DE2064346A1 - Zahnbetnebsbauteil und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

• Zahntriebsbauteil und Verfahren zu seiner Herstellung Bei einem Portalkran zum Beladen und Entladen von Hochseeschiffen der zu diesem Zweck über die Länge des Schiffes ungefähr 200 m weit verfahren werden muß, sollte zu diesem Zweck mit einem Zahnstangentrieb ausgestattet werden, um die praktischste und betriebssicherste Art des schlupffreien Antriebs und der Steuerung zu gewährleisten. Für derartige Zwecke wäre jedoch eine durch konventionelle Bearbeitungs- oder Gußtechniken hergestellte Zahnstange weitaus zu teuer und die Breite der Zähne der Zahnstange, die zu diesem Zweck notwendig war, schien bekannte Brennscbneidtechniken auszuschließen. Um diesen Anforderungen zu genügen, musste ein neues praktisches Verfahren der Zahnstangenherstellung entwickelt werden.
• Zusätzlich zu den sich aus der Größe der Zahnstangen ergebenden iIers te ilungsproblemen mußten außergewöhnliche Belastungs- und Toiernzanforderungen berücksichtigt werden. Wegen der der Struktur des Schiffes innewohnenden Flexibilität und anderen Beschränkungen der Montage der Zahnstange war eine Wlnkeltoleranz zwischen der Zahnstange und des Treibritzeis von + 30 angegeben und es wurde eine Variation von ungefähr 12 mm in der Mittelpunktsentfernung angenommen. Derartige Bedingungen bei dieser Anwendung unter hoher Torsionsbeanspruchung bedingen eine Zahnradform, die den extrem hohen Spannungsspitzen wiederstehen kann, und derartige Anforderungen werden normalerweise durch Vergrößerung der Abmessungen des ganzen Systems und durch Spezialbehandlung von ausgewählten Stahlsorten, ausheben die Ritzel und Zahnstangen hergestellt werden, erfüllt. Es gibt jedoch praktische Grenzen sowohl die Größen betreffend, die verwendet werden können als auch die Materialeigenschaften betref-Send, die erreicht werden können. Um zu vermeiden, daß diese praktischen Grenzen überschritten werden, ist eine neue Verzahnungsausbildung nötig.
• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Zahntriebsbauteilen. Insbesondere besteht die Erfindung in den folgenden Verfahrensschritten: Dem Brennschneiden einer Anzahl im wesentlichen gleicher gezahnter Abschnitte aus Zahnmaterial, so daß jeder der Abschnitte ein Verzahnungsprofil mit einer Anzahl von im Abstand zuau weist einander angeordneten Zähnen wie sie für das vollständige Bauteil angestrebt werden; dem Zusammenfügen dieser Anzahl gezahnter Abschnitte, wobei die Vielzahl der im Abstand angeordneten Zähne zueinander ausgerichtet wird; und dem Befestigen der zusammengefügten gezahnten Abschnitte te aneinander, um so eine zusammenhängende Struktur großer Festigkeit zu bilden. Gleichfalls betrifft die Erfindung die besondere Bauweise eines Zahntriebsbauteiles, das aus einer Anzahl gezahnter Abschnitte besteht, die Seite an Seite aneinander befestigt sind, wobei die Zahnabschnitte der gezahnten Abschnitte zueinander ausgerichtet sind, und die Zahnabschnitte ein Profil mit einer gerundeten Kehlung am ZahnfuB und gerundeten Kanten am Zahnkopf derart aufweisen, daß die Radien der Kanten und der Kehlungen unabhängig von der Anzahl der Zähne konstant sind und im festen funktionalen Zusammenhang zueinander stehen. Weiterhin betrifft die Erfindung die Zahnform eines gezahnten Bauteiles und besteht insbesondere aus einem Getriebezabn mit konkaven Flächen,von denen jede Fläche zwei zur Mitte konvergierende Schrägungen aufweist.
• Durch die im vorangegangenen Absatz beschriebene Erfindung wird eine Vielzahl von Vorteilen erreicht. Über einen großen Anwendungsbereich ist das Verfahren hinsichtlich seiner Wirtschaftlichkeit unübertroffen. Weiterhin werden bei dem Verfahren keine Späne erzeugt und eine minimale Naterialmenge verbraucht. Gleichfalls ist das Verfahren sehr flexibel und anpassungsfähig. Bei bekannten Bearbeitungsverfahren ist die Teilung, die bei Zahntriebsbauteiien mit der jeweils vorhandenen Ausstattung hergestellt werden können, begrenzt. Im Gegensatz dazu kann das erfindungsgemäße Verfahren für aie praktische Anwendung als unbegrenzt betrachtet werden, und dies nicht nur hinsichtlich der Zahnteilung, sondern praktisch hinsichtlich sämtlicher Gesichtspunkte, die Zahngeometrie und Ausgestaltung betreffend. Durch das Aneinanderkleben einer Anzahl von gezahnten Abschnitten werden die zuvor bestehenden Beschränkungen hinsichtlich der Zahnbreite im wesentlichen völlig beseitigt.
• Das durch Brennschneiden hergestellte geschichtete Produkt wie oben i,r3chrieben, weist weiterhin verschiedene zusätzliche Vorteile auf. Zum Beispiel kann dieses optimale Fußkehlungs- und Kopfrundungsradien für jede Größe oder Ausgestaltung aufweisen. Die Fußkehlung ist wichtig, da die Spannungs- und Druckkräfte von der Zahnauslenkung am Fuß des Zahnes konzentriert werden und dahingehend wirksam werden, Ermüdungsbrüche am Zahnfuß zu erzeugen. Folglich ist die Verstärkung des Zahnfußes in vielen Fällen zur Erzielung einer möglichst hohen Lebensdauer notwendig. ÄhnLich ist der Kopfradius von Bedeutung, um die gegenseitige Behinderung der Getriebezähne zu vermeiden, während gleichzeitig die maximale Eingriffshöhe gewährleistet ist. Bei den bekannten Bearbeitungsverfahren werden diese Radien zum Teil durch die Zähnezahl des Getriebeteiles bestimmt, dies ist jedoch bei einem durch Brennschneiden hergestellten Produkt keine Beeinflussungsgrösse. Gleichfalls wird das durch Brennschneiden hergestellte Erzeugnis selbsttätig auf besonders vorteilhafte Weise oberflächengehärtet. Durch das Oberflächetharten des gezahnten Bauteiles wird ein zweiter Härteübergang zwischen der gehärteten Oberflächenlage und dem relativ weicheren Metallkern im inneren des gezahnten Bauteiles erzeugt. Die konventionelle Oberflächenhärtung wird durchgeführt, nachdem das gezahnte Bauteil ausgeformt-ist- und hierbei tendiert die Linie des Überganges der Anlaßhärte dazu, an den Zahnfiissen an die Oberfläche zu treten und führt somit zu einer vorzugsweisen Verschleißlinie an einer Stelle, die bereits zu den verwundbarsten Teilen des Zahnes gehört. Im Gegensatz dazu wird ein durch Brennschneiden hergestellter Zahn durch seinen Herstellungsprozeß oberflächengehärtet und weist einen Anlaßhärteübergang auf, der im gleichen Abstand über das Gesamtprofil von der Außenkontur des gezahnten Bauteils verlauft, und dies ermöglicht, daß der gezahnt te Bauteil mit geringerer Zahndicke insbesondere am Fußteil ausgebildet werden kann, als dies bei gezahnten Bauteilen mit der konventionellen Oberflächenhärtung möglich war.
• Zusätzlich weist die konkave Zahnfläche,die sich aus dem Zusammenschichten von zwei gezahnten Abschnitten ergibt, wegen der sich daraus ergebenden Zahnform gewisse Vorteile auf, die in dieser Zahnform liegen, unabhängig davon, ob der gezahnte Bauteil durch Brennschneiden oder durch andere Verfahren hergestellt wird. Der konkave Zahn mit seinen beiden Berührungsflächen, einer auf jeder Abschrägung, vermeidet die Schlagbeanspruchung und Überbelastung des Zahnkopfes, da durch diese Gestaltung notwendigerweise eine Lastverteilung erreicht wird. Gleichzeitig wird durch die konvergierenden Abschrägungen außerdem eine Aufhebung des Achsschubes erreicht, der sich sonst aus geschrägten Zahnflächen ergibt. Diese Zahngestaltung weist zusätzliche wesentliche Vorteile darin auf, daß durch sie das Einfahren des Zahntriebes unterstützt wird, in dem sie eine Wiegewirkung zwischen den Zähnen der zusammenpassenden gezahnten Bauteile erzeugt. Obwohl diese vorteilhafte, das Einlaufen unterstützende Funktion bei Getriebeanordnungen fester Struktur von großem Vorteil ist, ist sie sogar von noch größerer Bedeutung bei Getrieben, die einstellbare oder flexibel angeordnete gezahnte Bauteile verwenden. Der flexible oder einstellbar angeordnete dazugehörige gezahnte Bauteil wird in richtigen und genauen Eingriff wegen seiner normalen Wiegewirkung mit dem gezahnten Bauteil nach der Erfindung gezwungen.
• Erfindungsgemäß wird das Verfahren zur Herstellung von gezahnten Bauteilen für Zahntriebe durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet: Das Brennschneiden einer Anzahl im wesentlichen gleicher gezahnter Abschnitte aus Zahnmaterial, wobei jeder der Abschnitte ein Verzahnungsprofil mit einer Anzahl von im Abstand zueinander angeordneten Zähnen eines vollständigen gezahnten Bauteiles aufweist; das Zusammenfügen der Anzahl gezahnter Abschnitte, wobei die Vielzahl der im Abstand angeordneten Zähne zueinander ausgerichtet wird; und das Befestigen der zusammengefügten gezahnten Abschnitte aneinander, um so eine zusammenhängende Struktur großer Festigkeit zu bilden.
• Weiterer Gegenstand der Erfindung ist der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Zahntriebsbauteil.
• Weitere vorteilhafte Einzelheiten und durch die Erfindung verfolgte Ziele ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung, in der die erfindungsgemässe Lehre und ihre Grundlagen anhand von einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel erläutert wird.
• Es zeigt: Fig. 1 die perspektivische Ansicht eines Rohlings aus Zahnmaterial aus dem die Zahnstangenabschnitte geschnitten wurden; Fig. 2 eine perspektivische Ansicht, teilweise zerlegt, eines Teiles einer erfindungsgemäßen Zahnstange; Fig. 3 eine Draufsicht im Schnitt eines Teiles, der erfindlmgsgemäßen Zahnstange in Eingriff mit einem Zahn eines dazugehörigen Ritzels; Fig. 4 eine perspektivische Hinteransicht eines Zahnstangenabschnittes nach der Erfindung; Fig. 5 eine perspektivische Teilansicht eines in einer erfindungsgemäßen Zahnstange eingreifenden Ritzels.
• In Figur 1 ist ein Rohling 1 aus Zahnmaterial aargestellt, der in dieser Ausführungsform aus einem rechteckigen Stahlder block,üngefähr 8.9 cm dick, 15.2 cm breit und zwischen 99 und 101.6 cm lang ist, besteht. Ein Brennschnittspalt 2 ist durch Brennschneiden über die Länge des Rohlings 1 in einer Form geschnitten, die dem angestrebten Profil des vollständigen gezahnten Bauteiles entspricht, welches in diesem Falle ein Zahnstangensegment 3 ist. Da die Linie der Zahnteilung (in der Zeichnung nicht dargestellt) des Zahnstangenprofiles in der Mitte der Breite des Rohlinges 1 verläuft, sind somit durch den Brennschnittspalt 2 zwei identische spiegelbildlich gleiche gezahnte Abschnitte 4 und 5 erzeugt. Jeder der gezahnten Abschnitte 4- und 5 endet an einem Ende in einem halben Zahn 6 bzw. 7, der längs den gepunkteten Linien 8 und 9 abgeschnitten und verschrottet wird. Bei der Ansicht von Figur 1 ist eine oben liegende Fläche 10 des Rohlings 1 und eine Seitenfläche 11, die die Hinterfläche 11 des gezahnten Abschnittes 5 wird, veranschaulicht. Eine Bodenfläche 12 des Rohlings 1 erscheint in den Figuren 2, 4 und 5 als Seitenfläche der gezahnten Abschnitte 4 und 5. Die Sauerstoff-Gasflamme (nicht dargestellt) die den Brennschnittspalt 2 ausbildet, tritt in dem Rohling 1 an der oben liegenden Fläche ein und erzeugt den Brennschnittspalt 2 einer Breite von ungeflhrt 0.254 cm in der oben liegenden Fläche Die Flamme (nicht dargestellt) verbreitert sich in Richtung der Bodenfläche 12, wo danrider Brennschnittspalt ungefahr 0.271 cm breit ist.
• An diesem Punkt muß der Ausdruck "Brennschneiden" definiert werden, wie er in dieser Beschreibung und den folgenden Ansprüchen verwendet wird. Die Verwendung eines Stromes von Sauerstoffmolekülen, die durch brennendes Acetylen oder andere Gase erhitzt sind, um Stahl zu schnee den, ist allgemein bekannt und wird wegen der allgemeinen Verfügbarkeit in der vorgezogenen Ausführungsform der Erfindung verwendet Es gibt jedoch eine Anzahl anderer Verfahren, die entweder auf thermischer Erweichung, Schmelzen oder Verdampfen eines Werkstückes bestehen, die aber entweder nicht gut genug in technologischer Sicht entwickelt sind oder zur Zeit nicht allgemein verfügbar sind, um voraussichtlich bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Anwendung zu kommen, weswegen hier vorzugsweise das Brennschneiden Verwendung findet Beispiele dieser verschiedenen Verfahren sind die Funkenerosion, auch als elektrische Entladungsbearbeitung bekannt, Elektronenstrahlschneiden, Laserstrahlvorrichtungen und die Plasmafackeln und andere. Zur Zeit gibt es keinen allgemein gültigen Ausdruck der alle diese Vorrichtungen und Verfahren mit den angedeuteten gemeinschaftlichen Eigenschaften erfasst. Folglich wird der Ausdruck "Brennschneiden" und die dazugehörige Terminologie für diese Beschreibung gewählt und zwar als besondere beispielhafte Ausführullgsform, jedoch zielt die Verwendung dieses Ausdruckes darauf hin, den gesamten Verfahrensbereich einzuschließen, der auf thermische Erweichung, dem Schmelzen oder dem Verdampfen des Werkstückes zum Schneiden des Werkstückes verwendet.
• Nachdem die gezahnten Abschnitte 4, 5 aus dem Rohling 1 brenngeschnitten wurden, und die halben Zähne 6 und 7 abgenommen wurden, werden die gezahnten Abschnitte 4 und 5 Seite an Seite zusammengefügt, wobei ihre Zahnteile 13 und 14 ausgerichtet, jedoch um eine Teilung versetzt sind.
• Eine derartige Teilungslänge des gezahnten Abschnittes 4 erstreckt sich über ein Ende des gezahnten Abschnittes 5 hinaus und entsprechend erstreckt sich eine Teilungslänge 16 des gezahnten Abschnittes 5 über das gegenüberliegende Ende des anderen gezahnten Abschnittes 4 hinaus und erzeugt so eine versetzte Beziehung der Teile zueinander.
• Diese versetzte Anordnung der Zahnstangenabschnitte 4 und 5 erleichtert die Ende an Ende Montage der Zahnstangensegmente 3, um so einen gleichmäßig guten Eingriff mit einem dazugehörigen Ritzel über die gesamte Länge der aus einer Vielzahl von Segmenten 3 bestehenden Zahnstange zu gewährleisten. Durch Abschneden der Halbzähne 6 und 7 und durch Verwendung einer vollen Teilungslänge 15 und 16 zur Überlappung ist eine maximale Zahnfestigkeit der Zahnstange gewährleistet. Die gezahnten Abschnitte 4 und 5 werden derart zusammengefügt, daß ihre Seitenflächen die zuvor die Bodenflächen 12 des Rohlings 1 gebildet hatten, aneinander anliegen. Folglich liegen die schmalsten Enden der Zahnteile 13, 14 die durch den sich verbreiternden Brennschnittspalt 2 gebildet wurden, aneinander an. Durch das Aneinanderliegen der schmalsten Enden der Zahnteile 13 und 14 weist jeder zusammengesetzte Zahn 17 des Zahnstangensegmentes 3 zwei Flächen 18 und 19 auf, die je aus zwei zur Mitte hin konvergierenden Schrägungen 20, 21 bzw.
• 22, 23 bestehen und so den Flächen eine allgemein konkave Gestalt geben. Die gezahnten Abschnitte 4 und 5, die derart angeordnet sind, werden unter Verwendung eines syntetischen Klebers miteinander verklebt, wobei bei dieser Ausführungsform ein im Handel erhältliches Epoxyharz 24 Verwendung findet. Über die Rückenfläche 28 des Zahnstangensegmentes 3 werden drei Quernuten 25, 26 und 27 geschnitten und in jede eine Schubplatte 29, 30 und 31 aus Stahl dicht eingepasst und festgeschweißt. Anschließend können die Schubplatten 29 bis 31 mit Bohrungen versehen werden oder auf andere Weise mit Vorrichtungen versehen werden, um das Zahnstangensegment 3 zu halten, um dieses montieren und anordnen zu können.
• Das Zahnstangensegment 3 wird dann Ende an Ende mit anderen identischen Zahnstangensegmenten 32 und 33 wie in Figur 2 veranschaulicht, montiert, so daß die jeweils überlappenden Teilungslängen ineinander einpassen und die überlappenden Zähne zueinander ausgerichtet sind (in Figur 2 ist die End-anordnung auseinandergezogen veranschaulicht, wobei die überlappenden Zähne nicht zueinander ausgerichtet sind, um die Art und Weise in der die Segmente 3, 32 und 33 zusammengefügt werden, um eine vollständige Zahnstange herzustellen, zu veranschaulichen). Die Zahnstangensegmente 3, 32 und 33 werden auf einer senkrecht stehenden Rippe 34 eines Bauteiles,das eine Schiene 35 trägt, angeordnet, auf welcher ein Portalkran (nicht dargestellt) läuft. Die zusammengefügten Zahnstangensegmente werden an die Rippe 34 und an stählernde Bindeplatten 36 und 37, die die Endeverbindungen zwischen den aneinanderliegenden Zahnstangensegmenten 3, 32 und 33 überspannen, angeschweißt.
• Es werden verschiedene einzigartige Gesichtspunkte der Ausbildung und Gestalt der Zähne erreicht. Jeder der Zahnteile 13 und 14 weist einen Fuß 38 und einen Kopf 39 auf.
• Auf jeder Seite der Zahnteile 13 und 14 wird eine gerundete Kehlung 40 am Fuße 38 ausgeformt und folglich auch bei dem zusammengesetzten Zahn 17. Wie oben erwähnt, werden die Zähne 17 unvermeidlich bis zu einem gewissen Grade ausgelenkt, wenn sie in treibenden Eingriff mit dem dazugehörigen Ritzel stehen und diese Auslenkung wird in Form einer Druckspannung auf der einen Seite des Fußes 38 und einer Zugspannung auf der gegenüberliegenden Seite des Fußes 38 des unter Last stehenden Zahnes 17 konzentriert. Wenn der Zahn überlastet wird, kann er am Fuß 38 abbrechen, jedoch wesentlich häufiger sind Ermüdungsriße im Fuß 38. Folglich werden die Füsse 38 durch die Zufügung der Kehlen 40 verstärkt, deren Radien sorgfältig berechnete AbmCssungen der Zahnformen darstellen.
• Am Kopf 39 der Zahnteile 13 und 14 und folglich des zusammengesetzten Zahnes 17 sind gerundete Kanten 41 ausgeformt und diese Ausformung ist allgemein bekannt, um die gegenseitige Behinderung der Zähne zwischen den zusammengehörigen Teilen des Zahntriebes unter Last zu vermeiden. Die erwähnte Auslenkung der belasteten Zähne der Teile des Zahntriebes im Eingriff tendiert dahin, ein Aufschlagen aufeinander zulaufender Zähne beim anfänglichen Zusammentreffen der unbelasteten Zähne zu bewirken und diese Erscheinung wird als Zahnbehinderung bezeichnet.
• Im Idealfall sollten die Kopfkanten rechteckig sein, um die maximale Verwendung der Gesamthöhe der Zahnfläche zu gewährleisten, jedoch vergrößern rechteckige Kanten die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Zahnstörungen und folglich werden die gerundeten Kanten 41 ausgebildet. Bei den Getriebezahnteilen 13 und 14 werden die gerundeten Kanten 41 und die gerundeten Hohlungen 40 gleichzeitig bei der Ilerstellung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgeformt während der Brennschnittspalt 2 in den Rohling 1 eingeschnitten wird, es muß jedoch hervorgehoben werden, daß die gerundeten Auskehlungen 40 immer am Außenradius der Kontur des Brennschnittspaltes liegen, während die gerundeten Kanten immer auf dem Innenradius der Kontur liegen. Daraus folgt, daß bei diesem Ausführungsbeispiel der Radius der Auskehlung 40 ungefähr um 0.254 cm größer als der Kurvenradius der gerundeten Kanten 41 ist, wodurch an jedem Punkt der Kontur optimale Radien hergestellt sind. Durch Vergrößern oder Verkleinern des Brennschnittspaltes 2 kann die Beziehung zwischen den Radien der Auskehlung 40 und der gerundeten Kanten 41 geändert werden. Auf jeden Fall sind die Radien der Auskehlungen 40 und der gerundeten Kanten 41 bei einem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten gezahnten Bauteil in funktioneller Abhängigkeit zueinander. Weiterhin variieren die Krümmungsradien der Auskehlungen 40 und der gerundeten Kanten 41 bei Verwendung konventioneller Bearbeitungsverfahren in Abhängigkeit von der Zähnezahl eines Zahntriebes und begrenzen so die möglichenForm der Einzelzähne. Eine derartige Einschrankung der Ausbildung derEinzelzähne ist bei gezahnten Bauteilen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt sind, nicht gegeben.
• Ein zweiter Vorteil der durch die Erfindung erreichten Zahnform ist das Ausbilden allgemein konkaver Flächen 18 und 19 des zusammengesetzten Zahnes 17. In Figur 5 ist ein Teil eines Ritzels 42 in treibenden Eingriff mit einem Teil eines Zahnstangensegmentes 3 veranschaulicht.
• Das Ritzel 42 weist eine Evolutenverzahnung mit konvexen oder balligen Flächen 44 und 45 auf beiden Seiten der Zäh ne auf. Ein derartiger Ritzelzahn 43 ist im Schnitt zwischen einem Paar von Zähnen 17 einer Zahnstange in Figur 3 veranschaulicht. Die balligen Flächen 44 und 45 greifen hier in die gegenüberliegenden konkaven Flächen 18 bzw.
• 19 der Zahnstange 3 an zwei Berührungsflächen 46, 47 bzw.
• 48, 49 ein. An den Kanten der Zähne steht kein Eingriff wie es durch die freien Räume 50, 51, 52 und 53 gezeigt ist, und gleichermaßen besteht in der Mitte des Zahnes keine Berührung, wie es durch die freien Räume 54 und 55 gezeigt ist. Obwohl die Abmessungen der Konkavität der Flächen 18 und 19 der Zahnstangenzähne 17 wesentlich übertrieben wurden, um den funktionalen Zusammenhang zwischen den balligen Flächen 44 und 45 der Zähne 43 des Ritzels 42 zu veranschaulichen, ist es klar ersichtlich, daß die beschriebene Arbeitsweise gleichermaßen bei den tatsächlichen Abmessungen auftritt. Zunächst soll hervorgehoben werden, daß das Schaffen von zwei Berührungsflächen 46 und 47 oder 48 und 49 unter Last (in Abhängigkeit von der Richtung der Last) dahingehend wirksam wird, die Belastung über den Ritzelzahn 43 und den Zahnstangenzahn zu verteilen, wodurch die Zähne 43 und 17 mit wesentlich geringerer Dicke ausgeführt werden können als es sonst notwendigwäre. Folglich tritt die Belastung nicht an einer oder der anderen Kante der Zähne bei der in den Figuren 3 und 5 veranschaulichten Beziehung des Ritzels 42 zu der Zahnstange 3 auf und kann auch nicht auftreten, was ansonsten eine Eigenschaft konventioneller Getriebezähne ist. Diese Paß- oder Wiegewirkung, welche die konkaven Flächen 18 und 19 auf die ballige Fläche des Ritzelzahnes 43 ausüben, unterstützt nicht nur das Einlaufen einer neuen, steifen Getriebeanordnung, sondern ist bei einer Anordnung der vorliegen-den Ausführungsform von besonderer Bedeutung, bei der ein einstellbares Ritzel Verwendung findet. Schließ -lich treten die meisten Ausfälle bei Getriebezähnen nicht durch das Abbrechen der Zähne, sondern durch das Aushöhlen der Oberfläche der Zähne wegen extrem schwerer und konzentrierter Belastung auf. Folglich weist die Verteilung der Last den zusätzlichen Vorteil auf, daß die Oberfläche sowohl der Ritzelzähne 43 als auch der Zahnstangenzähne 17 geschützt werden, um diese Art der Zahnbeschädigung zu verringern oder möglicherweise auszuschließen.
• Die Ausbildung konkaver Zahnfla-nken wie in den Flächen 18 und 19 des zusammengesetzten Zahnes 17 des Zahnstangensegmentes 3, hängt jedoch nicht von dem besonderen Herstellungsverfahren der gezahnten Bauteile und der besonderen geschichteten Struktur der hier beschriebenen gezahnten Bauteile als vorzugsweise Ausführungsform ab. Eine derartige Zahnfläche kann gleichermaßen durch maschinelle Bearbeitung oder z.B.
• durch Guß hergestellt werden. Obwohl aus den Zeichnungen entnommen werden könnte, daß die Erfindung dadurch verwirklicht wird, daß die Zahnflankenkonkavität durch zwei flache sich in der Mitte der Zahnfläche treffende Abschrägungen gebildet wird, ist eine derartige Ausbildung nicht unbedingt notwendig, um zwei Berührungsflächen zu erzeugen. Es ist nur notwendig, daß der Kurvenradius des balligen Zahnes wie z.B. des Ritzelzahnes 43, kleiner ist als der Eurvenradius, der dazugehörigen Oberfläche, der konkaven Fläche, wie z.B. die Abschrägungen 20 - 23 der Flächen 18 und 19 des zusammengesetzten Zahnes 17. Der konkave Zahn kann viele Schrägungen aufweisen, von denen keine flach ausgebildet sein kann, jedoch ist es notwendig, daß zwei der Schrägungen derart angeordnet sind, daß sie den dazugehörigen balligen Zahn umfassen und ihn in eine Lage führen, in der zwei Berührungsflächen mit dem konkaven Zahn hergestellt werden, und um dieses durchzuführen, muß der konkave Zahn eine ganz allgemein konkave Fläche auf der Seite aufweisen, die belastet wird, und gleichfalls zwei Schrägungen aufweisen, die in Richtung der Mitte konvergieren, um diese beiden Berührungsflächen zu erzeugen.
• Es kann eine Zahnstange geschichteter Struktur zusammengefügt werden, um die Zahnflächenkonkavität zu erzeugen, obwohl die Zahnteile jedes der Zahnstangenabschnitte, die zusammen geschichtet werden sollen, nicht in ihrer Dicke abgeschrägt sind, sondern völlig gleichförmig ausgebildet sind. Gleichfalls kann die effektive Konkavität vergrößert werden, wenn die Zahnteile abgeschrägt sind. Dies wird erreicht, indem die Verbindung oder die Verbindungen zwischen zwei oder mehr geschichteten Teilen längs der Rückenfläche des zusammengesetzten Zahnstangensegmentes auseinandergespreizt werden, während gleichzeitig an den Zahnköpfen die Schichtabschnitte relativ dicht zusammengehalten werden.
• Hierbei verläuft die Zahnteilungslinie des zusammengesetzten geschichteten Zahnstangensegmentes weiterhin gerade über die Flächen der Zahnstangenzähne, jedoch wegen der Aufspreizung der Verbindung oder Verbindungen in Richtung der Hinterfläche der Zahnstange verläuft die Teilungslinie dichter an den Zahnfiissen auf den Außenseiten und dichter an den Zahnköpfen in Richtung des Mittelpunktes. Dadurch ist der zusammengesetzte geschichtete Zahn in der funktionellen Wirkung in Richtung der Mitte diinner und in Richtung der Außenkante der Zahnbreite dicker und weist folglich konkave Flächen auf.
• Da in der Icl:;chreibung und in den Zeichnungen lediglich eine AusfiibruIIgsform der Erfindung dargestellt ist, ist es für den Fachmann auf diesem Gebiet klar ersichtlich, daß Ändrgen sowohl im Herstellungsverfahren als auch in der besonderen Form der hergestellten Zahntriebsbauteile mögX lich sind, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuwei chen.
• Sämtliche in der Beschreibung erkennbaren und in den Zeichnungen dargestellten technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

Claims (14)

PATEN TANSPRUCHE

1. Verfahren zur Herstellung von gezahnten BauteiLen für Zahntriebe, g e k e n n z e i c h n e t durch folgende Verfahrensschritte: Das Brennschneiden einer Anzahl im wesentlichen gleicher gezahnter Abschnitte aus oahnmaterial, wobei jeder der Abschnitte ein Verzahnungsprofil mit einer Anzahl von im Abstand zueinander angeordneten Zähnen eines vollständigen gezahnten Bauteiles aufweist; das Zusammenfügen der Anzahl gezahnter Abschnitte, wobei die Anzahl der im Abstand angeordneten Zähne zueinander ausgerichtet wird; und das Befestigen der zusammengefügten gezahnten Abschnitte aneinander, um so eine zusammenhängende Struktur großer Festigkeit zu bilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zahnmaterial mit einer Dicke gewählt wird, dielim wesentlichen gleich der halben angestrebten Zahnbreite des fertigen gezahnten Bauteiles ist, und daß die Anzahl der durch Brennschneiden aus dem Zahnmaterial hergestellten im wesentlichen gleichen gezahnten Abschnitte zwei beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gezahnten Abschnitte mit einem Klebemittel aneinander befestigt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Klebemittel ein Epoxyharz ist.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte mit Ihren Bodenflächen aneinanderstoßend zusammengefügt werden und einS der Bodenfläche gegenüberliegende Kopffläche aufweisen, die mit einer Schneidflamme beaufschlagt wird, um so die Profile durch Brennschneiden herzustellen.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das vollständig gezahnte Bauteil ein Zahnstangensegment ist und daß die im wesentlichen gleichen gezahnten Abschnitte aus durch Brennschneiden hergestellten Hälften eines einzigen Rohlings des Zahnmaterials geformt werden.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Anspriiche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gezahnten Abschnitte hergestellt werden, indem der Rohling aus Zahmeaterial durch einen einzigen durch Brennschneiden erzielten Brennschnittspalt in der Form der Verzahnungsprofils in zwei Hälften geteilt wird.

8. Zahntriebsbauteil, hergestellt nach dem Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer Anzahl gezahnter Abschnitte (4, 5) besteht, wobei jeder der gezahnten Abschnitte (4, 5) eine Anzahl im Abstand angeordneterZähne (13, 14) mit den für das fertige Bauteil (3) angestrebten Abmessungen und Formen aufweist, und die Dicke der Zähne (13, 14) von der einen zur anderen zweite der gezahnten Abschnitte (4, 5) abnimmt, und dadurch dass die gezahnten Abschnitte (4, 5) Seite an Seite angeordnet sind, wobei die im Abstand angeordneten Zähne (13, ?1C) zueinander ausgerichtet sind und somit die Zähne (-17) des vollständigen Zahntriebbauteiles (3) bilden.

9. Zahntriebsbauteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß jeder der Zähne (13, 14, 17) einen Zahnkopf (39) mit abgerundeten Kanten (41) und einen Zahnfuß (38) mit abgerundeter Kehlung (40) aufweist, wobei die Krümmungsradien der Abrundung (41) und der Kehlung (40) in funktionaler Beziehlmg zueinander stehen.

10. Zahntriebsbauteil nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der im Abstand angeordneten Zähne (17) auf gegenüberliegenden Seiten ein Paar konkaver Flächen (18, 19) aufweist und daß jede konkave Fläche (18, 19) dieses Flächenpaares zwei in Richtung der Mitte der Fläche (18, 19) konvergierende Schrägungen (20, 21) bzw.

(22, 23) aufweist.

11. Zahntliebsbauteil nach einem oder mehreren der Anspruch che 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die gezahnten Abschnitte (4, 5) mittels eines Elebemittels aneinander befestigt sind,

12. Zahntrltbrbauteil nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichne-t, daß der vollständige Zahntriebsbauteil (3) ein Zahnstangensegment (3), (32), (33) bildet.

13. Zahntriebsbauteil nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl gezahnter Abschnitte (4, 5) aus einen Paar im wesentlichen gleicher Zahllstangenabschnitte (4, 5) besteht.

14. Zahntriebsbauteil nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstangenabschnitte (4, 5) derart zusammengefügt sind, daß die schmalen Enden der zueinander ausgerichteten Zähne (13, 14) aneinander anliegen.