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Dokumentenidentifikation DE19502233C2 15.02.2001
Titel Manuell bedienbarer Kettenzug
Anmelder Columbus McKinnon Corp., Amherst, N.Y., US
Erfinder Raphael, Julian J., Abingdon, Va., US
Vertreter LOUIS, PÖHLAU, LOHRENTZ & SEGETH, 90409 Nürnberg
DE-Anmeldedatum 25.01.1995
DE-Aktenzeichen 19502233
Offenlegungstag 02.05.1996
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 15.02.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.02.2001
IPC-Hauptklasse B66D 3/16

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen insbesondere für verhältnismäßig leichte Lasten verwendbaren manuell bedienbaren Kettenzug mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Handbetätigbare Hebezeuge dieser Art sollen bei möglichst großer Tragkraft möglichst klein und leicht sein. Diese einander widersprechenden Forderungen werden in der Regel dadurch erfüllt, daß das in dem Hebezeug vorgesehene Zahnradgetriebe mit Zahnrädern ausgestattet ist, die in allen Getriebestufen möglichst klein sind, da das Getriebe den Hauptanteil des Platzbedarfes beansprucht und zum Gesamtgewicht beiträgt. Die untere Grenze für die Größe der Zahnräder ist jedoch nicht nur bestimmt durch das unbedingt erforderliche Übersetzungsverhältnis, welches bei gegebener Last die Handkraft definiert. Vielmehr ist die Radgröße auch vorgeschrieben durch die Zahnfestigkeit, die ihrerseits vom Modul abhängt und letztlich die Zähnezahl bestimmt. Am ehesten besteht die Möglichkeit, die Zähnezahl des Eingangsritzels zu verringern, um dadurch das Übersetzungsverhältnis der ersten Vorgelegestufe möglichst günstig zu wählen. Dem steht aber entgegen, daß bei geradverzahnten Stirnrädern der Überdeckungsgrad bei Zähnezahlen unter fünf kleiner als 1 wird. Dies wirkt sich nachteilig aus in einem mehr oder weniger stark fluktuierenden Drehmomentverlauf, der sich an der von Hand betätigten Kette des Antriebsrads unangenehm als Rauhigkeit äußert. Diese Rauhigkeit kann sich bis hin zu einem stoßweisen Betrieb des Hebezeugs steigern. Durch diese Drehmomentschwankungen werden auch die Zähne der Zahnräder dynamisch erheblich höher beansprucht, sodaß auch die Betriebssicherheit bzw. die Lebensdauer solcher Hebezeuge davon beeinträchtigt wird.

Im Stand der Technik hat man überwiegend dieses Problem in Kauf genommen, um leichtgewichtige kleine Hebezeuge zu schaffen. So sind bei bekannten, von Hand bedienbaren Kettenzügen der eingangs genannten Art die Ritzel und die angetriebenen Räder von Stirnrädern gebildet, wobei jedes der Ritzel vier Zähne und damit einen Überdeckungsgrad von weniger als 1 aufweist. Das bedeutet, daß die Ritzel nicht in kontinuierlicher Antriebsverbindung mit den zugeordneten angetriebenen Rädern stehen. Wenn die Ritzel und die angetriebenen Räder dadurch außer Eingriff geraten, wird eine von dem Kettenzug getragene Last beschleunigt mit dem Ergebnis, daß eine den Kettenzug bedienende Person eine abrupte Veränderung der übertragenen Zugkraft, d. h. die vorstehend genannte Rauhigkeit wahrnimmt.

Es ist zwar theoretisch möglich, einen Überdeckungsgrad von 1 bei Konstruktionen zu erreichen, die mit fünf Zähnen ausgebildete Ritzel aufweisen. Darüber hinaus können auch Kettenzüge mit Ritzeln, die mit mehr als fünf Zähnen ausgestattet sind, so konstruiert werden, daß sie Überdeckungsverhältnisse von über 1 haben. So ist es bei einem bekannten Kettenzug der hier angesprochenen Art (US 19 49 920) das Problem gelöst, indem ein Eingangsritzel mit sechs Zähnen gewählt ist. Im Vergleich zu einer Ritzel-Zähnezahl von vier wird dadurch aber zur Erzielung des gleichen Übersetzungsverhältnisses - bei gleichem Modul - die Zähnezahl und damit auch die Größe der weiteren Räder um 50% erhöht, wenn die Belastungsbedingungen an den Zähnen gleich gehalten werden sollen. Das führt zu einer unerwünschten Erhöhung des Platzbedarfs und des Gewichts des Hebezeugs.

Hebezeuge der beschriebenen Art sind üblicherweise mit bis zu 10 t belastbar. Von Hand bedienbare Kettenzüge für größere Belastungen verwenden typischerweise verschieden Arten von Antriebssträngen, die für den Schwerlastbetrieb entwickelt wurden, z. B. solche, die ein Planetengetriebe aufweisen und bei deren Verwendung keine abrupten Veränderungen der Zugkraft in der von Hand bedienbaren Kette auftreten. Planetengetriebe sind jedoch erheblich aufwendiger und die damit ausgestatteten Hebezeuge daher entsprechend teurer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kettenzug zu schaffen, bei dem keine abrupten Veränderungen der Zugkraft in der von Hand bedienbaren Kette auftreten, der jedoch trotzdem eine minimale Baugröße und geringes Gewicht hat.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die Ausgestaltung des eingangs geschilderten bekannten Kettenzugs mit den Merkmalen gemäß dem Kenneichen des Patentanspruches 1.

Durch den Vorschlag, die Stirnräder des Getriebes mit einer Schrägverzahnung auszustatten und dabei eine solche Zahnbreite oder -länge zu wählen, daß der Überdeckungsgrad gleich oder größer als 1 wird, läßt sich das geschilderte Betriebsproblem vermeiden. Drehmomentstöße mit allen damit verbundenen Nachteilen treten bei der Handhabung des Hebezeugs nicht auf, und trotzdem ist es möglich, die Ritzel-Zähnezahl unter fünf zu halten und damit ein leichtgewichtiges Hebezeug mit vertretbarem Aufwand zu schaffen. Zwar ist die Erzielung eines Überdeckungsgrades von 1 und darüber grundsätzlich durch die Wahl einer Schrägverzahnung bekannt (vgl. DE-Buch "Zahnradtechnik" Band I von Karlheinz Roth, Springer-Verlag 1989, S. 152-173), jedoch war diese Lösung bisher dem Durchschnittsfachmann verstellt, nachdem die hier vorgeschlagenen Lösung in der Praxis nicht realisiert worden ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines kompakten, von Hand bedienbaren erfindungsgemäßen Kettenzugs;

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in Fig. 2 und

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 2.

Ein kompakter, für verhältnismäßig leichte Lasten geeigneter und von Hand bedienbarer Kettenzug gemäß der vorliegenden Erfindung ist in der Fig. 1 insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Der Kettenzug 10 ist insoweit üblich als er ein Gehäuse 12 umfaßt, das mittels eines Hakens 14 an eine nicht dargestellte Trägervorrichtung angehängt werden kann und das der Aufnahme eines Antriebsrads 16, eines Lasten-Hubrads 18 und eines teilweise in den Fig. 2 bis 4 dargestellten und mit dem Bezugszeichen 20 bezeichneten Antriebsstrangs dient. Typischerweise wird eine Rotationsbewegung mittels einer manuell bedienbaren Kette auf das Antriebsrad 16 übertragen, und das Hubrad 18 ist über eine weitere nicht dargestellte Kette mit einer geeigneten Last verbunden.

Der Antriebsstrang 20 umfaßt eine über eine nicht dargestellte Klaue an das Antriebsrad 16 gekoppelte Antriebswelle 22, die sich in transversaler Richtung innerhalb des Gehäuses 12 erstreckend um eine konzentrisch innerhalb des Hubrads 18 angeordnete Achse 22a umdrehbar angeordnet ist. Der Antriebsstrang 20 umfaßt desweiteren ein von der Antriebswelle 22 umdrehbar gehaltenes Antriebsritzel 24, ein Paar Wellenstummel 26 und 28, die durch Lager um Achsen 26a bzw. 28a umdrehbar gehalten sind und die parallel zu der Antriebswellenachse 22a angeordnet sind und ein Paar erster Antriebsräder 26b und 28b aufweisen, von denen jedes mit dem Antriebsritzel 24 kämmend angeordnet ist. Die Wellenstummel 26 und 28 weisen ferner ein angetriebenes Ritzel 26c bzw. 28c auf, wobei jedes Ritzel 26c bzw. 28c kämmend mit einem zweiten angetriebenen Rad 30 angeordnet ist, welches über eine rohrförmige Welle 32, die konzentrisch zu der Antriebswelle 22 und bezüglich dieser umdrehbar angeordnet ist, drehfest mit dem Hubrad 18 verbunden ist. Die Ritzel 24, 26c und 28c und die angetriebenen Räder 26b, 28b und 30 sind innerhalb des Gehäuses 12 so montiert, daß eine Bewegung in axialer Richtung zwischen ihnen nicht möglich ist.

Die Ritzel 24, 26c und 28c und die angetriebenen Räder 26b, 28b und 30 sind erfindungsgemäß mit einer Schrägzahnung 34 versehen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Antriebsritzel 24 vier Zähne 34, eine normale diametrale Teilung (diametral pitch) von vier Zähnen pro cm (zehn Zähnen pro inch), einen Eingriffswinkel von 14,5° und einen nach rechts weisenden Flankenwinkel von 15° auf; die ersten angetriebenen Räder 26b und 28b weisen jeweils sechzehn Zähne 34 auf, eine normale diametrale Teilung von vier Zähnen pro cm (zehn Zähnen pro inch), einen Eingriffswinkel von 14,5° und einen nach links weisenden Flankenwinkel. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform weisen die angetriebenen Ritzel 26c und 28c jeweils vier Zähne 34 auf, sowie eine normale diametrale Teilung von vier Zähnen pro cm (zehn Zähnen pro inch), einen Eingriffswinkel von 14,5° und einen nach links weisenden Flankenwinkel von 15° auf; das zweite angetriebene Rad 30 weist sechzehn Zähne, eine normale diametrale Teilung von vier Zähnen pro cm (zehn Zähnen pro inch), einen Eingriffswinkel von 14,5° und einen nach rechts weisenden Flankenwinkel von 15° auf.

Um das bei dem Stand der Technik angehörenden, leichtgewichtigen Kettenzügen auftretende Problem einer abrupten Veränderung der von der manuell bedienbaren Kette übertragenen Zugkraft zu verhindern, werden die Zähne 34 in der axialen Richtung (der Radbreite) hinreichend lang ausgebildet, um insgesamt ein Überdeckungsverhältnis von etwa eins oder mehr sowohl beim antriebsseitigen Kämmen zwischen dem Antriebsritzel 24 und den ersten angetriebenen Rädern 26b und 28b als auch beim abtriebsseitigen Kämmen zwischen den angetriebenen Ritzeln 26c und 28c und dem zweiten angetriebenen Rad 30 zu erreichen. Wenn eine Radbreite von 0,95 cm (3/8" inch) für die Antriebsseite des bevorzugten wie vorstehend beschrieben ausgebildetenden Getriebestrangs vorgesehen wird, ergibt eine Getriebeanalyse, daß ein Gesamtüberdeckungsverhältnis von 1,16 erreicht wird. Wenn eine Radbreite von 2,85 cm (1-1/8" inch) für die Abtriebsseite des bevorzugten Getriebestrangs verwendet wird, wird ein Gesamtüberdeckungsverhältnis von 1,78 erreicht.

Wie sich aus der vorausgehenden Beschreibung ergibt, wird mit dem Getriebestrang der bevorzugten Ausführungsform ein Kettenzug geschaffen, der im Hinblick auf seine Gesamtabmessung und sein Gesamtgewicht akzeptierbar ist aber auch die erforderlichen Vorteile in mechanischer Hinsicht bietet, ohne daß unerwünschte abrupte Veränderungen der von der manuell bedienbaren Kette übertragenen Zugkräfte auftreten.

Während bei der vorstehend beschriebenen, bevorzugten Ausführungsform Ritzel 24, 26c und 28c mit vier Zähnen 34 verwendet werden, werden auch Ausführungsformen als vom Erfindungsgedanken erfaßt betrachtet, bei denen Ritzel mit weniger als vier Zähnen verwendet werden und bei denen ein Gesamtüberdeckungsverhältnis von etwa eins oder mehr auf der Antriebs- oder Abtriebsseite des Antriebs- bzw. Getriebestrangs aufrechterhalten wird. Auch eine Ausführungsform, bei der lediglich ein einzelnes erstes angetriebenes Rad und ein einzelnes angetriebenes Ritzel verwendet wird, wird vom Schutzbereich der Erfindung, wie er in den nachfolgenden Ansprüchen niedergelegt ist, erfaßt.


Anspruch[de]
  1. 1. Manuell bedienbarer Kettenzug mit einem von Hand mittels einer Kette bedienbaren Antriebsrad, mit einem Lastenhubrad und mit einem das Antriebsrad mit dem Hubrad verbindenden Antriebsstrang, der ein mit dem Antriebsrad gekoppeltes Antriebsritzel, ein mit dem Antriebsritzel kämmendes erstes angetriebenes Rad, ein mit dem ersten angetriebenen Rad drehbares angetriebenes Ritzel und ein mit dem angetriebenen Ritzel kämmendes und mit dem Hubrad in Antriebsverbindung stehendes zweites angetriebenes Rad umfaßt, und mit einem das Antriebsrad, das Hubrad und den Antriebsstrang aufnehmenden Gehäuse dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ritzel (24, 26c, 28c) zwischen einem und vier Zähnen (34) aufweist, daß die Ritzel (24, 26c, 28c) und die angetriebenen Räder (26b, 28b, 30) eine Schrägzahnung aufweisen und gegen axiale Bewegung relativ zueinander gesichert sind und daß die Zähne (34) eine entlang ihrer Rotationsachse gemessene hinreichende Länge aufweisen, im ein Überdeckungsverhältnis von nahezu oder im wesentlichen eins oder mehr zu gewährleisten.
  2. 2. Kettenzug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsritzel (24) mit einem Paar von ersten angetriebenen Rädern (26b, 28b) kämmt, daß ein Paar angetriebener Ritzel (26c, 28c) umdrehbar mit dem Paar von ersten angetriebenen Rädern (26b, 28b) angeordnet ist und daß jedes der Ritzel des Paares von Ritzeln (26c, 28c) mit dem zweiten angetriebenen Rad (30) kämmt.
  3. 3. Kettenzug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Ritzel vier Zähne aufweist.
  4. 4. Kettenzug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsritzel (24) von einer um eine Achse (22a) umdrehbaren und an das Antriebsrad (16) gekoppelten Welle (22) getragen ist, daß ein Paar von Wellenstummeln (26, 28) vorgesehen ist, daß die Wellenstummel (26, 28) um ein Paar parallel zu der Achse (22a) verlaufender Achsen (26a, 28a) umdrehbar gelagert sind, wobei auf jedem Wellenstummel (26, 28) ein erstes angetriebenes und mit dem Antriebsritzel (24) kämmendes Rad (26b, 28b) und ein in axialer Richtung ausgerichtetes angetriebenes Ritzel (26c, 28c) angeordnet ist, und daß das zweite angetriebene Rad (30) von einer rohrförmigen Welle (32) getragen ist, die konzentrisch zu der Welle (22) angeordnet und an das Hubrad (18) gekoppelt ist, und daß das angetriebene Ritzel (26c, 28c) jedes Wellenstummels mit dem zweiten Rad (30) kämmt.
  5. 5. Kettenzug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägzahnung des Antriebsritzels (24) und des zweiten angetriebenen Rads (30) in einer ersten Richtung geneigt ist und daß die Schrägzahnung der ersten angetriebenen Räder (26b, 28b) und der angetriebenen Ritzel (26c, 28c) in einer dieser ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung geneigt ist.
  6. 6. Kettenzug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Ritzel vier schräg verlaufende Zähne aufweist.






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