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Kniehebelkraftverstärker.
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Die Erfindung betrifft einen Kniehebelkraftverstärker, mit zwei spiegelbildlich
zu einer Symmetrieebene angeordneten Kniehebelpaaren, deren Kniehebel sich mit ihren
äußeren, halbzylindrischen Enden in im wesentlichen halbzylindrischen Lagerpfannen
einer Widerlagerplatte und einer Hochdruckplatte abstützen, wobei die einander zugekehrten
inneren Enden der Kniehebel sich mit im wesentlichen halbzylindrischen Lagerpfannen
an einem zylindrischen Gelenkbolzen abstützen, auf welchen ein in der Symmetrieebene
zwischen den Kniehebelpaaren verschiebbarer Keil einwirkt.
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Bei einem derartigen bekannten Kniehebelkraftverstärker, der insbesondere
für Maschinenschraubstöcke verwendet werden soll, sind die Krümmungsradien der Lagerpfannen
und der zugehörigen, sich in ihnen abstützenden zylindrischen Enden bzw. zylindrischen
Gelenkbolzen gleich groß.
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Hierdurch berühren sich die sich aneinander abstützenden Teile auf
der gesamten Fläche eines Halbzylinders. Da bei Maschinenschraubstöcken und sonstigen
kleineren Spanngeräten die Kniehebelkraftverstärker verhältnismäßig klein ausgebildet
sein müssen, trotzdem aber hohe Kräfte erzeugen müssen, ist die Flächenbelastung
verhältnismäßig groß. Hierdurch wird das Schmiermittel zwischen den sich berührenden
Flächen herausgedrückt.
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Da bei derartigen kleinen Kraftvers.tärkern keine zwangsläufige Schmiermittelzufuhr
mittels einer Schmiermittelpumpe möglich ist, gleiten die sich berührenden Flächen
dann ohne Schmiermittel aufeinander, wodurch hohe Reibung und ein entsprechend hoher
Verschleiß eintritt, wodurch sich die Lebensdauer eines derartigen Kniehebelkraftverstärkers
stark verringert. Bei kleineren Baugrößen ist deshalb der vorbekannte Kniehebelkraftverstärker
nur für verhältnismäßig geringe Druckkräfte brauchbar.
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Aufgabe der Erfindung ist deshalb, den eingangs erwähnten Kniehebelkraftverstärker
so zu verbessern, daß seine Teile einem geringeren Verschleiß unterliegen und damit
der Kniehebelkraftverstärker eine hohe Lebensdauer aufweist.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Radien
der Lagerpfannen etwa 1,02 bis 1,06 mal so groß sind wie die Radien der zugehörigen
halbzylindrischen Enden bzw. der Gelenkbolzen.
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Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß durch diese verhältnismäßig
einfache Maßnahme der Verschleiß soweit verringert werden kann, daß er nicht mehr
ins Gewicht fällt.
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Der erfindungsgemäße Kniehebelkraftverstärker weist deshalb eine hohe
Lebensdauer und auch einen hohen Wirkungsgrad auf. Er kann in verhältnismäßig kleinen
Baugrößen hergestellt werden, so daß er zum Einbau in Hohlspindeln von Maschinenschraubstöcken
geeignet ist. Trotzdem lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Kniehebelkraftverstärker
hohe Druckkräfte erzielen. Die Verringerung der Reibung und des Verschleißes zwischen
den zusammenwirkenden Teilen ist vor allem darauf zurückzuführen, daß durch die
Unterschiede in den Radien Schmiermittel in ausreichender Menge zwischen die zusammenwirkenden
Flächen der Lagerpfannen sowie der zylindrischen Enden der Kniehebel bzw. der Gelenkbolzen
eintreten kann. Da infolge der Radienunterschiede während der Bewegung der Kniehebel
immer wieder neue Lächenbereiche in Berührung kommen, kann das Schmiermittel zu
denjenigen Flächenbereichen gelangen, die vorher in Berührung standen. Alle zusammenwirkenden
Flächenbereiche werden also immer wieder mit einem Schmiermittelfilm versehen, der
eine Art von hydrostatischem Polster zwischen den sich gegenseitig abstützenden
Flächen bildet Infolge der Unterschiede in den Radien der zusammenwirkenden Teile
ist der neue Kniehebelkraftverstärker auch einfacher in der Herstellung. Es brauchen
nämlich keine engen Toleranzen
eingehalten zu werden.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn in der Mitte jedes Gelenkbolzens eine
diesen umgebende, mit dem Keil zusammenwirkende Rolle angeordnet ist, für die in
jedem Kniehebel eine rechteckige Aussparung vorgesehen ist. Durch diese Rolle wird
eine gleitende Reibung zwischen dem Keil und dem Gelenkbolzen vermieden, wodurch
ebenfalls der Verschleiß verringert und die Lebensdauer erhöht wird.
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Hierbei ist es zweckmäßig, wenn der Radius der Lagerbohrung der Rolle
mindestens 1,02 mal so groß ist wie der Radius des Gelenkbolzens. Durch diese Maßnahme
wird ebenfalls erreicht, daß zwischen Rolle und Gelenkbolzen immer eine ausreichende
Schmierung vorhanden ist.
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Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
wird die Erfindung nunmehr näher erläutert.
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Es zeigt: Figur 1 einen Längsschnitt durch den Kniehebelkraftverstärker
in Ausgangsstellung, Figur 2 einen Längsschnitt in gespannter Stellung, Figur 3
eine Seitenansicht in Richtung III der Fig. 1, Figur 4 einen Querschnitt nach der
Linie IV-IV der Fig. 1, Figur 5 Einzelheiten des inneren Endes eines Kniehebels,
Figur 6 Einzelheiten des äußeren Endes eines Kniehebels, Figur 7 Einzelheiten der
auf dem Gelenkbolzen gelagerten Rolle.
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In einer zentralen Bohrung 1 einer kreisrungen Widerlagerplatte 2
ist der Betätigungsstempel 3 axial verschiebbar gelagert. Dieser Betätigungsstempel
3 trägt an seinem vorderen Ende einen Keil 4 mit den Keilflächen 4a. Durch die Achse
des Betätigungsstempels 3 verläuft ferner die Symmetrieebene
S-S.
Mit Abstand von der Widerlagerplatte 2 ist die Hochdruckplatte 5 vorgesehen. Zwischen
der Widerlagerplatte 2 und der Hochdruckplatte 5 sind spiegelbildlich zur Symmetrieebene
S zwei Kniehebelpaare 7 angeordnet, die je aus zwei Kniehebeln 7a und 7b bestehen.
Alle vier Kniehebel 7a, 7b weisen zweckmäßig eine identische Form auf.
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Die Kniehebel 7a, 7b weisen zylindrische äußere Ende 7' auf. Der Radius
r dieser äußeren Enden 7' beträgt beispielsweise 2 mm. Die zylindrischen äußeren
Enden 7' stützen sich in Lagerpfannen 8 ab, die in der Widerlagerplatte 2 bzw. der
Hochdruckplatte 5 vorgesehen sind und im wesentlichen halbzylindrisch ausgestaltet
sind. Gemäß der Erfindung soll der Radius R der Lagerpfanne 8 etwa 1,02 bis 1,06,
vorzugsweise 1,04 mal so groß sein wie der Radius r der sich darin abstützenden
zylindrischen Enden 7'. Ist der Radius r 2 mm groß, dann beträgt der Radius R 2,08
mm.
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An ihren inneren, einander zugekehrten Enden weisen die Kniehebel
7a, 7b im wesentlichen halbzylindrische Lagerpfannen 9 auf, mit denen sich jeweils
zwei ein Kniehebel paar bildende Kniehebel 7a, 7b an einem gemeinsamen Gelenkbolzen
10 abstützen. Der Radius R1 der Lagerpfanne 9 ist wiederum 1,02 bis 1,06, vorzugsweise
1,04 mal so groß wie der Radius r1 der Gelenkbolzen 10.
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Zur Verdeutlichung der Unterschiede in den Radien sind diese in den
Figuren 5 - 7 in übertrieben unterschiedlichen Größen dargestellt.
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Zweckmäßig ist in der Mitte jedes Gelenkbolzens 10 eine diesen umgebende
Rolle 11 angeordnet. Der Keil 4 liegt mit je einer seiner Keilflächen 4a an einer
der Rollen 11 an.
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Die Kniehebel 7a, 7b weisen zur Aufnahme der Rolle 11 je eine rechteckige
Aussparung 12 auf.
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Auch hierbei ist die Anordnung so getroffen, daß der Radius R2 der
Lagerbohrung 11a der Rolle 11 mindestens 1,02 mal so groß ist wie der Radius r1
des Gelenkbolzens 10.
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Vorteilhaft ist der Radius r1 des Gelenkbolzens 10 etwa doppelt so
groß wie der Radius r der halbzylindrischen Enden 7' der Kniehebel 7a, 7b. Der Radius
r1 beträgt beim gezeigten Ausführungsbeispiel etwa 8 mm.
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Um ein Auseinanderfallen der Teile des Kniehebelkraftverstärkers vor
dem Einbau zu verhindern, ist zweckmäßig an den beiden Stirnseiten der Kniehebel
7a, 7b je eine gemeinsame, sich von der Widerlagerplatte 2 bis zur Hochdruckplatte
5 erstreckende Führungsplatte 13 vorgesehen.
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Jede dieser Führungsplatten 13 weist an ihrer Außernseite eine sich
in axialer Richtung des Kniehebelkraftverstärkers erstreckende Längsnut 14 auf.
In diese Längsnut 14 greift ein Verbindungsbolzen 15 ein. Das eine Ende 15a des
Verbindungsbolzens 15 ist in die Widerlagerplatte 2 eingeschraubt, während das andere
Ende 15b in einer Bohrung 16 der Hochdruckplatte 5 verschiebbar ist. Zwischen dem
Kopf 15c des Verbindungsbolzens und der Hochdruckplatte 5 kann ferner auch noch
eine Schraubendruckfeder 17 angeordnet sein. Durch diese Schraubendruckfeder 17
werden alle Teile des Kniehebelkraftverstärkers auch bei Nichtbelastung desselben
in Anlage gehalten und außerdem wird der Kniehebelkraftverstärker durch diese Schraubendruckfedern
17 jeweils in seine Ausgangsstellung zurückgebracht. Mittels der Verbindungsbolzen
15, welche in die Längsnuten 14 eingreifen, werden die Führungsplatten 13 in einfacher
Weise gehalten.
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Bei Gebrauch ist der neue Kniehebelkraftverstärker in einem nicht
dargestellten zylindrischen Gehäuse angeordnet, welches mit Öl gefüllt ist. Damit
das Öl stets zu den beweglichen Teilen des Kniehebelkraftverstärkers gelangen kann,
sind
in der Hochdruckplatte zwei Schmiermittelbohrungen 18 vorgesehen.
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Neben den oben erwähnten Vorteilen hat der erfindungsgemäße Kniehebelkraftverstärker
weiterhin einen Vorteil, daß durch Veränderung des Keilwinkel oC das Druckübersetzungsverhältnis
des Kniehebelkraftverstärkers sehr leicht geändert werden kann. Es ist hierzu lediglich
ein Austausch des Primärstempels 3 mit dem daran angeordneten Keil gegen einen anderen
Primärstempel mit einem anderen Keil erforderlich, der eisen anderen Keilwinkel
dC aufweist.
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