbolzen (14) einen Spreizkopf (15) mit Spreizflächen (16, 17) aufweist.

5. Kraftverstärker nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizflächen (16, 17) des Spreizbolzens (14) exponentiell gekrümmt sind.

6. Kraftverstärker nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizflächen (16, 17) des Spreizbolzens (14) so gekrümmt sind, daß der Hub (28) der Druckplatte (1) in einem konstanten Verhältnis zum Eindrückweg des Spreizbolzens (14) steht.

7. Kraftverstärker nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkbolzen (11, 12) im Bereich der Spreizflächen (16, 17) des Spreizbolzens (14) einen Bund (18, 19) aufweisen.

8. Kraftverstärker nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Verbindungsbolzen (20, 21, 22, 23) zwischen der Druckplatte (1) und der Gegenhalteplatte (2) in beiden Platten (1, 2) axialverschiebbar gelagert sind.

9. Kraftverstärker nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Druckplatte (1) und der Gegenhalteplatte (2) Zugfedern (24, 25) angeordnet sind.

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