DE2021685A1 - Zahnrad - Google Patents

Description

Zahnrad·

Sie Erfindung betrifft ein Zahnrad mit Metallkern

und Kunst st off zahnkranz«,

In Getrieben mit hoher Laufgenauigkeit, z.B. in spielfreien Getrieben, die insbesondere für Heß- und Zeichenmaschinen Anwendung finden, und geregelten Antriebsgetrieben, reichen die heute bekannten Kunststoff-Zahnräder wegen ihrer relativ groben Fertigung nicht aus· Sie sind entweder voll aus Kunststoff hergestellt oder bestehen aus einem auf eine Metallnabe geschraubten, gepreßten oder gespritzten, relativ breiten Kunststoff zahnkranz., Diese Zahnräder können die für die obigen Anwendungafälle notwendigen Erfordernisse an Pertigungsqualität und Formtreue nicht erfüllen» Sie werden sowohl bei der fertigung als auch im Betrieb so stark verformt, daß Laufungenauigkeiten nicht zu vermeiden sind»

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Ziel der Erfindung ist es daher, ein Zahnrad mit Kunststoffkranz zu schaffen, dessen Verformungen im Betrieb und bei der Bearbeitung möglichst klein ist, dessen Zähne sich aber unter Last so elastisch verhalten, daß sie sum Bau spielfreier Getriebe mit definierter Elastizität verwendet werden können·

Diese /ufgäbe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Metallkern im Diametralschnitt im wesentlichen H-förmig, und der Kunststoffzahnkranz im Radialschnitt im wesentlichen I-förmig mit einem in radialer Richtung bis auf den Metallkern sich erstreckenden Ringteil und einem am Radumfang senkrecht zur Radflanke verlaufenden, die Verzahnung tragenden Kransteil aus·*

ist gebildet^ dessen Höhe das 3- fache der Zahnhöhe nicht übersteigt, und daß das Zahnrad auf seinem Umfang eine Mehrzahl von achsparallel verlaufenden Bolzen aufweist, die die radialen Schenkel des Metallkerne und des KunststoffZahnkranzes durchdringen·

Vorteilhafterweise ist der Metallkern zweiteilig aua einem Mittelstück mit fester Anschlagschulter und einem fest verspannbaren Andrückring ausgebildet·

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Andrüekring als mit einem auf dem Metallkern angebrachten Außengewinde verochraubbar ausgebildet·

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Weitere Einzelheiten und Merkaale der Erfindung ergehen <■·· sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung* in der eine bevoreugte Aueführungsform der£rflndung beispielsweise veranschaulicht ist* -

* _m

Die aus einer einsigen figur bestehenden Zeichnung seigt ein Zahnrad im Querschnitt.

Das Zahnrad besteht im wesentlichen aus einem Metallkern

2 und einem KraatstOffsahnkranB 1r Der Metallkem 2 hat einen im wesentlichen H-fÖralgen Querschnitte. Er weist an einer Habenflanke eine Ansohlagaohulter 4 auf» die sich von einem Mittelstück 14 in Richtung auf den Kunststoffsahükranc 1 erhebt· Die in Übrigen evlindxisehe Außenfläche 7 des ftetallkerns 2 ist auf der der anderen labenflanke benachbarten Seite mit einem Gewinde

β versehen» Auf dieses wird ein als Mutter ausgebildeter Andrückring 5 aufgeschraubt« dessen Au6endurchmeseer dem der Anschlagaohulter 4 entsprichtα Dabei wird das Gewinde 8 so hergestellt* daß der Andrückring mit etwas axialen Spiel auf dem Metallkern 2 sitzst, um eine möglichst großflächige Beaufschlagung des Kunststoffsahnkranses 1 durch den Andrückring 3 bu gewährleisten.

Der Kun8tetoffsahnkrans5 1 1st <·» verglichen mit dem großen Durchmesser des Metallkerne 2 =· als relativ schmaler«

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unförmiger Ring ausgebildet₀ Er besteht aus einem sich in radialer Richtung bis auf den Metallkern 2 erstrek« kenden Ringteil 10 und einem am Radumfang senkrecht zur Radflanke verlaufenden, die Verzahnung tragenden Kranzteil 11. Der I-förmige Querschnitt des Kunststoff-Zahnkranzes braucht nicht kastenförmig sein» Abrundungen und ein schwarbenschwanzförmiger oder kreisförmiger Mittelschenkel sind ebenfalls brauchbar. In jedem Fall weist der Kunststoffzahnkranz 1 an den Radflanken Ausnehmungen 4' auf, die formschlüssig einerseits mit der Anschlagschulter 4 und andererseits mit dem Andrückring 3 abschließen. Der Kunststoffzahnkranz 1 sitzt mit

fipiel-übergangspassung auf den Außenflächen 6 der Anschlagschulter 4 und des Andrückringe 3 und der Außenfläche 7 des Metallkerne 2«

Der Zahnradkörper wird von mehreren achsparallelen Bohrungen 9 durchdrungen, die in Höhe der Anschlagschulter 4 auf dem Radumfang verteilt sind. In die Bohrungen 9 sind Zylinderstifte 5 eingezogen, die den Kunststoff zahnkranz 1, die Anschlagschulter 4 und den Andrückring 3 durchdringen und auf diese Weise deren gegenseitige Stellung festlegen» Außerdem sichern sie den Andrückring 3 gegen Lockern, Sie sind in axialer Richtung weder auf Zug noch auf Druck belastet₉ um den Rundlauf des Zahnrades durch eine mögliche Verspannung .nicht zu beeinträchtigen«,

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Als Werkstoff für den Kunststoffzahnkranz 1 wird ein getempertes Acetalbarz verwendet, das eine hone Wechselbiegebeanspruchung aushältο Bs ist leicht verformbar, so daß sich die Zähne unter Last elastisch verhalten. Diese Elastizität führt zu der erwünschten Spielfreiheit hochqualifizierter Getriebe_o Außerdem ist das Acetalharz nicht hygroskopisch, wodurch ein Pestigkeitsverlust durch Feuchtigkeitsaufnähme verhindert wird» Ee zeigt gute Gleiteigenschaften und verschleißt daher wenig« Eine Behandlung mit Molybdänsulfat bei der Montage der Räder erübrigt jede weitere Wartung» Bei der Verwendung anderer Kunststoffe muß auf ähnlich gute Eigenschaften geachtet werden. Insbesondere kommen Polyamide infrage.

Als Material für den Metallkern 2 wird Leichtmetall verwendet, wodurch das dynamische Verhalten des Getriebes begünstigt wird. Da vegen der geringeren Festigkeit des Kunststoffes ohnehin große Radbreiten gewählt werden müssen, reicht die Festigkeit von Leichtmetall für den Bau von Kunststoffzahnrädern aus»

Bei der fertigung des KunststoffZahnrades wird der vorgedrehte Kunststoff^»*»» 1 auf den Metallkern 2 gedrückts bis die Ausnehmung 4° des Kunststofffcransee 1 fest an der Anschlagschulter 4 des Metallkernes 2 anliegt«. Dann wird der Andrückring 3 auf des Gewinde 8 des

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Metallkernes 2 aufgeschraubt. Dabei muß darauf geachtet werden, daß der Andrückring 3 nur so stark angesogen wird, daß die Spannungswerte des Kunststoffes nicht überschritten werden· Auf jeden Fall muß ein Fließen des Kunststoffes vermieden werden, um den guten Reibungsschluß auf den Außenflächen 6, 7 zwischen Kunststoffkranz 1 und Metallkern 2 zu erhalten. Anschließend wird das Bad in Höhe der Anschlagsohulter 4 an mehreren, auf den Umfang des Metallkerns 2 verteilten Stellen anhsparallel durchbohrt» Xn die Bohrungen werden entsprechende Zylinderstifte 5 eingezogen, die gleichzeitig den Andrückring 3 gegen iockern sichern und die Lage des Kunstatoffkran« 1 gegenüber dem Metallkern 2 fixleren, ohne daß der Radkörper in axialer Richtung verspannt wird. Hiernach wird genau zur Welle laufend verzahnt.

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Claims (1)

1. Patentansprüche.

   ο Zahnrad mit Hetallkem und Kunststoffzahnkranz, dadurch gekennzeichnet, daß der Hetallkern (2) im Diametralschnitt üa wesentlichen H-förmig, und der Kunststoffzahnkranz (1) im Radialschnitt im wesentlichen S-förmig mit einem in radialer Richtung bis auf den Hetallkern (2) sich erstreckenden Ringteil (10) und einem am Radumfang senkrecht eur Radflanke verlaufenden, die Verzahnung tragenden Kranzteil (11) ausgebildet ist, dessen Höhe das 3-fache der Zahnhöhe nicht übersteigt, und daß das Zahnrad auf seinem Umfang eine Hehrzahl von achsparallel verlaufenden Bolzen (5) aufweist, die die radialen Schenkel des Metallkerns (2) und des Kunststoff Zahnkranzes (1) durchdringen»

   2· Zahnrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hetallkern (2) aus einem

   Kittelstttck (U) mit fester Anaehlagsehulter U) und einem damit fest verspannbaren Andrttokring (3) besteht.

   3. Zahnrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Andrückring (3) als mit einem auf dem Metall kern (2) angebrachten Außengewinde (8) verschraubbar ausgebildet ist.

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   4» Zahnrad nach Anspruch 3_C dadurch gekennzeichnet!,
   daß das Innengewinde des Andruckringes (3) auf dein Außengewinde C 8) mit axialem,, die flächige Anlage des Andrückrings (3) am Kunststoffzahnkranz (1)
   begünstigendem Spiel angeordnet istο

   5ο Zahnrad nach Anspruch 1 "bis 4_t dadurch gekennzeich·= net„ daß die Bolzen C5) in axialer Richtung unverspannt sindo

   6ο Zshnrad nach Anspruch 1 bis 5? dadurch gekennzeich« net, daß der Zahnkranz (1) aus getempertem, nicht·= hygroskopischem Kunststoff mit hoher Wechselbiege- und Abscherfestigkeit besteht«,

   ο Zahnrad nach Anspruch 6_F dadurch gekennzeichnet„
   daß der Kunststoff ein Acetalharz_s Polyamid
   oder derglo _t ist«

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