DE2528466A1

DE2528466A1 - Spielfreies zahnrad

Info

Publication number: DE2528466A1
Application number: DE19752528466
Authority: DE
Inventors: Erwin Eberle; Klaus Schulz
Original assignee: Fernsteuergeraete Kurt Oelsch GmbH
Current assignee: Fernsteuergeraete Kurt Oelsch GmbH
Priority date: 1975-06-26
Filing date: 1975-06-26
Publication date: 1977-01-13

Description

Spielfreies Zahnrad Die Erfindung betrifft ein ein spielfreies Zahnrad bestehend aus zwei aufeinanderliegenden Scheiben, die mit übereinstimmenden, im Ruhezustand gegeneinander winkelversetzten Verzahnungen versehen und elastisch gegeneinander verdrehbar sind, so daß die Verzahnungen im Eingriffszustand bei im wesentlichen fluchtender Anordnung gegeneinander verspannt sind.
Solche Zahnräder werden zur Übertragung von als Drehbewegungen vorliegenden Stell- oder Meßgrößen verwandt, bei denen es darauf ankommt, daß die übertragung der Stell- oder Meßgröße nicht durch Lose zwischen den Zahnrädern verfälscht wird. Durch die gegenseitige Verspannung der beiden Verzahnungen beim Eingriff eines anderen Zahnrades wird diese Lose herausgenommen. An jedem Zahn des eingreifenden Zahnrades liegt unter der elastischen Verspannung jeweils die Flanke eines Zahnes der einen Scheibe und die gegenüberliegende Flanke eines benachbarten Zahnes der anderen Scheibe an. Die Verspannung der Zahnräder gegeneinander muß dabei je nach dem jeweiligen Anwendungsfall genau bemessen werden: Ist die Verspannung der Verzahnungen im Eingriffszustand zu groß, so führt dies zu einer unerwünschten Erhöhung der Reibungswiderstände. Das ist besonders nachteilig, wenn geringe Drehmomente übertragen werden sollen. Ist dagegen die Verspannung zu gering, so kann sie bei der Übertragung großer Drehmomente überwunden werden, wodurch wieder Lose auftritt. Ein spielfreies Zahnrad sollte andererseits ein möglichst einfacher Getriebbauteil sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein spielfreies Zahnrad der eingangs definierten Art in konstruktiv einfacher Weise so auszubilden, daß sich eine definierte Verspannung der Verzahnungen im Eingriffszustand ergibt.
Erfindunggemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Scheiben durch einen außermittig angeordneten axialen Zapfen in einer eine Federung in peripherer Richtung zulassenden Weise miteinander verbunden sind.
Die Erfindung ist nachstehend an einigen Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert: Fig. 1 zeigt eine Ansicht eines spielfreien Zahnrades von rechts in Fig. 2 gesehen, Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie II-II von Fig. 1, Fig. 3 zeigt eine Ansicht einer anderen Ausführungsform eines spielfreien Zahnrades von rechts in Fig. 4 gesehen, Fig. 4 zeigt einen Schnitt längs der Linie IV-IV von Fig. 3, Fig. 5 zeigt die mit einem Zapfen versehene Scheibe des spielfreien Zahnrads von Fig. 3, Fig. 6 zeigt eine Ansicht ähnlich Fig. 3 einer anderen Ausführungsform der Erfindung, Fig. 7 zeigt einen Schnitt längs der Linie VII-VII von Fig. 6.
Das spielfreie Zahnrad gemäß Fig. 1 und 2 besteht aus zwei ringförmigen Scheiben 1o und 12, die unter Zwischenlage einer Gleitschicht 14 aufeinanderliegen und auf einem Nabenteil 16 sitzen. Der Nabenteil 16 ist auf einer Seite gestuft und bildet nach einer Seite hin zwei Schultern 18, 20. Die Scheibe 1o sitzt mit Spielpassung auf dem Nabenteil 16 und wird zwischen der Schulter 18 und der Gleitschicht 14 gehalten. Die Scheibe 12 ist fest mit dem Nabenteil verbunden, und zwar dadurch, daß sie zwischen der Schulter 20 und einem umgebördelten Rand 22 des Nabenteils 16 festgehalten wird. Auf dem in Fig. 2 linken Abschnitt ist der Nabenteil 16 mit einer Verzahnung 24 versehen und als Ritzel ausgebildet.
Die beiden Scheiben 1o und 12 weisen an ihrem Umfang übereinstimmende Verzahnungen 26, 28 auf.
In einer Lage, in welcher die beiden Verzahnungen 26 und 28 (wie in Fig. 1 erkennbar) etwas gegeneinander winkelversetzt sind, sind die beiden Scheiben 1o und 12 mit außermittig angeordneten, fluchtenden Bohrungen versehen. Einen entsprechenden Durchbruch weist auch die Gleitschicht 14 auf. Diese Bohrungen sind zur Bildung eines federnden Zapfens mit einer gummielastischen Kunststoffmasse ausgegossen. Vorzugsweise wird die Kunststoffmasse von Silicon-Kunststoff gebildet.
Im Eingriffszustand werden die beiden Scheiben 26 und 28 unter Verformung des elastischen Zapfens 30 gegeneinander verdreht, so daß die Verzahnungen 26, 28 gegeneinander verspannt sind und z.B. die Flanke 32 eines Zahnes der Verzahnung 26 auf einer Seite und die Flanke 34 des benachbarten Zahnes der Verzahnung 28 auf der anderen Seite an einem Zahn eines in die Verzahnungen 26 und 28 eingreifenden Zahnrades anliegt.
Bei dieser Konstruktion kann die Verspannung der Verzahnungen 26 und 28 gegeneinander im Eingriffs zustand sehr einfach an die verschiedenen Erfordernisse angepaßt werden. Es ist beispielsweise möglich, den Abstand der fluchtenden Bohrungen und damit des Zapfens 30 von der Zahnradachse zu verändern. Es kann auch der Durchmesser des Zapfens den Erfordernissen entsprechend variiert werden. Schließlich ist es möglich, die Bohrungen mit verschiedenen Materialien zur Erzielung unterschiedlicher Elastizität auszugießen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 bis 5 besteht das spielfreie Zahnrad ebenfalls aus zwei Scheiben 36 und 38. Die Scheibe 38 weist vier Durchbrüche 40, 42, 44, 46 auf, die jeweils um 9 0 gegeneinander winkelversetzt sind. In jeden der Durchbrüche ragt eine radial sich erstreckende federnde Zunge 48, 50, 52, 54 hinein. Die Scheibe 38 ist als Kunststoffspritzgußteil hergestellt, und die Zungen 48-54 haben unterschiedliche Dicke, so daß sie unterschiedlich elastisch sind. Die ebenfalls als Kunststoffspritzgußteil ausgeführte Scheibe 36 weist eine zentrale Nabe 56 auf, auf welcher die Scheibe 38 sitzt. Die Scheibe 36 besitzt ferner einen außermittig angeordneten zylindrischen Zapfen 58. Dieser Zapfen ragt in der in Fig. 3 dargestellten relativen Lage der beiden Scheiben 36 und 38 in den Durchbruch 40 hinein und wird zwischen der Zunge 48 und dem Rand des Durchbruches 40 gehalten, wobei die Wandung des Durchbruches 40 im Bereich des Zapfens 58 entsprechend zylindrisch geformt ist.
Die beiden Scheiben 36 und 38 sind mit übereinstimmenden Verzahnungen 60, 62 versehen, die, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, im Ruhezustand des Zahnrades etwas gegeneinander winkelversetzt sind. Greift eine Verzahnung in die Verzahnungen 60, 62 ein, so wird die Scheibe 38 etwas gegenüber der Scheibe 36 verdreht, wobei die Zunge 48 elastisch durchgebogen wird.
Dadurch erfolgt eine elastische Verspannung der beiden Verzahnungen 60 und 62 gegeneinander.
Statt in der dargestellten Lage zu der Scheibe 36 kann die Scheibe 38 aber auch in drei weiteren, jeweils um 9o° gegeneinander winkelversetzten Lagen auf die Scheibe 36 aufgesetzt werden, wobei der Zapfen 38 jeweils in eine der anderen Ausnehmungen 42, 44 oder 46 eingreift. In der Eingriffsstellung erfolgt wieder eine geringfüge relative Winkelverdrehung der Scheiben 36 und 38 gegeneinander. Dieser Winkelverdrehung entspricht aber infolge der geringeren Breite der Zungen 50, 52, und 54 jeweils eine entsprechend geringere Verspannung der Verzahnungen 60 und 62 gegeneinander. Es kann also unter Verwendung einheitlicher Spritzgußteile wahlweise ein spielfreies Zahnrad mit verschiedener Verspannung der Verzahnungen gegeneinander erhalten werden, um die Verspannung an den jeweiligen Anwendungsfall anzupassen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 und 7 ist ebenfalls an einer Scheibe 64, die mit einer Nabe 66 versehen ist, ein Zapfen 68 vorgesehen. Der Zapfen 68 greift in einen Duchbruch 70 einer zweiten Scheibe 72 ein, in den eine im wesentlichen radial sich erstreckende Zunge 74 hineinragt. Die Scheibe 72 ist auf der Nabe 66 der Scheibe 64 gelagert. Der Zapfen 68 ist zwischen der Wandung des Durchbruchs 70 und der Zunge 74 gehalten.
Der Zapfen 68 ist jedoch bei dieser Ausführungsform nicht von vornherein mit der Scheibe 64 als einheitlicher Spritzgußteil hergestellt. Vielmehr sitzt der Zapfen 68 exzentrisch auf einem Lagerzapfen 76, der in der Scheibe 64 gelagert ist. Der Lagerzapfen 76 weist auf der dem Zapfen 68 abgewandten Seite einen Kopf 78 auf.
Die beiden Scheiben 64 und 72 weisen ebenfalls wieder übereinstimmende Verzahnungen 80 bzw. 82 auf. Die relative Winkellage dieser beiden Verzahnungen 80 und 82 in Ruhestellung, und damit der Verspannwinkel der Scheiben in der Eingriffsstellung können durch Verdrehen des Zapfens 68 um die Achse des Lagerzapfens 76 justiert werden. Wenn der gewünschte Verspannwinkel erreicht ist, wird der Lagerzapfen 76 mit seinem Kopf 78 mit der Scheibe 64 durch Verschweißen fest verbunden. Es können in nicht dargestellter Weise ähnlich wie bei der Ausführungsform nach Fig. 3 mehrere Durchbrüche nach Art des Durchbruches 70 an der Scheibe 72 vorgesehen sein, wobei die Zungen unterschiedliche Breite und damit unterschiedliche Elastizität besitzen.

Claims

Patentansprüche

1. Spielfreies Zahnrad bestehend aus zwei aufeinanderliegenden Scheiben, die mit übereinstimmenden, im Ruhezustand gegeneinander winkelversetzten Verzahnungen versehen und elastisch gegeneinander verdrehbar sind, so daß die Verzahnungen im Eingriffszustand bei im wesentlichen fluchtender Anordnung gegeneinander verspannt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (10, 12; 36, 38; 64, 72) durch einen außermittig angeordneten axialen Zapfen (30; 58; 68) in einer eine Federung in peripherer Richtung zulassenden Weise miteinander verbunden sind.

2. Spielfreies Zahnrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Scheiben (1o, 12) außermittig angeordnete fluchtende Bohrungen aufweisen, die zur Bildung des federnden Zapfens (30) mit einer gummielastischen Kunststoffmasse ausgegossen sind.

3. Spielfreies Zahnrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffmasse von Siliconkunststoff gebildet wird.

4. Spielfreies Zahnrad nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Scheiben (10, 12) eine Gleitschicht (14) angeordnet ist, die einen mit den Bohrungen fluchtenden Durchbruch aufweist.

5. Spielfreies Zahnrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Scheiben (10, 12) auf einer Nabe (16) sitzen, wobei die eine Scheibe (12) fest mit der Nabe (16) verbunden und die andere (1o) mit Spiel auf der Nabe (16) gelagert ist.

6. Spielfreies Zahnrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (16) nach einer Seite hin zwei Ringschultern (18, 20) bildet und die feste Scheibe (12) zwischen der Ringschulter (20) kleineren Durchmessers und einem umgebördelten Rand (22) der Nabe (16) gehalten ist, während die andere Scheibe (1o) zwischen der Gleitschicht (14) und der Ringschulter (18) größeren Durchmessers sitzt.

7. Spielfreies Zahnrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (16) anschließend an die Ringschulter größeren Durchmessers ein Ritzel (24) bildet.

8. Spielfreies Zahnrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Scheiben (38) einen Durchbruch (40) aufweist, in die eine radial sich erstreckender federnde Zunge (48) hineinragt, und daß an der anderen Scheibe (36) ein Zapfen (58) sitzt, der in den Durchbruch (40) hineinragt und zwischen der Zunge (48) und dem Rand des Durchbruches (40) gehalten ist.

9. Spielfreies Zahnrad nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die eine der Scheiben (38) mehrere gegeneinander winkelversetzte Durchbrüche (4o, 42, 44, 46) aufweist, in die federnde Zungen (48, 50, 52, 54) unterschiedlicher Steifigkeit hineinragen, wobei der Zapfen (58) der anderen Scheibe (36) bei verschiedenen relativen Winkellagen der Scheiben (36, 38) wahlweise in einen der Durchbrüche eingreift.

10. Spielfreies Zahnrad nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß beide Scheiben (36, 38) mit Zungen (48...54) bzw.

Zapfen (58) als Kunststoffspritzgußteile hergestellt sind.

11. Spielfreies Zahnrad nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die den Zapfen (58) tragende Scheibe (36) eine Nabe (56) aufweist, auf welcher die mit den Durchbrüchen (40...46) versehene Scheibe (38) gelagert ist.

12. Spielfreies Zahnrad nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (68) exzentrisch an einem in der zugehörigen Scheibe (64) gelagerten Lagerzapfen (76) sitzt, welcher letztere nach einer durch Verdrehung des Zapfens erfolgten Justage des Verspannwinkels der Scheiben (64, 72) zueinander mit der zugehörigen Scheibe (64) fest verbunden ist.

13. Spielfreies Zahnrad nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerzapfen (76) auf der dem Zapfen (68) abgewandten Seite der Scheibe (64) einen Kopf (78) aufweist, der zur festen Verbindung mit der Scheibe (64) mit dieser verschweißt ist.