DE2351603C2 - Feinstverzahntes Zahntriebpaar mit intermittierendem Antrieb - Google Patents

Description

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein intermittierend arbeitendes Zahnradgetriebe mit einer Feinstverzahnung zu schaffen, das einen gleichmäßigen Kraftstoß beim Kuppelvorgang ermöglicht. Außerdem soll das volle Drehmoment möglichst frühzeitig übertragen werden. Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst.

Vorteile

Die drei Einlaufzähne bewirken, daß ein Aufsetzen der Zähne der Verzahnungspaarungen beim Kuppeln verhindert wird. Außerdem übertragen die drei Einlaufzähne ein derartiges Drehmoment, daß die losen in den Getriebeteilen bereits durchlaufen sind, wenn der vierte Zahn des Abtriebsgüedes mit der Verzahnung der umlaufenden Antriebswalze in Eingriff gelangt Hierdurch wird eine frühzeitige Übertragung des vollen Drehmomentes ermöglicht

Erläuterung der Erfindung

Ein Ausführungsbeispiel wird an Hand der Figuren erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schaubildliche Darstellung eines Zahntriebpaares mit Feinstverzahnung, d«s aus einer Antriebswalze und einem Nockenglied besteht,

Fig.2 Verzahnungspaarung in vergrößertem Maßstab mit Teilungsversau: gegen Aufsetzen der Zähne beim Kuppeln,

F i g. 3 wie F i g. 2, wobei insbesondere die Kopfkorrektur gegen das Aufsetzen der Zähne dargestellt ist, und

F i g. 4 den ersten Einlaufzahn des Nockengliedes in vollem Eingriff.

Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung für Typenhebelgetriebe. Das als Trägerwelle ausgebildete Trägerrrohr 3, gemäß F i g. 1, weist eine umspritzte Feinstverzahnung 5 aus einem vollelastischen Kunststoff auf. Dieser Kunststoff besteht z. B. aus einem Polyamid, der zu der Gruppe der thermoplastischen Kunststoffe gehört Diese Feinstverzahnung 5 der Antriebswelle 1 wirkt mit einer ebenfalls feinstverzahnten Verzahnung 7 eines Nockengliedes 9 aus einem weniger elastischen Kunststoff, z. B. einem Arzetalharz, zusammen. Dieses Nockenglied 9 ist auf einem Zwischenhebel 11 drehbar gelagert und über nicht dargestellte Steuerglieder mit der Antriebswelle 1 kuppelbar. Durch Formschluß dreht sich das Nockenglied 9 und schwenkt dabei den Zwischenhebel 11. der in bekannter Weise über einen Zugdraht 13 einen Typenhebel 15 beaufschlagt. Die Feinstverzahnungen 5, 7 weisen Zahnteilungen um etwa 1 mm auf, wobei die Zahnteilungen der Feinstverzahnung 7 des Nockengliedes 9 kleiner als die (5) der Antriebswalze 1 ist. Dieses ist wegen der Verformung der elastischen Verzahnung bei der Kraftübertragung erforderlich.

In den F i g. 2 bis 4 sind die Zähne 23 der Verzahnung 5 der Antriebswalze 1, die das volle Drehmoment übertragenden Zähne 25 und die drei Einlaufzähne 17, 19, 21 des Nockengliedes 9 in vergrößertem Maßstab dargestellt. Hierbei sind die Verzahnungen im unbelasteten Zustand dargestellt. In den Figuren sind übrigens die Kopfkorrekturen der drei Einlaufzähne 17, 19, 21 gegenüber den übrigen gleichmäßig ausgebildeten Zähnen 25 zu sehen, wobei die Umrißformen der Zähne 25 gestrichelt dargestellt sind. Die drei Einlaufzähne 17, 19,21 weisen einerseits Freischnittflächen 27,29,31 auf und andererseits sind die beiden ersten Zähne 17, 19 zusätzlich mit Erhöhungen 37, 39 versehen. Die Höhe der drei Einlaufzähne 17.19.21 nimmt vom ersten Einlaufzahn 17 bis zum dritten Einiaufzahn 21 ab.

In der F i g. 2 ist die Verkürzung der Zahnteilung der ersten drei Einlaufzähne 17, 19, 21 gegenüber den Zahnteilungen der folgenden Zähne 25 und den Zahnteilungen der Zähne 23 der Antriebswalze 1 deutlich zu erkennen. Durch diesen Teilungsversatz wird ein Aufsetzen des zweiten Einlaufzahnes 19 auf den Zahn 23 verhindert wenn der erste Zahn 17 auf die Spitze eines Zahnes 23 treffen sollte. Der Kuppelvorgang wird also nicht gestört.

Die F i g. 2,3 und 4 zeigen, daß die drei Einlaufzähne noch mit Freischnittflächen 27, 29, 31 versehen sein müssen, wenn die Kupplung einwandfrei erfolgen soll. Durch den ersten Belastungsstoß verformen sich nämlich die plötzlich belasteten Zähne 23 derart, daß die Kopfflanken 50 der Zähne des Nockengliedes 9 auf die Flanken 41 der Zähne 23 der Antriebswalze 1 zu früh aufsetzen und die Zähne 23 von hinten auf Biegung beanspruchen. Beim Rausdrehen der Zähne des Nockengliedes 9 aus den Zähnen 23 der Antriebswalze 1 kann also Zahnbruch entstehen. Dieses zu frühe Aufsetzen wird durch die Freischnittflächen 27,29,31 vermieden.

Um die losen in den Getriebeteilen möglichst frühzeitig herauszuholen, weisen die ersten beiden Einlaufzähne 17, 19 noch Erhöhungen 37, 39 auf. Wäre die Erhöhung 37 gemäß F i g. 3 nicht vorhanden, dann würde der erste Zahn 17 noch keine Kraft übertragen können. Andererseits bewirken die Erhöhungen 37, 39 an den Einlaufzähnen 17, 19, daß die Zähne 23 schon zu Beginn des Kupplungsvorganges nicht auf Biegung beansprucht werden. Die Belastungsrichtung der kraftübertragenden Zähne steht auch hierbei bereits senkrecht auf der Fußflanke 43 des vollelastischens Zahnes 23 (F i g. 3). Die geometrischen Verlängerungen der radialen Flanken 47, 49, 51 der Einlaufzähne 17, 19, 21 verlaufen durch den Krümmungsmittelpunkt des Nckkengliedes 9, welcher nicht dargestellt ist.

Der Teilungsversatz und die Kopfkorrektur der drei Einlaufzähne 17, 19, 21 ermöglichen einen immer gleichmäßigen Kraftstoß beim Kuppelvorgang. Die Einlaufzähne 17, 19, 21 weichen beim ersten Kraftstoß nicht aus, sondern bewirken, daß die losen in den Getriebeteilen bereits durchlaufen werden, bevor der nicht korrigierte vierte Zahn in Eingriff gelangt. Hierdurch wird eine frühzeitige Übertragung de·; vollen Drehmoments erzielt. Beim Kuppelvorgang treten also keine Blockierungen oder sonstige Störungen auf, die die Lebensdauer der Verzahnungspaarungen beeinträchtigen.

Nach dem Einlaufvorgang der drei Einlaufzähne 17, 19, 21 übernehmen die hochbelastbaren Zähne mit den eingangs genannten Eigenschaften gemäß der Patentanmeldung P 23 48 575 die Übertragung des vollen Drehmoments. Das erfindungsgemäße intermittierend arbeitende Zahntriebpaar mit Feinstverzahnung zeichnet sich durch eine störungsfreie Kupplung und durch eine lange Lebensdauer aus. Außerdem wird eine schnelle Übertragung des vollen Drehmoments ermöglicht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Feinstverzahntes Zahntriebpaar mit Zahnteüungen z. B. von etwa 1 mm mit einer stetig in einer Richtung drehenden Antriebszahnwelle und einem mit diesem zur Ausführung kurzzeitiger Funktionen wie Typenhebelantrieb, Leerschrittantrieb usw. kuppelbaren, unterbrochen gezahnten Antriebsglied, z.B. Nockenglied, wobei die Antriebswelle aus einem vollelastischen und das Abtriebsglied aus einem weniger elastischen Werkstoff bestehen und wobei die Zahnteilung des Nockengliedes kleiner als die der Antriebszahnwelle ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnteilung mindestens der ersten drei Einlaufzähne (17, 19, 21) de? Abtriebsgliedes (9) kleiner als die der darauffolgenden Zähne (25) ist, daß mindestens die ersten drei Einlaufzähne (17, 19. 21) Freischnittflächen (27, 29, 3i) aufweisen und daß die Zahnhöhen mindestens der mit einer Abrundung an der Kopffläche versehenen ersten drei Einlaufzähne (17,19,21) vom ersten (17) zum dritten Einlaufzahn (21) hin kleiner werden.

   Stand der Technik

   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 Eigenschäften eine starke Verminderung der Geräuschbildung und auch eine Schonung der gesamten Konstruktion bedingen.

   Untersuchungen zur Tragfähigkeit thermoplastischer Kunststoffzahnräder haben gemäß »Konstruktion«, 20. Jahrgang (1968) Heft 10, S. 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 feinstverzahnten Zahntriebpaaren aus Kunststoff mit den üblichen Verzahnungen wie Evolventenverzahnung, Novikov-Verzahnung usw. Zahnbrüche festgestellt.

   Durch die deutsche Patentanmeldung P 23 48 575 wurde ein feinstverzahntes Zahntriebpaar, nach dem Ausgangspunkt der Erfindung, mit einem hochbelastbaren Verzahnungsprofil vorgeschlagen. Die Umrißformen dieser Zähne sind so ausgebildet, daß beim Durchlaufen der geometrischen Verbindungslinie zwischen den Krümmungsmittelpunkten der beiden Verzahnungsgixdei eine vollflächige Berührung der ktaftübertragenden Zahnflanken stattfindet, die Belastungsrichtung der kraftübertragenden Zähne des Verzahnungspaares senkrecht auf der Fußflanke des vollelastisehen Verzahnungsgliedes steht und daß die Kopfflanken der Zähne des weniger elastischen Verzahnungsgliedes gegenüber den Fußflanken der Zähne des vollelastischen Verzahnungsgliedes um etwa 5 Grad steiler geneigt sind. Dieses Zahntriebpaar hat sich bewährt, denn die Biegebeanspruchungen an den Zähnen wurden weitgehend ausgeschaltet. Außerdem zeichnet sich dieses Zahntriebpaar durch die hohe Belastbarkeit und durch die lange Lebensdauer aus. Bei diesem festverzahnten Zahntriebpaar können allerdings Störungen beim Kuppelvorgang auftreten, und zwar dann, wenn die Zahnspitzen aufeinandertreffen. Hierbei können Blockierungen erfolgen, welche Zahnbrüche zur Folge haben können. Die vorgeschlagene Anordnung ermöglicht beim Kuppelvorgang nicht immer einen gleichmäßigen Kraftstoß, was z. B. beim Antrieb von Typenhebelgeräten zu Energieschwankungen und damit zu ungleichmäßigen Typenabdrücken führt

   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 Evolvenlenzähne einfach nicht zu. Außerdem sind derartige Evolventenverzahnungen auch nicht für Feinstverzahnungen mit Zahnhöhen unter 035 mm geeignet, da die Evolventenzähne hierbei keine optimalen Belastungsverteilungen und keine Überdeckungsgrade von 3 bis 4 ermöglichen. Diese bekannte Anordnung ermöglicht keinen gleichmäßigen Kraftstoß beim Kuppelvorgang. Auch ist durch die DT-AS 1 225 459 eine Schrägoder Bogenverzahnung für Zahnradpaare bekannt, bei der der Überdeckungsgrad größer als 1, aber nicht größer als 2 ist Dieser Stand der Technik beruht außerdem insbesondere auf der Erkenntnis, daß zwischen den Zahnflanken keine Gleitbewegung auftritt Der Zahneingriff solll hierbei nur auf den Wälzpunkt beschränkt sein. Dieses Zahnradpaar ermöglicht auch kein stoßfreies Kuppeln.

   Ferner ist durch die CH-PS 209 712 ein Zahnradgetriebe bekannt, bei dem 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 O35 mm weniger geeignet zumal diese unter anderem auch sehr schwierig herzustellen sind. Dieses Zahnradpaar ist aber nicht für einen intermittierenden Antrieb geeignet.

   Schließlich zeigt die GB-PS 741 376 eine Schraubenwelle mit einer Verzahnung, die zum sicheren und weichen Kuppeln eine hinterschnittene Fläche aufweist. Dieses Merkmal reicht aber zur Lösung unserer Aufgabe allein nicht aus. Es ist die Kombination von Merkmalen erforderlich, welche im Patentanspruch angegeben und durch diese bekannte Verzahnung weder bekannt noch nahegelegt sind.