DE1775345C - Planrad mit Evolventenverzahnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Evolventenzahn- Ein <V"

rad' mit mindestens an einer Stirnfläche eines Rad- auch mit _u„ i„u„_B „nt_Pr Verwendung rW

Zylinders seitlich angeordneten Zahnen, die über die zahl gepaart werden welche unter veroendung des Zahnbreite in ihrer Stärke in Richtung auf die g eichen Bezugsprofils he gestellt. _mfl ^Dabe· s^hen d e Ansatzstelle keiirörmig zunehmen. Bekannte Plan- 5 Ver7ohnungsachsen senkrecht zueinander so d J de

räder mit seitlich am Radzylinder angeordneten Paarung funkt.onsmaßig einem Kegeltrieb'entspricht.

Zähnen mit Evolventenverzahnung und mit in Rieh- Diesem gegenüber besten ab^ßr^der Vorteil^aau ein

tung auf die Ansatzstelle am Radzylinder keilförmig und dasselbe Planrad mit Stirnrädern beliebiger

zunehmenden Zähnen mit Kreisbogenverzahnung Zähnezahlen in Eingriff gebracht werden kann, da

sind aus Metall hergestellt (USA.-Patentschrift a° das erzeugende Werkzeugprofil ein Zahnstangen-

3 184 988 und USA.-Patentschrift 2 750 850), profil ist. So lassen sich sehr einfach beliebige Uber-

Die Erfindung bezweckt in erster Linie die Schaf- Setzungsverhältnisse erzielen. Zusätzlich ist die

fung einer für die Herstellung aus Kunststoff mit erfindungsgemäße Räderpaarung nicht so toleranz-

Vorteil anwendbaren Radform. Es reicht nicht aus, empfindlich wie ein herkömmliches Kegelgetnebe.

die Kunststoffe den bekannten metallischen Werk- 15 Das einzelne Planrad nach der vorliegenden

stoffen anzugleichen und dann mit den bisherigen Erfindung hat noch weiters Vorteile. Bei entspre-

Erfahrungen mittelbar als Zahnradwerkstoff zu ver- chender Wahl des Eingriffswinkels entsteht trotz

wenden, sondern es muß umgekehrt die Geometrie beliebiger Abmessungen des Bezugsprofils kein Lnter-

der Verzahnung den besonderen Eigenschaften des schnitt. Damit wird die kleinste technisch brauchbare

Kunststoffes angepaßt werden. Nachteile des Kunst- ao Zähnezahl nur durch die Forderung begrenzt, den Stoffes, die zur Ermöglichung der Ausnutzung seiner Überdeckungsgrad nicht kleiner als 1 werden zu Vorteile in Kauf genommen werden müssen, sind die lassen.

große Elastizität und relativ große Volumenänderung Ein entscheidender Vorteil ist ferner die axiale

von 1 bis 2% durch Wassersufnahme und Erwär- Einstellbarkeit des Flankenspiels in eingebautem

mung. Herkömmliche Getriebe aus Kunststoff müssen 25 Zustand. Sie kann auch zum Ausgleich aller Ver-

mit sehr großem Verdrehflankenspiel versehen wer- zahnungstoleranzen genutzt werden. Bei herkömmli-

den, damit die radialen Dehnungen nicht zum Klem- chen Getrieben, bestehend aus zwei Radkörpern mit

men führen. Dieses Verdrehflankenspiel ist meist festem Achsabstand, ist dagegen eine nachträgliche

nicht erwünscht, weil beispielsweise bei Drehrich- Änderung des Flankenspiels nicht möglich,

tungsumkehr eine groß; Unv.ehrspanne vorhanden 30 Ferner zeigt die erfindungsgemäße Verzahnung

ist oder die Verzahnung bei ungleichmäßiger BeIa- hinsichtlich der Festigkeit vorteilhafte Eigenschaften,

stung zum Schwingen neigt. Wegen der seitlichen Befestigung der Zähne ist die

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Planrad mit Zahnfußbeanspruchung über dem ganzen Eingriff Evolventenverzahnung aus Kunststoff herzustellen ungefähr konstant, denn bezüglich des kritischen

und beim Kämmen die schädlichen Folgen der 35 Querschnitts ändert sich der Hebelarm der Biegung

zwangläufig auftretenden Volumenänderungen zu nicht. Dadurch bleiben auch <1ie Zahndeformationen

vermeiden. unter Last unabhängig von der momentanen Berühr-

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein stelle. Beide Eigenschaften wirken sich bei Kunst- Evolvcntenzahnrad der eingangs geschilderten Art stoffrädern in ganz besonderem Maße günstig aus.

gelöst, das aus Kunststoff besteht und bei dem die 40 Vorteilhaft ist auch die wirtschaftliche Herstellbar-

Zahnstärke der zugehörigen Bezugsprofilstange nicht keit eines erfindungsgemäßen Zahnrades im Spritz-

nur in Richtung der Wälzzylinderachse, sondern auch gießverfahren, da sich die Verzahnung als Außen- wie

senkrecht zu dieser zunimmt. Innenverzahnung sehr gut ausformen läßt

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Zahnradaus- Um auch bei eventuellem Verziehen des Radkörbildung ergibt sich aus dem technischen Erfolg bei 45 pers unter extremen Betriebsbedingungen einen der Lösung des zugrunde liegenden Problems. Diese unkorrekten Eingriff zu vermeiden, kann die erfin-Lösung wurde durch die bekannten Zahnräder weder dungsgemäße Verzahnung auch mit radial gesehen angestrebt noch ei reicht. Werden zwei erfindungsge- balligen Zähnen versehen werden, maß ausgestaltete Zahnräder miteinander gepaart, so Bei einer aus erfindungsgemäß ausgestalteten kämmen die Planscheiben an ihren Stirnflächen und 50 Zahnrädern bestehenden Zahnradpaarung kann das laufen seitlich versetzt gegeneinander. Dadurch sind kleinere Rad eine Außen verzahnung und das größere sie bei radialer Dehnung, wie sie bei Kunststoffzahn- eine Innenverzahnung aufweisen. Die Plan-Innenverrädern auftritt, nicht behindert, weil ein Aufsetzen zahnung ist dabei ein Negativ der mit gleichen Vereines Zahnes im Grund des gegenüberliegenden zahnungsdaten erzeugten Plan-Außenverzahnung. Zahnes nicht möglich ist. Ein Klemmen ist bei den SS Die Zahnformen der Innenverzahnung entstehen beierfindungsgemäßen Planrädern praktisch ausge- spielsweise dadurch, daß ein Plan-Außenzahnkranz schlossen, weil die radialen Dehnungen nur kaum ausgegossen wird und die erhabenen Zähne Zahn· merkliche Zahnstärkenzunahmen in Umfangsrichtung Ittcken, die Zahnlücken Jedoch Zähne werden. -zur Folge haben. Ein weiterer Vorteil ergibt sich Bei einer aus erfindungsgemäßen Zahnrädern mit daraus, daß das Zahnspiel trotz des festen Achs· «0 zueinander parallel verlaufenden Achsen bestehenden abstandes im Gehäuse reguliert werden kann, well Zahnradpaarung kann ein Radzylinder an beiden hierzu nur eine axiale, aber keine radiale Verstellung Stirnseiten Zahnkränze aufweisen und das Gegenrad notwendig ist. Die Linienberührung zwischen den aus zwei miteinander verbundenen und mit Abstand Zahnflanken bleibt Immer erhulten. Da die Gefahr voneinander angeordneten Radkörpern bestehen, die des Klemmen* durch Aufsetzen eines Zahnes im «j an defl einander zugekehrten Stirnseiten mit Zahn· Grund de» anderen nicht vorhanden ist, ist die erfln· kränzen versehen sind. Auf diese Weise kann der dungsgemäße Verzahnung auch für sehr kleine Axialschub aufgehoben und auch der Überdeckungs· Module geeignet. grad erhöht werden,

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Die Erfindung ist in den Zeichnungen an Hand von AusfUhrungsbeispielen veranschaulicht. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Zahnradpaarung mit erfindungsgemäß gestalteten Zahnrädern in Stirnansicht (Fig, I a) und im Schnitt (Fig, I b),

Fig, 2 den Fig. la und 1 b entsprechende Darstellungen eines zweiten Ausführungsbeispiels,

F i g. 3 eine perspektivische Teilansicht eines erfindung!gemäß gestalteten Zahnrades im Eingriff mit der seine Zahnfiankenform bestimmenden Bezugsprofilstange,

F i g. 4 eine für die Bestimmung eines erfindungsgemäßen Zahnrades verwendete Bezugsprofilstange im Stirnschnitt (Fig. 4a) und im Sekantenschnitt (Fig. 4b),

F i g. 5 einen Teil-Seitenriß eines erfindungsgemäßen Zahnrades,

F i g. 6 einen Teil-Seitenriß eines erfindungsgemä- ao ßen Zahnrades mit balliger Zahnausbtldung,

Fig. 7 und 8 verschiedene mögliche Formen der Bezugsprofilstange, welche mit einem erfindungsgemäßen Zahnrad kämmen kann, wobei jeweils die obere Darstellung die Profilform im Stirnschnitt, die untere die Profilform der Zahnstange im Sekantenschnitt zeigt.

Die Fig. 1 zeigt zwei erfindungsgemäß ausgebildete, also plan verzahnte Räder 1 und 2, deren Drehachsen parallel laufen, wobei die zugehörigen Teilkreismäntel d„\, d„t Zylindermäntel sind. Die Teilung der Zähne 3 entlang einer Sekante, die den Teilkreismantel berührt, ist gleich. Statt des zweiten Planrades 2 könnte auch ein Stirnrad im Eingriff rn.it dem Rad 1 sein. Bei einer solchen Paarung würden die Achsen senkrecht aufeinanderstehen.

Die F i g. 2 stellt zwei ähnliche Planräder 4, 5 wie die Fig. 1 dar, mit dem Unterschied, daß die Achse des Rades 5 das Rad 4 durchdringt, wobei das Rad 4 cine Plan-Innenverzahnung aufweisen muß. Wie die Fig. 2b zeigt, sind die Zähne6 dieser Innenverzahnung negativ zu den Zähnen einer erfindungsgemäßen Außenverzahnung gestaltet.

Die Fig. 3 zeigt, wie die Bezugsprofilstange7, die sich beim Abwälzen in beiden Wälzrichtungen standig in formschlüssiger Berührung mit den im Eingriff befindlichen FIar.^v.en befindet, die Gestaltung der Zähne 3 bestimmt. Aus der Zeichnung ist die konstante Teilung I_n der Bezugsprofilstange 7 und damit auch der Zähne 3 des Rades 1 deutlich erkennbar. Da die Bezugsprofilstange sich im Sekantenschnitt (vgl. die schraffierte Fläche 8) parallel zur Wälzzylinderachse, also in Richtung B, verjüngt, verbreitern sich die Zähne von ihrem freien Ende bis zur Ansatzstelle am Radzylinder 1. SS

In Fig. S ist das Zahnradi mit dem seitlichen angesetzten Zahn 3 nochmals in größerer Darstellung gezeigt. Die Fig. 6 zeigt einen entsprechenden Schnitt eines Rades 10 mit balligen Zähnenil.

Die Fig. 7 und 8 zeigen weitere mögliche Formen der Bezugsprofiistange, welche mit einem erfmdungsgemäßen Planrad kämmen kann. Die obere Schnittkontur der F i g. 7 und 8 entspricht der Profilform im Stirnschnitt, die untere jeweils der Profilform der Zahnstange im Sekantenschnitt. Der nicht schraffierte «5 Teil der oberen Schnittkontur entspricht dabei gleichzeitig dem Zahnstangenbezugsprofil des Gegenrades in der geschnittenen Stirnenenc, Dieses Bezugsprofil erzeugt beim Abwälzen durch die entstehende Hüllschnittkontur stets die richtige evolventenförmige Flanke der Zähne des Plangegenrades,

Die Zahnstangenzähne können in nicht dargestellter Weise im Sekantenschnitt auch eine Trapezform annehmen, bei der beide schrägen Seiten nach derselben Richtung geneigt sind, die eine stärker, die andere weniger stark, ähnlich wie bei den Zähnen eines Sägeblattes. Eine entsprechende Profilform ergibt sich dann auch für die Radzähne.

Die Verzahnung ermöglicht es auch, sehr kleine Zahnräder mit Zähnen sehr kleinen Moduls, so wie sie in der Uhrentechnik gebräuchlich sind, auch bei Kunststoffen zu verwenden. Die Gefahr, daß die Zahnräder außer Eingriff kommen oder klemmen, wie sie bei üblichen Verzahnungen gegeben ist, kann durch leichten federnden axialen Andruck vermieden werden. Derartige Getriebe können sogar die Vorteile von Reib- und Zahnradgetrieben in sich vereinigen. Wenn das Antriebsmoment zu groß wird, kann die Verzahnung durchrutschen, während sie bei normalem Antriebsmoment formschlüssig arbeitet und daher kein Schlupf eintreten kann. Durch die Ausbildung der Zähne, beispielsweise gemäß der F i g. 7 und 8, ist es auch möglich, in einer Drehrichtung Schlupf zu erhalten, während das in der anderen Drehrichtung vermieden wird. Auf diese Weise wird eine freilaufähnliche Wirkung erzielt.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Evolventenzahnrad mit mindestens an einer Stirnfläche eines Radzylinders seitlich angeordneten Zähnen, die über die Zahnbreite in ihrer Stärkung in Richtung auf d^;e Ansatzstelle keilförmig zunehmen, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad (1,2) aus Kunststoff besteht und die Zahnstärke der zugehörigen Bezugsprofilstange (7) nicht nur in Richtung der Wälzzylinderachse, sondern auch senkrecht zu dieser zunimmt.

2. Zahnrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es mit in radialer Richtung ballig ausgestalteten Zähnen (11) versehen ist.

3. Zahnrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne der Bezugsprofiistange (F i g. 7 und 8) im Stirn- und/oder Sekantenschnitt trapezförmig gestaltet sind.

4. Zahnradpaarung, bestehend aas zwei Zahnrädern nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit zueinander paraHelen Achsen, dadurch gekennzeichnet, daß das kleinere Rad (5) eins Außenverzannung und das größere (4) eine Innenverzahnung (6) aufweist.

5. Zahnradpaarung, bestehend aus zwei Zahnrädern nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Radzylinder an beiden StirnseHen Zähne aufweist und das Gegenrad aus zwei miteinander verbundenen und in Abstand voneinander angeordneten Radkörpern besteht, die an den zueinander zugekehrten Stirnseiten mit Zähnen versehen sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen