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Durch Zusammenpressen aufeinandergeschichteter Faserstoffbahnen hergestellte
Räder Die Erfindung bezieht sich auf durch Zusammenpressen aufeinandergeschichteter
Faserstoffbahnen hergestellte Räder, insbesondere Ritzel,Antriebsräder o. dgl.,
fürgeräuschlose Getriebe. Als Rohmaterial für derartige Räder werden Faserstoffes
z. B. Leinwand, Siegeltuch o. dgl., verwendet, die in einzelnen Schichten nach Auftragen
eines Bindemittels, z. B. Phenolkondensationsprodukte oder sonstige Kunstharze,
in einer Form zu einem Radkörper zusammengepreßt werden. In der Regel sind die Getrieberäder
mit einem verstärkten Radkranz und einer verstärkten Nabe zu versehen. Werden diese
Räder durch Zusammenpressen ebener überei:nandergeschichteter Faserstoffscheiben
in einer Form gepreßt, so erfolgt an den Übergangsstellen von der Radscheibe zum
Radkranz und zur Nabe eine sehr starke Zugbeanspruchung der einzelnen Fasern, so
daßeinzelne derselben übexbeansprucht und zerrissen werden können. Dadurch leidet
jedoch die mechanische Festigkeit des fertigen Rades.
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Um diese Nachteile zu beseitigen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
zwischen die im Speichenteil unmittelbar aufeinanderliiegenden, teilweise vorgeformten
Radscheiben zur Formgebung des Radkranzes und der Nabe Ringe, die ebenfalls aus
einzelnen Faserstoffteilen geformt sind, einzulegen. Das wesentliche Merkmal der
Erfindung besteht also darin, daß die einzelnen zum Radkörper gehörenden Bestandteile
vorgeformt und dadurch der endgültigen Gestalt des Radkörpers bereits angepaßt werden,
ehe 'alle Einzelteile des Rades durch Zusammenpressen miteinander zu einem fertigen
Radkörper vereinigt werden. Die die Radscheibe oder den Speichenteil ergebenden
Scheiben erhalten daher vor dem endgültigen Zusammensetzen eine tellerartige Gestallt
mit mehr oder weniger tiefer Ausbuchtung, .so daß dann bei der endgültigen Herstellung
des Rades keine Überbeanspruchung der einzelnen Fasern mehr eintreten kann. Im Gegensatz
zu allen bisher bekannten Ausführungen wird daher die endgültige Gestalt des Rades
bereits durch vorherige Formung der einzelnen Bestandteile vorbereitet.
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Man hat schon Holzriemenscheiben mehrteilig ausgebildet, die einzelnen
Teile vorher in ihre endgültige Gestalt gebracht und dann zusammengesetzt, doch
erfolgt diese Unterteilung lediglich zur Erleichterung des Fertigungsverfahrens,
nicht aber mit Rücksicht auf die spätere Beanspruchung der Riemenscheibe, die auf
die Gestalt des aus gänzlich andersgeartetem Ausgangsstoff hergestellten Teiles
keinen Einfluß hat. Man hat auch schon Räder aus Faserstoff, jedoch ohne Verwendung
eines Klebstoffes als Bindemittel, durch Cbereinanderschichten von :ebenen
Scheiben
verschiedenen Durchmessers hergestellt; dadurch wurde jedoch nicht die endgültige
Gestalt des Rades, sondern nur seine Härte in einzelnen Schichten b@eeinflußt, .während
die Gestalt des Radkörpers :durch Formgebung metallener seitlicher Abdeckscheiben
eindeutig bestimmt ist.
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Um die Faserrichtung in weitgehendem Maße auszunutzen und dadurch
eine Erhöhung der mechanischen Festigkeit zu @erzielen, wird fernerhin erfindungsgemäß
vorgeschlagen, zur Verstärkung des Radkranzes Ringe in segmentförmigen Teilen aus
dem Vollen zu schneiden, die einzelnen Teile in einer ringförmigen Form lagerweise
üb,ereinanderzuscbichten und sodann. durch ein Bindemittel zu einer Ringscheibe
zu vereinigen. Um ferner auch Abfallstoffe verwerten zu können, wird die zur Verstärkung
der Nabe dienende Einlage aus zu einem Ring, beispielsweise dreieckförmigen Querschnitts,
zusammengepreßten Abfällen des Fasermaterials hergestellt.
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Ein. Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Abb. i bis 3 dargestellt.
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Abb. i zeigt in perspektivischer Ansicht und teilweisem Schnitt :ein
fertiges Zahnrad mit einer verstärkten Nabe a :und :ein:ezn verstärkten Zahnkranz
b. In der Abb. z ist der zur Verstärkung der Nahe dienende Ring c noch eirural in
größerem Maßstabe tierausgezeichnet. Die Abb. 3 und ¢ zeigen im Längsschnitt eine
Vorrichtung zum Pressen der Nebenringe c. Die Abb. 5 bis 8 erläutern die Herstellung
der Ringe und Scheiben für den Radkranz.
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Das in Abb. i dargestellte Rad besteht aus S:chelbend und zwischengeschalteten
Ringrene, die .einen Teil des Radkranzes ausmachen, aus einem abgeschrägten: Ring
c, der einen Teil der Nabe .bildet, und aus einer metallenen Nabe f, die an .einem
Ende einen Flansch besitzt und deren Mantelfläche aufgerauht ist, um eine gute Verbindung
mit den nichtmetallischen Teilen zu gewährleisten. Das Material, aus den die Scheiben
und die Ringe e und c bestehen, ist beispielsweise Leinwand oder Segeltuch, das
vorher mit einem Bindemittel, z. B. einem Phenolkondensationsprodukt, überzogen
wird. Die Überbleibsel, die bei dein weiter unten beschriebenen Ausschneiden der
Scheiben d und Ringee übrigbleiben, werden in kleine Stücke zerschnitten. Das so
entstehende Material von unregelmäßiger Form wird dann in einer Presse zu einem
Vollkörpier oder Ring für die Radnabe geformt. Vorteilhaft ist @es,: das Material
vor dem Formen sorgfältig abzuwiegen, damit man. für jedes Rad dieselbe Menge anwendet.
Außerdem ist sorgfältig darauf zu achten, daß, der Druck, dem der Radrohling :schließlich
unterworfen wird, derselbe ist, mit dem der Nabenring zusammengepreßt wird, oder,
mit .anderen Worten, der Füllkörper muß. genau so groß sein, daß er den Raum, der
ihm zur Verfügung steht, vollständig ausfüllt und nicht größer oder kleiner ist.
Die besten Resultate erzielt man, wenn der Füllkörper an der Innenseite, mit der
er an die Metallbuchse angrenzt, dicker ist alsi an der äußeren Seite, die zweckmäßig
spitz ausläuft, so daß der Querschnitt des Nabenringes die Formeines Dreiecks hat;
hierdurch wird das Auftreten von Falten vermieden.
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Die Presse, im der der Füllkörper c geformt wird, kann nach Belieben
konstruiert werden. In den Abb.3 und q. besteht sie aus :einem zylindrischen Teil
g, der auf ,einer Platte ll ruht und zur bequemeren Handhabung Griffel besitzt.
In ihm befindet sich ein zweiter Zylinder h, der nach oben spitz ausläuft, um die
Verteilung der kleinen Materialstücke zu erleichtern. Die gegenseitige Lage der
beiden Zylinder g und k und damit die Breite des Nebenringes ist durch den Ring
%l bestimmt, dessen obere Fläche nach innen unter einem Winkel geneigt ist, der
in der Hauptsache von der Dicke und der Gestalt der Radnaben abhängt. Auf diesen
Ring wird das zerkleinerte Material gestreut und -gleichmäßig verteilt, worauf ein
zweiter Ring m mit gleichfalls abgeschrägter Fläche zwischen die Zylinder g und
k geschoben wird. Über dezn oberen Ring m befindet sich ein Preßkolben n, _ der
das Füllmaterial zusammenpreßt; Abb.3 zeigt das urkomprimierte, Abb. q: das komprimierte
Material. Vorteilhaft :erwärmt- man das Material so weit, daß das Bindemittel erweicht.
Die Pressung gibt dem Material .einen so weit ausreichenden Zusammenhalt, daß der
.entstandene abgeschrägte Ring c (Abt. a) ohne besondere Vorsicht weiterverwandt
werden kann.
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Die Scheiben -d (Abt. i) werden aus dem glatten Material gestanzt,
wie Abb.5 zeigt. Die Herstellung der Ringe ie für den Radkranz geschieht gemäß -
dem in den Abb. 6 bis 8 veranschaulichten- Verfahren. Aus :einen: Stück o des verwendeten
Rohmaterials werden einzelne Kreisabschnitte p gestanzt oder geschnitten, Der Krüminungsradius
der äußeren und inneren Ränder der Kreisabschnitte ist der gleiche, und zwar ' der
des fertigen Rades oder :ein :etwas größerer, um etwas Spiel für die spätere mechanische
Bearbeitung zu schaffexL Dex einzige Abfall bei der Formgebung der Kreisabschnitte
entsteht dadurch, daß man die Endexl derselben. in der Richtung der Radien, abschneidet,
von den geringfügigen Stückerz an den beiden Enden jedes verwendeten Stoffstückes
abgesehen. Da
der äußere und innere Rand jedes Kreisabschnittes
keinen gemeinsamen Krümmungsmättelpunkt haben, ist jeder Abschnitt in der Mitte
etwas breiter als an den Enden (Abb.7). Die Größe der Kreisabschnitte kann verschieden
sein, doch ist es im allgemeinen zweckmäßig, wenn jeder Abschnitt ungefähr 1ß Kreisumfang
bedeckt. Nachdem die Kreisabschnitte zugeschnitten sind, erfolgt die Zusammensetzung
derselben zu einem ganzen Ring. Ein Abschnitt wird derart in eine zylindrische Metallform
gelegt, daß der äußere Rand desselben die innere Wand der Form berührt. Über diesen
Abschnitt legt man einen zweiten, jedoch nicht genau über den ersten, sondern man
läßt ihn in einem bestimmten Ausmaß überragen. Nun wird ein dritter Abschnitt über
den zweiten gelegt, so daß er letzteren in derselben Weise überlappt. Dieses Verfahren
wird so lange fortgesetzt, bis ein vollständiger Ring entstanden ist, der aus einer
oder mehreren vollständigen Lagen bestehen kann. Für manche Radtypen ist es zweckmäßig,
diesen Ring aus vier Lagern herzustellen.
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Wenn der Ring auf diese Weise zusammengesetzt worden ist, werden die
einzelnen Teile gegeneinander fixiert. Das kann leicht in der Weise geschehen, daß
man den Ring in der Form genügend erwärmt, um das Bindemittel zu erweichen, und
dann so weit preßt, daß die Abschnitte zusammenhaften. Danach kann der Ring bei
der nun folgenden Zusammensetzung ohne besondere Vorsicht behandelt werden; hierbei
ist nicht beabsichtigt, das Bindemittel zu härten. Einen anderen Weg zur Zusammenstellung
der Ringe zeigt die Abb. B. Hier werden die Abschnitte ebenfalls in oder um eine
zylindrische Form gelegt, bis die für den- Ring gewünschte Dicke erreicht wird.
Dann werden die Abschnitte durch eine beschränkte Anzahl Klammern g miteinander
in Verbindung gehalten, wie sie gewöhnlich zum An:enanderhaften von Papier verwandt
werden. Wenn die Einzelteile fertiggestellt sind, legt man sie Lage für Lage um
die Metallnabe f herum in eine Form, läßt Ringe und Scheiben abwechseln und legt
den schrägen Ring rund um die Metallnabe, so daß er von den beiden Seiten des Randes
gleich wehentfernt ist. Nach Beerdigung der Zusammensetzung erwärmt man das Ganze
unter starkem Druck. Dadurch werden die Fasern zusammengedrückt, aus denen das Segeltuch
oder die Leinwand besteht, und das Bindemittel wird ausgebacken und fest und hält
die Fasern in dem zusammengedrückten Zustand. In den Fällen, wo der Radkörper verhältnismäßig
dünn ist im Vergleich zu dem Radkranz und der Nabe, kann man die beiden äußerster
Deckscheiben des Rades vor der endgültigen Zusammensetzung vorformen; damit wird
jede Gefahr beseitigt, daß die Fäden reißen, aus denen die Scheiben bestehen.
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Nachdem das Rad sorgfältig gekühlt ist, schneidet man die Zähne sein.
Durch das Pressen in der Form hat der Radkörper eine glatte und glasartige Oberfläche
erhalten. Bevor man die Zähne einschneidet, kann man den Radkörper genau auf den
erforderlichen Durchmesser abdrehen, doch ist dies nicht unbedingt notwendig. Vorteilhaft
fräst man die Zähne in Spiralform, weil dadurch die Beanspruchung während der Bearbeitung
herabgesetzt wird. Da der Radkörper dünner ist als Kranz und Nabe, kann sich bei
schlagartiger Beanspruchung des Rades im Betriebe der Radkranz etwas gegen die Nabe
verschieben. Die Verwendung von metallischen Buchsen stellt ein einfaches Mittel
dar, das Rad an der Achse zu sichern. Da die Scheibend sich von der Nabe bis zur
Peripherie des Radkranzes erstrecken und die Ringscheiben dazwischen angeordnet
sind, besitzt das Rad große Widerstandsfähigkeit, so daß es allen im Betriebe auftretenden
Ansprüchen gewachsen ist.