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Zahnrad mit pfeilartigen Zähnen und Verfahren zu seiner Herstellung.
Die hervorragenden Eigenschaften der Pfeilverzahnung sind sowohl bei Stirn-wie bei Kegelrädern gleichermassen bekannt ; sie kommen jedoch nur vollkommen zur Geltung, falls beide Schenkel des Pfeiles in der Pfeilspitze unmittelbar ineinander übergehen, indem sie ein ungeteiltes und in keiner Weise zerschnittenes Ganzes bilden. Die echte Pfeilform stellt eine schroffe Zusammenstellung zweier entgegengesetzt geneigter Sehrägverzahnungen dar. Derartige echte Pfeilräder bieten der mechanischen Bearbeitung wegen der scharfen Kante beim Übergang von einem Schenkel des Pfeiles zum andern grosse Schwierigkeiten.
Wird ein Pfeilrad unter Verzicht auf das Abwälzverfahren mit Anwendung von profilierten Fingerfräsern hergestellt, so ergeben sich Zahnformen minderer Güte, bei welchen die beiden Pfeilschenkel nicht mehr scharf in der Pfeilspitze unter ihrem gegenseitigen Steigungswinkel zusammentreffen. Der Durchmesser des Fingerfräsers bedingt eine entsprechende Abrundung der scharfen Ecke an der Konkavseite des Pfeiles. Da beim späteren Zusammenarbeiten diese abgerundete Ecke des einen Rades mit der scharfen Kante der Konvexseite des Pfeiles des Gegenrades zusammenarbeiten muss, macht es sich erforderlich, alle scharfen Kanten in einem besonderen Arbeitsgang um den gleichen Betrag abzurunden.
Da aber der profilierte Profilfräser für diesen abgerundeten Teil der Pfeilspitze stets ein unkorrektes Profil liefert, kann dieser abgerundete Teil des Zahnes an der Kraftübertragung niemals teilnehmen, verringert also die nutzbare Radbreite. Durch Fingerfräsen hergestellte Pfeilräder bestehen daher stets
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sprechenden Kreisbogen zu einer abgerundeten Pfeilspitze vereinigen, ohne in diesem abgerundeten Teil korrektes, tragendes Profil zu besitzen.
Um allen diesen Übelständen aus dem Wege zu gehen, hat man versucht, Pfeilverzahnungen durch kreisbogenförmige Zahnflankenformen zu ersetzen. Ein in beiden Schenkeln symmetrisch zur Mitte der Radbreite angeordneter kreisbogenförmiger Zahn besteht nicht mehr aus zwei organisch getrennten und schwer zu vereinigenden Teilen, sondern kann als organisches Ganzes in einem Zuge durch mechanische Bearbeitung erzeugt werden. Da es möglich ist, Schneidkanten entlang einem Kreisbogen zu bewegen und dabei in bekannter Weise mit dem Radkörper zusammen abzuwälzen, bieten derartige Zahnformen der Herstellung nach dem zeitgemässen Abwälzverfahren keine grossen Schwierigkeiten und gewähren überdies ein korrektes Tragen über die ganze Radbreite unter Vermeidung von schwierigen Ecken oder Kanten.
Ein kreisbogenförmiger Zahn sichert eine allmähliche Kraftübertragung ohne jeden Axialdruck in ähnlicher Weise wie der Pfeilzahn. Im Vergleich mit letzterem besitzt er jedoch den Nachteil einer wesentlich geringeren Überdeckung bei sonst gleichen Verhältnissen. Er besitzt in der Radmitte keinerlei Schräglage. Seine Neigung nimmt erst entsprechend dem Lauf des Kreisbogens nach den Rändern des Rades hin allmählich zu ; infolge dieser in der mittleren Partie des Rades sehr geringen Schräglage ergibt sich nur eine verhältnismässig geringe Überdeckung für den ganzen Zahn. Kreisbogenförmig verzahnte Radkörper müssen daher zur Erzielung einer genügenden Überdeekung im allgemeinen breiter gehalten werden, als Pfeilräder unter den gleichen Verhältnissen.
Vorliegende Erfindung betrifft nun eine zwischen beiden liegende, neuartige Zahnform, welche alle hervorragenden Eigenschaften des kreisbogenförmigen Zahnes beibehält und trotzdem seine Nachteile, die zu geringe Überdpckung, wesentlich verbessert. Der geschlossene Kurvenzug, nach welchem ein
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Kurven beliebiger Art, wie auch bei Zwischenschaltung entsprechender Kurbeltriebe von einer zweiten Kreisbewegung aus gesteuert werden. Ebensogut kann auch eine zweite, mit der ersten zwangläufig verbundene einfache Kreisbewegung unmittelbar als Zusatzbewegung benutzt werden, in welchem Falle zwei einfache Drehbewegungen zu der rotierenden Schnittbewegung entlang der gewünschten Polygonkurve zusammengefasst werden.
Durch derartiges Zusammenwirken mehrerer einzelner Bewegungen wird der Zweck, das Beschreiben einer Kurve der beschriebenen Art durch die Werkzeugschneide gegenüber dem Radkörper auch dann erreicht, wenn Radkörper und Werkzeug je eine der Bewegungen ausführen, da es für die relativ, e Bewegung zwischen Radkörper und Werkzeugschneide gleichgültig ist, ob letztere beide Bewegungen gegenüber einem stillstehenden Radkörper oder ob beide je eine der Bewegungen ausführen. Die hier Beglichen Konstruktionen stellen jedoch nicht den Gegenstand vorliegender Erfindung dar ; deshalb möge hier die Angabe einer einzigen, beispielsweisen Ausführung eines Werkzeugträgers genügen.
Eine verhältnismässig einfache Lösung ergibt ein Zusammensetzen der Schnittbewegung aus zwei gleichzeitig wirkenden einfachen Drehbewegungen. Erteilt man dem Werkzeugträger mit den Schneidstählen gleichzeitig zwei Drehbewegungen um verschiedene Achsen, so führt er eine Planetenbewegung aus. Einen derartigen Werkzeugträger mit Planetenbewegung an Stelle der einfachen, geradlinigen oder rotierenden Bewegung und seine Stellung zu dem zu verzahnenden Radkörper zeigen in schematischer Weise die Fig. 8 im Schnitt und die Fig. 9 in Draufsicht.
Die Hauptwelle 1 trägt an einem Ende die Antriebsriemenscheibe 2, am andern Ende den Kurbelzapfen 3 und ist im Gestell 4 gelagert. Auf dem Kurbelzapfen 3 ist ein Werkzeugträger 5 mit einem Zahnkranz 6 drehbar gelagert. Das Gestell 4 ist an seinem Ende zu einem Gehäuse mit dem feststehenden Innenzahnkranz 7 ausgebildet, mit welchem der Zahnkranz 6 des Werkzeugträgers im Eingriff steht.
Der Werkzeugträger 5 trägt an vier gegenüberliegenden Punkten im gleichen Abstand von seiner Drehachse vier geradflankige Schneidstähle 8, 9, 10, 11 mit dem Profil des halben Zahnes einer Zahnstange.
Bei Antrieb der Hauptwelle 1 durch die Riemenscheibe 2 wird die Achse des Kurbelzapfens 3 einen kleinen Kreis a vom Radius ihrer Exzentrizität beschreiben. Der auf dem Zapfen 3 drehbar gelagerte Werkzeugträger 5 wird diese Bewegung um die Hauptwelle 1 mitmachen, dabei jedoch infolge Abrollens seines Zahnkranzes 6 auf dem feststehenden Innenzahnkranz 7 gleichzeitig in entgegengesetztem Sinne auf dem Kurbelzapfen 3 umlaufen. Das Ergebnis ist also eine Planetenbewegung des Werkzeugträgers 5.
Die Entwicklung der hiebei von der Schneidkante beschriebenen Kurve zeigt die Fig. 10. Diebeiden ineinander abwälzenden Verzahnungen 6 und 7 der Fig. 8 und 9 entsprechen den Rollkreisen S und K2
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im relativ feststehenden Kreise K2 ohne zu gleiten. Dabei wird der Mittelpunkt M des Rollkreises KI um den Mittelpunkt M2 des feststehenden Kreises K2 einen Kreis vom Radius R2 beschreiben. Der Punkt PI beschreibt eine verlängerte Hypozykloide.
Wenn sich die Durchmesser von ii und K2 wie 4 : 5 verhalten, so wird die von Punkt P durch Abrollen der Kreise und K2 ineinander beschriebene punktiert gezeichnete Hypozykloide die Form
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Erfindung benutzt werden. Statt einer Hypozykloide könnte auch eine Epitrochoide gewählt werden.
Die genaue Form der entstehenden, verlängerten Hypozykloide wird durch entsprechende Wahl des Grössenverhältnisses zwischen ,-R'i und K2 bestimmt.
Für die Wirkung derartiger Werkzeughalter ist es gleichgültig, ob die einzelnen Bewegungen fortlaufend im gleichen Drehsinne ausgeführt werden oder ob nur ein für die Zahnentwicklung genügender
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PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Zahnrad mit pfeilartigen Zähnen, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnflanken in der Abwälzung auf eine Ebene nach einer Kurve geformt sind, welche ein parabelähnliches Bogenstück
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Ecken darstellt.