JPH02107855A - 機械的増力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、請求項１の上位概念に記載の機械的増力装置
に関する。

［従来の技術］ この種の増力装置は、例えば万力装置の手動のスピンド
ルにおいて、または高い圧力を必要とするその他の装置
においてしばしば用いられるもので、例えば英国特許発
明第６１４９０４号明細書、とりわけ西独国特許発明第
２８４４２６５号明細書によって公知になっている。そ
こでは、ケーシングの内側に、くさび面を有する１次部
材が移動可能に支承されており、同くさび面には、転動
体、即ち多くの場合ローラが当接するとともに、その反
対側の局面をもって同ローラは固定の支持面において転
勤せしめられることになている。理論的にはこのように
作用するのであるが、転勤が想定されるにもかかわらず
、何故この種の増力装置は実際には操作が困難で大きな
摩耗を伴うのかという疑問が、本発明の出発点として提
起された。

本出願人の実験によって、転勤条件はある限度において
のみ満足されることが証明された。

多くの位置及び種々の運動段階において、意図された転
がり摩擦に代えて滑り摩擦が再三発生する。実際にこの
現象は、公知の構成においてはシステムに内在的である
。つまり、大きさの関係を単に変更することによってこ
の現象を防止することはできないのである。

西独国特許発明第２３０８１７５号明細書が２つのトグ
ルレバー式の転動体を備えたトグルレバー増力装置につ
いて示しているように、転がり摩擦を確保しようとする
試みは何度も行われた。そこでは、いずれにせよ両転動
体は、相互のずれを回避するための安全対策を必要とし
ている。何となれば、もし相互のずれが回避されないと
、一方の転動体の面が、他方の転動体の対応する面にお
いて正確に転動しなくなり、その結果もはや合成運動は
狂ってしまうからである。

他方、各レバー状の転動体の両側の支持点の位置ずれが
原因で、多くの場合、巣に小さな力の増幅しか実現され
ない。長い行程に起因する大きな摩擦力を回避するため
に、転動体によって引き起こされた行程は、たいてい非
常に小さい。

〔解決しようとする課題〕

本発明の基礎とする課題は、請求項１の上位概念に記載
のくさび形式の増力装置において、力の増幅作用を損な
うことなく摩擦力を低減せしめることにある。これは請
求項１の特徴事項によって達成される。支持体もまた可
動的であるために、各転動体の互いに逆向きの側面に当
接する２つの面において、転動体の申し分のない転がり
が保証されている。さらに加えて、この２重の可動性に
よって、支持体もやはりまたくさびとして構成されてい
れば、所望により力の増幅作用がいっそう高められる。

たぶん支持体の運動は、無限遠の軸線回りの回転運動で
あろうが、請求項２に記載の構成が好まれている。つま
りその構成において、支持体は無限遠の軸線回りを旋回
する。

公知の構造においては、同一の転動面の適当な角度的変
位あるいは一対の転動体自体のさまざまな寸法設定によ
るところの前記の一種のくさびを備える新たな１対の転
動体が構成されているが、まさにこの構成が摩擦の原因
であった。なぜなら、転動体の直径が異なっている場合
、転動体はあらゆる位置において同一の周速度で転がる
はずがないからである。しかしながら、請求項３の構成
が採用される場合、支持体の可動性によって解決策力！
与えられる。これは、ローラ上で案内される引き出しの
形式にしたがって移動可能であるところの支持体の可動
性をも改善する。この場合、請求項４の構成が採用され
れば、力の増幅作用が改善される。しかしながら好まし
い構成は、請求項５に、記載の構成である。この構成は
、請求項４に記載の構成を決して除外するものではなく
、むしろ逆に好ましくはその構成と組み合わされる。こ
こで所望により、２次部材と逆側の案内面を同様に対称
面に対して斜めにくさび状に延設することもできる。こ
の場合には、支持体は横向きの運動を実行する。

本説明において“対称面”という表現が使用される場合
、これは必ずしも両側で対称的な配置を意味するのでは
なく、半径対称的な配置をも想定している。この配置の
場合、例えば横断面において互いに１２０°ずつ異なる
３つの転動体があって、対称面は中心軸線を間にして互
いにある１つの角度を成している。（前記転動体は、必
ずしもローラである必要はなく、場合によっては球体、
針棒又はその類似物で構成することもできる。） 本発明のその他の詳細は、図面に概略的に示された実施
例についての以下の説明に基づいて明らかにされる。

［実施例］ 第１図の機械的増力装置において、はぼビン形状の１次
部材ｌが、矢印Ｆ１方向にケーシング２の縦軸線に沿っ
て移動可能である。第３図に示すように、構成は両側で
対称的である。即ち、ケーシング２の縦軸線を通って対
称面Ｓが延びており、同対称面の両側に部品が鏡像的に
配置されている。

１次部材１は、第１図の左半分において、引き戻された
休止位置にあり、これに対して第１図の右半分において
は、押し出された動作位置にある。１成部材ｌは、ケー
シング２内で案内される軸部分３を有し、同軸部分は、
ケーシング２内の対称面Ｓの両側に１つ又は複数の凹部
４を有している。この凹部は、案内転動体５の運動を実
現させるものである。第３図に示すように、前記転動体
５は、ローラないしその中間に位置する封体５ａの形態
を有している。転動体を公知のように任意に、例えば球
体として、構成し得ることは自明である。しかしながら
、後で説明する理由から、縦長の転動体、即ちローラな
いし封体が好まれる。

凹部４を有する部分には、くさび部分６が続いており、
同くさび部分には、対称面Ｓの両側において第１の転動
体対の転動体７（例えば球体、好ましくはローラ）が当
接する。各転動体７の周面上の反対側には、支持体９の
支持面８が当接する。１成部材ｌのくさび部分６のくさ
び面１０は、目的に応するべく支持面８に対して平行に
配置されており、その結果転動体７はその隙間に嵌め込
まれていて、同転動体の転がり運動に際して、両方の面
と常に接触している。両方の面８，１０の平行性によっ
て、両面の同一長さもまた確保されており、その結果転
動体７の転がりに際しては、同転動体の中心点の両側に
おいて同転動体は同一の行程を進むはずであり、そして
実際に転がりが生じて、どのような滑動も回避される。

その上、転動体７の位置は、このようにして良好に確保
されている。つまり、くさび面１０の縦運動は、運動行
程のたった半分の長さの転動体７の転がり運動の結果と
して、生ずることは自明である。

一方では異常時においても、面８．１０間に形成された
隙間からの転動体７の脱落を阻止するために、そして他
方では、休止位置（第１図上方）から動作位置（第１図
下方）への転動体の移動に際して同転動体７の特定され
た初期位置を確保するために、１成部材ｌには、有利に
は受止めリング又は受止め片の形態の受止め面１１が付
設されており、同受止め面は、くさび部分６に直接的に
連続するとともに、好ましくは転動体７の外周面に適合
している。転動体７が、休止位置において実際に全ての
側面で受は止められていること、即ち面８．１０の他に
１成部材ｌの受止め面１１によっても、そしてさらに、
好ましくは、支持体９の受止め面１２によっても受は止
められていることは明白であるこうして、初期位置ない
し休止位置が一義的に定められて、そして、意図された
転がり摩擦に代わって滑り摩擦を結果として伴うところ
の、面８，１０に相対的な転動体の位置すれか、不測の
事態（衝突等）に起因して生ずることはない。

１次部材１のくさび面１０は、一対の転動体７を（対称
面Ｓに関して）半径方向外側へ押圧するものであり、し
かも同転動体７は面８．　１０の間に囲まれているから
、支持体は外へ向かって可動でなければならない。この
運動は、任意の形態の案内を必要とする。最も簡単な例
として、この案内は、支持体９が例えば面８，１２の移
行部の高さ、あるいはさらに高い案内−転動体５の近く
ｌこおいて、ケーシング２の周辺部に配設された軸に基
づいて旋回可能であるというような旋回的案内であり得
る。案内の簡素化は、いずれにせよ部分的な滑り摩擦の
発生を伴うものであるから、無限遠にある軸回りの支持
体９の旋回、即ち単なる摺動運動が好まれている。この
摺動運動に際して、支持体９は、１側面において、既に
述べた案内−転動体５，５ａを介して案内されており、
同案内−転動体は、支持体９及びケーシング２の案内面
Ｉ３，１４において転動する。

図示のように複数の案内−転動体５が設けられている場
合は、互いに隣接するローラ５ｂ（第３図参照）が同一
の回転方向を有していることを考慮すべきである。した
がって、ローラは、相互に接触する場合、必然的に互い
に擦り合うはずである。これを防止するために、合目的
的には、このような摩擦接触を防止する七ころのスペー
サーが設けられている。転がりを摩擦伝動によって改善
するために、このスベーサーを中間転動体５ａの形態に
構成することができる。この中間転動体は、つまり一種
の介在物であって、１つの転動体５ｂの回転運動を別の
転動体に追加的に伝達するものである。この中間転動体
５ａは、両案内−転動体５ｂの回転方向とちょうど逆向
きの回転方向を有しており、そして（中間転動体が案内
−転動体よりも小さな直径を有していないとすれば）案
内面１３．１４と擦れ合うことになろう。これを排除す
るために、中間転動体５ａは合目的的には針状に形成さ
れている。中間転動体の独自の位置を確保して同中間転
動体を案内するために、同中間転動体は、第３図によれ
ば案内転動体５ｂよりも若干長く構成され、モしてケー
シング２の中心の案内スリット１５内に突入している。

原理的には、このような配置構成は、転動体が転がり面
に当接するところの増力装置のあらゆる位置に設けるこ
とができる。しかしながら、この種の配置構成は、運動
に際して傾く危険を防止しなければならない部位におい
てのみ有効であるので、同配置構成は単に案内−転動体
５に対してのみ好ましい。

支持体９は、案内面１３と反対の側面において、対向面
１６によって案内されており、同対向面においては別の
一対の転動体１７が転動している。この一対の転動体７
も、互いに平行な転動面１６．１８によって囲まれてお
り、その一方の転動面１８は２次部材１９に設けられて
いる。つまり対向する面１３．１４と１６．１８は対称
面Ｓに対して斜めに延びており、この場合面１６．１８
はくさび面として構成され、そしてそのくさび角はくさ
び面】０と共に力の増幅を決定する。２つのくさび角の
変更によって力の増幅を決定することは任意であるが、
更に第３の方策がある。面１３．１４は対称面Ｓに対し
て完全に直角に延びているが、これは必ずしも必要なこ
とではない。つまりこの面１３１４も、所望の場合には
、対称面Ｓに対して９０°以外の傾斜を成し得るのであ
り、こうしてくさび−力増幅作用の決定に寄与させるこ
とができる。勿論、支持体９には、対称面Ｓに対して厳
密に垂直な運動は与えられず、そしてこれによってほこ
りや汚物が容易にケーシング２内に入り込むおそれがあ
るので、図示の垂直的案内が好まれている。

汚染の危険性を回避するために、支持体９は外側面にカ
バープレート２０を有しており、同カバープレートは、
休止位置において第１図及び第３図１こ示すようにケー
シングの内側に後退する。このカバープレート２０は、
面１６から突出する部分をもって、それぞれの転動体１
７の受止め面２１を構成し、同転動体１７は、反対側で
休止位置において２次部材１９の受止め面２２によって
保持される。これによって、受止め面１１．１２に基づ
いて説明した利点と同一の利点が生ずる。

第１図の下方の動作位置においてケーシング開口２３内
に進入するところのカバープレート２０が全く不要にな
るように、所望により運動行程及び寸法を選択すること
ができることは明白である。つまり、所望によりケーシ
ング２の寸法を新たに定めることができ、その結果支持
体９は動作位置においてケーシングの外壁に当接し、こ
うしてケーシング開口２３が全体的に省略される。

既に説明したように、力の増幅は、面８．　１０．１６
．１８のくさび作用並びに万一の場合には面１３．１４
のくさび作用に基づいて発生するのであり、この場合１
次部材ｌ側の、細長い矢印Ｆｌで示された、行程は長い
が力の弱い運動が、２次部材１９側の、太くて短い矢印
Ｆ２で示された短くも力強い運動に変換される。

休止位置への復帰は、自動的に行われる必要はないが、
合目的的には復帰手段の補助によって行われる。このよ
うな復帰手段は、それ自体公知の形式で、例えば空気圧
ピストン又はゴム弾性部材又は磁力を用いて構成するこ
とができる好ましくは前記復帰は、ばねによって、金目
的的には圧縮ばねによって行われる。例えば、ケーシン
グ２の外壁は第１図から明らかなように７ランジ成形さ
れており、これにより同外壁はこの７ランジ２４と２次
部材との間に介装された皿ばね２５のための支持台とし
て利用されることになる。確かに、この場合皿ばね２５
は、破損に際して取り外しが容易でない。そこで１成部
材ｌの側にインサート２６の形態にて備えられかつねじ
２７等によってその位置に保持されているものと類似の
保持インサートを、例えば円筒状のケーシング２内に７
ランジ２４の代わりに装着することも考えられよう。こ
の場合、インサート２６は、１成部材ｌの案内と同時に
案内−転動体５の案内（端面１４を用いて）にも利用さ
れている。

第４〜６図に記載の実施例は、前記の実施例に類似して
おり、したがって詳細な説明は不必要である。そこでは
前述の説明と同一の参照数字は、同一機能の部材を意味
している。

２法部材Ｉ９及びインサート２６の直径が、この例の場
合支持体９と一体的に構成されているカバープレート２
０の動作時の外部位置を越えて外側へ出ていることは明
らかである（第４図右側）。それゆえ、場合によっては
部材１９２６を包囲するがここでは必ずしも必要でない
ために図示されていない外壁を、開口（第２図）を設け
ることなく構成することができようこれは、非常に汚染
度の高いあらゆる場所で使用可能な、完全にカプセルで
覆われた構成を意図している。そのために、可動部材す
なわち１次部材及び２次部材１．１９に所望によりシー
ルを配設することができる。この場合カバープレート２
０は、ケーシング開口を覆うために役立つのではなく、
一方で外側のケーシング壁のストッパーとして、そして
他方ではくさび面１６の領域の突起をもって受止め面２
１として利用される。

この実施例の独特の相違点は、戻し手段の構成にもある
。この戻し手段は、ここでは場所を節約するために中空
の２次部材１９の内部に移されている。この目的のため
に、２次部材１９は円筒状の穴２８を有しており、同大
内にコイル状の圧縮ばね２９が挿入されるとともに、同
大２８の内端面において支えられている。

その他の相違点は第５図から明らかである。

中心の案内溝１５はケーシング部分に刻設されるのでは
なく、２つの部分に分割されている。

この場合、溝１５の一方の半分はインサート２６の端面
に設けられており、他方の半分はそれに隣接するケーシ
ング部分３０に設けられている。これにより、場合によ
っては製造が容易になる。他方、所望の場合にはケーシ
ングをも本質的に一体的に構成し得るのであり、その結
果インサート２６は内側ケーシング部分３０と結合され
る。

第７図の簡略化された表示に基づいて、行程と角度の関
係を理解することができる。ここで、対称面Ｓの左側の
図は休止位置を示し、右側の図は部材１，９．１９の動
作位置を示す。互いに向かい合う転がり面は互いに平行
であることが好ましいので、対をなす面１６．１８ない
し８．１０は簡単な分離線として再現されている。支持
体９は、図示されていないが、当然下方において支えら
れている。この場合、くさび面８．１０は、対称面Ｓに
平行な面と角度ａを成し、くさび面１６．１８は、対称
面Ｓに垂直な面と角度βを成し、そして案内面１３は、
対称面Ｓに平行な面と角度γを成している。この角度γ
は一般的には９０’であるが、特に第４図のカプセルで
覆われた構造の場合には、その必要は全くない。

角度γが９０°であると仮定すると、１成部材ｌの行程
ａと支持体９の行程ｓｌと２次部材１９の行程ｓ２との
間に次の関係式が成り立つ。

５ｌ＝ａ−ｊａｎ　（ａ）　　　　　　［１３これに対
して２次部材１９の行程は ５２−ｓ　１−ｊａｎ　（β）　　　　［２］これに式
〔１１を代入すると ５２＝ａ　ｍｔａｎ　（ａ）　　・ｔａｎ　（β）［３
］ つまり、２次部材１９の行程は、２つの変数、即ち角度
ａとβ（場合によってはγも）に依存しており、その結
果構成に関して比較的大きな自由度が生じていることが
分かる。

実際に設計する場合、角度ａは、１５＠から４０°、好
ましくは２５°である。角度βは、合目的的にはαより
も小さく設定されて、７゜から３０°、好ましくは約１
５°である。しかしながら、場合によっては、角度ａと
βを同一にすることが望まれよう。力の増幅は、てこの
原理に相応して、行程比ａ：５２に反比例する本発明の
範囲内において多数の異なる構成が考えられる。全ての
ｌｆ成において、支持体の案内面１３に関連して、転動
体５の脱落防止にも有効な受止め面２１′　（受止め面
２１に相当する）が設けられる。しかしながら、このよ
うな脱落防止手段は第４図のカプセルで覆われた構成の
場合には不必要であろう。

くさび面１３．１４は、対称面Ｓに対して９０°以外の
傾斜角を成すだけでなく、均等又は不均等に湾曲させた
ものであってもよい。これ以外では、くさび面ないしロ
ーラ面は１つの半径を有する。これによってサーボ機能
が達成される。例えば、最初は比較的急傾斜で後に比較
的平坦になる角度は、前半で比較的小さな力の増幅を伴
う比較的大きな行程を生ぜしめるが、後半で非常に大き
な力の増幅を伴う比較的小さな行程を生ぜしめるのであ
る。

その他では、面（１６，１８）をくさび面として構成す
ることは有利である。なぜなら、面（１３，１４ないし
８．１０）によって、対称面（Ｓ）に対して垂直な変位
しか生じないからである。くさび面（１６，１８）によ
って初めて、入力された運動の方向（あるいはその逆方
向）の変位が生ずるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例の縦断面図、第２図は
、側面図、 第３図は、第１図の線■−■に対応する半分の横断面図
ないし平面図、 第４図は、第２の実施例の縦断面図、 第５図は、（部分的に切断された）側面図、第６図は、
第４図の半分の横断面図と半分の平面図、 第７図は、本発明の構成における１次部材と２次部材の
行程と角度の関係を示す図である。 １・・・１次部材、５，７．１７・・・転動体、８゜１
０．１３．１４，１６．１８・・・面、９・・・支持体
、１１．２１．２１’　、２２・・・受止め面、１９・
・・２次部材、２４・・・ケーシング本体、２５゜２９
・・・ばね、２８・・・穴、Ｓ・・・対称面ＦＩＧ、３ ＦＩＧ、５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、対称面（Ｓ）に対して鏡像的に配置されかつ支持体
   （９）の支持面（８）に支持された２つの転動体（７）
   の第１の対の間で、前記対称面（Ｓ）に沿って移動可能
   であり、そしてくさび面（１０）をもって前記転動体（
   ７）の周囲に当接するところの、該くさび面（７）を有
   する１次部材（１）を備え、前記支持体（９）に当接す
   る少なくとも１対の別の転動体（５；１７）を備え、そ
   して増幅された力を伝達する２次部材（１９）を備える
   機械的増力装置において、前記支持体（９）の前記面（
   ８、１３、１６）と該面（８、１３、１６）に対向して
   前記転動体（５、７、１７）を支持する面（１０、１４
   、１８）との間において前記転動体（５、７、１７）の
   純粋な転がり運動を得るために、前記支持体（９）は可
   動的に支承されており、この場合、前記２次部材（１９
   ）に面した対向面（１６）及び／又は該２次部材（１９
   ）に形成された転動面（１８）が少なくともくさび面と
   して構成されていることを特徴とする機械的増力装置。 ２、前記支持体（９）は、特に前記対称面（Ｓ）に対し
   て垂直に移動可能に支承されていることを特徴とする請
   求項１に記載の機械的増力装置。 ３、前記別の対の転動体（５ないし１７）は、前記可動
   の支持体（９）の前記対称面（Ｓ）に対して横向きに延
   びる対向面（１３ないし１６）において、支持及び力の
   伝達を目的として当接ないし転動することを特徴とする
   請求項１または２記載の機械的増力装置。 ４、少なくとも１つの前記面（１３、１４）が、前記対
   称面（Ｓ）に対して９０゜以外の傾きを成し、そして前
   記転動体（５）の転がり運動の方向に沿って湾曲して延
   びることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１
   項記載の機械的増力装置。 ５、前記可動の支持体（９）には、自分自身の運動を案
   内するために、互いに反対側の２つの側面に、案内面（
   １３、１６）が設けられており、該案内面にはそれぞれ
   少なくとも１つの前記別の転動体（５ないし１７）が、
   例えば対をなして所属しており、この場合好ましくは１
   側において、前記支持体（９）の前記２次部材（１９）
   に面したくさび面（１６）によって前記案内面が構成さ
   れていること、そしてとくに少なくとも１つの前記案内
   面（１３）に、前記対称面（Ｓ）の両側に、１対の転動
   体（５ｂ）が所属しており、該転動体は、合目的的には
   とりわけ小さな直径の中間転動体（５ａ）、例えば針棒
   （５ａ）を介して互いに隔てられていることを特徴とす
   る請求項２または３記載の機械的増力装置。 ６、前記転動体（５、７、１７）の、互いに向かい合う
   側に当接する、互いに可動な部材（１、７、１９）の前
   記面（８、１０、１３、１４、１６、１８）の少なくと
   も１部が、互いに平行であることを特徴とする請求項１
   から５までのいずれか１項記載の機械的増力装置。 ７、前記転動体（５、７、１７）に当接する少なくとも
   １つの前記可動な面（８、１０、１３、１６、１８）の
   一端部に、転がり運動を制限しかつ前記転動体（５、７
   、１７）の初期位置を限定するための受止め面（１１、
   ２１、２１′、２２）、例えば受止めリング（１１）が
   設けられており、そして特にこのような受止め面（１１
   ）が、前記１次部材（１）の前記２次部材（１９）に向
   けられた端部に設けられていることを特徴とする請求項
   １から６までのいずれか１項記載の機械的増力装置。 ８、戻し手段が設けられており、該戻し手段は、前記２
   次部材（１９）と固定的なケーシング本体（２４）との
   間に介装されたばね（２５ないし２９）、特に皿ばね（
   ２５）を有していることを特徴とする請求項１から７ま
   でのいずれか１項記載の機械的増力装置。 ９、前記戻し手段は、前記２次部材（１９）の内部（２
   ８）に配設された加圧手段、例えば圧縮ばね（２９）を
   有することを特徴とする請求項８に記載の機械的増力装
   置。 １０、前記面（８、１０；１６、１８）の少なくとも１
   つが、前記転動体（７；１７）の転がり運動の方向に沿
   って湾曲して延びていることを特徴とする請求項１から
   ９までのいずれか１項記載の機械的増力装置。