DE3109153A1

DE3109153A1 - "zahnrad"

Info

Publication number: DE3109153A1
Application number: DE19813109153
Authority: DE
Inventors: Mikiharu Osaka Imazaike
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-03-22
Filing date: 1981-03-11
Publication date: 1982-03-25
Also published as: US4437356A; DE3109153C2

Description

STACH & LE VRAISte. -. " ^: 31Q9153

PATENTANWÄLTE
AOCNADCRALLeE 3O ■ D-SOOO HAMBURO 1 · TEL. (O 4O) * S4 45 22

Aktenzeichen: Neuanmeldung

Anmelder; Mikiharu Imazaike, Osaka, Japan

Zahnrad

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Zahnräder insbesondere zur Verwendung in Präzisionsgeräten, beispielsweise Uhren und akustischen Vorrichtungen, und insbesondere auf Zahnräder, die mit verringertem Arbeitsgeräusch zu betreiben sind.

In vergangenen Jahren haben Zahnräder aus Kunststoff weit Verbreitung gefunden für Uhren, akustische Vorrichtungen
und ähnliche Präzisionsgeräte. Beim Kämmen erzeugen Zahnräder üblicherweise ein Geräusch (Auftreffgeräusch) aufgrund des Aufschlages zwischen den Zähnen. Insbesondere
Zahnräder in Uhren oder ähnlichem, die intermittierend
wiederholt rotieren, erzeugen ein Auftreffgeräusch jedesmal, wenn das Zahnrad rotiert. Zahnräder aus Kunststoff,
die durch Spritzguß hergestellt sind, besitzen eine Exzentrizität oder eine andere Beanspruchung beispielsweise aufgrund des Schrumpfens während des Ausformens und erzeugen somit beim Lauf entsprechende Geräusche. Somit,
wenn Zahnräder mit Exzentrizität oder mit Fehlern in der
Teilung oder Neigung der Zähne nicht in Berührung mit dem zusammenarbeitenden Zahnrad an den vorgegebenen Abständen der gegenüberliegenden Zähne kommen, ist eine Interferenz der Zähne oder ein Kämmen miteinander mit ungenauer Zeitgabe möglich. Dementsprechend sind die ineinandergreifenden Abschnitte merklichen Abänderungen der Belastung unterworfen, was zu Vibrationen oder zu Geräuschen führt.

Derartige Auftreffgeräusche oder Geräusche aufgrund der Beanspruchung oder der Deformation sind sehr unerwünscht im Falle von Uhren oder akustischen Vorrichtungen.

Um derartige Geräusche zu verhindern, indem die Zahnräder die Stöße und die Beanspruchungen absorbieren, ist es bereits bekannt, in jedem Zahn eine ausgeschnittene Nut vorzusehen, die sich von dem Mittelabschnitt seines Rückens in Richtung zur Achse zu einer vorgegebenen Tiefe erstreckt, oder aber eine ausgeschnittene Nut in jedem Furchenabschnitt zwischen den Zähnen auszubilden, um die Zähne elastisch deformierbar durch derartige Ausnehmungen zu machen. Wenn jedoch ein Zahnrad von verhältnismäßig kleinem Durchmesser geschaffen werden soll, insbesondere in einer Kleinbaueinheit mit einem herkömmlichen Aufbau, in dem der Rücken des Zahnes klein ist und demzufolge die ausgeschnittene Nut eine sehr kleine Breite haben muß, treten außerordentliche Schwierigkeiten beim Herstellen der Zahnräder auf, wenn Spritzgußverfahren verwendet werden soll, da es extrem schwierig ist, eine Form herzustellen, die ausgebildet ist zur Ausformung der Nuten.

Da weiterhin das Kämmgeräusch zur Drehkraft, die auf die Zähne wirkt, beiträgt, erscheint es auch sinnvoll, die Drehkraft durch ein Vergrößern des Durchmessers des Zahnrades oder der Anzahl der Zähne zu verringern, dies ist jedoch undurchführbar bei Uhren oder ähnlichen Präzisionsinstrumenten, bei denen es notwendig ist, Zahnräder kleinen Durchmessers zu verwenden.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile herkömmlicher Zahnräder zu überwinden und ein Zahnrad zu schaffen, bei dem die Zähne während des Eingreifens voll deformierbar sind,

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um Geräuscherzeugungen zu verhindern, selbst wenn das Zahnrad kleine Abmessungen besitzt.

Erfindungsgemäß wird ein Zahnrad geschaffen, das leicht herzustellen ist, obwohl es bei verringerter Geräuschentwicklung betreibbar ist.

Weiterhin schafft die vorliegende Erfindung ein Zahnrad, bei dem die Zähne elastisch deformierbar sind, wenn sie ineinandergreifen, und hinterher ihre Gestalt bei stark verringerter elastischer Vibration wieder herstellen, wodurch Abänderungen in dem Rücken aufgrund von Vibrationen verhindert werden, wodurch das Zahnrad mit höherer Präzision und mit stark verringerter Geräuschentwicklung für Uhren und ähnliche Vorrichtungen verwendbar ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Zahnrad sind die Abschnitte zur Ermöglichung der elastischen Deformation der Zähne zum Ineinandergreifen derart geformt, daß insbesondere dann, wenn das Zahnrad durch Spritzgußverfahren unter Verwendung eines Paares geteilter Formteile hergestellt wird, die geteilten Formteile leicht ineinandergepaßt werden können, wodurch die Herstellung des Zahnrades sehr leicht bewirkt werden kann.

Schließlich ist bei dem erfindungsgemäßen Zahnrad ein Zahn, wenn er elastisch beträchtlich durch Kämmen mit einem anderen Zahnrad deformiert ist, immer noch außer Berührung mit dem nächsten Zahn, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn die Zähne elastisch sehr stark deformierbar hergestellt sind.

Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die

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zugehörigen Zeichnungen deutlich.

Fig. 1 ist eine perspektivische, teilweise gebrochene Ansicht und zeigt ein erfindungsgemäßes Zahnrad;

Fig. 2 ist eine Teilschnittansicht entlang der Linie II-II in Fig. 1}

Fig. 3 ist die Weiterentwicklung eines Teiles des Zahnrades, wenn es in Aufsicht auf die Zähne des Umfangs dargestellt ist, um die Anordnung der Zähne zu verdeutlichen;

Fig. k ist eine Teilansicht des Zahnrades beim Kämmen mit einem weiteren Zahnrad;

Fig. 5 ist eine perspektivische Teilansicht, die ein weiteres Zahnrad unter Ausführung der Erfindung zeigt und unterscheidet sich von den Fig. 1 bis h in der Anordnung der Zähne;

Fig. 6 ist die Darstellung eines Teils des Zahnrades nach Fig. 5 in Aufsicht auf die Zähne, um die Anordnung der Zähne darzustellen;

Fig. 7 ist eine perspektivische Teilansicht, die eine weitere Ausführungsform des eifindungsgemäßen Zahnrades darstellt, unterscheidet sich von den Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis k in der Richtung, in der die Schenkel jedes Zahnes sich von dem Hauptkörper des Zahnrades erstrecken;

Fig. 8 ist eine Teilvorderansicht des Zahnrades nach Fig. 7;

Fig. 9 ist eine Schnittansicht entlang der Linie IX-IX in Fig. 8; .

Fig.10 ist eine Teilansicht des in Fig. 7 dargestellten Zahnrades beim Kämmen mit einem weiteren Zahnrad;

Fig.11 ist eine graphische Darstellung, die die Bewegung eines Zahnes des Zahnrades nach Fig. 7 in Abhängigkeit von dem Verhältnis zwischen dem Rota.tionswinkel und der Zeit bei intermittierender Rotation

des Zahnrades darstellt;

Pig. 12 zeigt die Bewegung der Zähne in Diagrammen und graphischen DarStellungen entsprechend dazu;

Fig. 13 ist eine graphische Darstellung, die die Bewegung eines Zahnes eines elastisch deformierbaren konventionallen Zahnrades in Abhängigkeit von der Relation zwischen dem Rotationswinkel und der Zeit darstellt, wenn das Zahnrad intermittierend rotiert wird; und

Fig. Ik zeigt die Bewegung des Zahnes eines konventionellen Zahnrades im Diagramm und in den entsprechenden graphischen Darstellungen.

Wie aus den Fig. 1 bis k zu entnehmen, besitzt ein Zahnrad A einen Hauptkörper 1 und eine Mehrzahl von Zähnen 2 und 3» die sich vom Außenumfang des Hauptkörpers 1 einstückig mit diesem erstreckt. Die Zähne 2 und 3 sind abwechselnd in zwei Reihen, einer vorderen und einer hinteren Reihe, umfangsmäßig um das Zahnrad A angeordnet und voneinander abwechselnd axial in Richtung des Zahnrades A beabstandet. Wenn das Zahnrad A in axialer Richtung von vorne nach hinten in Aufsicht gesehen wird, sind die Zähne 2 und 3 "it einer konstanten Beabstandung umfangemäßig um das Zahnrad angeordnet, wie es auch bei üblichen Zahnrädern der Fall ist, wenn jedoch das Zahnrad dreidimensional betrachtet wird, sind die Zähne 2 und 3 umfangsmäßig in einer axial voneinander getrennten vorderen und hinteren Reihe abwechselnd angeordnet, wobei die Zähne in jeder Reihe der gleichen Ebene senkrecht zur Achse des Zahnrades liegen." Jeder der Zähne 2 (oder 3) besitzt einen Schenkel 2b (oder 3*»)» der¹ sich von dem Zahnradhauptkörper 1 erstreckt und einen Eingreifabschnitt oder Kämmabechnitt 2a¹ (oder 3a¹) einstückig mit dem Außenende des Schenkels 2b (oder 3b) und eingreifbar mit einem anderen

Zahnrad. Die Zähne 2 und 3 einschließlich der Eingreifabschnitte 2a¹ und 3a¹ und der Schenkel 2b und 3b sind in
zwei Reihen getrennt wie oben erwähnt in versetzter oder
Zickzackanordnung, wobei die Schenkel 2b (3b) in der
Vorder- bzw. in der Hinterreihe in einem vorgegebenen Abstand beabstandet sind. Somit sind Leerräume 4 und 5
zwischen den Schenkeln 2b und 3b ausgebildet, die die Zähne 2 und 3 elastisch deformierbar machen. Die Räume k zwischen den Schenkeln 2b der Zähne 2 und die Räume 5 zwischen den Schenkeln 3b der Zähne 3 sind radial zum Zahnrad ausgebildet.

Die Eingreifabschnitte 2a¹ und 3a¹ entsprechen den Zähnen eines üblichen Zahnrades und besitzen Berührungsstirnseiten 2a und 3a an den umfangsmäßig in gegenüberliegenden Seiten. Bei der vorliegenden Ausführungsform besitzen die Zähne 2 und 3 einschließlich der Eingreifabschnitte 2a und 3a und der Schenkel 2b und 3b jeweils die Hälfte der Dicke des
Hauptkörpers 1, und die Zähne 2 und 3 erstrecken sich von der vorderen Hälfte bzw. der hinteren Hälfte des Außenumfangs des Hauptkörpers in der oben erwähnten Anordnung.
Die Räume k und 5 haben eine größere Breite als die
Schenkel 2b bzw. 3b, wodurch der Schenkel 2b eines jeden
Zahnes in der vorderen Reihe umfangsmäßig von dem Schenkel 3b des Zahnes 3 in der hinteren Reihe direkt neben dem
Schenkel Zb der vorderen Reihe um ein Spiel 6 umfangsmäßig beabstandet ist, um im wesentlichen das Zahnrad leicht
formen zu können«

Im Hinblick auf die Elastizität und anderer Eigenschaften ist es vorteilhaft, das Zahnrad A aus Urethanharz herzustellen, jedoch kann das Zahnrad auch aus anderen Harzen

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mit hohem Abriebwiderstand und mechanischer Festigkeit hergestellt werden. Auch verhältnismäßig weiche Metalle wie
zum Beispiel Aluminium und Kupfer sind verwendbar. Das
Zahnrad ist in der Form eines einzigen einstückigen Bauteils ausgebildet, beispielweise durch Spritzguß.

Entsprechend dem erfindungsgemäßen Aufbau können Zahnräder selbst dann leicht hergestellt werden, wenn sie in ihren
Abmessungen klein sind. Wenn eingeschnittene Rillen
zwischen den Zähnen eines Stirnzahnrades herkömmlichen
Aufbaus mit kleinen Abmessungen ausgebildet werden sollen, um die Zähne elastisch deformierbar zu machen, müssen die
Rillen mit sehr kleiner Breite ausgebildet werden, was dementsprechend Schwierigkeiten beim Herstellen der Form für das Zahnrad bildet. Entsprechend der Erfindung jedoch sind die Schenkel 2b (3b) der Zähne 2 (3) in der Vorder- und
Rückseite durch die Räume k (5) mit großer Breite beabstandet. Dementsprechend ist es leicht, ein Paar geteilter Formteile entsprechend der vorderen Hälfte und der hinteren Hälfte des Zahnrades A auszubilden und das Zahnrad A unter Verwendung der Formteile einstückig auszuformen.

Fig. k zeigt das Zahnrad A, das in ein anderes Zahnrad B
während seines Betriebes eingreift. Wenn ein herkömmliches Stirnzahnrad als Zahnrad B verwendet wird, sind die beiden Zähne in Eingriff miteinander derart, daß die Zähne des
Zahnrades B zwischen die Vorder- und Hinterzähne 2, 3 des Zahnrades A angeordnet sind, oder der Zahn des Zahnrades B hat eine derartige Dicke, daß er gleichzeitig die Zähne 2 und 3 berührt. Falls gewünscht, kann ein erfindungsgemäßes Zahnrad ebenfalls als Zahnrad B verwendet werden, wobei
die Zähne des einen Zahnrades mit den entsprechenden Zähnen des anderen Zahnrades in den vorderen Reihen bzw. den

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hinteren Reihen in Eingriff stehen. Xn diesem Falle dienen die beiden ineinandergreifenden Zahnräder beide zur Verringerung der Geräuschentwicklung.

Während des Betriebes erteilen die Zwischenräume k und 5 den Zähnen 2 und 3 eine Elastizität, indem sie es ihnen ermöglichen, sich elastisch zu deformieren, wenn das Zahnrad A in das Zahnrad B eingreift. Dies federt die Kontaktseiten 2a und 3a beim Eingriff ab, so daß das Auftreten eines Auftreffgeräusehes verhindert wird. ¥enn weiterhin die Kraft, die auf den Berührungspunkt 7 wirkt, sich aufgrund eines Fehlers in dem Abstand der Zähne oder ähnlicher Erscheinungen verändert, deformiert sich der betroffene Zahn, wie es mit der gestrichelten Linie in Fig. k dargestellt ist, wodui-ch die Änderung in der Kraft zu einer Biegung führt, um ein abruptes Ändern der Belastung des Zahnes zu verhindern. Auf diese Weise ist das Eingreifgeräusch, das beispielsweise aus einem Fehler in dem Abstand der Zähne herrührt, vermeidbar.

Bei der vorliegenden Erfindung haben die Räume K und 5 eine größere Breite als die Schenkel 2b und 3b der Zähne

2 und 3ι so daß sich ein Spiel 6 zwischen den Schenkeln 2b jedes Zahnes 2 in der vorderen Reihe und dem Schenkel 3b des Zahnes 3 in der hinteren Reihe direkt neben dem Schenkel 2b des Zahnes der vorderen Reihe bildet, um diese Schenkel umfangsmäßig zu beabstanden. Innerhalb des Bereiches dieses Spielraumes 6 sind die Zähne 2 und

3 elastisch deformierbar, ohne daß sie einander berühren. Selbst wenn weiterhin die Zähne 2und 3 sich elastisch deformieren und diesen Bereich überschreiten, kommen die Zähne lediglich in einen Gleitkontakt miteinander mit den Stirnseiten, stoßen jedoch nicht aufeinander, so daß

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diese Zähne innerhalb des Bereiches der Abstände h und elastisch deformierbar sind, obwohl ein gewisser Reibungswiderstand auftritt.

Die Fig. 5 und 6 zeigen eine weitere Ausführungsform, in der die vordere Zahnreihe 2 beabstandet von der hinteren Zahnreihe 3 durch einen gewissen Spielraum 8 axial zum Zahnrad ist. Xn diesem Fall müssen die oben erwähnten Spielräume 6 nicht jeweils zwischen den Schenkeln 2b der vorderen Zahnreihe 2 und den Schenkeln 3b der hinteren Zahnreihe 3 vorgesehen sein, sondern die Räume k und 5 in den vorderen und hinteren Reihen können die gleiche Breite wie die Schenkel 2b und 3b der Zähne 2 und 3 besitzen, diese Anordnung macht die Zähne 2 und 3 jederzeit umfangsmäßig elastisch deformierbar, ohne daß sie in Berührung miteinander kommen. In der Tat sind die Zähne 2 und 3 in einem großen Maße innerhalb des Bereiches der Abstände h und 5 deformierbar, während sie nicht miteinander in Berührung kommen. Entsprechend der ersten Ausführungsform jedoch sind die Zähne 2 und 3 elastisch deformierbar, im wesentlichen innerhalb des Bereiches der Räume 4 und 5, und selbst innerhalb des Bereiches, in dem die Zähne 2 und 3 außer Berührung miteinander gehalten sind, ist die erlaubte elastische Deformation der Zähne im wesentlichen ausreichend für das Verhindern von Geräuschen. Die erste Ausführungsform ist vorteilhafter insoweit, als sie leichter herzustellen ist, da es leichter ist, die geteilten Formteile an den vorderen und hinteren Rgihenräumen, die die Abschnitte bilden, zusammenzupassen.

Die Fig. 7 bis IO zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung. In diesen Figuren ist ein Zahnrad A¹ ähnlich der ersten Ausführungsform insoweit, als es einen Haupt-

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körper 11 und eine Mehrzahl von Zähnen 12 und 13 besitzt, die sich von dem Außenumfang des Hauptkörpers 11 einstückig mit ihm erstrecken und insoweit, als die Zähne 12 und 13 alternativ in der vorderen und hinteren Reihe umfangsmäßig um das Zahnrad, nämlich insgesamt in einer zickzackartigen Anordnung, angeordnet sind, indem sie voneinander in axialer Richtung vorwärts und rückwärts angeordnet sind. Diese Ausführungsform ist weiterhin ähnlich der ersten insoweit, als die Zähne 12 (oder 13) ein^S§chenkel 12b (oder 13b) besitzen, der sich von dem Zahnradhauptkörper 11 erstreckt und einen Eingreifabschnitt 12a¹ (oder 13a') einstückig mit dem äußeren Ende des Schenkels 12b (oder 13b) und eingreifbar in ein anderes Zahnrad, weiterhin sind auch Zwischenräume 14 und 15 zwischen den Schenkeln 12b und zwischen den Schenkeln 13t> ausgebildet, anstatt zwischen den Eingreifabschnitten 12a¹ und 13a¹, die herlömmlichen Zähnen entsprechen. Bei dieser Ausführungsform jedoch sind die Schenkel 12b und 13b sowie die Zwischenräume 14 und 15 dazwischen um einen vorgegebenen Winkel O bezüglich der radialen Richtung geneigt. Genauer gesagt erstrecken sich die Schenkel 12b und 13b von der vorderen Hälfte tezw. der rückwärtigen Hälfte des äußeren Umfangs des Hauptkörpers 11 in Richtung einer umfangsmäßigen Richtung um einen Winkel θ bezüglich der Radialrichtung geneigt, um Eingreifabschnitte 12a¹ und 13a¹ einstückig mit den Schenkeln vorzusehen, wodurch die geneigten Räume 14 und 15 zwischen den entsprechenden Schenkeln der vorderen und hinteren Reihe ausgebildet werden.

Die Neigungsrichtung der Schenkel 12b und 13b sowie der Räume 1^ und 15 ist derart, daß wenn die BerührungsStirnflächen 12a und 13a der Eingreifabschnitt 12a¹ und 13a·, jeder auf einer Seite, der Belastung der Drehkraft unterworfen werden, die durch ein anderes Zahnrad erzeugt wird, das mit dem Zahnrad A¹ in Eingriff steht, der Neigungs-

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winkel θ aufgrund der resultierenden elastischen Deformation ansteigt. Venn beispielsweise das Zahnrad A¹ als angetriebenes Zahnrad verwendet wird und der Drehkraft unterworfen ist, die durch einen Pfeil in Fig. 8 angegeben ist, ist die Richtung, in die die Schenkel\12b und 13b sich vom Hauptkörper 11 erstrecken, in Drehrichtung geneigt, wohingegen die Schenkel umgekehrt ausgerichtet sind, wenn das Zahnrad als Treibrad verwendet wird. Jedoch kann dieses Erfordernis, daß sich auf das Verhältnis zwischen der Neigungsrichtung und der Drehrichtung des Zahnrades bezieht, durch eine geeignete Befestigung des Zahnrades an Ort und Stelle erfüllt werden. Der Neigungswinkel 0, der vorzugsweise bei etwa 30 Grad bezüglich der Radialrichtung liegt, ist nicht darauf begrenzt, sondern ist in geeigneter Weise variierbar übereinstimmend mit dem Material, der Funktion usw. des Zahnrades, um den erwünschten Zweck zu verfolgen.

Die geneigten Schenkel 12b und 13b und die Räume Tk und 15 können so ausgebildet sein, daß der Schenkel 12b jedes Zahnes 12 in der vorderen Reihe utnfangsmäßig beabstandet von dem Schenkel 13 des hinteren Zahnes 13, der direkt benachbart ist, um einen vorgegebenen Spielraum 16 beabstandet ist, oder aber die vordere Zahnreihe kann axial von der hinteren Zahnreihe um eine kleine Entfernung beabstandet sein.

Das Zahnrad A' dieser Ausführungsform ist aus dem gleichen Material mit Hilfe der gleichen Vorrichtung wie das Zahnrad A der ersten Ausführungsform hergestellt.

Fig. 10 zeigt das Zahnrad A¹, das in Eingriff mit einem weiteren Zahnrad B¹ während der Verwendung steht. Wie es bei der ersten Ausführungsform der Fall ist, kann das Zahnrad B¹ ein übliches Stirnzahnrad sein oder aber ein Zahnrad der

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gleichen Art wie das Zahnrad A¹.

Wenn das Zahnrad A¹, das mit dem Zahnrad B' in Eingriff steht, beispielsweise als angetriebenes Zahnrad verwendet wird und intermittierend rotiert wird, indem ein Drehmoment durch das .Zahnrad B¹ in kurzen Zeitabschnitten, wie durch einen Pfeil dargestellt, ausgeübt wird, sowie es beispielsweise bei einem Uhrenzahnrad der Fall ist, arbeitet das Zahnrad A¹ auf folgende Weise.

elastisch Während der Rotation ist der Zahn 12 oder 13/~~wie durch die gestrichelte Linie dargestellt, durch die Belastung, die auf die Berührungsstirnfläche 12a oder 13a wirkt, deformiert. Da sich der Zahn zu diesem Zeitpunkt in eine Richtung deformiert, so daß der Neigungswinkel des Schenkels 12b oder 13b ansteigt, ist eine genügende Elastizität verfügbar. Ähnlich des Zahnrades A der ersten Ausführungsform verhindert demzufolge die Federwirkung das Auftreten eines Auftreffgeräusches und verhindert somit ebenfalls das Eingreifgeräusch, das durch einen Fehler oder eine Beanspruchung in dem Zahnrad auftreten würde. Wenn das Zahnrad A¹ anhält, vibriert der Zahn 12 oder 13 aufgrund seiner Elastizität, da jedoch eine Kraft gegen die Rotationsrichtung des Zahnrades A¹ auf den geneigten Schenkel 12b oder 13 b in Richtung der Erstreckung des Zahnes zu diesem Zeitpunkt wirkt, schwächt diese Kraft die Vibration sehr schnell.

Um den Abschwächungseffekt zu verdeutlichen, zeigen die Fig. 11 und 13 die Beziehung zwischen dem Rotationswinkel und der Zeit im Falle des Zahnrades A¹ und im Falle eines zu Vergleichszwecken verwendeten Zahnrades, das mit radial ausgeschnittenen Rillen zwischen den Zähnen verwendet ist.

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In Jeder dieser Darstellungen stellt eine durchgezogene Linie 20 die Primärbewegung des Zahnrades dar, das intermittierend während des Zeitraumes t bis t. und während des Zeitraumes t„ bis t_ rotiert, und das während der Zeiträume t₁ t_p und t„ t. anhält. Aufgrund der elastischen Deformation der Zähne, die durch die Zwischenräume oder die ausgeschnittenen Rillen ermöglicht wird, rotiert das Zahnrad während der Perioden t_Q bis t und tp bis t^ mit einer Verzögerung relativ zur Primärbewegung (Kurve 21). An den Haltepunkten t₁ und t_ erfolgt eine Vibration des Zahnes aufgrund der Trägheit und der Elastizität.

Beim Anhalten vibriert das Zahnrad mit den radialen Rillen in der normalen Halteposition elastisch unter Hin- und Herbewegung, und zwar verhältnismäßig stark zu dem Ausmaß, wie es in einer gestrichelten Wellenlinie 23 in Fig. 13 angegeben ist. Fig. Ik zeigt schematisch diese Bewegung des Zahnrades entsprechend zur graphischen Darstellung.

Es kann gesehen werden, daß, nachdem das angetriebene Zahnin Eingriff steht, rad C, das mit dem Antreibrad B¹ die normale Haltestellung erreicht hat (Fig, Ik (a)) beim Anhalten des Antreibrades B¹, das Zahnrad C weiter in Richtung der Rotation mit elastischer Deformation des Zahnes (Fig. 14 (b)) fortschreitet, wodurch eine große Rückstellkraft erzeugt wird. Darauffolgend dreht diese Rückstellkraft in Gegenrichtung das angetriebene Zahnrad, was in einem großen Ausmaß das Zahnrad über die normale Haltestellung (Fig. 14 (c)) zurückstellt, was demzufolge wieder das Ansteigen einer positiven Rückstellkraft bewirkt. Diese Bewegung findet wiederholt statt, was zu einer Vibration führt, die dazu führt, daß sie den Abstand der Zähne verändert und zu Ungenauigkeiten beispielsweise bei einer Uhr führt, oder zu entsprechenden Eingreifgeräuschen.

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Fig. 12 zeigt die Bewegung des Zahnrades A¹, das in den Fig. 7 bis 10 dargestellt ist. Es kann erkannt werden, daß, obwohl das Zahnrad eine genügende Elastizität in der einen Richtung besitzt, um einen Feder- oder Kisseneffekt zu bewirken, eine Kraft auf den Schenkel 12b oder 13b gegen die Trägheitsrotation des Zahnrades A' wirkt, wenn das Antreibrad B¹ zum Stillstand kommt (Fig. 12 (a)), um das Fortstellen des Zahnrades A¹ anzuhalten und eine elastische Deformation des Zahnes zu verhindern. Die Rotationsverschiebung aufgrund der resultierenden Reaktion ist klein (Fig. 12 (b)). Während der Anhaltzeiträume t bis t und t„ bis t^, die in Fig. 11 dargestellt sind, ist die Vibration des Zahnrades A¹ klein, wie es in der gestrichelten Linie 22 dargestellt ist, und wird sehr schnell abgeschwächt.

Wie oben beschrieben, besitzt das erfindungsgemäße Zahnrad Abstände zwischen den Schenkeln der Zähne, um eine elastische Deformation der Zähne zu ermöglichen, wenn das Zahnrad mit einem anderen Zahnrad in Eingriff steht, wodurch das Auftreffgeräusch verhindert wird, das beim Auftreffen gegenüberliegender Zähne erzeugt wird und wodurch weiterhin das Eingreifgeräech aufgrund eines Fehlers in dem Abstand der Zähne oder ähnliches verhindert wird. Weiterhin sind die Zähne einschließlich der Eingreifabschnitte und Schenkel in axial getrennten Vorder- und Hinterreihen in Zickzackanordnung angelegt, wobei die Zähne jeder der Reihen durch derartige Räume getrennt sind, so daß die Räume, die die elastische Deformation der Zähne ermöglichen, mit vergrößerter Breite hergestellt werden können. Das Zahnrad ist demzufolge leicht herstellbar, beispielsweise durch Spritzguß, selbst wenn das Zahnrad kleine Ausmessungen besitzt. Diese Vorteile sind insbesondere sinnvoll für Zahn-

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räder mit kleinen Ausmessern, wenn die Räume zwischen den Zahnschenkeln sowie die Schenkel radial des Zahnrades ausgebildet sind. Wenn die Zahnschenkel und die Räume zwischen den Schenkeln in Umfangsrichtung mit einem vorgegebenen Winkel bezüglich der Radialrichtung des Zahnrades geneigt sind, besitzt das Zahnrad zusätzlich zu den obigen Vorteilen außerdem noch den Vorteil, daß obwohl das Zahnrad vollständig elastisch deformierbar in einer Richtung ist, wenn es in Eingriff mit einem anderen Zahnrad steht, eine Kraft in entgegengesetzter Richtung gegen die Trägheitsrotation des Zahnrades wirkt, wenn der Zahn, der betroffen ist, sich selbst von der elastischen Deformation wieder zurückbiegt, und die dadurch entstandene Vibration sehr schnell abgeschwächt wird, was eine Änderung der Abstände verhindert. Dieses Merkmal ist sehr wertvoll für Zahnräder und Getriebe in Uhren, die intermittierend angetrieben werden, es trägt zu einer verbesserten Präzision bei Uhren bei. Wenn die Räume zwischen den Schenkeln sowohl .in der Vor- als auch in der Rückreihe größer als die Schenkel in ihrer Breite gemacht werden, um die Schenkel dieses Zahnes der vorderen Reihe von dem Schenkel des direkt benachbarten Zahnes der rückwärtigen Reihe durch einen Spielraum zu beabstanden, können die Formteile zum Ausbilden der vorderen Zahnreihe und der rückwärtigen Zahnreihe jeweils leicht ineinander eingepaßt werden, so daß das Zahnrad leicht geformt werden kann. Falls weiterhin die vordere Zahnreihe axial beabstandet von der hinteren Zahnreihe ist, ist die vordere Zahnreihe stärker deformierbar, ohne daß sie in Berührung mit der honteren Zahnreihe kommt. Somit hat das erfindungsgemäße Zahnrad eine größere Anzahl wertvoller Vorteile.

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Claims

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PATENTANWÄLTE ADENAUERALLEE 3O · D-2OOO HAMBURG 1 ■ TEL. (O 4O) * 24 45 22

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Anmelder; Mikiharu Imazaike, Osaka, Japan

PATENTANS PRÜCHE

i)yZahnrad aus elastischem Material, dadurch gekennzeichnet, daß Zähne (2,3»12,13) abwechselnd in einer vorderen und einer hinteren Reihe umfangsmäßig um das Zanrad (Α,Α¹) angeordnet und voneinander abwechselnd vor- und rückwärts axial beabstandet sind, wobei jeder der Zähne so ausgebildet ist, daß er einen Schenkel (2b,3b; 12b,13b) aufweist, der sich von dem Hauptkörper (i) des Zahnrades erstreckt, und einen Eingreifabschnitt einstückig mit dem äußeren Ende des Schenkels, der in Eingriff mit einem weiteren Zahnrad treten kann, und ein Zwischenraum (k,5_t6\ 14,15,16) vorgegebener umfangsmäßiger Breite zwischen den Schenkeln (2b,3b, 12b,13b) jeweils zwei benachbarter Zähne sowohl iiider Vorder- als auch in der Rückreihe vorgesehen ist, um die Zähne elastisch deformierbar zu machen, wenn das Zahnrad (Α,Α¹) mit dem weiteren Zahnrad (B,B¹) in Eingriff treten kann.

2) Zahnrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

der Schenkel (2b,3b) jedes der Zähne (2,3) in der Vorder- und in der Rückseite sich von dem Zahnradhauptkörper (1) radial zum Zahnrad erstreckt.

3) Zahnrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

der Schenkel 12b,13b) jedes der Zähne (12,13) in der Vor- und Rückseite sich von dem Zanradhauptkörper (11) in Umfangsrichtung in einem vorgegebenen Winkel bezüglich der Radialrichtung des Zahnrades geneigt erstreckt.

k) Zahnrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekenn-

zeichnet, daß das Zahnrad aus einem synthetischen Harz hergestellt ist.

5) Zahnrad nach Anspruch k_t dadurch gekennzeichnet, daß das synthetische Harz ein synthetisches Urethanharz ist.

6) Zahnrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3 t dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad aus einem verhältnismäßig weichen Metall hergestellt ist.

7) Zahnrad nach Anspruch 6, dadurch hergestellt, daß es aus Aluminium oder Kupfer gebildet ist.

8) Zahnrad nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen den Schenkeln eine größere Breite als die Schenkel selbst besitzt, um utnfangsmäßig die Schenkel jedes Zahnes der vorderen Reihe von dem Schenkel des direkt benachbarten Zahnes der rückwärtigen Reihe durch einen vorgegebenen Spielraum (6) zu beabstanden.

9) Zahnrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Zahnreihe von der hinteren Zahnreihe um einen kleinen Abstand (8) axial beabstandet ist.