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Zahnrad.
Die Erfindung bezieht sich auf Zahnräder, u. zw. zylindrische sowohl als kegelige, und bezweckt eine Zahnform zu schaffen, welche gegen Biegungsbeanspruchungen bedeutend widerstandsfähiger ist als die bisher gebräuchlichen Zahnformen u1d den Stoss am Anfang des Zahneingriffs wesentlich verringert, so dass der Gang ruhig und geräuschlos wird.
Es ist nun, wie bekannt, bei den brher gebräuchlichen Stirnrädern die Zahnhöhe längs der ganzen Breite des Zahnes dieselbe, während bei Kegelrädern die Zahnhöhe gewöhnlich am Fussende des Rades am grössten ist. Unter Voraussetzung einer genauen Kämmung von zwei zusammenarbeitenden Rädern, d. h. dass zwei kämmende Zähne einander über die ganze Breite mit demselben Diuck beiühren, wi. d also bei Sti nrädern das Biegungsmoment am Anfang des Zahneingriffes konstant längs der ganzen Zahnbreite, während es bei Kegehädern am Fussende des Rades am grössten wird. Ein etwaiger z. B. du eh Überlastung verursachter Zahnbruch würde nun unter den oben angegebenen Voraussetzungen am Fussande des Zahnes nach seiner ganzen-Breite erfolgen.
Die Erfahrung hat aber gezeigt, dass ein derartiger Zahnb ; uch sehr selten vorkommt und dass gewöhnlich die Ecken des Zahnes dem B uch ausgesetzt ind. Dies beruht darauf, dass es in der Tat unmöglich ist, den theoretisch richtigen Zahneingriff zu erreichen, indem teils infolge unvermeidlicher Ungenauigkeiten an der Herstellung und noch meh' infolge der Schwierigkeit, eine genaue Auflagerung zusammenarbeitender Räder herbeizuführen und während des Betriebes aufreehtzuei halten, der Eingriff am Anfang an dem einen oder dem anderen Ende des Zahnes mit grösserem Druck erfolgt als an dem übrigen Teil des Zahnes.
Das Biegungsmoment wird somit an den Ecken, d. h. an der Stelle
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Ein anderer Nachteil der gebräuchlichen Zahnformen besteht darin, dass der Stoss am Anfang des Eingriffes mit einem Druck erfolgt, der, wenn gleichzeitig zwei Paare von Zähnen an der Kraftübertragung teilnehmen, was am gewöhnlichsten ist, wenigstens gleich dem halben totalen Zahndruck ist, wodurch der
Gang des Getriebes geräuschvoll wird.
Vorliegende Erfindung hat den Zweck, diese Nachteile zu beseitigen, und besteht im wesentlichen darin, dass die Scheitelflächen der Zähne, welche in üblicher Weise beim Kämmen mit den Zähnen eines anderen Zahnrades die letzteren Zähne längs der ganzen Breite berühren, in der Richtung der Breite des Zahnes konvex gemacht werden. Hiedurch wird nämlich eine Berührung der Zähne an den Ecken am Anfang des Eingriffes, wenn der Hebelarm des Biegungsmomentes seinen grössten Wert hat, ganz ausgeschlossen, indem infolge der Abschrägung der Scheitelflächen der Eingriff auch bei ungenau gelagerten Rädern an oder in der Nähe der Mitte des Zahnes erfolgt.
Da ferner das Widerstandsmoment des Zahnes grösser ist an der Mitte des Zahnes als an den Ecken, wird somit die Bruchgefahr wesentlich vermindert.
Durch die konvexe Form der Scheitelflächen der Zähne wird ausserdem der erhebliche Vorteil erreicht, dass der Stoss am Anfang des Eingriffes mit einem Druck erfolgt, welcher nur einen kleinen Biuchteil
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hiebei in bezug auf Stirnräder derart gelegt werden, dass die Zahnhöhe an einer zwischen den Ecken des Zahnes liegenden Stelle am grössten wird.
Dieses Verhältnis liegt bei Kegelrädern etwas anders, indem hier infolge der gewöhnlichen Verlegung der Scheitelflächen der Zähne und der Bodenflächen der Zahnlücken in Kegelflächen mit gemeinsamer Spitze der Unterschied zwischen den Zahnhöhen am Gipfelende
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und am Fussende des Rades schon von vornherein so gross sein kann, dass auch nach der Abschrägung der Scheitelflächen der Zähne gemäss vorliegender Erfindung die Zahnhöhe am Fussende des Rades am grössten wird.
Die Erfindung ist auf der Zeichnung veranschaulicht. Fig. 1 zeigt ein Bruchstück eines zylindrischen Zahnrades mit der bekannten Zahnform. Fig. 2 zeigt ein Bruchstück eines zylindrischen Zahnrades mit einer Zahnform gemäss der Erfindung. Fig. 3 und 4 zeigen zwei Abänderungen von Zahnformen gemäss der Erfindung. Die meist eintretende Bruchstelle ist mit 2 bezeichnet.
Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 2 dadurch, dss die Bodenfläche 6 der Zahnlücke in der Breitenrichtung konkav ist, wodurch, vorausgesetzt, dass die Zahnhöhe an der Mitte des Zahnes 1 unverändert ist, das Biegungsmoment an den Enden des Zahnes in noch höherem Grade vermindert wird.
Durch diese Ausführung der Bodenfläche der Zahnlücke wird ausserdem der wesentliche Vorteil erzielt, dass die Zahnlücke nach dem Abwälzungsprinzip mittels zweier unter einem Winkel zueinander gestellter Frisseheiben mit ebenen Schneidiläehen ausgeführt werden kann, welche Frässcheiben durch geeignete Einstellung zueinander und zum Rade zur Herstellung von Zahnrädern mit beliebigem Durchmesser und mit beliebiger Teilung verwendet werden können, was bekanntlich mit den gewöhnlichen Fassonfräsern nicht möglich ist. Ausserdem wird der Vorteil erreicht, dass bei zwei zusammenwirkenden Rädern die Scheitelfläche 3 und die Bodenfläche 6 sich näher aneinander anschliessen, als dies z.
B. bei der Ausführungsform gemäss Fig. 2 der Fall ist. Da bei dem Ausformen der Zahnlücke mittels zweier in der oben angegebenen Weise angebrachter Frässcheiben die Bodenfläche 6 der Zahnlücke in der Breitenrichtung ellipsenförmig wird, so ist es zweckmässig, auch der Scheitelfläche 4 eine solche Form zu geben.
Die Ausführungsform gemäss Fig. 4 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 3 nur dadurch, dass die Zahnhöhe an den Enden praktisch gleich Null oder auf alle Fälle sehr gering ist, im Verhältnis zur Höhe an der Mitte des Zahnes 1.
Wie schon erwähnt, ist die Erfindung nicht auf zylindrische Zahnräder beschränkt, sondern sie kann ohne weiteres auch bei Kegelrädern Verwendung finden. Ferner ist klar, dass die Erfindung unabhängig davon verwendbar ist, ob das Zahnrad schräg-oder geradegeschnittene Zähne besitzt.
Schliesslich sei erwähnt, dass die Scheitelfläche des Zahnes anstatt konvex first-oder winkelförmig in der Richtung der Breite ausgebildet werden kann, u. zw. mit der Spitze an oder in der Nähe der Mitte des Zahnes.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Zahnrad, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheitelflächen der Zähne in der Richtung der Breite des Zahnes konvex sind.