DE2348575C2 - Feinverzahntes Zahntriebpaar mit einem ständig in einer Richtung drehenden und einem von diesem getriebenen Verzahnungsglied - Google Patents
Feinverzahntes Zahntriebpaar mit einem ständig in einer Richtung drehenden und einem von diesem getriebenen VerzahnungsgliedInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein feinverzahntes Zahntriebpaar mit einem ständig in einer Richtung drehenden
und einem von diesem getriebenen Verzahnungsglied, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen
Art.
Es werden schon lange Kunststoffe verschiedenster Art als Zahnradwerkstoffe eingesetzt. So dienen z. B.
Phenolharz getränkte Gewebe oder aber Polyamide und elastische Polyurethankunststoffe zur Herstellung
von Zahnrädern, die wegen ihrer elastischen Eigenschaften eine starke Verminderung der Geräuschbildung
und auch eine Schonung der gesamten Konstruktion bedingen.
Zahnräder dieser Art haben jedoch leider den Nachteil, daß sie nur geringe Kräfte übertragen können, wodurch
ihre Anwendung stark begrenzt ist.
Untersuchungen zur Tragfähigkeit thermoplastischer Kunststoffzahnräder haben gemäß »Konstruktion«
20. Jahrgang (1968) Heft 10, Seiten 385 bis 390 ergeben,
daß besonders bei Kunststoffzahnrädern den Verformungen große Bedeutung zukommt; sie vergrößern
den Überdeckungsgrad, so daß die Belastung des Einzelzahnes wirksam vermindert wird. Trotzdem wurden
zur Übertragung hoher Drehmomente bei feinverzahnten Zahntriebpaaren aus Kunststoff mit den üblichen
Verzahnungen wie Evolventenverzahnung Novikov-Verzahnung, usw. Zahnbrüche festgestellt.
Weiterhin weist der Gegenstand der deutschen Auslegeschrift 1 907 332 eine leicht herstellbare Evolventenverzahnung
auf, bei der die Zahnflanken außerhalb des konventionellen Bereichs liegen. Diese bekannte
Verzahnung hat die Eigenschaft, daß die ganze Zahnflanke zwar als aktive Zahnflanke verwendbar ist, aber
es findet keine vollflächige Berührung der Zahnflanken statt. Dieses läßt eben die geometrische Form der evolventen
Zähne einfach nicht zu. Außerdem sind derartige Evolventenverzahnungen auch nicht für Feinstverzahnungen
mit Zahnhöhen unter 0,35 mm geeignet, da
die evolventen Zähne hierbei keine optimalen Belastungsverteilungen
und keine Überdeckungsgrade von 3 bis 4 ermöglichen.
Auch ist durch die DT-AS 1 225459 eine Schrägoder
Bogenverzahnung für Zahnradpaare bekannt, bei
der der Überdeckungsgrad größer als 1, aber nicht größer als 2 ist. Diese Anordnung beruht außerdem insbesondere
auf der Erkenntnis, daß zwischen den Zahnflanken keine Gleitbewegung auftritt. Der Zahneingriff
soll hierbei nur auf den Wälzpunkt beschränkt sein.
Schließlich zeigt die CH-PS 209 712 ein Zahnradgetriebe, bei ^em die Zahnflanken der zusammenarbeitenden
Räder aus verschieden widerstandsfähigem Werkstoff bestehen. Es handelt sich hierbei auch um
eine Evolventenverzahnung, die ebenfalls keine vollflächige Berührung der Zahnflanken der Zahnradpaare
ermöglicht. Durch Profilverschiebung wird hierbei lediglich erreicht, daß die Zahnflanken des einen Rades
zum größeren Teil als Zahnfuß und die Zahnflanken des anderen Rades zum größeren Teil als Zahnkopf arbeiten.
Derartige Evolventenverzahnungen sind für Feinstverzahnungen mit Zahnhöhen um 0,35 mm weniger
geeignet, zumal diese u. a. auch sehr schwierig herzustellen sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein feinverzahntes Zahntriebpaar aus Kunststoff mit einem hochbelastbaren, elastischen Verzahnungsprofil zu schaffen, das eine lange Lebensdauer gewährleistet. Hierbei sollen die Biegebeanspruchungen an den Zähnen möglichst ausgeschaltet werden. Diese Aufgabe wird mit der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung gelöst.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein feinverzahntes Zahntriebpaar aus Kunststoff mit einem hochbelastbaren, elastischen Verzahnungsprofil zu schaffen, das eine lange Lebensdauer gewährleistet. Hierbei sollen die Biegebeanspruchungen an den Zähnen möglichst ausgeschaltet werden. Diese Aufgabe wird mit der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung gelöst.
Gegenüber einer Evolventenverzahnung mit zwei konvexen Flanken und der Kreisbogenverzahnung mit
einer konkav-konvexen Fianken-Schrägverzahnung besteht die Gefahr von Zahnbrüchen bei höheren Belastungen
nicht mehr, da die erfindungsgemäße Feinverzahnung mit ihrer konstruktionsbedingten vollflächigen
Berührung zu gleichmäßig verteilten und dabei geringen Schub- und Biegebeanspruchungen führt. Die
Hauptbelastungsstellen befinden sich hierbei im Zahngrund. Ein großes Materialvolumen nimmt nämlich die
Verformungsarbeit an ungefährdeter Stelle auf. Hierdurch können bei kleinsten Zahnhöhen auch große
Kräfte übertragen werden.
Durch die vorteilhafte Ausbildung der Erfindung nach Anspruch 2 wird die Verzahnung beim Ein- und
Auslaufen gegen ein eventuelles Durchrutschen gehindert.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Es zeigt
F i g. 1 die Belastungsrichtung der zu übertragenden Kraft P,
F i g. 2 Verzahnungen von Antriebswalze und Antriebskurve ohne Belastung,
' i g. 3 wie F i g. 2, jedoch unter Belastung und
F i g. 4 die Spannungsverteilung über mehrere Zähne bei der Kraftübertragung.
In der F i g. 2 sind zwei Feinverzahmyigen 5 und 7
einer Antriebswelle und eines Nockengliedes dargestellt, wobei keine Belastung übertragen wird. Die Feinverzahnung
5 besteht aus einem vollelastischen Kunststoff, ζ. B. aus einem Polyamid, der zu der Gruppe der
thermoplastischen Kunststoffe gehört. Diese Feinverzahnung 5 wirkt mit einer ebenfalls feinverzahnten
Verzahnung 7 aus einem weniger elastischen Kunststoff, z. B. einem Azetalharz, zusammen. Die F i g. 2
zeigt, daß die Zahnteilung der weniger elastischen Verzahnung 7 — des Antriebsnockens — kleiner ist als die
der vollelastischen Verzahnung 5 der Antriebswelle. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise bei höheren Belastungen
vermieden, daß der dem im Eingrili befindlichen und deformierten ersten Zahn folgende zweite
Zahn des Nockengliedes 9 nicht auf einen Zahn der Antriebswelle 1 trifft. Bei dem Kuppelvorgang können
also keine Zahnschäden auftreten.
In der F i g. 3 ist das Zahntriebpaar gemäß F i g. 2 unter Belastung dargestellt, wobei die Kopfflanke 17
des Zahnes des Nockengliedes gegenüber der Fußflanke 19 des Zahnes der Verzahnung 5 der Antriebswelle
um etwa 5° steiler geneigt ist. Hierdurch wird ein ge- ■ ringes Verpressen zum tiefsten Punkt der Fußflanke 19
der Verzahnung 5 der Antriebswelle hin bewirkt. Durch diese Ausbildung wird ein zu frühes Hochrutschen
des Gegenzahnes an der Fußflanke 19 entlang und damit eine erhöhte Zahnbiegebeanspruchung an
der Maximalbelastungsstelle verhindert Die maximale
Belastung tritt beim Durchlaufen der geometrischen Verbindungslinie der beiden Krümmungsmittelpunkte
Mi - Ml gemäß F i g. 2 auf.
In der F i g. 1 ist die Belastungsrichtung der zu übertragenden
Kraft »F« dargestellt Bei der gestrichelten Ausführung mit « = 90° wird die Kopfflanke 21 nicht
mehr auf Biegung beansprucht weil dann nur die Fußflanke 23 die Belastung aufnimmt Hierdurch wird die
Verformungsarbeit von einem großen Volumen an ungefährdeter Stelle übernommen. Außerdem können
hierbei bei kleinsten Zahnhöhen hohe Kräfte übertragen werden.
Die kurze radiale Fußflanke 22 der Verzahnung 7 des Nockengliedes und die kurze radiale Kopfflanke 21 der
Verzahnung 5 der Antriebswelle decken sich beim Durchlaufen der Verbindungslinie der Krümmungsmittelpunkte
MX - ML· Hierdurch wird ein Durchrutschen beim Auslaufen verhindert
Die günstige Spannungsverteilung des Zahntriebpaares
ist in der F i g. 4 dargestellt. Diese F i g. 4 zeigt das Verzahnungsprofil der Antriebswelle in ausgezogener
Darstellung ohne und in der gestrichelten Darstellung unter Belastung. Die strichpunktierten Linien geben die
Schub- und die strichdoppelpunktierten Linien die Druck-Zug-Spannungen an. Außerdem zeigen die feingestrichelten
Linien die Verschieberichtungen der belasteten Zähne an. Diese Darstellungen zeigen, daß die
Belastungsspitzen im Zahngrund liegen und sich daher nicht schädlich auf die Lebensdauer auswirken können.
Das Zahntriebpaar 5, 7 kann übrigens sowohl für inverse Kurventriebe als auch für Zahnradpaare verwendet
werden.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Feinverzahntes Zahntriebpaar mit einem ständig in einer Richtung drehenden und einem von diesem
getriebenen Verzahnungsglied, wobei die Verzahnung eines Verzahnungsgliedes aus einem vollelastischen Werkstoff und des anderen Verzahnungsgliedes
aus einem Werkstoff mit einem höheren Elastizitätsmodul besteht und wobei die Zahnflanken
des einen Verzahnungsgliedes zuin größeren Teil als Zahnfuß und die Zahnflanken des anderen
Verzahnungsgliedes zum größeren Teil als Zahnkopf arbeiten, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zahnteilungen der Verzahnung (7) des weniger elastischen Verzahnungsgliedes kleiner
als die (5) des vollelastischen Verzahnungsgliedes ist, daß die Kopfflanke (17) der Zähne des weniger
elastischen Verzahnungsgliedes gegenüber der Fußflanke (19) der Zähne des vollelastischen Verzahnungsgliedes
um etwa 5° steiler geneigt ist. und daß die Umrißformen der Zähne der Verzahnungsglieder
derart ausgebildet sind, daß beim Durchlaufen der geometrischen Verbindungslinie zwischen den
Krümmungsmittelpunkten (Ml - M2) der beiden kraftübertragenden Verzahnungsglieder eine vollflächige Berührung der Zahnkopfflanke (17) der
Verzahnung (7) des weniger elastischen Verzahnungsgliedes mit der Zahnfußflanke (19) der Verzahnung
des vollelastischen Verzahnungsgliedes stattfindet und die Belastungsrichtung der kraftübertragenden
Zähne des Verzannungspaares senkrecht auf der Fußflanke (19, 23) der Verzahnung (5)
des vollelastischen Verzahnungsgliedes steht.
2. Zahntriebpaar nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne der Verzahnungen (5,
7) der beiden Verzahnungsglieder kurze radiale Zahnflanken (22) aufweisen, die sich beim Durchlaufen
der Verbindungslinie der Krümmungsmittelpunkte (Wl - Ml) decken.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19732348575 DE2348575C2 (de) | 1973-09-27 | 1973-09-27 | Feinverzahntes Zahntriebpaar mit einem ständig in einer Richtung drehenden und einem von diesem getriebenen Verzahnungsglied |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19732348575 DE2348575C2 (de) | 1973-09-27 | 1973-09-27 | Feinverzahntes Zahntriebpaar mit einem ständig in einer Richtung drehenden und einem von diesem getriebenen Verzahnungsglied |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2348575B1 DE2348575B1 (de) | 1975-01-16 |
DE2348575C2 true DE2348575C2 (de) | 1975-08-14 |
Family
ID=5893798
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19732348575 Expired DE2348575C2 (de) | 1973-09-27 | 1973-09-27 | Feinverzahntes Zahntriebpaar mit einem ständig in einer Richtung drehenden und einem von diesem getriebenen Verzahnungsglied |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2348575C2 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4276785A (en) * | 1979-11-16 | 1981-07-07 | Rouverol William S | Low-noise gearing |
-
1973
- 1973-09-27 DE DE19732348575 patent/DE2348575C2/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2348575B1 (de) | 1975-01-16 |
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Legal Events
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