DE4015074A1

DE4015074A1 - Hebezeug mit einer stange und einem ritzel

Info

Publication number: DE4015074A1
Application number: DE19904015074
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: ICA INTERNATIONAL CONSULTANTS
Current assignee: ICA INTERNATIONAL CONSULTANTS
Priority date: 1990-05-10
Filing date: 1990-05-10
Publication date: 1991-11-14

Description

Die Erfindung betrifft ein Hebezeug mit einer in Richtung der Längsachse hin und hergehenden Stange und einem mit derselben in Eingriff stehenden, dreh bar angeordneten zylindrischen Ritzel sowie einen Einkaufs- oder Packwagen mit Rädern unter Verwendung des Hebezeugs.

Als Bauteile im Hebezeugbau sind Gesperre als Zahn-, Klinken- oder Klemm gesperre bekannt, ebenso wie Zahnstangen mit Zahnritzel als Antriebsmittel für eine Vielzahl von Verschlüssen oder als Hebemittel in der Hebetechnik. Derartige Hebezeuge bestehen in der Regel aus einer Vielzahl von Teilen und sind dementsprechend platzaufwendig.

Technische Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hebezeug zu schaffen, welches praktisch nur aus zwei Bauteilen besteht, wenig Platz benötigt und welches die Endlagen des Hebevorganges absolut sicher verriegelt und große Kräfte auf engstem Raum zu übertragen imstande ist.

Darstellung der Erfindung

Die Lösung der Aufgabe besteht erfindungsgemäß in den Merkmalen des An spruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 gekennzeichnet. Eine Verwendung des erfindungs gemäßen Hebezeugs in einem Wagen, vorzugsweise Einkaufs- oder Packwa gen, als Bremsvorrichtung der Bock- und/oder Lenkrollen desselben ist in An spruch 6 gekennzeichnet.

Das erfindungsgemäße Hebezeug besitzt den hervorstechenden Vorteil, daß dasselbe praktisch nur aus zwei Teilen, nämlich aus der Stange und aus dem Ritzel, besteht und klein ist und demgemäß leicht in eine Vielzahl von Maschi nen oder Vorrichtungen zum Heben und Senken von Lasten bei wenig Platzbe darf eingebaut werden kann. Von besonderem Vorteil ist, daß die Endlagen des Hebezeugs absolut sicher verriegelt sind. Mit dem erfindungsgemäßen Hebe zeug lassen sich auf Grund des großen Übersetzungsverhältnisses der wirken den Hebel große Kräfte übertragen.

Vorzugsweise sind die konkav gekrümmte Fläche innerhalb der Schulter der Stange sowie die konvex gekrümmte Abwälzfläche des Ritzels Zylinderflächen mit gleichen Krümmungsradien oder gleichen Radienverhältnissen (Korb bögen), wobei die Flanke der Stange und die Flanke des Ritzels ebene Flächen sind. Der Radius der Abwälzfläche des Ritzels ist gleich oder größer, als der Radius der Zylinderfläche der Stange. Des weiteren kann das Ritzel im Be reich der Schnittkante der beiden Zylinderflächen eine Nase besitzen, die vor zugsweise umlaufend gestaltet ist. Ebenso kann das Ritzel und/oder die Stange im Bereich der Kantenübergänge der verschieden gekrümmten Flächen Ku gel- oder Wälzlager aufweisen, um auftretende Reibungskräfte zu verringern.

Kurzbeschreibung der Zeichnung, in der zeigt

Fig. 1 eine prinzipielle Darstellung des Hebezeugs in einer seitlichen Projektion, bestehend aus einer Stange und eines in dieselbe eingrei fenden Ritzels

Fig. 2 die Verwendung des Hebezeugs innerhalb einer Radbremseinrich tung für die Bock- und/oder Lenkrollen eines Wagens, wie Einkaufs- oder Packwagen und

Fig. 3 a bis d vier verschiedene Stellungen der Ritzel beim Eingriff in die Stange in einer seitlichen Projektion des Hebezeugs.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Das Hebezeug besteht aus einer Stange 1, die vorzugsweise einen quadra tischen oder rechteckförmigen Querschnitt besitzt und die im Prinzip aus zwei Abschnitten 3, 4 zusammengesetzt ist, die einen unterschiedlichen Querschnitt aufweisen, wobei die Abschnitte 3, 4 unter Bildung einer konkav gekrümmten Fläche mit der Bogenlinie 5 ineinander übergehen. Vorzugsweise stehen die Abschnitte 3, 4 unter Ausbildung einer Schulter 9 aufeinander senkrecht, die die gekrümmte Fläche aufweist, die vorzugsweise eine Zylinderfläche ist. Die Schulter 9 geht somit unter Bildung einer Kante 6 in die konkav gekrümmte Fläche über, die ihrerseits unter Bildung einer Kante 7 in eine flächige Flanke 8 übergeht, die vorzugsweise zur Schulter 9 senkrecht verläuft und vorzugsweise als ebene Fläche ausgebildet ist.

Ein Ritzel 2 besitzt vorzugsweise eine zylindrische Mantelfläche mit einem Deckkreis 10 mit dem Radius 12 und ist um eine Drehachse 11 drehbar befe stigt, die in Projektion gleichzeitig der Mittelpunkt des Deckkreises 10 ist und die gegenüber der Stange 1 ortsfest ist. Die Mantelfläche des Ritzels 2 ist längs einer Kante 15, die parallel zur Drehachse 11 verläuft, abgebrochen, an die sich eine konvex gekrümmte Abwälzfläche anschließt, die sich innerhalb der Mantelfläche des Ritzels 2 erstreckt. Vorzugsweise ist die Abwälzfläche eine Zylinderfläche, so daß in Projektion in Fig. 1 die Bogenlinie 13 ein Kreisbogen mit der gleichen Krümmung wie die Bogenlinie 5 der Stange 1 ist, so daß der Radius 12 des Deckkreises 10, der Radius 20 der Bogenlinie 13 und der Radius 51 der Bogenlinie 5 der Stange 1 gleich lang sind. Die Länge der Bogenlinie 13 ist vorzugsweise gleich oder etwa gleich der Länge der Bogenlinie 5 der Stange 1. Der Winkel α zwischen den Tangenten 42 und 43 im Schnittpunkt des Deckkreises 10 und der Bogenlinie 13 ist ein spitzer Winkel.

Die Abwälzfläche des Ritzels 2 geht an ihrem entgegengesetzten, inneren Ende unter Bildung einer Kante 16, die parallel zur Drehachse 11 verläuft, in eine flächige Flanke 14 über, die die gleiche Kontur wie die Flanke 8 der Stange 1 besitzt. Vorzugsweise ist die Flanke 14 eine ebene Fläche, die wiederum unter Bildung einer Kante 40, die ebenfalls parallel zur Drehachse 11 verläuft, in die Mantelfläche des Ritzels 2 übergeht. Der in Projektion zwischen den Tan genten 44, 45 im Schnittpunkt der Bogenlinie 13 mit der Flanke 14 gebildete Winkel β ist ein stumpfer Winkel, wie es aus Fig. 1 zu entnehmen ist.

Die Stange 1 ist in beiden Richtungen zu ihrer Längsachse 23 beweglich gehal tert und in diejenige Vorzugsrichtung durch eine Kraft belastet, die die Stange 1 und das Ritzel 2 in Richtung der Längsachse 23 der Stange 1 aufeinander preßt, was durch eine Feder 22 angedeutet ist, die in der Fig. 1 die Stange 1 in Richtung der Längsachse nach oben bewegt. In umgekehrter Einbaurichtung der gezeigten Anordnung kann als wirkende Kraft das Gewicht der Stange zur Halterung derselben in Richtung auf das Ritzel zu ausreichend sein.

Das Ritzel 2, das mittels einer Feder 18 federbeaufschlagt ist, die das Ritzel 2 vorzugsweise im Uhrzeigersinn um die Drehachse 11 zu drehen imstande ist, ist sowohl im Uhrzeigersinn als auch im Gegenuhrzeigersinn drehbar gehaltert, was durch den Richtungsdoppelpfeil 17 dargestellt ist. Bei Drehung des Ritzels 2 um die Drehachse 11 beschreibt der Mittelpunkt 19 der Bogenlinie 13 als geometrischen Ort einen Kreis 21. Die Abwälzfläche des Ritzels 2 bzw. die Bo genlinie 13 überschneidet in seiner Längenausdehnung diesen Kreis 21, wie es der Fig. 1 zu entnehmen ist.

Das Maß a in Fig. 1 ist der senkrechte Abstand der Flanke 14, die in ihrer ge dachten Verlängerung vorzugsweise eine Sehne ist, vom Mittelpunkt des Um fangskreises 10 des Ritzels 2.

Die Funktion der Vorrichtung ist folgende, die an Hand der Projektion der Fig. 1 beschrieben wird:
Die Stange 1 befindet sich in ihrer untersten, die Verriegelungslage bildenden Stellung. Da die Bogenlinie 5 der Stange 1 und der Deckkreis 10 des Ritzels 2 die gleiche Krümmung aufweisen, gleitet beim Drehen des Ritzels 2 die Mantel fläche desselben bzw. der Deckkreis 10 innerhalb der Zylinderfläche der Stange 1 bzw. der Bogenlinie 5. Eine Bewegung der Stange 1 nach oben parallel der Längsachse 23 des Ritzels 2 ist nicht möglich; die Stange 1 ist über den gesamten Drehbereich im Gegenuhrzeigersinn des Ritzels 2, von 40 bis 15, eindeutig verriegelt.

Nunmehr nähert sich die Kante 15 des Ritzels 2 der Kante 7 des Abschnitts 4 der Stange 1. Mit Beginn des Einlaufens der Kante 15 in die Bogenlinie 5 der Stange 1 beginnt sich die Abwälzfläche bzw. die Bogenlinie 13 des Ritzels 2 auf der gekrümmten Fläche der Stange 1 bzw. der Bogenlinie 5 abzuwälzen. Da die Bogenlinie 13 des Ritzels 2 im wesentlichen in Richtung der Tangente 42 verläuft, kann nunmehr die Feder 22 die Stange 1 in Fig. 1 nach oben pa rallel zur Senkrechten 23 mitnehmen, weshalb sich die Stange 1 nach oben zu heben beginnt.

Beim Weiterdrehen des Ritzels 2 im Uhrzeigersinn wälzt sich die gesamte Bogenlinie 13 auf der Bogenlinie 5 ab, bis die innenliegende Kante 16 des Rit zels 2 die äußerste Kante 7 des Bogens 5 erreicht hat und sich die Flanke 14 des Ritzels 2 an die Flanke 8 der Stange 1 anlegt. Diese Stellung ist in Fig. 1 bezüglich der Stange 1 durch die gestrichelten Linien 3′, 4′, 9′ und die Lage der Punkte 6′, 7′ sowie bezüglich des Ritzels 2 durch die gepunkteten Linien 10′, 13′, 14′ und die Lage der Punkte 15′, 16′ angedeutet. Nunmehr hat die Stange 1 ihre oberste Stellung erreicht, in der sowohl die Bewegung der Stange 1 nach oben, als auch die Drehung des Ritzels 2 im Uhrzeigersinn blockiert sind.

Die Blockierstellung der Stange 1 kann nur dadurch aufgehoben werden, indem das Ritzel 2 im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird, wodurch sich die Bogenlinie 13 des Ritzels 2 in entgegengesetzter Richtung auf der Bogenlinie 5 der Stange 1 abwälzt und diese in Fig. 1 senkrecht nach unten drückt, bis wiederum der Deckkreis 10 des Ritzels 2 vollständig innerhalb der Bogenlinie 5 eingeglit ten ist; nunmehr hat die Stange 1 wiederum ihre unterste Stellung in Verriege lungslage erreicht. Das Ritzel 2 kann ohne Bewegung der Stange 1 weiter im Gegenuhrzeigersinn gedreht werden, ohne daß eine Entriegelung der Lage der Stange 1 eintreten kann.

Fig. 2 zeigt ein Abwendungsbeispiel des Hebezeugs, beispielsweise in der Verwendung eines Einkaufs- oder Paketwagens oder ähnliches zum Bremsen der Räder desselben.

Eine Bock- oder Lenkrolle 24 ist innerhalb einer Gabel 25 drehbar gehaltert, auf die ein Aufbau 26 aufgesetzt ist, die gemeinsam auf dem Boden 38 aufstehen. Auf das obere Ende der Gabel 25 zwischen dem Aufbau 26 ist eine Hülse 27 aufgesteckt, die gemäß der Stange 1 der Fig. 1 ausgestaltet ist. Hierzu besitzt die Hülse 27 randseitig eine nach außen offene Aussparung 28, die an ihrer der Rolle 24 zugewandten Seite eine Schulter mit einer Zylinderfläche 29 aufweist entsprechend der gekrümmten Fläche innerhalb der Schulter 9 bzw. der Bogenlinie 5 der Fig. 1.

Auf das obere Ende der Gabel 25 und auf die Hülse 27 ist ein Rohrstück 30 aufgesteckt, welches senkrecht relativ zur Gabel 25 und der Hülse 27 in Rich tung des Bodens 38 beweglich ist. Das Rohrstück 30 ist federbelastet und wird vorzugsweise durch eine Feder 37, die sich einerseits am Aufbau 26 und ande rerseits auf einem umlaufenden Flansch 39 des Rohrstücks 30 abstützt, nach unten gedrückt. Am unteren Ende des Rohrstücks 30 sind Bremsklötze 31, 31′ oder eine Bremskalotte angebracht, die in der untersten Stellung des Rohr stücks 30 auf den Umfang der Rolle 34 einwirken.

Im Bereich der Aussparung 28 innerhalb der Hülse 27 derselben gegenüber stehend weist das Rohrstück 30 eine Aussparung 32 auf. Ein Ritzel 34 ist mit tels einer Drehachse 36 drehbar in der Aussparung 32 gehaltert, wobei die Dreh achse 36 geeignet innerhalb des Rohrstücks 30 gehaltert ist. Mittels eines am Ritzel 34 fest angreifenden Hebels 35 kann dasselbe im Uhrzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn gedreht werden. Das Ritzel 34 ist gleich wie das Ritzel 2 der Fig. 1 gestaltet und besitzt eine vorzugsweise kreisförmig gekrümmte Abwälzfläche 46, an die sich eine ebene Flanke 47 anschließt, wobei die Abwälzfläche 46 der Abwälzfläche in Fig. 1 und die Flanke 47 der Flanke 14 der Fig. 1 entsprechen.

Wird das Ritzel 34 mittels des Hebels 35 im Uhrzeigersinn gedreht, so gelangt die Abwälzfläche 46 in Eingriff mit der Zylinderfläche 29 der Hülse 27, wobei die Flanke 47 des Ritzels 34 an der senkrechten Wandung der Hülse 27 an liegt. Beim Abwälzvorgang der beiden gekrümmten Flächen aufeinander wird dabei das Rohrstück 30 abgesenkt, bis die Bremsklötze 31, 31′ auf dem Rad mantel des Rades 24 aufliegen.

Auf Grund der erzielbaren extremen Hebelübersetzung können mit dem erfin dungsgemäßen Hebezeug große Kräfte erzeugt und große Lasten bewegt wer den. Durch aufeinander abgestimmte Radien der aufeinander abwälzenden Flächen können des weiteren große Flächenpressungen erzeugt werden.

Die in Fig. 2 gezeigte Relativbewegung zwischen dem Rohrstück 30 und der Hülse 27 kann auch umgekehrt sein, so daß das gesamte Gewicht des Ein kaufs- oder Packwagens über die Drehung des Ritzels gehoben und abgesenkt werden kann. Das ist deshalb möglich, weil mittels des erfindungsgemäßen Hebezeugs große Hebekräfte während des Abwälzvorganges der gekrümmten Flächen von Ritzel und Stange aufeinander ausgeübt werden können.

Die Fig. 3a bis e zeigen schematisch ein Hebezeug in Projektion, welches aus einer Stange 48 und einem zugeordneten Ritzel 49 besteht, das eine um laufende Nase 50 besitzt. Fig. 3a zeigt die oberste Stellung der Stange 48 in der verriegelten Position des Ritzels 49, Fig. 3b zeigt eine Wälzlage, Fig. 4c zeigt den Verriegelungsbeginn der Stange 48 gegenüber dem Ritzel 49, wobei die Stange 48 ihre unterste Endstellung erreicht hat, Fig. 3d zeigt bei Weiter drehung des Ritzels 49 die Verriegelungslage der Stange 48.

Die Gestaltung der Stange 48 und des Ritzels 49 entsprechen ansonsten derjenigen von Stange und Ritzel in Fig. 1.

Gewerbliche Anwendbarkeit

Die Erfindung ist vorzugsweise als Hebezeug in der Hebetechnik oder als Bremse in der Fahrzeugtechnik für Wagen, wie Einkaufs- oder Packwagen, oder als Verriegelung bei der eindeutigen Verriegelung einer Stange mit zwei verriegelten Endlagen oder als Stelltrieb einsetzbar.

Liste der Bezugszeichen

1 Stange
2, 2′ Ritzel
3, 3′ verjüngter Abschnitt des Ritzels
4, 4′ verbreiteter Abschnitt des Ritzels
5, 5′ gekrümmte Fläche (Zylinderfläche) innerhalb der Schulter 9
6, 6′, 7, 7′ Kanten
8, 8′ ebenflächige Flanke des verbreiterten Abschnitts 4
9, 9′ Schulter
10, 10′ zylindrische Mantelfläche bzw. Deckkreis des Ritzels
11 Drehachse des Ritzels bzw. Mittelpunkt des Deckkreises 10
12 Radius des Deckkreises 10
13, 13′ gekrümmte Fläche (Zylinderfläche) bzw. Bogenlinie
14, 14′ ebenflächige Flanke des Umfangs des Ritzels
15, 15′, 16, 16′ Kanten
17 Richtungsdoppelpfeil
18 Feder
19 Mittelpunkt der Bogenlinie 13
20 Radius der Bogenlinie 13
21 geometrischer Ort des Mittelpunktes der Bogenlinie 13
22 Feder
23 Längsachse bzw. Senkrechte durch den Drehpunkt des Ritzels
24 Rolle
25 Gabel
26 Aufbau
27 Hülse
28 Aussparung
29 Zylinderfläche
30 Rohrstück
31, 31′ Bremsklötze
32 Aussparung
33 oberer Teil der Hülse
34 Ritzel
35 Hebel
36 Drehachse des Ritzels
37 Feder
38 Boden
39 Flansch
40 Kante
41, 42, 43, 44, 45 Tangenten
46 gekrümmte Abwälzfläche (Zylinderfläche)
47 ebenflächige Flanke
48 Stange
49 Ritzel
50 Nase
a maximaler Abstand der Senkrechten 23 von der Flanke 8
H maximaler Hub der Stange
α spitzer Winkel zwischen den Tangenten 42, 43
β stumpfer Winkel zwischen den Tangenten 44, 45

Claims

1. Hebezeug mit einer in Richtung der Längsachse (23) hin- und hergehenden Stange (1) und einem mit derselben in Eingriff stehenden, drehbar angeordne ten zylindrischen Ritzel (2), die zum Verriegeln der Stange in den Endlagen relativ zueinander und mittels einer in Richtung der Längsachse (23) der Stange wirkenden Kraft aufeinanderzu beweglich gehaltert sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) die Stange (1) besteht aus zwei Abschnitten (3, 4) mit unterschiedlichen Querschnitten, die unter Ausbildung einer gekrümmten Fläche (5) ineinander übergehen, an die sich auf dem Abschnitt (4) mit dem vergrößerten Querschnitt eine flächige Flanke (8) anschließt,
b) die Mantelfläche des Ritzels (2) ist unter Ausbildung einer parallel zur Drehachse (11) verlaufenden Kante (15) unterbrochen und geht in eine kon vex gekrümmte Abwälzfläche über, die innerhalb der Mantelfläche des Ritzels verläuft, wobei die Länge der Bogenlinie (13) der Abwälzfläche gleich oder etwa gleich der Länge der Bogenlinie (5) der gekrümmten Fläche der Stange (1) ist und der zwischen den Tangenten (42, 43) im Schnittpunkt des Deckkreises (10) des Ritzels mit der anschließenden Bogenlinie (13) gebildete Winkel (α) spitz ist
c) an die gekrümmte Fläche des Ritzels (2) schließt sich unter Ausbildung einer Kante (16), die parallel der Drehachse (11) des Ritzels (2) verläuft, eine Flanke (14) der gleichen Kontur der Flanke (8) der Stange (1) unter Bildung eines stumpfen Winkels (β) zwischen den Tangenten (44, 45) im Schnittpunkt der Bogenlinie (13) und der Flanke (14) an, die an ihrem entgegengesetzten Ende unter Bildung einer Kante (41), die ebenfalls parallel der Drehachse (11) des Ritzels (2) verläuft, in die Mantelfläche des Ritzels übergeht.

2. Hebezeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konkav gekrümmte Fläche innerhalb der Schulter (9) der Stange (1), sowie die konvex gekrümmte Abwälzfläche des Ritzels (2) Zylinderflächen mit gleichen Krümmungsradien (20, 51) oder gleichen Radienverhältnissen (Korb bögen) sind, wobei die Flanke (8) der Stange (1) und die Flanke (14) des Rit zels (2) ebene Flächen sind.

3. Hebezeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der Abwälzfläche des Ritzels gleich oder größer ist, als der Radius der Zylinderfläche der Stange.

4. Hebezeug nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel im Bereich der Schnittkante der beiden Zylinderflächen eine Nase besitzt, die vorzugsweise umlaufend gestaltet ist.

5. Hebezeug nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel und/oder die Stange im Bereich der Kantenübergänge der ver schieden gekrümmten Flächen Kugel- oder Wälzlager aufweist.

6. Wagen mit Bock- und/oder Lenkrollen, wie Einkaufs- oder Packwagen, wobei die Rollen innerhalb von Gabeln drehbar gehaltert sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf die an ihrem unteren Ende die Rolle (24) tragende Gabel (25) eine Hülse (27) aufgesetzt ist, die eine nach außen offene Aussparung (28) auf weist, die unter Bildung einer Zylinderfläche (29) gemäß Anspruch 1 an der der Rolle (24) zugewandten Seite abgeschrägt ist, wobei auf die Hülse (27) ein re lativ zu derselben in senkrechter Richtung bewegliches Rohrstück (30) aufge setzt ist, in welchem drehbar um eine Drehachse (36) ein Ritzel (34) gelagert ist, das gemäß dem Ritzel des Anspruchs 1 gestaltet ist, wobei an dem Ritzel (34) ein feststehender Hebel (35) zum Drehen des Ritzels um seine Drehachse (36) angreift zum Absenken des Rohrstücks als Bremse auf die Rolle.