DE2709348B2

DE2709348B2 - Zahnradgetriebe

Info

Publication number: DE2709348B2
Application number: DE2709348A
Authority: DE
Inventors: Kenichi Ena Gifu Muranishi (Japan)
Original assignee: Ricoh Elemex Corp
Current assignee: Ricoh Elemex Corp
Priority date: 1976-03-03
Filing date: 1977-03-03
Publication date: 1979-06-21
Also published as: DE2709348C3; HK58285A; JPS52106061A; DE2709348A1; GB1579052A; JPS6011270B2; US4108016A

Description

Bei einem schon vorgeschlagenen Zahnradgetriebe gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 (DE-OS 2518013) sind die Zahnflanken des großen Zahnrades längs eines Radius ausgespart, der dem Kopf kreisradiusdesvierzähnigen kleinen Zahnrades entspricht; im übrigen befinden sich die Zähne in losem Eingriff. Treibt das kleine Zahnrad an, dann wird ein Eingriff zwischen einem Zahn des kleinen und des großen Zahnrades hergestellt, und das große Zahnrad wird so lange angetrieben, bis der in Eingriff stehende Zahn des kleinen Zahnrades in die halbkreisförmige Flanke des Gegenzahnes gelangt und längs der Oberfläche dieser Flanke entlanggleitet, ohne weiter Kraft: auf den Zahn des großen Zahnrades auszuüben. Gleichzeitig sitzt der übernächste Zahn des großen Zahnrades auf dem Zahnkopf des nachfolgenden Zahnes des kleinen Zahnrades auf, so daß die Drehung des großen Zahnrades abrupt zum Stillstand kommt, bis der genannte nachfolgende Zahn des kleinen Zahnrades wieder in Eingriff mit dem Zahn tritt, der auf den vorher in Eingriff befindlichen Zahn des großen Zahnrades nachfolgt. Das vorgeschlagene Getriebe bildet somit in der Wirkung eine intermittierende Antriebsübertragung ähnlich einem Malteserkreuzgetriebe.

Erfolgt nun Antriebsumkehr, dann tritt ein Zahn des großen Zahnrades mit einem Zahn des kleinen Zahnrades in Eingriff und dreht dieses über einen kleinen Winkelbereich, bis der nachfolgende Zahn des großen Zahnrades gegen den Zahnkopf des !nachfolgenden Zahnes de» kleinen Zahnrades anschlägt und mit diesem in formschlüssigen Sperreingriff tritt. Ein Antrieb vom großen Zahnrad auf das kleine ist mithin nicht möglich.

Allerdings ist der Achsabstand der beiden Zahnräder sehr genau vorgegeben, wobei ein nur geringfügiges Unterschreiten zum Festklemmen des Getriebes und ein geringfügiges Überschreiten zu erhöhtem Verschleiß und zu einer unsauberen Funktion führt, da eine präzise Steuerung der diskontinuierlichen Bewegung des großen Zahnrades nicht mehr gewährleistet ist. Es ist daher neben dem Erfordernis hoher Herstellungsgenauigkeit der betroffenen Zahnflanken selbst insbesondere auch auf genaues Einstellen der Achsabstände während der Montage zu achten. Schließlich ist das nachträglich bekanntgewordene Getriebe auch außerstande, für einen annähernd kontinuierlich erfolgenden Abtrieb zu sorgen.

Ausgehend von diesem älteren Vorschlag ist es Aufgabe der Erfindung, die Anforderungen an die Einstellarbeiten bei der Montage zu verringern.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Bei dem erfindungsgemäßen Zahnradgetriebe erfolgt die Antriebsübertragung ebenfalls wie bei dem vorgeschlagenen Getriebe vom kleinen Zahnrad zum großen Zahnrad, wobei jedoch nicht, wie beim eingangs genannten Getriebe, nach jedem Zahneingriff die Drehung des großen Zahnrades unterbrochen wird, sondern das große Zahnrad wird im wesentlichen kontinuierlich weitergedreht. Bei Antriebsumkehr legt zunächst das große Zahnrad ebenfalls eine gewisse Tutgangstrecke zurück, die dem großen Zahnspiel entspricht, dann tritt gegebenenfalls ein Zahn des großen Zahnrades mit einem Zahn des kleinen Zahnrades in Eingriff und verdreht dieses über einen kleinen Winkelbereich, bis der Zahnkopf des nachfolgenden Zahnes mit der Abflachung des Zahnes des kleinen Zahnrades in Eingriff tritt, worauf die Drehung beider Zahnräder gehemmt wird. Wegen des großen Zahnspieles, und wegen der verbreiterten Abflachung der Zahnköpfe des kleinen Zahnrades, auf die ein Zahnkopf des großen Zahnrades an beliebiger Stelle auftreffen kann, sind die Anforderungen an die Genauigkeit des Achsabstandes g.:ring, so daß bei der Montage keine besonderen Einstellarbeiten erforderlich sind.

Die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Zahnradgetriebes sind insbesondere bei dessen Verwendung in einem Uhrwerk von Vorteil: Ein derartiges Uhrwerk weist einen oftmals sehr empfindlichen Antrieb auf, wie etwa eine Unruhe, eine Stimmgabel, einen Schrittschaltmotor oder dergleichen; ordnet man zwischen dem Antrieb und dem weiteren Räderwerk des Uhrwerks das erfindungsgemäße Zahnradgetriebe an, dann verhindert dieses wirksam bei Kraftumkehr eine nennenswerte Einwirkung auf den Antrieb, die d^;esen beschädigen bzw. in eine unwirksame Lage bringen könnte, aus der der Antrieb nach Fortfall der störenden Einwirkung nicht mehr von selbst in Gang kommen könnte. Eine derartige störende Einwirkung liegt dann vor, wenn Kräfte auf die dem Räderwerk nachgeschalteten Zeiger einwirken; eine derartige Einwirkung liegt beispielsweise beim Auftreten von Trägkeitskräften bei schweren Zeigern vor, die von deren Eigengewicht herrühren, wird aber im Regelfall durch das Verstellen der Zeiger ausgelöst, wobei zwischen dem erfindungsgemäßen Zahnradgetriebe und den Zeigern eine Rutschkupplung angebracht ist, die ein Verstellen selbst bei sperrendem Zahnradgetriebe gestattet. Hierbei ist wegen des besonders gedrängten Aufbaus bei vielen Uhrwerken besonders von Vorteil, daß das erfindungsgemäße Zahnradgetriebe selbst bei

Vorliegen hoher Toleranzen in Verzahnung und Achsabstand zuverlässig arbeitet und daß somit der auch durch Justieren gebildete Aufwand bei der Herstellung eines Uhrwerks wesentlich verringert wird.

Zwar ist bereits ein asymmetrisches Zahnradgetriebe bekannt (FR-PS 1157102, insbesondere Fig. 1 und 2), bei dem die Zahnköpfe des normalerweise angetriebenen Zahnrades abgeflacht sind und mit den Zähnen des antreibenden Zahnrades bei Drehung entgegen der vorgeschriebenen, zulässigen Drehrichtung in formschlüssigen Sperreingriff treten, so daß dieses Getriebe als Gesperre gegen Drehrichtungsumkehr dient.

Es wäre jedoch bei der bekannten Verzahnung ein umgekehrter Antrieb von dem eigentlichen Abtriebsrad her grundsätzlich möglich, vorausgeseizt, die vorgeschriebene Drehrichtung wird eingehalten. Das bekannte Zahnradgetriebe ist somit zur Lösung der obenstehenden Aufgabe trotz gewisser, äußerlicher Übereinstimmungen mit dem Gegenstand der Erfindung nicht geeignet.

In folgenden ist ein Ausfühnmgsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert. Ls zeigt

Fig. 1 einen Ausschnitt aus dem Rädergetriebe für eine einen Schrittschaltmotor als Antrieb enthaltenden, quarzgesteuerten Uhr (nicht dargestellt), in der Relativstellung bei normaler Antriebsübertragung vom antreibenden kleinen Zahnrad auf das angetriebene große Zahnrad,

Fig. 2 einen Fig. 1 entsprechenden Ausschnitt in einer Stellung, in welcher das große Zahnrad (durch das Verstellen der Uhrzeiger im Gegenzeigersinn) angetrieben wird, eine Antriebsübertragung auf das kleine Zahnrad jedoch durch Sperreingriff verhindert ist, und

Fig. 3 eine Darstellung entsprechend Fig. 2, jedoch bei Antrieb des großen Zahnrades im Uhrzeigersinn.

Das in der Zeichnung dargestellte Getriebe gehört zum Räderwerk einer quarzgesteuerten Uhr, die von einem SchrKischaltmotor angetrieben wird, der einen Läufer aufweist, welcher durch in Sekundenabständen erzeugte Impulse um jeweils einen Pol weitergedreht wird. Ein derartiger Schrittschaltmotor weist somit vorbestimmte Ruhelagen auf, aus denen er jeweils selbst wieder anlaufen kann; wird der Motor in eine Winkellage zwischen zwei nebenoinanderliegenden Ruhelagen verstellt, dann kann er aus eigener Kraft nicht mehr anlaufen. Im vorliegenden Fall hat der Läufer 6 Magnetpole und ist mit einem kleinen Zahnrad 1 verbunden, welches entsprechend der Anzahl der Magnetpole sechs Zähne aufweist und sich in Eingriff mit einem großen Zahnrad 2 befindet, welches sechzig Zähne aufweist und zusammen in Eingriff mit weiteren Zahnrädern den Minuten- und Stundentrieb zum Bewegen der Uhrzeiger bildet.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, nimmt die Stärke der Zähne des kleinen Zahnrads 1 zu den Zahnköpfen hin zu, die zu einer im wesentlichen ebenen Stirnfläche Ie abgeflacht sind. Demgegenüber weist das abtriebsseitige, große Zahnrad 2 sehr dünne bzw. schmale Zähne auf. Wegen dieser Ausbildung ist die unbehinderte Übertragung des Antriebs vom kleinen Zahnrad 1, das sich bei normalem Betrieb mit dem Läufer des Schrittschaltmotors in einer vorgegebenen Richtung dreht, ohne weiteres möglich. Wird nun zum Einstellen der Uhrzeiger eine Stellkrone der Uhr herausgezogen, so wird zunächst die Erzeugung von Antriebsimpulsen unterbrochen, so daß der Motor in einer seiner Ruhelagen stehenbleibt. Wird die

|5 Krone dann gedreht, so wird die dazu aufgebrachte Antriebskraft auf das Räderwerk und somit auch auf das große Zahnrad 2 übertragen. Wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, kann dieses infolge der oben beschriebenen Ausbildung der Zähne jeweils im Uhrzeiger-

-° oder Gegenzeigersinn nur um ein kleines Stück gedreht werden und gelangt dann in :ine Sperrstellung gegenüber dem kleinen Zahnrad 1, zo daß dieses nur um einen kleinen Winkelbereich verdreht wird und eine weitere Drehung nicht auf dieses übertragen wer-

-'5 den kann. Um die Einstellung der Zeiger dennoch zu ermög)^;chen, ist zwischen dem Räderwerk der Uhr und dem großen Zahnrad 2 eine Rutschkupplung ausgebildet.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, kann das

w kleine Zahnrad 1 bei Antriebsumkehr nur um ca. 15 ³ verdreht werden, wobei außer der genannten Rutschkupplung und dem dargestellten Zahnradgetriebe kein weiterer, komplizierter Mechanismus oder eine Einstellmöglichkeit für die Rutschkupplung erforder-

Γ) Hch ist.

Gemäß einem weiteren, in der Zeichnung nicht dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Schrittschaltmotor nur zwei Magnetpole auf, und die Anzahlen der Zähne des kleinen und großen Zahnrads 1 und

·»<> 2 können variiert werden.

Wie aus der Zeichnung ferner ersichtlich ist, sind die Ecken Ib der an den Zahnköpfen des kleinen Zahnrads 1 vorgesehenen Abflachungen la so weit abgerundet, daß die Sperrwirkung dadurch nicht be-

■r> einträchtigt ist, daß aber ein reibungsfreiercr Eingriff bei ordnungsgemäßem Betrieb möglich ist. Im übrigen sind die Durchmesser der dargstellten Zahnräder derart ausgelegt, daß sich zum Sicherstellen der selbstsperrenden Wirkung eine möglichst lange Eingriffs-

>o länge ergibt, wobei die Zähne von kleinem und großem Zahnrad 1 und 2 so dünn wie möglich auszubilden sind; es ist daher das kleine Zahnrad mit einem möglichst großen Durchmesser ausgebildet, der jedoch zum Sicherstellen einer zuverlässigen Sperrwirkung kleiner ist als der Durchmesser des großen Zahnrades 2.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zahnradgetriebe mit symmetrischen, schlanken Zähnen, insbesondere für Uhrwerk, mit einem kleinen, antreibenden Zahnrad, das mit einem großen Zahnrad in Eingriff steht, wobei ein Antrieb von dem großen Zahnrad her durch Sperreingriff der Zahnräder verhindert wird und der Achsabstand derart gewählt ist, daß bei Antriebsumkehr eine Zahnflanke des großen Zahnrades auf einen Zahnkopf des kleinen Zahnrades aufläuft, dadurch gekennzeichnet, daß

- zwischen den Zähnen ein Zahnspiel in der Größenordnung einer Zahnbreite vorliegt,

- beim kleinen Zahnrad (1) die Zähne zu den Zahnköpfen hin eine zunehmende Zahndicke aufweisen und die Zabnköpfe abgeflacht (la) sind und

- beim großen Zahnrad (2) die Zähne mit geringer, etwa konstanter Zahndicke ausgebildet sind.

2. Zahnradgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne des kleinen Zahnrades (1) konkav eingewölbte Zahnkopfflächen (la) haben.

3. Zahnradgetriebe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnköpfe des großen Zahnrades (2) stark konvex gewölbt verlaufen.