DE3001782A1

DE3001782A1 - Zahnrad

Info

Publication number: DE3001782A1
Application number: DE19803001782
Authority: DE
Inventors: Walter David Badger
Original assignee: FMC Corp
Current assignee: FMC Corp
Priority date: 1979-01-18
Filing date: 1980-01-18
Publication date: 1980-07-24
Also published as: JPS55100462A; CA1121615A; GB2039662A; GB2039662B

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Veicemaxn, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

D1PL.-ING. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. Liska ?

8000 MÜNCHEN 86, DEN ^f.

POSTFACH 860 820 D/20 MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

FMC CORPORATION

200 E. Randolph. Drive

Chicago, Illinois, V.St.A.

Zahnrad

Ö30030/0&6U

Zahnrad .

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Zahnrad nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es sind Getriebe und Zahnräder bekannt, die aus einem Material gefertigte Körper und aus einem anderen Material geformte Zähne aufweisen» Beispielsweise zeigt die US-PS 2 179 967 ein Getriebe oder Zahnrad mit einem aus billigem, leicht bearbeitbarem Material gefertigten Körper und aus verschleißfestem Material geformten, verstärkten Zähnen. Die Zähne weisen Enden auf, die direkt in den Getriebe- oder Zahnkörper gegossen oder geschmolzen sind, so daß sie mit diesem ein Stück bilden. Die US-PS 2 764 900 zeigt ein Radelement, welches ein Körperteil aufweist, das aus Eisen enthaltendes Gußmetall gefertigt ist und Zahnsegmente aufweist, die aus einem anderen Guß-

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metall hergestellt sind, daß dauerhaft am Körperteil fixiert ist. Die US-PS 3 461 738 zeigt ein Getriebe, welches einen an eine Nabenplatte aus Strahl geschweißten Bronzering aufweist.

In der Kraftfahrzeugindustrie ist ein normiertes Aluminium-Nylon-Zahnrad benutzt worden. Höhere Kraftfahrzeugtemperaturen haben'an diesem Zahnrad beschleunigten Verschleiß bewirkt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein leichtes Zahnrad anzugeben, welches eine wesentlich größere Lebensdauer als das bekannte Aluminium-Nylon-Zahnrad aufweist.

Diese Aufgabe wird mit einem Zahnrad der eingangs genannten Art so gelöst, wie es im kennzeichnenden Teil des ■ Patentanspruchs 1 angegeben ist.

Bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen 2 bis 8 hervor.

In Zusammenfassung benutzt danach die vorliegende Erfindung verschleißfestes Material an Stellen, die einem Verschleiß ausgesetzt sind. Ein leichtes Kern-Einsatzstück ist für die Hauptmasse des Zahnrades vorgesehen. Dadurch sind Materialien so kombiniert, wie sie zur Herstellung eines leichten Zahnrades mit verbesserter Lebensdauer notwendig sind. Der Zahnring und der Einsatzkörper sind leicht herstellbar, leicht zusammensetzbar,gegen eine relative Verdrehung um eine zentrale Achse und gegen eine relative Verschiebung längs der zentralen Achse verriegelt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: -

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Figur 1 eine Explosionszeichnung eines ersten Ausfführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Zahnrades ,

Figur 2 eine Seitenansicht des zusammengesetzten Zahnrades nach Figur 1,

Figur 3 einen längs der Linie 3 - 3 in Figur 2 geführten zentralen Querschnitt,

Figur 4 eine Seitenansicht eines anderen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Zahnrades,

Figur 5 einen längs der Linie 5 - 5 in Figur 4 gefünrten zentralen Querschnitt,

Figur 6 in vergrößerter Darstellung eine Teilansicht des in Figur 5 dargestellten Querschnitts, und zwar bevor zwecks Herstellung einer Verbindung zwischen dem Zahnring und dem Einsatzkörper die Verformung vorgenommen worden ist, und

Figur 7 dieselbe Teilansicht wie in .Figur 6, nachdem die Verbindung durch Verformen hergestellt worden ist.

Nach den Figuren 1 bis 3 umfaßt ein zusammengesetztes Zahnrad 10 einen Zahnring 11 und ein Einsatzteil 12. Der Zahnring 11 ist aus verschleißfestem Metall, beispielsweise Hochfrequenzeisen M.P.I.P, rFOOOSP, gefertigt. Das Einsatzteil 12 ist aus einem leichten Metall, beispielsweise einer Aluminium-Spritzgußlegierung SAE 308, gefertigt. In der Figur 1 sind der Zahnring 11 und das Einsatzteil 12 getrennt und in den Figuren 2 und 3 zum Zahnrad 10 zusammengesetzt dargestellt.

Der Zahnring 11 weist eine Bohrung 14 mit einer zentralen Achse A₁ auf. Auf einer Seite des Zahnringes 11 ragt ein Flansch 15 radial in Richtung der zentralen Achse A₁ der Bohrung 14 nach innen. Dieser Flansch 15 weist eine radiale Seitenfläche 16 auf, die unmittelbar neben der Bohrung 14 angeordnet ist. Vier Federn 17 (siehe Figur 1)

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erstrecken sich axial in der Bohrung von der radialen Seitenfläche 16 des Flansches aus. Diese Federn 17 ragen anders als der Flansch 15 radial von benachbarten Innenflächen des Zahnringes 11 nach innen. Auf dem äußeren Rand des Zahnringes 11 sind Zähne 18 mit gewünschter Form und Größe vorgesehen.

Das Einsatzteil 12 weist eine Nabe 20 mit einer zentralen Bohrung 21 zur Aufnahme einer nicht dargestellten Achse oder Welle auf. Innerhalb der Nabe 20 ist bei deren Bohrung 21 eine Keilnut 22 vorgesehen, so daß die Nabe mit der Achse oder Welle drehfest verbunden werden kann. Von einem Ende der Nabe 20 erstreckt sich radial eine Platte 23, die zur Reduzierung ihres Gewichts Durchbrüche 24 aufweist. An der Peripherie der Platte ist ein Radkranz 25 vorgesehen, der sich axial zur Nabe 20 erstreckt. Innerhalb des Radkranzes 25 sind vier Nuten 26 vorgesehen, die sich axial erstrecken und mit den Federn 17 des Zahnringes 11 zusammenpassen. Das Sinsatzteil 12 kann axial in die Bohrung des Zahnringes 11 geschoben werden, bis es an die radiale Seitenfläche 16 stößt..

Die Federn 17 und die Nuten 26 verriegeln den Zahnring 11 und das Einsatzteil 12 gegen eine relative Verdrehung der beiden um die zentrale Achse A^. Der radiale Flansch 15 begrenzt eine relative Verschiebung des Zahnringes 11 und Einsatzteils 12 längs der zentralen Achse A^. Die dem Flansch. 15 gegenüberliegende Seite des Zahnrings 11 ist bei acht etwa äquidistanten Stellen verkerbt,um eine Verschiebung des Zahnrings 11 und Einsatzteils 12 relativ zueinander längs der zentralen Achse A^ in der entgegengesetzten Richtung zubegrenzen. Die Verkerbung wird so ausgeführt, daβ eine Klinge in die radiale Seitenfläche des Zahnringes 11 getrieben wird, so daß darin eine Kerbe 27 entsteht. Dabei verformt sich das

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Metall im Zahnring 11 zwischen der Kerbe 27 und der Bohrung 14 und drückt radial gegen das Einsatzteil 12. Auf diese Weise begrenzt ein Reibschluß zwischen Zahnring 11 und Einsatzteil 12 die Verschiebung der beiden relativ zueinander längs der zentralen Achse A₁ in der entgegengesetzten Richtung, also vom Flansch 15 fort.

In den Figuren 4 bis 7 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung durch ein zusammengesetztes Zahnrad 30 dargestellt, welches einen Zahnring 31 und ein Einsatzteil 32 aufweist. Der Zahnring 31 ist aus verschleißfestem Hochfrequenzmetall M.P.I.F. F0008P gefertigt. Das Einsatzteil 32 ist aus einer leichten Aluminium-Spritζgußlegierung·SAE 308 hergestellt.

Der Zahnring 31 weist eine Bohrung 34 mit einer zentralen Achse A₂ auf. An einer axial im Inneren der Bohrung 34 angeordneten Stelle ragt ein Flansch 35 radial in Richtung der zentralen Achse A₂ nach innen. Dieser Flansch 35 weist radiale Seitenflächen 33 und 36 auf. Von der radialen Seitenfläche 33 erstrecken sich axial zur Bohrung vier Federn 37. Diese Federn 37 ragen von benachbarten Innenflächen des Zahnringes 31, anders als der Flansch 35, radial nach innen. Am äußeren Rand des Zahnringes 31 sind Zähne 38 vorgesehen.

Das Einsatzteil 32 weist eine zentrale Öffnung 41 auf. Von dieser zentralen Öffnung 41 erstreckt sich radial von der Öffnung fort eine Radscheibe 43. Diese Radscheibe 43 ist mit axialen Schraubenlöchern 44 versehen, die es ermöglichen, daß die Radscheibe 43 an einen nicht dargestellten Träger, beispielsweise an eine Seitenfläche einer Trommel schraubbar ist. Am äußeren Rand der Radscheibe 43 ist ein· Radkranz 45 vorgesehen, der sich in axialer Richtung erstreckt. Dieser Radkranz 45 weist vier Nuten 46 auf, die sich axial erstrecken und die mit

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den Federn 37 auf dem Zahnring 31 zusammenpassen. Der äußere Rand des Radkranzes 45 ist an einer axial innenliegenden Stelle gestuft und liefert eine radiale Seitenfläche 47, welche an die radiale Seitenfläche 33 stößt, wenn der Zahnring 31 und das Einsatzteil 32 zusammengesetzt werden. Ein Anteil 48 des Radkranzes 45 erstreckt sich axial über die radiale Seitenfläche 36 des Flansches 35 hinaus, wie es in den Figuren 5 und 6 dargestellt ist. Dieser Anteil 48 wird dann verformt, indem ein Ring auf die radiale Stirnfläche des freien Endes dieses Anteils 48 gebracht und axial nach innen gedrückt wird. Der axial überstehende Anteil 48 verformt sich radial nach außen und bildet einen Flansch 49, welcher an der radialen Seitenfläche 36 anliegt.

Es ist demnach zu sehen, daß die Zahnräder 10 und 30 verschleißfestes Material in den, einem Verschleiß ausgesetzten Zahnringen 11 und 31 verwenden. Die Einsatzteile 12 und 32 sind aus leichtem Material gefertigt, um das Gewicht des Zahnrades zu reduzieren. Folglich werden Materialien kombiniert, wie sie zur Herstellung leichter Zahnräder mit verbesserter Lebensdauer benötigt werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung weisen die Zahnräder 10 und 30 Zahnringe 11 und 31 mit Bohrungen und 34 auf, die zentrale Achsen A.* und Ap aufweisen. Axial sich erstreckende Federn 17 und 37 sitzen in passen^ den Nuten 26 und 46, um den Zahnring und das Einsatzteil gegen eine relative Verdrehung um die zentrale Achse zu verriegeln. Der Zahnring und das Einsatzteil sind gegen eine relative Verschiebung entlang der zentralen Achsen durch radiale Flansche 15, 35 und 49 und durch aus Kerben 27 resultierender Verformung verriegelt.

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Claims

Pat entansprüehe

1. Zahnrad mit Zähnen aus verschleißfestem Material auf einem Radkörper, der mit einem anderen, weniger verschleißfestem und leichter bearbeitbarem Material gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad (10; 30) aus einem aus dem verschleißfesten Material gefertigten Zahnring (11; 31) und einem aus dem weniger verschleißfesten Material gefertigten, den Radkörper bildenden Einsatzteil (12; 32) zusammengesetzt ist, das axial in die Öffnung (14; 34) des Zahnringes (11; 31) einsetzbar ist, und daß eine Einrichtung (17, 26; 37, 46) vorgesehen ist, die das Einsatzteil (12; 32) und den Zahnring (11; 31) drehfest miteinander verbindet, sowie eine Einrichtung (15, 27; 35, 49), die das Einsatzteil (12; 32) und den Zahnring (11; 31) axial verschiebefest miteinander verbindet.

2. Zahnrad nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet , daß der Zahnring (11; 31) aus einem Hochfrequenzmetall gefertigt ist.

3. Zahnrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Einsatzteil (12; 32) aus einer Aluminium-Spritzgußlegierung gefertigt ist.

4. Zahnrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (17, 26; 37, 46) zum drehfesten Verbinden des Einsatzteils (12; 32) und des Zahnringes (11; 31) miteinander eine Anzahl von axial verlaufenden Federn (17, 37) aufweist, die auf einem (11; 31) der beiden Teile (11, 12; 31, 32) ausgebildet sind_s sowie eine Anzahl-passender Nuten (26, 46), die auf dem anderen Teil (12; 32) ausgebildet sind.

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5. Zahnrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Federn (17; 37) auf dem Zahnring (11; 31) und die Nuten (26; 46) auf dem Einsatzteil (12; 32) ausgebildet sind.

6. Zahnrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (15, 27; 35, 49) zum verschiebefesten Verbinden des Einsatzteils (12; 32) und des Zahnringes (11; 31) miteinander einen als Anschlag wirkenden Flansch (15; 35) aufweist, der verriegelt, nachdem die beiden Teile (11,12; 31, 32) zusammengesetzt und ein Teil (11; 32) davon verformt worden ist.

7. Zahnrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Zahnring (11) auf einer Seite eine Verformung (27) aufweist, die durch axiales Eintreiben einer Klinge an mehreren räumlich getrennten Stellen um die öffnung (14) herum erzeugt worden ist.

8. Zahnrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Einsatzteil (32) so axial verformt ist, daß ein radial nach außen stehender Flansch (49) gebildet ist.

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