DE202004021273U1

DE202004021273U1 - Gebautes Zahnrad

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Publication number: DE202004021273U1
Application number: DE202004021273U
Authority: DE
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2004-07-27
Filing date: 2004-07-27
Publication date: 2007-07-12
Anticipated expiration: 2014-07-28

Abstract

Zahnrad mit einer Nabe (15), mit mehreren Zähnen (1) und mit einem Nabe (15) und Zähne (1) verbindenden Zahnradkörper (17), dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (1) aus einen anderem Material als der Zahnradkörper (17) bestehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zahnrad mit einer Nabe mit mehreren Zähnen und mit einem Nabe und Zahnkranz verbindenden Zahnradkörper sowie eine Zahnstange.
Üblicherweise werden Zahnräder beispielsweise aus einem Schmiederohling oder einem gegossenen Rohling oder aus dem Vollen herausgearbeitet. Dies bedeutet, dass erstens der Herstellungsaufwand sehr groß ist und zweitens, mit Ausnahme der Nabe, das gesamte Zahnrad aus einem, in der Regel sehr hochwertigen und teueren Werkstoff hergestellt wird. Da diese Werkstoffe in der Regel auch ein hohes spezifisches Gewicht haben, ist das Gesamtgewicht der aus dem Stand der Technik bekannten Zahnräder in der Regel relativ hoch.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Zahnräder und Zahnstangen bereitzustellen, die einfacher und kostengünstiger hergestellt werden können und deren Gewicht im Vergleich zu herkömmlichen Zahnrädern oder Zahnstangen deutlich reduziert ist. Außerdem soll die Herstellung verschiedenster Zahnräder, das heißt Zahnräder mit unterschiedlichen Modulen und unterschiedlichen Zähnezahlen, möglich sein, ohne teuere Zahnradfräsmaschinen zu benötigen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Zahnrad mit einer Nabe, mit mehreren Zähnen und mit einem Nabe und Zahnkranz verbindenden Zahnradkörper, dadurch gelöst, dass die Zähne aus einem anderen Material als der Zahnradkörper bestehen.
Dadurch ist es möglich, die Zähne beispielsweise aus hochfestem gehärtetem Stahl herzustellen, während der Zahnradkörper aus Leichtmetall oder Kunststoff hergestellt wird.
Besonders vorteilhaft an diesem gebauten Zahnrad ist, dass, unabhängig von der Zähnezahl des zu bauenden Zahnrads, für jedes Modul nur ein Zahn-Typ hergestellt werden muss. Diese Zahn-Typen können beispielsweise als gezogenes Profil, Schmiedeteil oder durch Feingießen hergestellt werden und werden anschließend auf die gewünschte Zahnbreite abgelängt.
Dieses Ablängen kann beispielsweise durch Sägen, Fräsen oder ein anderes Trennverfahren erfolgen. In anderen Worten: Mit einer sehr überschaubaren Zahl von verschiedenen Zähnen, die sich lediglich bezüglich des Moduls unterscheiden, können Zahnräder in beliebigen Abmessungen und Zahnbreiten auch in kleinsten Serien oder sogar als Einzelstücke wirtschaftlich angefertigt werden.
Dadurch, dass der Werkstoff des Zahnradkörpers ein anderer ist als der Werkstoff der Zähne, kann bei dem niedrig belasteten Zahnradkörper ein leichter Werkstoff, der einfach zu bearbeiten ist, eingesetzt werden, so dass erstens die Herstellung des Zahnrads vereinfacht wird und das Massenträgheitsmoment eines erfindungsgemäßen Zahnrads gegenüber einem herkömmlichen, aus einem Werkstoff hergestellten, Zahnrad deutlich reduziert wird.
Um zu gewährleisten, dass die Zähne mit dem Zahnradkörper eine dauerhafte und belastbare Verbindung eingehen, ist am Fuß jedes Zahns ein Befestigungselement vorgesehen. Dieses Befestigungselement ist einstückig mit dem Zahn ausgebildet, so dass es nicht zu einer Trennung von Zahn und Befestigungselement kommen kann.
Vorteilhafterweise weist ein solches Befestigungselement mindestens einen Vorsprung und/oder mindestens eine Vertiefung auf, so dass eine formschlüssige Verbindung mit dem Zahnradkörper möglich ist.
Um eine sehr belastbare Verbindung zwischen Zahnradkörper und Zahn zu erreichen, erstreckt sich das Befestigungselement bevorzugt über die gesamte Zahnbreite. Alternativ kann das Befestigungselement auch stiftförmig ausgebildet sein. Dies kann dann vorteilhaft sein, wenn eine Schrägverzahnung hergestellt werden soll und somit die Zähne relativ zu dem Zahnradkörper verdreht werden müssen.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, den Zahnradkörper aus Kunststoff, insbesondere einem duroplastischen oder thermoplastischen Kunststoff, oder Metall, insbesondere Leichtmetall, herzustellen. Durch den Einsatz von Kunststoff beim Zahnradkörper können die Festigkeits- und Dämpfungseigenschaften ebenso wie die Elastizität des Zahnradkörpers in weiten Grenzen an die Anforderungen eines spezifischen Anwendungsfalls angepasst werden, so dass sich ein optimales Betriebsverhalten des erfindungsgemäßen Zahnrads in nahezu allen Einsatzsituationen ergibt.
Durch die Verwendung von Metall, insbesondere Leichtmetall, für den Bau des Zahnradkörpers können hohe Belastungen bei gleichzeitig niedrigem Gewicht übertragen werden.
Außerdem ist es ohne Weiteres und besonders vorteilhaft möglich, den Zahnradkörper durch Strangpressen herzustellen.
Dadurch ergibt sich eine sehr hohe Präzision bei gleichzeitig niedrigem Gewicht des Zahnradkörpers.
Um eine in hohem Maße belastbare Verbindung zwischen Zahnradkörper und Zähnen zu erreichen, ist in weiterer Ergänzung der Erfindung vorgesehen, dass der Zahnradkörper und die Befestigungselemente der Zähne formschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Um einerseits die Herstellung zu vereinfachen und andererseits die Belastbarkeit des erfindungsgemäßen gebauten Zahnrads zu erhöhen, kann in weiterer Ergänzung der Erfindung vorgesehen sein, die Zähne des Zahnrads durch einen Ring miteinander zu verbinden. Dieser Ring kann beispielsweise aus einem gebogenen Blechstreifen bestehen oder wie eine Unterlegscheibe geformt sein, wobei am Außendurchmesser oder am Innendurchmesser dieser Unterlegscheibe Ausnehmungen vorgesehen sind, die mit den Befestigungselementen der Zähne eine formschlüssige Verbindung eingehen.
Unabhängig von der Bauart des Rings, können der Ring und die Zähne miteinander verschweißt, verklebt oder verlötet werden. Dadurch ist in jedem Fall gewährleistet, dass die Zähne den richtigen Abstand zueinander haben, wobei sich dieser Abstand letztendlich durch den Modul der Zähne bestimmt. Es ist also möglich, beispielsweise einen endlosen Blechstreifen mit Zähnen zu bestücken und dann, abhängig von der Zähnezahl des zu bauenden Zahnrads, von diesem Blechstreifen ein Stück abzulängen, diesen Blechstreifen im Kreis zu biegen und die Stoßstelle zu verschweißen. Anschließend wird dieses Gebilde mit dem Zahnradkörper vergossen und eine Nabe in den Zahnradkörper montiert.
Die erfindungsgemäß gebauten Zahnräder können gerade oder schrägverzahnt sein, sie können eine Evolventen- oder Zykloidenverzahnung aufweisen und können sowohl als Stirnrad als auch als Zahnrad mit Innenverzahnung ausgeführt sein. Auch Schneckenräder oder Schraubenräder sind möglich. Ebenso ist es möglich, das Zahnrad als Zahnsegment auszubilden. Es versteht sich von selbst, dass auch Zahnräder mit einem unendlich großen Teilkreisdurchmesser möglich sind, so dass das erfindungsgemäße Zahnrad in eine gebaute Zahnstange übergeht.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Zahnrads mit mehreren Zähnen, mit einer Nabe und mit einem Zahnradkörper durch folgende Verfahrensschritte:

– Herstellen mehrerer Zähne, wobei jeder Zahn ein Befestigungselement aufweist.
– Anordnen der Zähne in der gewünschten Position und Ausfüllen des Zwischenraums zwischen der Nabe und den Zähnen mit einem gießfähigen oder spritzfähigen Werkstoff, so dass die Befestigungselemente der Zähne von der Vergussmasse umschlossen werden.

Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren können Zahnräder verschiedenster Durchmesser und Zähnezahlen ebenso wie mit verschiedenen Modulen auf einfache Weise und ohne den Einsatz komplizierter und teuerer Zahnradfräsmaschinen hergestellt werden.
Alternativ können erfindungsgemäße Zahnräder auch dadurch hergestellt werden, dass in einem ersten Schritt mehrere Zähne angefertigt werden, wobei jeder Zahn ein Befestigungselement aufweist, in einem zweiten Schritt ein prismatischer Zahnradkörper hergestellt wird, wobei der Zahnradkörper je Zahn ein Mittel zum formschlüssigen Befestigen eines Zahnes aufweist, und dass anschließend die Zähne mittels der Befestigungselemente im Zahnradkörper befestigt werden.
Dadurch ist es möglich, den einen metallischen Zahnradkörper, beispielsweise aus Aluminium oder einem sonstigen Leichtmetall, herzustellen und die Zähne fest und formschlüssig mit dem Zahnradkörper zu verbinden. Dabei ist es möglich, den Zahnradkörper so breit wie die Zahnbreite der Zähne auszuführen oder alternativ auch den Zahnradkörper aus einem Blech, beispielsweise durch Laserschneiden, auszuschneiden. In diesem Fall ist es möglich, beispielsweise durch das Übereinanderstapeln mehrerer solcher Blechzuschnitte, den Zahnradkörper so breit zu machen, dass die Zähne ausreichend fest mit dem Zahnradkörper verbunden sind. Vorteilhaft an dieser Variante ist, dass kein Werkzeug zum Strangpressen hergestellt werden muss, sondern durch ein vergleichsweise einfach parametrierbares Steuerprogramm für eine Laserschneidmaschine, Zahnradkörper für verschiedenste Teilkreisdurchmesser und Nabendurchmesser bei Bedarf hergestellt werden können. Diese Variante zeichnet sich also unter anderem durch besonders geringe Werkzeug- und Maschinenkosten aus.
Um das erfindungsgemäße Zahnrad zu vervollständigen kann vorgesehen sein, eine Nabe im Zahnradkörper zu befestigen. Diese Nabe kann als Gleitlager oder Wälzlager ausgeführt sein, ebenso kann die Nabe auch eine Vielkeilverzahnung, eine Nut für eine Passfeder oder ein sonstige Mittel zum Übertragen von Drehmomenten zwischen dem erfindungsgemäßen Zahnrad und einer Welle, auf die das Zahnrad aufgeschoben wird, aufweisen.
Der Zahnradkörper kann durch Urformen oder Umformen, insbesondere durch Strangpressen, oder durch Ausschneiden aus einem Blech, hergestellt werden.
Die Zähne können durch Strangpressen, Gießen oder Schmieden oder ein anderes formgebendes Verfahren hergestellt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Zähne gehärtet und/oder geschliffen werden. Wenn höchste Anforderungen an die Genauigkeit der Verzahnung gestellt werden, können die Zähne auch nach dem Verbinden der Zähne mit dem Zahnradkörper, das heißt wenn das erfindungsgemäße Zahnrad schon fertiggestellt ist, geschliffen oder geläppt werden. Dadurch werden Fertigungsungenauigkeiten ausgeglichen und die Verzahnungsgüte eines erfindungsgemäßen Zahnrades entspricht der eines aus einem Stück gefertigten konventionellen Zahnrades.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnommen werden. Alle in der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
Es zeigen:
1 einen erfindungsgemäßen Zahn in einer isometrischen Darstellung;
2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zahnrads in einer Seitenansicht;
3 eine isometrische Darstellung des Zahnrads gemäß 2;
4 mehrere, auf einem Blechstreifen befestigte Zähne;
5 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zahnrads;
6 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zahnrads;
7 ein durch Strangpressen oder Laserschneiden hergestellter Zahnradkörper in einer Seitenansicht;
8 den Zahnradkörper gemäß 7 in einer isometrischen Darstellung; und
9 eine erfindungsgemäße Zahnstange.
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Zahn, der in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 versehen wurde in einer isometrischen Darstellung. Der Zahn 1 weist zwei Zahnflanken 3, einen Zahnkopf 5 und einen Zahnfuß 7 auf. An den Zahnfuß 7 schließt sich ein Befestigungselement 9 an. Das in 1 dargestellte Befestigungselement 9 ist symmetrisch aufgebaut und weist auf jeder Seite drei Vorsprünge 11 und zwei Vertiefungen 13 auf. Dadurch ist, wie aus 2 ersichtlich, eine hochbelastbare, formschlüssige Verbindung mit einem Zahnradkörper (nicht dargestellt) möglich.
Die Zahnflanke 13 kann als Evolvente oder Zykloide ausgebildet sein.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 erstrecken sich sowohl die Zahnflanken 3 als auch das Befestigungselement 9 mit seinen Vorsprüngen 11 und Vertiefungen 13 über eine gesamte Breite B des Zahns 1. In anderen Worten: Der Zahn 1 mit dem Befestigungselement 9 ist ein prismatischer Körper, der besonders gut durch Strangpressen oder Walzen hergestellt werden kann. Je nach gewünschter Zahnbreite B wird aus diesem Profilmaterial ein Zahn 1 durch Ablängen hergestellt. Es ist jedoch auch möglich, das Befestigungselement 9 als Stift (nicht dargestellt) auszubilden. Dieses stiftförmige Befestigungselement weist vorzugsweise auch Vorsprünge 11 und/oder Vertiefungen 13 auf, so dass eine formschlüssige Verbindung mit dem Zahnradkörper möglich ist.
In 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zahnrads in einer Seitenansicht dargestellt. Dieses Zahnrad besteht aus einer Vielzahl von Zähnen 1 gemäß 1. Im Zentrum des Zahnrads ist eine Nabe 15 vorgesehen. Diese Nabe 15 kann als Gleitlager oder Wälzlager ausgebildet sein, wenn das Zahnrad kleine Momente auf eine nicht dargestellte Welle, die durch die Nabe 15 gesteckt wird, übertragen soll.
Wenn zwischen der nicht dargestellten Welle und dem Zahnrad Drehmomente übertragen werden sollen, wird die Nabe 15 entsprechend ausgebildet. Beispielsweise kann eine Verzahnung (nicht dargestellt) vorgesehen sein. Alternativ kann auch eine Nut (nicht dargestellt) in der Nabe 15 vorgesehen werden in die eine Passfeder oder eine Scheibenfeder eingelegt wird. Die Gestaltung der Nabe 15 kann bei einem erfindungsgemäßen Zahnrad jede aus dem Stand der Technik bekannte Form und Ausprägung haben.
Zwischen der Nabe 15 und den Zähnen 1 des Zahnrads befindet sich der Zahnradkörper 17. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht der Zahnradkörper 17 aus einer Vergussmasse, beispielsweise einem erforderlichenfalls faserverstärkten Kunstharz.
Das in 2 dargestellte Zahnrad wird hergestellt, indem die Zähne 1 und die Nabe 15 in der gewünschten Position angeordnet werden und anschließend der Zwischenraum zwischen Zähnen 1 und Nabe 15 mit einer Vergussmasse aufgefüllt werden. Dabei ist es wichtig, dass die Befestigungselemente 9 der Zähne 1 vollständig von der Vergussmasse umgeben werden, so dass sich eine sehr belastbare form- und stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Zahnradkörper 17 und den Zähnen 1 ergibt. Es versteht sich von selbst, dass die Verbindung zwischen Zähnen 1 und Zahnradkörper 17 von entscheidender Bedeutung für die Belastbarkeit des erfindungsgemäßen Zahnrads ist. Durch eine geeignete Wahl des Werkstoffs des Zahnradkörpers 17 können die Festigkeit, das Schwingungsverhalten, das Gewicht und die Dämpfungseigenschaften des Zahnrads in weiten Grenzen an den vorgesehenen Anwendungsfall angepasst werden.
Es ist auch möglich, wenn höchste Anforderungen an die Präzision der Verzahnung gestellt werden, nach dem Vergießen von Nabe 15 und Zähnen 1 die Zahnflanken 3 der Zähne auf einer konventionellen Zahnradschleifmaschine zu schleifen und/oder die Zahnflanken durch Läppen noch feinzubearbeiten. Dadurch kann das erfindungsgemäße Zahnrad höchste Anforderungen hinsichtlich der Qualität der Verzahnung erfüllen.
In 2 ist das Zahnrad in einer isometrischen Darstellung nochmals dargestellt. Aus dieser Darstellung wird deutlich, dass sich der Zahnradkörper 17 über die gesamte Zahnbreite B der Zähne 1 erstreckt. Dadurch ist eine sehr belastbare und dauerfeste Verbindung der Zähne 1 mit dem Zahnradkörper 17 möglich.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 und 3 handelt es sich um ein geradverzahntes Zahnrad. Die Erfindung ist jedoch nicht auf geradverzahnte Zahnräder oder Zahnstangen beschränkt, sondern kann auch mit den gleichen Vorteilen bei schrägverzahnten Zahnrädern (nicht dargestellt) eingesetzt werden. Es ist vorteilhaft, wenn die einzelnen Zähne 1 als prismatischer Körper ausgebildet werden, um eine wirtschaftliche und rationelle Herstellung der einzelnen Zähne 1 zu ermöglichen.
Anhand des ersten Ausführungsbeispiels gemäß 2 und 3 wird deutlich, dass mit einem Typ von Zähnen 1 Zahnräder mit verschiedenen Zähnezahlen ohne komplizierte und aufwändige Fertigungseinrichtungen herstellbar sind. Es muss lediglich ein Typ von Zähnen 1 mit dem gewünschten Modul eine Profilstange vorrätig sein. Aus dieser Profilstange werden dann Zähne 1 mit der gewünschten Zahnbreite B abgelängt und zusammen mit der Nabe 15 und dem Zahnradkörper 17 zu einem Zahnrad zusammengefügt.
In 4 ist eine Variante eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens dargestellt. Bei diesem Herstellungsverfahren werden die Zähne 1 auf einem Blechstreifen 19 in dem gewünschten Abstand befestigt. Dabei können die Zähne 1 durch Schweißen, Löten oder Kleben mit dem Blechstreifen 19 verbunden werden. Alternativ ist es auch möglich, durch eine Schnappverbindung (nicht dargestellt) die Zähne mit dem Blechstreifen 19 zu verrasten. In 4 sind Schweißnähte oder Schweißpunkte, welche die Zähne 1 mit dem Blechstreifen 19 verbinden, mit dem Bezugzeichen 21 gekennzeichnet. Der Blechstreifen 19 kann eine oder mehrere Bohrungen 23 aufweisen, damit der Blechstreifen 19 für die Vergussmasse durchlässig wird. In einem weiteren Fertigungsschritt wird der Blechstreifen 19 zu einem Kreis gebogen und an dem dadurch entstehenden Stoß 25 verschweißt. Anschließend werden die Zähne 1 und der Blechstreifen 19 mit der Nabe 15 in ähnlicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 und 3 vergossen. In 5 ist eine Seitenansicht dieses Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Zahnrads dargestellt.
Diese Variante vereinfacht die genaue Positionierung der Zähne 1 und erlaubt gleichzeitig die Übertragung größerer Kräfte zwischen den Zähnen 1 und dem Zahnradkörper 17. Es ist bei diesem Ausführungsbeispiel auch möglich, die Zähne 1 auf einem endlosen Blechstreifen 19 zu befestigen und bei Bedarf einen Blechstreifen 19 in der bentöigten Länge abzuschneiden und zu einem Ring zu biegen. Dadurch können in besonders einfacher Weise Zahnräder als Einzelstücke oder in kleinen Serien ohne große Werkzeug- und Maschinenkosten hergestellt werden.
Es ist auch möglich, beispielsweise im Ausland oder wenn ein beschädigtes Zahnrad nicht lieferbar ist, ein beschädigtes Zahnrad durch ein erfindungsgemäßes, neu angefertigtes Zahnrad vor Ort herzustellen.
In 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zahnrads in einer Seitenansicht dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Zähne 1 durch einen Ring 25 in ihrer Position gehalten. Der Ring 25 hat bei diesem Ausführungsbeispiel die Form einer Unterlegsacheibe. Für jeden Zahn 1 ist in dem Ring 25 eine Ausnehmung 27 vorgesehen, die mit dem Befestigungselementen 9 der Zähne 1 eine formschlüssige Verbindung ermöglicht.
Ein solcher Ring 25 kann beispielsweise durch Laserschneiden aus einem Blech ausgeschnitten werden. Wenn ein solches Programm zum Steuern einer Laserschneidmaschine erstellt wurde, kann durch einfaches Ändern weniger Abmessungen des Rings 25 und des Moduls der eingesetzten Zähne 1 die Zahl der Ausnehmungen 27 bestimmt werden und der Ring 25 maßgeschneidert für den gewünschten Anwendungsfall hergestellt werden. Diese Variante hat den Vorteil, dass die Werkzeugkosten nahezu vernachlässigbar sind und trotzdem eine sehr präzise Positionierung der Zähne 1 ermöglicht wird. Außerdem ist wegen des Formschlusses zwischen den Befestigungselementen 9 und dem Ring 25 die Belastbarkeit der Zähne 1 sehr hoch.
Falls erforderlich, können auch mehrere, aus blechförmigen Zuschnitten hergestellte Ringe 25 übereinander gelegt werden, um die Belastbarkeit des Zahnrads weiter zu erhöhen. Selbstverständlich kann durch Verdrehen zweier solcher übereinander angeordneter Ringe gegeneinander auch eine Schrägstellung der Zähne 1 auf einfachste Weise erreicht werden.
Wenn es gewünscht wird, können die Zähne 1 mit dem Ring 25 auch verschweißt werden. Die Schweißnähte sind in 6 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Dadurch ergibt sich eine weiter erhöhte Belastbarkeit des erfindungsgemäßen Zahnrads.
Anschließend werden die Zähne 1 und der Ring 25 zusammen mit der Nabe 15 in der bereits beschriebenen Weise vergossen, so dass sich zwischen der Nabe 15 und den Zähnen 1 der Zahnradkörper 17 ausbildet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine besonders gute Krafteinleitung von den Zähnen 1 über den Ring 25 in den Zahnradkörper 17 möglich. Durch die Zahl der Ringe 25, deren Abstand zueinander und der Art der Verbindung zwischen Zähnen 1 und Ringen 25 können die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Zahnrads hinsichtlich seiner Elastizität, seines Dämpfungsverhaltens und seiner Belastbarkeit in weiten Bereichen an dem gewünschten Anwendungsfall angepasst werden.
In 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zahnradkörpers 17 dargestellt. Dieser Zahnradkörper 17 kann durch Strangpressen, hergestellt werden. In diesem Fall ist es sehr vorteilhaft, wenn der Zahnradkörper 17 aus Aluminium oder einem anderen Leichtmetall, das zum Strangpressen geeignet ist, hergestellt wird. Dadurch ergibt sich eine sehr hohe Gewichtsersparnis, und die Präzision eines mit einem solchen Zahnradkörpers 17 versehenen erfindungsgemäßen Zahnrades ist sehr hoch. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Nabe 15 gleich in den Zahnradkörper 17 integriert, was weitere Gewichts- und Kostenvorteile mit sich bringt.
In die Ausnehmungen 27 des in 7 dargestellten Zahnradkörpers 17 können Zähne gemäß 1 eingeschoben werden. Vorteilhafterweise wird ein Presssitz zwischen den Ausnehmungen 27 und den Befestigungselementen 9 der Zähne 1 (siehe 1) vorgesehen. Alternativ ist es jedoch auch möglich, die Zähne mit dem Zahnradkörper 17 zu verpressen, zu verkleben oder durch einen Schweißpunkt mit dem Zahnradkörper 17 dauerhaft zu verbinden.
Alternativ zum Herstellen des Zahnradkörpers 17 aus einem Strangpressprofil ist es auch möglich, den Zahnradkörper 17 durch Ausschneiden aus mehreren Blechen quasi schichtweise aufzubauen. Dadurch wird die Herstellung eines Strangpresswerkzeugs vermieden und durch eine geeignete parametrierbare Programmierung der Steuerung, beispielsweise einer Laserschneidmaschine, können Zahnräder mit verschiedensten Zähnezahlen und Teilkreisdurchmesser auf einfachste Weise und ohne nennenswerte zusätzliche Kosten hergestellt werden. Dadurch ist es auch möglich, beispielsweise zur Reparatur einer Maschine, wenn ein Originalersatzteil nicht verfügbar ist, ein Zahnrad als Einzelanfertigung schnell und kostengünstig herzustellen.
In 8 ist das Ausführungsbeispiel gemäß 7 in einer isometrischen Darstellung ohne Zähne 1 gezeichnet.
In 9 ist ein erfindungsgemäßes Zahnrad mit einem unendlich großen Teilkreisdurchmesser dargestellt. Dies bedeutet nichts anderes, als dass das Zahnrad in eine Zahnstange übergegangen ist. Es liegt auf der Hand, dass durch die geeignete Anordnung von Zähnen 1 in einem gleichmäßigen Abstand zueinander und anschließendes Vergießen dieser Zähne 1 auch die Herstellung von gebauten Zahnstangen oder Zahnsegmenten auf einfache Weise möglich ist. Eine vorteilhafte Ausgestaltung dieser erfindungsgemäßen Zahnstange sieht vor, dass die Zähne 1 auf einem Blechstreifen 19 angeordnet sind, was das Vergießen beziehungsweise das Positionieren der Zähne vereinfacht. Bezüglich der Befestigung der Zähne 1 auf dem Blechstreifen 19 gilt das im Zusammenhang mit den 4 und 5 Gesagte entsprechend.
Bei der Zahnstange gemäß 9 ist die Vergussmasse zwischen den Zähnen 1, welche auch den Blechstreifen 19 umschließt, mit dem Bezugzeichen 29 versehen.
Abschließend sei der Hinweis erlaubt, dass mit den erfindungsgemäßen Verfahren auch gebaute Zahnräder mit Innenverzahnung herstellbar sind. In diesem Fall werden beispielsweise an einem Ring 25 die Ausnehmungen 27 (siehe 6 oder 7) nicht am Außendurchmesser sondern am Innendurchmesser vorgesehen. Auch hier zeigt sich wieder die Flexibilität und Variabilität des erfindungsgemäßen Zahnrades, da auf den Einsatz von Wälzfräsmaschinen oder Zahnradschleifmaschinen verzichtet werden kann.

Claims

Zahnrad mit einer Nabe (15), mit mehreren Zähnen (1) und mit einem Nabe (15) und Zähne (1) verbindenden Zahnradkörper (17), dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (1) aus einen anderem Material als der Zahnradkörper (17) bestehen.
Zahnrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Zahnfuß (3) jedes Zahns (1) ein Befestigungselement (9) vorgesehen ist, und dass das Befestigungselement (9) einstückig mit dem Zahn (1) ausgebildet ist.
Zahnrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (9) mindestens einen Vorsprung (11) und/oder mindestens eine Vertiefung (13) aufweist.
Zahnrad nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (9) sich über die gesamte Zahnbreite (B) erstreckt.
Zahnrad nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (9) stiftförmig ausgebildet ist.
Zahnrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnradkörper (17) aus Kunststoff, insbesondere einem duroplastischen oder thermoplastischen Kunststoff, oder Metall, insbesondere Leichtmetall, besteht.
Zahnrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnradkörper (17) durch Strangpressen oder Laserschneiden hergestellt ist.
Zahnrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnradkörper (17) und die Befestigungselemente (9) der Zähne formschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Zahnrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (1) des Zahnrads aus Stahl, insbesondere gehärtetem Stahl, bestehen.
Zahnrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (1) des Zahnrads durch einen Ring (19, 25) miteinander verbunden sind.
Zahnrad nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (25) aus einem gebogenen Blechstreifen (19) hergestellt ist.
Zahnrad nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (19, 25) und die Zähne (1) miteinander verschweißt sind.
Zahnrad nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (19, 25) mindestens eine Ausnehmung (27) je Zahn (1) aufweist, und dass die mindestens eine Ausnehmung (27) mit dem Befestigungselement (9) eines Zahns (1) eine formschlüssige Verbindung bildet.
Zahnrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad schrägverzahnt ist.
Zahnrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad eine Evolventenverzahnung aufweist.
Zahnrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad eine Zykloidenverzahnung aufweist.
Zahnrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad ein Stirnrad ist.
Zahnrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad eine Innenverzahnung aufweist.
Zahnrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad ein Schneckenrad ist
Zahnrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad ein Schraubenrad ist.
Zahnrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad als Zahnsegment ausgebildet ist.
Zahnrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilkreisdurchmesser des Zahnrads gegen unendlich geht und dass das Zahnrad als Zahnstange ausgebildet ist.