DE4417690A1 - Zahnstangenanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnstangenanordnung, die zum Zahnspielausgleich im Zusammenhang mit einem Zahnradantrieb aus zwei gegeneinander federnd verspannten Zahnstangen besteht, und bezieht sich sowohl auf die Montage- und Demontageeigenschaften der Zahnstangenanordnung als auch auf die Anzahl verwendeter Formelemente. Die Anwendung ist insbesondere für eine Positioniereinrichtung in einem Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabegerät für optische Aufzeichnungsträger vorgesehen, wobei dadurch das Anwendungsgebiet jedoch nicht eingeschränkt ist.

Es ist bereits ein Discplayer bekannt, der zum Zahnspielausgleich zwei gegeneinander federnd verspannte Zahnstangen aufweist, vgl. EP 0356984 A2 Fig. 18-Fig. 20. Um eine hohe Positioniergenauigkeit zu erreichen sowie zum Verringern eines Schlupfes zwischen Zahnstange und Zahnradantrieb sind Mittel zum Ausgleich des Zahnspiels erforderlich. Hierzu werden zwei parallel angeordnete Zahnstangen verwendet, deren Zahnreihen in ein Ritzel oder einen Zahnradantrieb eingreifen, wobei die Zahnstangen mit einer Feder gegeneinander verspannt sind, um die Zähne des Ritzels bzw. Zahnradantriebes spielfrei aufzunehmen. Die bekannte Zahnstangenanordnung besteht aus einer ersten Zahnstange und einer zweiten Zahnstange, die mit einer Feder gegeneinander verspannt sind. Die erste Zahnstange weist an ihren gegenüberliegenden Enden T-förmige Öffnungen sowie eine mittig angeordnete Mittenöffnung zur Aufnahme der die Zahnstangen gegenseitig federnd verspannenden Feder auf. Die T-förmigen Öffnungen besitzen einen sich verengenden Abschnitt, der zum Führen und Halten der zweiten Zahnstange an Rastnasen vorgesehen ist. Die Rastnasen der zweiten Zahnstange sind den T-förmigen Öffnungen der ersten Zahnstange entsprechend vorgesehen. Weiterhin weist die erste Zahnstange einen Vorsprung auf, der einen in die Mittenöffnung gerichteten Zapfen zur Aufnahme der Spannfeder trägt. Auch die zweite Zahnstange besitzt eine Mittenöffnung sowie einen Vorsprung, der einen in ihre Mittenöffnung gerichteten Zapfen zur Aufnahme der Feder aufweist. Zum Bilden einer Zahnstangenanordnung mit Zahnspielausgleich wird die zweite Zahnstange mit der ersten Zahnstange montiert. Die Rastnasen der zweiten Zahnstange werden hierzu durch die T-förmigen Öffnungen der ersten Zahnstange hindurchgeführt und die Zahnstangen mit einer Feder gegeneinander verspannt. Um die Zahnstangenanordnung mit einem Zahnradantrieb oder einem Ritzel in Eingriff zu bringen, müssen die an den Seitenflächen der Zahnstangen vorhandenen Zahnungen zueinander ausgerichtet werden. Die zweite Zahnstange wird zur ersten Zahnstange gegen die Feder in Längsrichtung verschoben um zum Eingriff in das Antriebszahnrad eine Überlagerung ihrer Zahnreihen herbeizuführen und die Zähne des Antriebszahnrades einzuklemmen. Da die zweite Zahnstange von der ersten Zahnstange nur im verengten Abschnitt der T-förmigen Öffnung gehalten wird, führt dies häufig zum Herausspringen der zweiten Zahnstange während der Montage mit dem Zahnradantrieb und beim Entfernen der Zahnstangenanordnung vom Zahnradantrieb während der Demontage im Reparaturfall. Weiterhin weisen die Zahnstangen zahlreiche Formelemente und mehrere unterschiedliche Konturen auf, wodurch ein hoher Herstellungsaufwand und aufwendige Werkzeuge notwendig sind. Als Formelement werden die T-förmigen Öffnungen, die T-förmigen Rastnasen, die Vorsprünge sowie die Zapfen einschließlich der Mittenöffnungen bezeichnet.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Zahnstangenanordnung mit Zahnspielausgleich zu schaffen, die sowohl hinsichtlich ihrer Montage- und Demontageeigenschaften als auch hinsichtlich der Anzahl und Formen verwendeter Formelemente die Nachteile bekannter Lösungen beseitigt.

Es ist ein Aspekt der Erfindung, die Montage- und Demontageeigenschaften von Zahnstangenanordnungen, die zum Zahnspielausgleich aus zwei zueinander verschiebbaren und federnd verspannten Zahnstangen bestehen, zu verbessern. Hierzu ist an einem Ende einer ersten Zahnstange, die durch Öffnungen einer zweiten Zahnstange greifende Rastnasen oder Rasthaken aufweist, eine elastische Nase als Anschlag vorgesehen. Die elastische Nase erstreckt sich an einem Ende der ersten Zahnstange von einer Fläche der ersten Zahnstange ausgehend übereinstimmend mit der Richtung der Rastnasen oder Rasthaken. Rasthaken weisen dabei vorzugsweise einen auf die elastische Nase gerichteten Aufhänger auf. Die zweite Zahnstange besitzt vorzugsweise nur schlitzförmige Öffnungen, wobei eine der schlitzförmigen Öffnungen zur Aufnahme der Spannfeder in einen verbreiterten Schlitzbereich übergeht. Mit der einen Anschlag bildenden elastischen Nase wird erreicht, daß die zweite Zahnstange nach dem Zusammenfügen mit der ersten Zahnstange, während des Einsetzens der Feder und während des Ausrichtens der Zahnstangen zueinander unverlierbar verbunden ist und nicht herausspringen kann. Beim Zusammenfügen der Zahnstangen, wobei die Öffnungen der zweiten Zahnstange über die Rastnasen oder Rasthaken der ersten Zahnstange geführt werden, wird die elastische Nase abgespreizt bzw. plastisch verformt und begrenzt anschließend den Verschiebeweg, so daß die Zahnstangen unverlierbar zusammengefügt sind. Zur Demontage der Zahnstangen voneinander ist die elastische Nase abzuspreizen und während der Demontage der Zahnstangenanordnung von einem Antriebszahnrad oder einem Ritzel bleibt die Unverlierbarkeit zunächst gewährleistet. Mit der elastischen Nase werden somit sowohl die Montage- als auch die Demontageeigenschaften der Zahnstangenanordnung verbessert. Ein nicht beabsichtigtes Herausspringen der zweiten Zahnstange aus der ersten Zahnstange während der Montage oder Demontage ist nicht mehr möglich, da die elastische beziehungsweise zurückfedernde Nase den zum Herausspringen oder Verlieren erforderlichen Weg begrenzt. Die elastische Nase kann grundsätzlich auch an der keine Rastnasen oder Rasthaken aufweisenden Zahnstange als Wegbegrenzung zum Zweck der Unverlierbarkeit im Zusammenhang mit einer zweiten Zahnstange vorgesehen werden.

Es ist ein zweiter Aspekt der Erfindung, die Anzahl und Formen der verwendeten Formelemente zu verringern. Dies wird dadurch erreicht, daß die Rückseite eines Rasthakens gleichzeitig als Gegenlager für die die Zahnstangen gegeneinander verspannende Feder verwendet wird. Dies führt sowohl zur Einsparung von Vorsprüngen und Zapfen als auch zu einer geringeren Anzahl von Öffnungen innerhalb der Zahnstangen. Weiterhin sind anstelle T-förmiger Rastnasen Rasthaken vorgesehen. Die zweite Zahnstange weist im wesentlichen schlitzförmige Öffnungen auf, wodurch die erforderlichen Werkzeuge und der Herstellungsprozeß weiter vereinfacht werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert: Es zeigen

Fig. 1 Schnittdarstellung einer Zahnstangenanordnung mit Zahnspielausgleich gemäß Fig. 2,

Fig. 2 Draufsicht auf eine Zahnstangenanordnung mit Zahnspielausgleich,

Fig. 3 perspektivische Darstellung einer bekannten ersten Zahnstange einer bekannten Zahnstangenanordnung,

Fig. 4 perspektivische Darstellung einer bekannten zweiten Zahnstange der bekannten Zahnstangenanordnung

Fig. 5 Schnittdarstellung einer ersten Zahnstange,

Fig. 6 Draufsicht auf die erste Zahnstange gemäß Fig. 5,

Fig. 7 Draufsicht auf eine zweite Zahnstange der Zahnstangenanordnung und

Fig. 8 Schnittdarstellung der zweiten Zahnstange gemäß Fig. 7.

Fig. 1. entsprechend besteht eine Ausführung der Zahnstangenanordnung mit Zahnspielausgleich aus einer ersten Zahnstange A, einer zweiten Zahnstange B, einem ersten Rasthaken C, einem zweiten Rasthaken D und einer elastischen Nase E. Die Darstellung in Fig. 1 zeigt einen Schnitt an der in Fig. 2 angegebenen Linie L-M. In Fig. 2 ist weiterhin eine Feder 154 angegeben, mit der die erste Zahnstange A und die zweite Zahnstange B gegeneinander federnd verspannt sind. Die Zahnstangen A; B sind vor einem Eingriff in einen nicht dargestellten Zahnradantrieb oder ein nicht dargestelltes Ritzel in einer Bewegungsrichtung XY zueinander über eine durch die Rasthaken C, D und die elastische Nase E begrenzte Wegstrecke verschiebbar. Nach dem Eingriff in einen Zahnradantrieb die aus den Zahnstangen A, B bestehende Zahnstangenanordnung mit dem nicht dargestellten Zahnradantrieb über eine der Länge der Zahnstangen A, B entsprechende Weglänge in der Bewegungsrichtung XY mit hoher Genauigkeit und schlupffrei verschiebbar.

Die Fig. 3 und 4 beziehen sich auf die als Prior Art angegebene bekannte Lösung. Diese Vorgängerlösung ist aus EP 03 56 984 A2 bekannt und die im Zusammenhang mit der vorliedenden Erfindung angegebene Fig. 3 entspricht im wesentlichen Fig. 18 und Fig. 4 entspricht Fig. 19 der bekannten Lösung. In diesen Figuren wurden deshalb auch die Bezugszeichen der bekannten Lösung verwendet. Wie bereits einleitend der Beschreibung angegeben, weist die gemäß
EP 0356984 A2 Fig. 18-Fig. 20 bekannte Zahnstangenanordnung zum Zahnspielausgleich zwei gegeneinander federnd verspannte Zahnstangen 81, 82 auf. Die Zahnstangenanordnung besteht aus einer ersten Zahnstange 81 und einer zweiten Zahnstange 82, die mit einer Feder 154 gegeneinander verspannt sind. Die erste Zahnstange 81 weist an ihren gegenüberliegenden Enden T-förmige Öffnungen 87 sowie eine mittig angeordnete Mittenöffnung 86b auf. Die T-förmigen Öffnungen 87 besitzen einen verengenden Abschnitt, der zum Führen der zweiten Zahnstange 82 an Rastnasen 89 vorgesehen ist. Den T-förmigen Öffnungen 87 der ersten Zahnstange 81 entsprechend sind auf der zweiten Zahnstange 82 T-förmige Rastnasen 89 vorgesehen. Weiterhin weist die erste Zahnstange 81 einen Vorsprung 86 auf, der einen in die Mittenöffnung 86b gerichteten viereckigen Zapfen 86a zur Aufnahme der Feder 154 trägt. Auch die zweite Zahnstange 82 besitzt eine Mittenöffnung 88b sowie einen Vorsprung 88, der einen in die Mittenöffnung 88b gerichteten viereckige Zapfen 88a zur Aufnahme der Feder 154 aufweist. Zum Bilden einer Zahnstangenanordnung mit Zahnspielausgleich wird die in Fig. 4 dargestellte zweite Zahnstange um 180° gedreht und mit der in Fig. 3 dargestellten ersten Zahnstange 81 montiert. Die Rastnasen 89 werden dabei durch die T-förmigen Öffnungen 87 hindurchgeführt und die Zahnstangen 81, 82 mit der Feder 154 gegeneinander verspannt. Um die Zahnstangenanordnung mit einem Zahnradantrieb oder dem in Fig. 21 dargestellten Ritzel 59 in Eingriff zu bringen, müssen die an den Seitenflächen der Zahnstangen 81, 82 vorhandenen Zahnungen 81a, 82a zueinander ausgerichtet werden. Hierzu wird die zweite Zahnstange 82 zur ersten Zahnstange 81 gegen die Feder 154 in Längsrichtung verschoben. Da die zweite Zahnstange 82 von der ersten Zahnstange 81 nur im verengten Abschnitt der T-förmigen Öffnung 87 gehalten wird, führt dies häufig zum Herausspringen der zweiten Zahnstange 82 während des Montagevorgangs. Dies ist auch für die Demontage zutreffend. Weiterhin weisen die Zahnstangen 81, 82 zahlreiche Formelemente auf, wobei als Formelement die T-förmigen Öffnungen 87, die T-förmigen Rastnasen 89, die Vorsprünge 86, 88 sowie die viereckigen Zapfen 86a und 88a einschließlich der Mittenöffnungen 86b und 88b bezeichnet werden.

Um einer Verlierbarkeit oder einem Herausspringen der zweiten Zahnstange 82 während der Montage entgegenzuwirken, wobei die Zahnstangen 81, 82 zunächst ineinandergehängt und anschließend die Feder 154 eingesetzt wird, können die T- förmigen Rastnasen 89 beispielsweise nicht als sogenannte Snap-In-Verbindung ausgeführt werden, da die Zahnstangen 81, 82 zum Zahnspielausgleich und zum Ausgleich von Ungleichmäßigkeiten eines eingreifenden Zahnradantriebs mit einer federnden Kraft zueinander verschiebbar sein müssen.

Um trotz der notwendigen Verschiebbarkeit zueinander die Zahnstangen 81, 82 beziehungsweise die Zahnstangen A und B unverlierbar zu gestalten, ist eine in den Fig. 1 und 2 sowie in den Fig. 5 und 6 dargestellte elastische Nase E vorgesehen. Die elastische Nase E begrenzt nach dem Zusammenfügen der Zahnstangen A, B den Weg, über den die Zahnstangen A, B gegeneinander verschiebbar sind, so daß sie gegen ein Verlieren während der Montage oder Demontage gesichert sind. Hierzu ist entsprechend Fig. 5 und Fig. 6 an einem Ende der ersten Zahnstange A eine elastische Nase E vorgesehen. Die elastische Nase E ist an dem Ende der ersten Zahnstange A vorgesehen, welches auf die Aufhängevorsprünge der Rasthaken C, D gerichtet ist. Wie in Fig. 6 dargestellt, ist die elastische Nase E außermittig zu einer von den Rasthaken C, D gebildeten Verbindungslinie G, H angeordnet, wodurch der Einsetzvorgang vorteilhaft beeinflußt wird. Die Verbindungslinie G, H in Fig. 6 bildet gleichzeitig die Schnittlinie G, H für die Darstellung in Fig. 5. Weiterhin sind die aufeinander gerichteten Flächen der Rasthaken C, D und der elastischen Nase E abgeschrägt vorgesehen, um das Aufsetzen der in den Fig. 7 und 8 dargestellten zweiten Zahnstange B und damit den Montagevorgang zu vereinfachen. Die schlitzförmigen Öffnungen S1 und S2 der zweiten Zahnstange B werden über die Rasthaken C, D geführt und die flächigen Seiten der Zahnstangen A, B aneinandergedrückt. Aufgrund der genannten Abschrägungen der elastischen Nase E und der Rasthaken C, D ist nur eine geringe Zentriergenauigkeit erforderlich, wodurch vorteilhaft eine Automatisierung des Montagevorgangs ermöglicht wird. Während der Montage bzw. während des Eingleitens der zweiten Zahnstange B in die von den Rastnasen C, D in Verbindung mit der elastischen Nase E gebildete Verliersicherung wird die elastische Nase E im Endeinlaufbereich zum Einrasten der zweiten Zahnstange B geringfügig abgespreizt bzw. plastisch verformt. Trotz dieser Rastung sind die Zahnstangen A, B in Längsrichtung zueinander um einen Weg verschiebbar, der eine Ausrichtung der Zahnreihen der Zahnstangen A, B zueinander ermöglicht.

Damit die Zahnstangenanordnung die Funktion des Zahnspielausgleichs übernehmen kann, werden sie gegeneinander mit einer in Fig. 1 dargestellten Feder 154 verspannt. Vor dem Einsetzen der Feder 154 sind die Zahnstangen A, B leichtgängig zueinander verschiebbar. Die mit der elastischen Nase E gebildete Verliersicherung gewährleistet im Gegensatz zu den in Fig. 3 und 4 angegebenen Zahnstangen 81, 82, daß sich die Zahnstangen A, B durch Transport, Handhabung oder Erschütterungen nicht voneinander trennen können und bereits vor dem Einsetzen der Spannfeder 154 eine erneutes Zusammenfügen notwendig wird. Wie bereits erwähnt, werden die Zahnstangen A, B nach dem Zusammenfügen mit einer Feder 154 gegeneinander verspannt, wobei die Federkraft derart gerichtet ist, daß sie die zweite Zahnstange B in die Aufhängung der Rasthaken C, D drückt.

Zum Verringern der Anzahl und Formen von Formelementen der Zahnstangen A, B sind im Gegensatz zu den T-förmigen Rastnasen 89 der bekannten Zahnstangenanordnung den Fig. 3 und 4 entsprechend Rasthaken C, D vorgesehen, die von der Fläche der ersten Zahnstange A ausgehend nur eine parallele Ausdehnung zur Grundfläche aufweisen. Dadurch werden der Herstellungsprozeß und die zur Herstellung erforderlichen Werkzeuge vereinfacht. Wie die Fig. 5 bis 8 veranschaulichen, wurde auch die Anzahl vorzusehender Öffnungen verringert. Dies wurde dadurch erreicht, daß in vorteilhafter Weise die der Aufhängeseite einer Rastnase C abgewandte Seite gleichzeitig als Gegenlage für die in diesen Figuren nicht dargestellte Feder 154 verwendet wird. Am Rasthaken C ist hierzu an der genannten Seite einen Vorsprung F1 vorgesehen, um ein Verrutschen der Feder 154 zu verhindern. Es wurde eine fertigungstechnisch vorteilhafte, dachförmige Kontur für den Vorsprung F1 gewählt, wobei grundsätzlich auch andere Haltekonturen, wie beispielsweise Zapfen oder Vertiefungen möglich wären, die jedoch nicht den erwähnten Vorteil aufweisen. Auch die Gegenlage für die Feder 154 an der zweiten Zahnstange B weist als Haltemittel gemäß Fig. 8 einen Vorsprung F2 auf, der dachförmig ausgebildet ist. Fig. 8 zeigt eine Schnittdarstellung an der in Fig. 7 angegebenen Linie N, O. Die zweite Zahnstange B, die in den Fig. 7 und 8 dargestellt ist, besitzt im wesentlichen nur noch die schlitzförmigen Öffnungen 51, 52 und den in die schlitzförmige Öffnung S2 ragenden Vorsprung F2, wodurch der Herstellungs- und Werkzeugaufwand weiter verringert werden. Wie die Fig. 5 bis 8 veranschaulichen, sind die Anzahl und Formen der Formelemente wesentlich verringert und wird ein Rasthaken C bzw. Rastelement vorteilhaft gleichzeitig als Gegenlage für die Spannfeder 154 verwendet. Als Gegenlage für die Spannfeder 154 kann auch ein von der elastischen Nase E weiter entferntes Rastelement verwendet werden, so daß die Anwendung nicht auf die in dieser Ausführung angegebene Lösung begrenzt ist Die Anwendung und Verwendung der vorgeschlagenen Zahnstangenanordnung ist besonders vorteilhaft im Zusammenhang mit aus Plastmaterial herzustellenden Zahnstangenanordnungen für Positioniereinrichtungen in Abtast- und Aufzeichnungsgeräten zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Informationen mit optischen, magnetischen oder magnetooptischen Aufzeichnungsträgern, wobei das Anwendungsgebiet hierdurch und hierauf jedoch nicht eingeschränkt ist. Es können beispielsweise auch andere Werkstoffe zur Herstellung oder andere Mittel zum gegenseitigen Verspannen der Zahnstangen verwendet werden.

Claims (8)

1. Zahnstangenanordnung, aus zwei zueinander verschiebbaren und federnd verspannten Zahnstangen (A, B) bestehend, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstangenanordnung eine Verliersicherung aufweist.

2. Zahnstangenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verliersicherung von einer elastischen Nase (E) gebildet ist.

3. Zahnstangenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine elastische Nase (E) mindestens an einer der Zahnstangen (A, B) vorgesehen ist.

4. Zahnstangenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Nase (E) zur Unverlierbarkeit einer zweiten Zahnstange (B) von einer ersten Zahnstange (A) an einem Ende einer der Zahnstangen (A, B) vorgesehen ist.

5. Zahnstangenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Nase (E) zum Bilden einer Verliersicherung Aufhängungen von Rasthaken (C, D) gegenübergestellt angeordnet ist.

6. Zahnstangenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Nase (E) plastisch verformbar vorgesehen ist.

7. Zahnstangenanordnung, aus zwei zueinander an Rastelementen verschiebbaren und federnd verspannten Zahnstangen (A, B) bestehend, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rastelement (C, D) als Gegenlage für ein die Zahnstangen (A, B) verspannendes Mittel (154) vorgesehen ist.

8. Zahnstangenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenlage für ein die Zahnstangen (A, B) verspannendes Mittel (154) als Haltemittel einen dachförmigen Vorsprung (F1, F2) aufweist.