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Rad, dessen Kranz gegen die Nabe durch tangentiale Federn nachgiebig ist.
In vielen Fällen sind zum Kuppeln von Arbeitsmaschinen mit ihren Antrieben nachgiebige Zwischenglieder erforderlich, die die Antriebsmaschinen, beispielsweise Elektromotoren, vor den in den Arbeitsmaschinen auftretenden Belastungsstössen schützen. Derartige Zwischenglieder können entweder aus nachgiebigen Kupplungen bestehen oder es kann eines der Zahnräder des zwischen Antriebsund Arbeitsmaschine angeordneten Getriebes mit einem gegen die Nabe nachgiebigen Zahnkranz versehen werden. Nachgiebige Zahnräder kommen besonders in Betracht für sogenannte Zweiweggetriebe, bei denen der Kraftschluss von der antreibenden Welle über zwei parallel liegende Getriebestufen auf die gemeinsame getriebene Welle erfolgt.
Es sind bereits verschiedene Ausführungen von Zahnrädern bekanntgeworden, deren Zahnkranz gegen die Nabe durch Zwischenschaltung von in der Umfangsrichtung liegenden Federn nachgiebig ist, die in zwischen Vorsprüngen des Zahnkranzes und der Nabe befindlichen Aussparungen, sogenannten Taschen, angeordnet sind. Der Zahnkranz hat hiebei vielfach T-förmigen Querschnitt und greift in einen U-förmig ausgebildeten Teil der Nabe ein, so dass er hiedurch gegen axiales Verschieben gesichert wird. Auch nachgiebige Kupplungen hat man bereits unter Verwendung von in der Umfangsrichtung liegenden Federn ausgeführt, die zwischen dem äusseren, mit der einen Welle gekuppelten Teil und der auf der andern Welle sitzenden Kupplungsnabe angeordnet sind.
Bei den bisher bekannten Ausführungen der federnden Zahnräder oder Kupplungen befinden sich die Federn vielfach in am Aussenrand der Radnabe angebrachten Aussparungen, während die Innenseite des Radkranzes mit Ansätzen versehen ist, die in eine Ringnut des Nabenrandes eingreifen. Da die zwischen den Federn liegenden Vorsprünge der Radnabe stark auf Biegung beansprucht werden, müssen sie besonders stark ausgebildet und aus hochwertigem Material hergestellt werden, so dass das Rad hiedurch teuer und schwer wird. Ausserdem bestehen die federnden Räder aus einer grossen Anzahl von Einzelteilen, die den Aufbau umständlich und teuer machen.
Gemäss der Erfindung kann ein äusserst einfacher und billiger Aufbau des federnden Rades dadurch erzielt werden, dass die zur Aufnahme der Federn dienenden Aussparungen aus zylindrischen, die Nabe und den Radkranz durchsetzenden, quer verlaufenden Bohrungen von gleichem Durchmesser bestehen, in denen die Federn unter Zwischenschaltung von zylindersegmentförmigen Federschuhen angeordnet sind. Infolge Anordnung der Federn in den vollzylindrischen Bohrungen erhält die Nabe bzw. der Radkranz eine wesentlich grössere mechanische Festigkeit als bei den bekannten Ausführungen, da das Drehmoment durch die Federn gleichmässig auf den ganzen Querschnitt der ineinandergreifenden, auf Druck beanspruchten Teile des Radkranzes und der Nabe übertragen wird, so dass diese ineinandergreifenden Teile wesentlich schwächer als bisher bemessen werden können.
Da ausserdem in dem Radkranz und der Nabe keine Biegungsbeanspruchungen auftreten, braucht die Nabe nicht aus dem gleichen hochwertigen Werkstoff wie der Radkranz hergestellt zu werden. Ausserdem ist die Herstellung des Rades wegen der durchlaufenden Bohrungen wesentlich erleichtert, da die ineinandergreifenden Teile des Radkranzes und der Nabe in einem einzigen Arbeitsgang durchbohrt werden können. Die Federschuhe können gegen die den Zylindermantel der Bohrungen bildenden, ineinandergreifenden Teile der Nabe und des Radkranzes frei beweglich sein, wodurch eine freie Einstellung der Federn erzielt wird, die infolgedessen eine
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gleichmässige Belastung der ineinandergreifenden Teile des Radkranzes und der Nabe gewährleisten, so dass keine durch ungleiche Beanspruchungen verursachten inneren Spannungen auftreten können.
Um den Aufbau des Zahnrades noch weiterhin zu vereinfachen, erfolgt die Kraftübertragung von der Welle auf den Radkranz unmittelbar über einen zwischen Nabe und Radkranz angeordneten
Innenring, der ungeteilt und in radialer Richtung mit der Zahnradwelle unmittelbar kraftschlüssig ver- bunden ist. Die auf den beiden Stirnseiten des Zahnrades angeordneten Scheiben dienen hiebei lediglich zur axialen Festlegung des Innenringes und Zentrierung des Radkranzes ; sie nehmen aber nicht an der
Kraftübertragung teil, so dass sie aus einem weniger wertvollen Werkstoff als die übrigen Teile des Zahn- rades bestehen können, insbesondere aber aus einem solchen, der die günstigsten Bedingungen der gleitenden Reibung zwischen den aufeinander gleitenden Teilen erfüllt.
Um den Aufbau des Zahnrades noch zu vereinfachen, kann der Innenring unmittelbar auf der Welle befestigt sein, wodurch die Nabe des Zahnrades erspart wird. In diesem Falle muss der Innenring auf der Zahnradwelle unverdrehbar befestigt werden.
In den Figuren sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Zahnrad mit einem gegen seine Welle nachgiebigen Zahnkranz im Längsschnitt und in der teilweisen
Vorderansicht.
Die Welle 11 des Zahnrades ist mit einem Bund 12 versehen, auf dem unmittelbar unter Erspa- rung einer Nabe der Innenring 13 gelagert ist. Dieser hat auf seiner Aussenseite, wie Fig. 2 zeigt, eine
Reihe von radialen Vorsprüngen J4. Zwischen diesen Vorsprüngen befinden sich Taschen 16 zur Auf- nahme der Federn 17. In tangentialer Richtung sind die Taschen 16 durch Ausdrehungen 15 begrenzt, die den Teil einer axial verlaufenden Bohrung bilden. Gegen diese Ausdrehungen 15 legen sich die mit einem Führungszapfen 18 versehenen Federschuhe 19, die aus einem Zylindersegment bestehen und sich gegen die Ausdrehungen 15 verschieben können. Der Innenring hat U-förmigen Querschnitt ; in seine Ringnut 20 legen sich die den Vorsprüngen des Innenringes entsprechenden Vorsprünge 21, die auf der Innenseite des Zahnkranzes 22 von T-förmigem Querschnitt angeordnet sind.
Die tangentialen
Seitenflächen der Vorsprünge 2. ! entsprechen den Ausdrehungen 15 der Vorsprünge. M, so dass sieh der
Federschuh 19 gleichzeitig gegen die beiden ineinandergreifenden Vorsprünge. M und 21 legen kann.
Der Zahnkranz 22 ist durch die beiden, den Innenring. 13 auf beiden Seiten umfassenden Scheiben 23 und 24 zentriert, die durch Schraubenbolzen 25 zusammengehalten und an dem Innenring 13 befestigt sind. Diese Bolzen sichern gleichzeitig den Innenring 13 vor Verdrehen gegen die Welle 11, da sie in an dem Innenrand des Innenringes 13 und dem Aussenrand des Wellenbundes 12 angeordnete, für beide
Teile gemeinsamen Bohrungen sitzen und somit als Rundkeile dienen.
Die Verbindung des Zahnkranzes 22 mit dem Innenring 13 erfolgt dadurch, dass die auf der Innen- seite des Zahnkranzes angeordneten Vorsprünge 2- ! zunächst in die Federtaschen 16 gebracht werden, worauf der Zahnkranz 22 gegen den Innenring 13 verdreht wird, so dass die Vorsprünge 14 und 21 nach
Art eines Bajonettverschlusses ineinandergreifen. Hierauf können die Federn 17 sowie die beiden
Scheiben 23 und 24 eingebaut werden. Letztere können nach Lösen der Bolzen 25 auch leicht entfernt werden, so dass die Federn 17 jeder Zeit zugänglich sind. Der Ein-und Ausbau dieses Zahnrades kann daher in einfacher und bequemer Weise erfolgen.
Der Kraftschluss erfolgt von der Welle über den Innenring 13, die Federn 17 auf den Zahnkranz 22, also unter Umgehung der beiden Seitenscheiben 23 und 24. Diese können daher aus einem weniger wertvollen Werkstoff bestehen. Empfehlenswert ist es, ihren äusseren, die Auflagefläche für den Zahn- kranz 22 bildenden Rand aus weichem Werkstoff herzustellen, damit ein leichtes Gleiten des Zahn- kranzes 22 und eine geringe Abnutzung der Innenflächen ermöglicht wird.
Bei dem in Fig. 3 und 4 dargestellten federnden Zahnrad bestehen die zur Aufnahme der Federn dienenden Aussparungen aus je einer parallel zur Radachse verlaufenden Bohrung. Die Welle 31 ist mit einem Bund 32 versehen, auf dem die aus den beiden Teilen 33 und 34 bestehende Nabe des Zahn- rades aufgesetzt ist. Die beiden Nabenteile 33 und 34 sind durch die beiden, durch Schraubenbolzen 37 zusammengehaltenen Scheiben 35 und 36 fest gegeneinandergepresst und nach aussen abgeschlossen.
Die Schraubenbolzen 37 sitzen in an dem Aussenrand des Wellenbundes 32 und dem Innenrand der Nabe 33,
34 angeordneten für beide Teile gemeinsamen Bohrungen und sichern gleichzeitig die Nabenteile 33, 34 vor Verdrehen gegen die Welle 31, da sie als Rundkeile dienen.
Auf der linken Seite des Zahnrades ist die Welle mit einem Bund 39 von grösserem Durchmesser als dem des Bundes 32 versehen. Durch diesen
Bund 39 ist das Ende des Schraubenbolzens 37 gesteckt, so dass hiedurch das Zahnrad 38 vor axialem =Verschieben gegen die Welle gesichert ist. Der Wellenbund 39 wird zweckmässig nur dann vorgesehen, wenn infolge Unzugängigkeit des auf der Seite des Bundes 39 liegenden Wellenendes das Zahnrad nur von einer Seite aus zusammengebaut werden kann. Sind beide Wellenenden frei zugängig, so kann der
Wellenbund 39 fortfallen und die Abdeckscheibe 36 in gleicher Weise ausgebildet werden wie die Scheibe 35, so dass das Zahnrad völlig symmetrisch wird.
Die aus den beiden Teilen 33 und 34 bestehende Nabe des Zahnrades hat einen U-förmigen Quer- schnitt und bildet gleichzeitig eine Führung für den radialen Vorsprung 40 des T-förmigen Zahnkranzes 31, der gegen seine Nabe beweglich ist.
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Die ineinandergreifenden Teile der Nabe und des Zahnkranzes sind, wie Fig. 3 zeigt, mit in axialer
Richtung verlaufenden Bohrungen 42 versehen, die durch die Nabenteile 33 und 34 und den Ansatz 40 des Zahnkranzes 41 hindurchgehen und zur Aufnahme der Federn 43 dienen, deren Achse die der
Bohrungen senkrecht schneidet. Die Federn 43 stützen sich mittels segmentförmig ausgebildeter Feder- schuhe 44 gegen den Mantel der Bohrungen 42. Zur Führung der Federn sind die Federschuhe in der Mitte mit einem Zapfen 45 versehen, während sie an den beiden Enden Ansätze 46 haben, die sich in radialer
Richtung gegen entsprechende Eindrehungen 47 der Abdeckscheiben 35 und 36 legen und ein Verschieben der Federn in tangentialer Richtung verhindern.
Die segmentförmigen Federschuhe 44 können sich in den Bohrungen 42 frei verdrehen, so dass sie eine genaue zentrische Belastung der Federn ermöglichen.
Da sich, wie Fig. 4 zeigt, die Federschuhe gegen die ineinandergreifenden Teile des Zahnkranzes legen, so werden beim Auftreten von Belastungsstössen stets sämtliche Federn des Zahnkranzes zusammengedrückt, ganz gleich, in welcher Richtung das Zahnrad umläuft.
Die zur Aufnahme der Federn dienenden axialen Bohrungen 42 sind an den beiden Stirnseiten des Zahnrades durch die beiden Scheiben 35 und 36 nach aussen abgeschlossen, so dass die Federn beim Betrieb des Zahnrades völlig geschützt sind und infolgedessen nicht verschmutzen können. Nach Entfernen der Scheiben 35 und 36 sind die Federn leicht zugängig und können ohne grosse Mühe ausgewechselt werden, falls sich dieses als nötig erweisen sollte.
Soll das'gemäss der Erfindung ausgebildete Rad als nachgiebige Kupplung verwendet werden, so kann der Radkranz unmittelbar als mit der zu kuppelnden Welle verbundene Kupplungshälfte, beispielsweise als Riemscheibe ausgebildet werden, ohne dass der Aufbau des in den Figuren dargestellten Rades wesentlich abgeändert zu werden braucht. Man kann die Kupplung aber auch nach Art einer Klauenkupplung ausbilden, in welchem Falle die zur Aufnahme der Federn dienenden axialen Bohrungen die ineinandergreifenden Teile der Klauenkupplung durchsetzen.
Das gemäss der Erfindung ausgebildete nachgiebige Rad hat eine verhältnismässig geringe Anzahl von Einzelteilen. Es kann daher ohne grossen Zeitaufwand und in bequemer Weise zusammengebaut werden. Der besondere Vorteil dieses Rades besteht aber darin, dass die zur Aufnahme der Federn dienenden Taschen in leichter und bequemer Weise durch einfaches Ausbohren hergestellt werden können, ohne dass hiezu eine weitere Bearbeitung erforderlich ist ; infolgedessen kann dieses Rad wesentlich billiger hergestellt werden als die bekannten Räder. Ausserdem ist es infolge seiner geringeren Anzahl von Einzelteilen bezüglich seiner Betriebssicherheit und Lebensdauer den bekannten Ausführungen wesentlich überlegen, da nur wenige der Abnutzung unterworfenen Teile vorhanden sind, die bei Bedarf leicht ausgewechselt werden können.
Das gemäss der Erfindung ausgebildete nachgiebige Rad eignet sich auch besonders gut bei Antrieben mit häufig auftretenden Belastungsstössen, da die Federn auch bei den stärksten Belastungs- änderungen infolge ihrer stets mit Sicherheit erzielbaren zentrischen Belastung eine grosse Lebensdauer haben, so dass Federbrüche, welche bei exzentrischer Belastung der Federn leicht auftreten, vermieden werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Rad, dessen Kranz gegen die Nabe durch tangentiale Federn nachgiebig ist, die in Aussparungen des Radkranzes und der Nabe angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen aus zylindrischen, die Nabe und den Radkranz durchsetzenden, quer verlaufenden Bohrungen von gleichem Durchmesser bestehen, in denen die Federn unter Zwischenschaltung von zylindersegmentförmigen Federschuhen angeordnet sind.