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Getriebe
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe, insbesondere für elektrische
Uhren, mit durch einen Schrittmotor angetriebenen Zahnrädern.
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Ein derartiges Getriebe ist aus der DE-OS 2 652 058 bekannt.
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Um die störenden Geräusche zu vermeiden, die beim Aneinanderschlagen
der Zähne der beiden Zahnräder nach jedem Schaltschritt entstehen, besteht eines
der Zahnräder aus einer Silikonkautschukzahnscheibe. Diese Zahnscheibe ist zwischen
zwei kreisförmigen Stützplatten eingeschichtet, die aus relativ steifem Material
bestehen.
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Durch die Ausbildung des Zahn rades aus Silikonkautschuk wird zwar
das Aufeinanderschlagen der Zähne gedämpft. Trotzdem sind die Geräusche, die dabei
entstehen,noch relativ groß. So kann auf diese Art eine Reduzierung der Geräusche
nur auf etwa b0 dB erreicht werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Getriebe nach dem Oberbegriff zu
schaffen, dessen Geräuschentwicklung wesentlich geringer ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an einem der
miteinander kämmenden Zahnräder jeweils in der Zahnlücke zwischen den Zahnflanken
zweier benachbarter Zähne eine die Zahnlücke zumindest teilweise ausfüllende, an
den Zahnflanken haftende Dämpfflüssigkeit angeordnet ist. Diese Dämpfflüssigkeit
muß beim Eingreifen eines Zahnes des einen Zahnrades in eine Zahnlücke des anderen
Zahnrades verdrängt werden.
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Sie bildet dabei ein Polster, das den Zahn relativ sanft in Anlage
an die Zahnflanke eines die Zahnlücke begrenzenden Zahnes treten läßt. Dabei kann
eine solche Geräuschdämpfung erreicht werden, daß der Geräuschpegel nur noch im
Bereich von etwa 20 dB ist.
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Weiterhin sind die aufgrund der Dämpfflüssigkeit zu überwindenden
Widerstände wesentlich geringer als die entsprechenden durch Reibung und Verformung
der Zähne zu überwindenden Widerstände bei dem hekannten Getriebe. Dies führt bei
dem erfindungsgemäßen Getriebe auch zu einer Reduzierung des Energieverbrauchs.
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Da sich die Dämpfflüssigkeit in der Zahnlücke gleichmäßig verteilt,
erfolgt auch bei einem relativ großen Zahnflankenspiel zwischen den Zähnen, was
z.B. bei niedrigen Temperaturen der Fall ist, eine einwandreie Dämpfung.
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Eine seitereReduzierung der zu überwindenden Widerstände kann dadurch
erreicht werden, daß die Dämpfflüssigkeit eine viskose Schmierflüssigkeit ist.
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Eine einfache Möglichkeit die Dämpfflüssigkeit in den Zahnlükken zu
halten besteht darin, daß die Dämpfflüssigkeit eine Magnetflüssigkeit ist und durch
in den Bereichen der Zahnlükken wirkende Magnetfelder an den Zahnflanken haftend
gehalten ist. Diese Ausbildung vermeidet auch auf einfache Weise einen
Verlust
von Dämpfflüssigkeit durch Abfließen.
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Ein einfach ausgebildetes Ausführungsbeispiel besteht darin, daß die
Zähne des Zahnrades,an dem die Magnetflussigkeit haftet, Magnete sind, wobei jeweils
die sich gegenüberliegenden Zahnflanken zweier benachbarter Zähne einen Nordpol
und einen Südpol bilden und daß das andere Zahnrad aus einem nichtmagnetischen Werkstoff
besteht. Dabei können entweder die Zähne des Zahnrad es abwechselnd einen Nordpol
und einen Südpol bilden oder aber eine Zahnflanke eines Zahnes einen Nordpol und
die andere Zahnflanke einen Südpol bilden. In beiden Fällen gehen die Magnetfeldlinien
durch eine Zahnlücke von der einen sie begrenzenden Zahnflanke zur anderen sie begrenzenden
Zahnflanke, so daß die Magnetflüssigkeit durch diesesMagnetfeld in der Zahnlücke
gehalten wird.
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Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht darin, daß das
Zahnrad achsial magnetisiert ist und an seinerden Nordpol bzw. den Südpol bildenden
Stirnfläche eine ebenfalls achsial magnetisierte Magnetscheibe größeren Durchmessers
als das Zahnrad mit ihrem Südpol bzw. Nordpol in Anlage ist.
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Die zwischen dem Zahnrad und der Magnetscheibe verlaufenden Magnetfeldlinien
halten dabei die Magnetflüssigkeit im ubergangsbereich zwischen Zahnrad und Magnetscheibe.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel kann das Zahnrad bzw. die Magnetscheibe
achsial fest und die Magnetscheibe bzw. das Zahnrad achsial lose auf einerAchse
gelagert sein. Dadurch daß die einander entgegen-gesetzten Pole dieser beiden Teile
zueinander gerichtet sind, zieht das fest auf der Achse gelagerte Teil das andere
lose auf der Achse gelagerte Teil an sich heran, so daß nur ein einziges dieser
Teile auf der Achse befestigt werden muß. Dies ermöglicht eine einfache Montage.
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Damit bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel eine gleichmäßige Verteilung
der Magnetflüssigkeit in der Zahnlücke vorhanden ist, kann an jeder Stirnseite des
Zahnrades eine Magnetscheibe angeordnet sein.
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Besteht das Zahnrad aus einem Kunststoff, in dem magnetisierbare Metallteilchen
eingebunden sind, so läßt sich dieses Zahnrad auf einfache Weise herstellen.
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Vorteilhaft ist es, wenn das mit Dämpfflüssigkeit versehene Zahnrad
das mit der Antriebswelle des Schrittmotors verbundene Antriebsrad ist, da dann
bereits bei dem ersten Zahnrad des Getriebes, bei dem durch die Schrittschaltung
ein schlagartiges Aufeinandertreffen der Zähne der miteinanderkämmenden Zahnräder
eijlgt, eine Dämpfung eintritt. Ein ungedämpftes Weiterschalten kann sich daher
nicht auf die nachfolgenden Zahnräder fortpflanzen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
Es zeigen Figur 1 ein erfindungsgemäßes Getriebe Figur 2 eine Seitenansicht des
Antriebszahnrades aus Figur 1 Figur 3 eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispieles
eines Antriebszahnrades aus Figur 1 Figur 4 einen Querschnitt durch ein drittes
Ausführungsbeispiel eines Antriebszahnrades aus Figur 1 Figur 5 einen Querschnitt
durch ein viertes Ausführungsbeispiel eines Antriebszahnrades aus Figur 1 In Figur
1 ist das Getriebe eines Schrittmotors 1 dargestellt, dessen Rotor mit einem Antriebszahnrad
2 festverbunden ist.
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Das Antriebszahnrad 2 steht mit einem Zahnrad 3 z.B. eines Zeigerwerks
in Eingriff.
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Bei dem in den Figuren 2 und 3 dargestellten Antriebsz2hnrädern 2'
und 2" sind die Zähne 4' und 4" als Magnete ausgebildet, wobei in Figur 2 die Zähne
4' in Umfangsrichtung des Antriebszahnrades 2' abwechselnd einen Nordpol und einen
Südpol bilden. Durch das zwischen den Nord- und Südpolen herrschende Magnetfeld
wird in den Zahnlücken 5 befindliche Magnetflüssigkeit 6 an den Zahnflanken der
Zähne 4' haftend gehalten.
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In Figur 3 sind die Zähne 4" in Umfangsrichtung des Antriebszahnrades
Z" so magnetisiert, daß sie an einer Zahnflanke einen Nordpol und an der anderen
Zahnflanke einen Südpol bilden. Dadurch liegen sich an einer Zahnlücke 5 jeweils
ein Nord- und ein Südpol gegenüber, so daß auch hier ein Magnetfeld herrscht, das
die in der Zahnlücke 5 befindliche Magnetflüssig keit 6 an den Zahnflanken der Zähne
4" haftend hält.
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In den Figuren 4 und 5 ist das Antriebszahnrad 2"' und 2"" jeweils
achsial magnetisiert, so daß die beiden Stirnseiten einen Nordpol und einen Südpol
bilden. Koachsial an dem hntriebszahnrad 2"' bzw. 2"" ist in Figur 4 an der einen
Stirnseite und in Figur 5 an beiden Stirnseiten eine ehenfalls achsial magnetisierte
Magnetscheibe 7 und 7' angeordnet.
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U.z. ist die Anordnung der Magnetscheiben 7 und 7' so, Maß der Südpol
der Magnetscheibe 7 an dem Nordpol des Antriebszahnrades 2"' und 2'''' und dem Nordpol
der Magnetscheibe 7' an dem Südpol des Antriebszahnrades 2'''' in Anlage ist.
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Dadurch ist es auch nur erforderlich das Antriebszahnrad auf der Antriebswelle
8 achsial fest anzuordnen, da die Magnetscheiben durch die Magnetkräfte in Anlage
an dem Antriebszahnrad gehalten werden.
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Durch die zwischen den Antriebszahnrädern 2" ' und 2'''' und
den
Magnetscheiben 7 und 7' herrschenden Magnetfelder wird die in den Zahnlücken befindliche
Magnetflüssigkeit 6 an den Zahnflanken der Zähne 4''' und 4" " haftend gehalten.
Dabei ist aufgrund der zueinander symetrischen Magnetfelder in Figur 5 die Verteilung
der Magnetflüssigkeit 6 in der Zahnlücke 5 gleichmäßig über die Breite der Zähne
4"".
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Die Magnetflüssigkeit besteht aus einer viskosen Schmierflüssigkeit,
in der ultra-mikroskopische Partikel aus z.B.
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Eisenoxid mit einer Größe von etwa 100 R enthalten sind.
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WährEnd des Betriebs des Getriebes kämmt das Antriebszahnrad 2 mit
dem Zahnrad 3. Dabei wird die Magnetflüssigkeit 6 von den Zähnen des Zahnrades 3
verdrängt und bildet dadurch eine Dämpfung, die ein aufeinanderschlagen der Zähne
4 des Antriebszahnrades 2 mit den Zähnen des Zahnrades 3 und damit eine größere
Geräuschentwicklung verhindert.
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Durch das in den Zahnlücken 5 dES Antriebszahnrades 2 herrschende
Magnetfeld, wird diE Magnetflüssigkeit 6 auch bei einem Eingreifen eines Zahnes
in dic Z.L:nlücke 5 in dieser Zahnlücke 5 gehalten und kann nicht verloren gehen.
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Bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist es auch möglich,
daß die Scheibe 7 nicht als Magnetscheibe ausgebildet ist, sondern nur aus einem
magnetischen Werkstoff besteht. Durch den Nordpol des Antriebszahnrads 2"' bildet
sich an der daran anliegenden Seite der Scheibe 7 ein Südpol aus, womit ein Magnetfeld
gebildet wird, in dem die Magnetflüssigkeit 6 an den Zahnflanken der Zähne 4'''
haftend gehalten wird.
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In Figur 5 ist es auch möglich das Zahnrad 2"" als unmagnetisches
Kunststoffrad auszubilden.
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Zwischen dem Nordpol der Magnetscheibe 7 und dem Südpol der Magnetscheibe
7 ist dann ein Magnetfeld vorhanden, durch das die Magnetflüssigkeit 6 an den Zahnflanken
der Zähne 4'''' haftend gehalten wird.