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Die
Erfindung betrifft einen Scherenwagenheber mit Tragarmen, von denen
jeweils zwei Tragarme miteinander gelenkig verbunden sind, wobei
mindestens zwei der einander zugewandten Enden der Tragarme miteinander
im Eingriff stehende Verzahnungen aufweisen.
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Derartige
Wagenheber sind in vielfältiger Form
aus dem Stand der Technik bekannt. So ist beispielsweise aus dem
deutschen Gebrauchsmuster
DE
87 09 071 U1 ein Scherenwagenheber der eingangs genannten
Art bekannt, bei dem die Verzahnungen an den Enden der Tragarme
befestigt oder ausgestanzt sind. Die Aufgabe dieser Verzahnungen besteht
darin, den Tragarmen eine gesteuerte Bewegung zu verleihen.
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Wenn
bei diesem bekannten Wagenheber die die Verzahnung bildenden Zähne aus
dem Material der Tragarme im Bereich des Umfangs der Tragarmenden
ausgestanzt sind, so steht als Eingriffsfläche für die miteinander kämmenden
Zähne der
Verzahnung lediglich die Materialdicke der Tragarmenden zur Verfügung, aus
denen die Zähne
herausgestanzt wurden. Dies führt
bei Vorliegen von Spiel oder leichter Schrägstellung der Zähne zueinander
dazu, dass die Zähne
außer
Eingriff geraten können
und eine kontrollierte Bewegung der Tragarme nicht mehr möglich ist.
Der Wagenheber verliert in diesem Fall seine Funktion.
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Aus
der
DE 29 22 884 A1 ist
ein Scherenwagenheber bekannt, bei dem die an den einander zugewandten
Tragarmenden angeordneten Verzahnungen nicht mitein ander, sondern
mit einem zusätzlichen
Verzahnungselement im Eingriff stehen. Dieses zusätzliche
Verzahnungselement ist entweder als Zahnrad oder als Scheibe ausgebildet,
die entlang ihres Umfanges mit Durchbrüchen oder einer aus dem Material
der Durchbrüche
gebogenen Profilierung ausgebildet ist.
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Auch
bei dem aus der
DE
29 22 884 A1 bekannten Scherenwagenheber ist die Verzahnung
an den einander zugewandten Enden der Tragarme durch Ausstanzen
von Tragarmmaterial entlang des Umfangs der Tragarmenden gebildet.
Nachteilig bei der aus dieser Druckschrift bekannten Lösung ist, dass
ein zusätzliches
Verzahnungselement in Form des Zahnrades oder der Scheibe erforderlich
ist.
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Aus
der betrieblichen Praxis ist es darüber hinaus bekannt, die Verzahnungen
an den Enden der Tragarme durch Umformen der kompletten Tragarmenden
herzustellen. Dabei werden durch Umformen so genannte vollumgeformte
Zähne erzeugt. Derartig
hergestellte voll umgeformte Zähne
weisen eine vergleichsweise große
Steifigkeit auf, da sie einen umlaufenden Rand an der Abwälzkontur
besitzen. Nachteilig ist jedoch, dass für derartig hergestellte Verzahnungen
nur hoch umformbares Material wie z. B. weicher Tiefziehstahl verwendet
werden kann, der eine vergleichsweise geringe Zugfestigkeit aufweist.
Würde dagegen
eine hochfeste Stahlgüte als
Werkstoff verwendet, so würden
die Zähne
im Verlauf der Umformung aufgrund der hohen Umformgrade einreißen. Darüber hinaus
ist im Fall der vollumgeformten Zähne die Werkzeugauslegung der Umformwerkzeuge
kritisch, da die Werkzeugelemente für die Verzahnungsherstellung
sehr filigran ausgebildet werden müssen, um die Zahnkontur überhaupt
herstellen zu können.
Die Standzeiten dieser Werkzeuge sind daher nur sehr schlecht kalkulierbar.
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Ein
weiterer Nachteil der Verzahnungen mit vollumgeformten Zähnen ist
darin zu sehen, dass der Abstand der Teilkreisdurchmesser der einander
zugewandten und miteinander im Eingriff stehenden Verzahnungen der
Tragarme relativ groß ist,
weil dieser Abstand durch die Dimensionierung der Werkzeugelemente
nicht unter eine kritische Größe abgesenkt
werden kann. Dadurch ergibt sich nachteilig, dass eine kompakte
und kurze Bauweise der Wagenheber bei Verzahnungen mit vollumgeformten
Zähnen
nicht oder nur in äußerst geringem
Umfang realisierbar ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Scherenwagenheber der
eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass eine kurze
und kompakte Bauweise des Wagenhebers erreicht wird, wobei gleichzeitig
eine große
Kontaktfläche
zwischen den miteinander kämmenden
Zähnen
der Verzahnung erreicht wird. Gleichzeitig liegt der Erfindung die
Aufgabe zugrunde, einen Tragarm zur Verfügung zu stellen, mit dem ein
Scherenwagenheber mit einer kurzen und kompakten Bauweise erreicht wird,
bei dem eine große
Kontaktfläche
zwischen den miteinander kämmenden
Zähnen
der Verzahnung erreicht wird. Schließlich ist es Aufgabe der Erfindung, ein
Verfahren zur Herstellung eines derartigen Tragarmes anzugeben.
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Hinsichtlich
des Scherenwagenhebers wird diese Aufgabe gelöst durch einen Scherenwagenheber
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Hinsichtlich des Tragarmes
wird diese Aufgabe gelöst durch
einen Tragarm mit den Merkmalen des Patentanspruchs 2. In Bezug
auf das Verfahren wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren mit
den Merkmalen des Anspruchs 3. In den Unteransprüchen 4 und 5 sind Abwandlungen
bzw. vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens nach Anspruch 3
angegeben.
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Dadurch,
dass bei der Erfindung die die Verzahnung bildenden Zähne einfach
durch Ausstanzen und anschließendes
Umbiegen hergestellt sind, kann ein sehr geringer Abstand der Mittelpunkte
der Teilkreisdurchmesser der beiden miteinander im Eingriff stehenden
Verzahnungen realisiert werden. Auf diese Weise wird eine kurze
und kompakte Bauweise des Scherenwagenhebers erreicht. Bei der Herstellung
der erfindungsgemäßen Verzahnungen
ist die Werkzeugbeanspruchung bei der Umformung/Umbiegung sehr gering.
Die Zähne
der erfindungsgemäßen Verzahnungen
bieten eine ausreichende Stabilität, speziell für die Verwendung
bei kleinen und leichten Fahrzeugen. Die gemäß der Erfindung abgewinkelten
Zähne weisen
im Vergleich zu herkömmlichen, nicht
abgewinkelten Zähnen
einen deutlich geringeren Verformungsbereich auf, d.h. die verformbare Länge der
Zähne ist
deutlich kleiner, so dass eine größere Stabilität der Zähne und
der gesamten Verzahnung erreicht wird.
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Die
voranstehend erwähnte
kurze und kompakte Bauweise verhilft dazu, dass die Unterbringung des
Wagenhebers im Fahrzeug sehr unproblematisch ist und auch an Stellen
erfolgen kann, an denen größere und
weniger kompakte Wagenheber nicht untergebracht werden könnten.
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Dadurch,
dass die die Verzahnung bildenden Zähne im Wesentlichen senkrecht
(also etwa unter einem Winkel von 90°) zur Mitte des Wagenhebers hin
abgewinkelt umgebogen sind, wird die Kontaktfläche zwischen den miteinander
im Eingriff stehenden Zähnen
erhöht
im Vergleich zu lediglich aus dem Tragarmmaterial ausgestanzten
Zähnen,
wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind. Bei der Erfindung
rollen die Tragarme auf den abgewinkelten Zähnen ab. Da die Abrollfläche/Eingriffsfläche lediglich
durch die Materialstärke
des Tragarms und die Eingriffslänge
der Zähne
bestimmt ist, lässt
sich mit der Erfindung eine sehr kompakte Bauweise der Tragarme
und damit des gesamten Wagenhebers realisieren.
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Die
erfindungsgemäße Verzahnung
ist unempfindlich gegen Fluchtungsfehler und ein Außer-Eingriff-Gehen
der miteinander im Eingriff stehenden Verzahnungen ist nur durch
ein erhebliches Verbiegen der Zähne
möglich.
Dadurch sind die erfindungsgemäßen Wagenheber
hinsichtlich Toleranzschwankungen unempfindlich und für einen
robusten Einsatz geeignet, bei dem hohe Kräfte auf den Wagenheber einwirken.
Die Länge
der abgewinkelten Zähne
stellt eine ausreichend große
Eingriffslänge und
damit auch eine ausreichend große
Eingriffsfläche
zur Verfügung,
sodass sich etwaige Fluchtungsfehler, insbesondere seitliche Fluchtungsfehler
der Tragarme nicht negativ bemerkbar machen. Derartige Fluchtungsfehler
sind bei den erfindungsgemäßen Wagenhebern
unkritisch.
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Für die Herstellung
der Tragarme des erfindungsgemäßen Wagenhebers
können
unterschiedliche Werkstoffe verwendet werden. So können die Tragarme
aus hochfesten Stahlwerkstoffen bestehen. Dies ermöglicht es,
die Materialstärke
unter Beibehaltung der Festigkeit und damit der Belastbarkeit des
Wagenhebers zu reduzieren, was zu einer Gewichtsreduzierung führt. Allerdings
kann auch Aluminium bzw. Aluminiumlegierung als Werkstoff für die Tragarme
verwendet werden, sodass eine Gewichtseinsparung durch die geringere
Dichte dieses Werkstoffs im Vergleich zu herkömmlichen Wagenhebern aus nicht
hochfestem Stahl erreicht wird.
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Gegenstand
der Erfindung ist auch ein Tragarm zur Herstellung des erfindungsgemäßen Wagenhebers.
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Wagenhebers sind mindestens
zwei der erfindungsgemäßen Tragarme
erforderlich, damit die abgewinkelten Zähne der Tragarme eine miteinander
im Eingriff stehende Verzahnung bilden können.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung eines Tragarms wird später anhand der Figurenbeschreibung
näher erläutert.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher
erläutert.
Im Einzelnen zeigen
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1 ein
symmetrisches Blechstanzteil in Draufsicht, bei dem an einem Ende
der Außenbereiche 20b ausgestanzte
Umfangsabschnitte 9a ausgebildet sind;
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2 eine
perspektivische Darstellung der unteren Hälfte eines erfindungsgemäßen Scherenwagenhebers.
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In 1 ist
ein symmetrisches Stanzteil 20 mit einem mittleren Bereich 20a und
zwei Außenbereichen 20b in
Draufsicht dargestellt. An einem Ende der Außenbereiche 20b sind
durch Ausstanzen Zahnkonturen hergestellt worden, die durch nach dem
Ausstanzen verbleibende Umfangsabschnitte 9a gebildet werden.
Diese Umfangsabschnitte 9a können anschließend zur
Bildung der erfindungsgemäßen Tragarmverzahnung
in die aus der Zeichnungsebene von 1 heraustretende
Richtung 21 um etwa 90° umgebogen
werden, sodass sie im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der Außenbereiche 20b sich
erstreckende Zähne 9 für die erfindungsgemäße Verzahnung
bilden. Anschließend
können
die Außenbereiche 20b ebenfalls
um etwa 90° in
dieselbe Richtung 21 umgebogen werden, um einen Tragarm
mit etwa U-förmigem
Querschnitt zu bilden.
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In 2 ist
die untere Hälfte
eines erfindungsgemäßen Scherenwagenhebers
in perspektivischer Ansicht dargestellt. Die mit den jeweiligen Tragarmen 1, 2 gelenkig
verbundenen weiteren Tragarme 3, 4 sind in 2 nicht
dargestellt. An den in 2 dargestellten freien Enden
der Tragarme 1, 2 sind Bohrungen 10 ausgebildet,
durch die ein Verbindungsbolzen durchgesteckt werden kann, der die nicht
dargestellten Tragarme 3, 4 mit den Tragarmen 1, 2 gelenkig
verbindet.
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Die
einander zugewandten Enden der Tragarme 1, 2 sind über Bolzen 11 schwenkbar
mit einem Fußelement 12 verbunden.
An ihren einander zugewandten Enden 1a, 2a sind
die miteinander im Eingriff stehenden Verzahnungen 5, 6 ausgebildet.
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In 2 sind
Hilfsachsen A1, A2 eingezeichnet, die die Hauptebene E des Scherenwagenhebers zwischen
sich aufspannen. Die Hilfsachsen A1, A2 und damit die Hauptebene
E verlaufen dabei mittig zwischen den Tragarmen 1, 2.
Die Hilfsachse A1 durchstößt das Fußelement 12 mittig
(Mitte M des Wagenhebers) und ist senkrecht zur Hilfsachse A2 angeordnet.
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Um
die zur Mitte M des Wagenhebers hin um einen Winkel von etwa 90° abgewinkelten
Zähne 9 der
jeweiligen Verzahnung 5, 6 auszubilden, sind die in 1 dargestellten
und durch Ausstanzen hergestellten Umfangsabschnitte 9a zur
Mitte des Scherenwagenhebers hin umgebogen worden.
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Die
in 2 nicht dargestellten Tragarme 3, 4 weisen
an ihren einander zugewandten Enden ebenfalls miteinander im Eingriff
stehende Verzahnungen 7, 8 auf, die in gleicher
Weise ausgebildet sind, wie die in 2 dargestellten
Verzahnungen 5, 6.
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Die
in 2 dargestellten Tragarme 1, 2 bestehen
aus einem hochfesten Stahlwerkstoff, z. B. einem hochfesten Dualphasenstahl
(DP-Stahl) mit einer hohen Zugfestigkeit. Die Verwendung eines derartigen
hochfesten Stahlwerkstoffes für
die Tragarme 1, 2 erlaubt es, die Wandstärke der
Tragarme 1, 2 dünner auszubilden als bei Verwendung
eines Stahlwerkstoffes mit einer geringeren Zugfestigkeit. Auf diese
Weise kann ein Scherenwagenheber hergestellt werden, der bei gleicher
mechanischer Belastbarkeit ein deutlich geringeres Gewicht aufweist
als ein Wagenheber, der aus nicht hochfestem Stahlwerkstoff gebildet
ist.
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Es
ist ein wesentlicher Vorteil der Erfindung, dass durch die neuartige
Ausbildung der Verzahnungen der Tragarme auch solche hochfesten
Stahlgüten
als Werkstoffe für
die Tragarme eingesetzt werden können,
die bislang für
die aus dem Stand der Technik bekannten Herstellungsverfahren für die Verzahnungen
nicht einsetzbar waren. Die Erfindung gestattet daher nicht nur
die Herstellung von besonders kompakt bauenden Wagenhebern, sondern
auch erhebliche Gewichtseinsparungen bei gleichbleibender mechanischer
Belastbarkeit.
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Um
einen erfindungsgemäßen Tragarm
herzustellen, wird zunächst
aus einem Blech ein ebenes symmetrisches Blechstanzteil 20 ausgestanzt.
Dieses symmetrische Blechstanzteil 20 weist einen mittleren
Bereich 20a und zwei neben diesem angeordnete Außenbereiche 20b auf.
Das Ausstanzen des symmetrischen Blechstanzteils erfolgt derart,
dass an den einander zugeordneten Enden der Außenbereiche 20b ausgestanzte
Umfangsabschnitte 9a ausgebildet werden.
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Die
Umfangsabschnitte 9a werden anschließend in eine Richtung 21 umgebogen,
sodass sie im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der Außenbereiche 20b sich
erstreckende Zähne 9 bilden.
Die Richtung 21 tritt in 1 senkrecht
aus der Zeichenebene heraus. Schließlich werden die Außenbereiche 20b ebenfalls
in die gleiche Richtung 21 umgebogen, sodass die Außenbereiche 20b im
Wesentlichen senkrecht zur Ebene des mittleren Bereiches 20a abgewinkelt
sind und der Tragarm auf diese Weise einen U-förmigen Querschnitt besitzt.
Die Zähne 9 sind dann
zur Mitte des U-förmigen
Tragarms hin abgewinkelt ausgerichtet.
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Es
versteht sich, dass man auch zunächst die
Außenbereiche 20b in
die Richtung 21 umbiegen kann und erst dann die Umfangsabschnitte 9a senkrecht
abwinkeln kann. In diesem Fall werden die Umfangsabschnitte 9a so
umgebogen, dass sie senkrecht von den bereits umgebogenen Außenbereichen 20b sich
zur Mitte des U-förmigen
Tragarms erstrecken.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
erfolgt das Umbiegen der Umfangsabschnitte 9a und das Umbiegen
der Außenbereiche 20b gleichzeitig, d.h.
in ein und demselben Umformschritt.
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- 1
- Tragarm
- 2
- Tragarm
- 3
- Tragarm
- 4
- Tragarm
- 1a
- Ende
- 2a
- Ende
- 3a
- Ende
- 4a
- Ende
- 5
- Verzahnung
- 6
- Verzahnung
- 7
- Verzahnung
- 8
- Verzahnung
- 9
- Zahn,
Zähne
- 9a
- Umfangsabschnitt
- 10
- Bohrung
- 11
- Bolzen
- 12
- Fußelement
- 20
- Blechstanzteil
- 20a
- Mittlerer
Bereich
- 20b
- Außenbereich
- 21
- Richtung
der Umbiegung
- E
- Hauptebene
- M
- Wagenhebermitte