DE1450122A1

DE1450122A1 - Praezisions-Wellenbund und diesen verwendendes Praezisions-Getrieberad

Info

Publication number: DE1450122A1
Application number: DE19641450122
Authority: DE
Inventors: Sanford Irwin Greene
Original assignee: FLUID MECHANISMUS Inc
Current assignee: FLUID MECHANISMUS Inc
Priority date: 1962-04-09
Filing date: 1964-06-29
Publication date: 1969-02-06
Also published as: US3139296A

Description

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Präzisions-Wellenbund und diesen verwendendes Präzisions-Getrieberad

Die Erfindung betrifft einen fesbklemmbaren Präzieions-/ellenbund, der an sich allgemein anwendbar, jedoch insbe- ύ sondere als fester Bestandteil eines Präzisions-Getrieberads zur Befestigung desselben auf einer tfelle in jeder gewünschten Winkelstellung geeignet ist.

Das alte Problem der Befestigung von Getrieberädern, Riemenscheiben und dgl. auf einer Welle wurde in den letzten Jahren durch die Konstruktion von immer größeren mechanischen Rechnern erneut aktuell, bei denen zusammengesetzte Getriebeeinrichtungen verwendet werden, deren einzelne Zahnräder in jeder gewünschten Winkelstellung starr auf ihrerWelle befestigt werden müssen, wobei es häufig erforderlich ist, diese Arretierung erst nach dem Zusammenbau vorzunehmen. Außerdem arbeiten diese Getriebeeinrichtungen oft mit äußerst hohen Tourenzahlen, so daß es sich als wichtig erwiesen hat, die Zahnräder dynamisch auszuwuchten.

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Bis heute hat sich, die Technik "bei Präzis ions «Zahnrädern im wesentlichen auf zwei Typen, nämlicii auf den Stift-Typ und auf den Schellen-Typ beschränkt. Das stlftbefesfcigte Zahnrad besitzt eine fest damit verbundene bzw. aus demselben Haterialstück bestehende Mafoe mit einexi diametral herlaufenden Loch, das mit einem in der Welle vorgesehenen Loch fluchtet und durch, das ein Stift getrieben wird, der das Zahnrad fest mit der Meile verbindet. Obgleich diese Befestigungsart für manche Anwendungs. zwecke befriedigt, weist es doch die Nachteile auf, daß das Zahnrad nur in einer ganz bestimmten Minkelsteilung oder In einigen wenigen bestimmten Winkelstellungen auf der ¥elle befestigt werden kann und das die zum Eintreiben des Feststellstifts benötigte Kraft so groß ist, daß das Zahnrad für gewöhnlich nicht mehr nach dem Einbau In ein Zahnradvorgelege an seiner Welle befestigt werden kann. Diese Befestigungsradart bedingt daher einen vorhergehenden Zusammenbau der einzelnen Zahnräder mit Ihren Wellen, wodurch, ihr Anwendungsumfang erheblich eingeschränkt wird.

Das schellenbefestigte Zahnrad weist eine fest damit verbundene bzw. aus demselben Materialstück bestehende Habe, die längs axialer, üblicherweise unter einem Winkel von 90 zueinander stehender Ebenen geschlitzt ist,

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sowie eine geteilte ringförmige Schelle auf, die über die geschlitzte Nabe geschoben und danach fest angezogen wird. Diese Befestigungsart hat den Vorteil, daß das Zahnrad in jeder gewünschten VJinkellage auf einer Welle und nach dem Kinbau in ein Zahnradvorgelege befestigt werden kann, besitzt jedoch eine Anzahl von schwerwiegenden Nachteilen, von denen nur die Tatsache angeführt sei, daß die Schelle den Umfang der iiabe erhöht, wodurch die Verwendung eines derartigen Zahnrads in kleinen, gedrängten GetriebeSätzen häufig unmöglich wird. Außerdem besitzt die Schelle ein beträchtliches Gewicht und Trägheitsmoment, das in hochtourigen Zahnradgetrieben Anlaß zu großen Beschleunigungskräften gibt. Weiterhin ist die Schelle normalerweise in nicht ausgewogener Form gebaut, was bei hochtourigen Getrieben Anlaß zu Schwingungen geben kann. Wenn die Schelle jedoch mit einem ausgleichenden Schenkel versehen wird, werden Gewicht und Trägheitsmoment ebenso wie die Kosten entsprechend erhöht. Zudem dient nur der Teil der Nabe, der innerhalb des Zahnradstegs liegt, zur Axialführung des Zahnrads auf seiner Welle, so daß das Problem der axialen Ausrichtung nicht gelöst ist. Da die Sektoren der geschlitzten Nabe zusammengeklemmt werden müssen, müssen sie halbwegs dünn und federnd sein, wodurch die Festigkeit und Steifigkeit des Zahnrads bedeutend verringert

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wird. Bei manchen Zahnrädern dieser Art ist auch die .Einstellung des Winkels der Schelle gegenüber der, Lage der Nabenschlitze kritisch, was das Festspannen des Zahnrads nach dem Zusammenbau erschwert« Es ist normalerweise schwierig, wenn nicht gar unmöglich, ein Zahnrad dieser Art, nachdem es in der gewünschten Stellung ausgerichtet und festgespannt ist, int dieser Stellung mittels Durchbohren und Verbolzen auf der Welle zu sichern. Es wurde weiterhin festgestellt, daß die Monteure beim Zusammenbau größerer Getriebesätze mitunter vergessen, den Schellenring auf die Zahnradnabe aufzuziehen, wodurch ein völliges Auseinanderbauen des Getriebes oder die Anwendung besonders teurer und schwerfälliger zweiteiliger Schellen notwendig wird, wenn der Fehler bemerkt wird. Weiterhin müssen Zahnräder dieser Art durch Aufschieben auf eine Achse abgezogen werden, wobei eine Seite des Zahnrads auf einen Gegenansatz gespannt ist, was gewisse, sich .aus den Einbautoleranzen ergebende Fehler einschließt.

Die Erfindung beschäftigt sich daher mit der Aufgabe, einen neuen und verbesserten klemmbaren Präzisions-Wellenbund zu schaffen, der sich besonders für die Anwendung als feste Nabe eines Präzisions-Zahnrads eignet und der mindestens einen der vorgenannten Nachteile älterer

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Wemiat»ren Wellenbunden beseitigt

in der Anwen-AuRgefor» ϊ^1· fetter Bestandteil eines Präzisiona-Zahn

ei*j^e 1 ee aue& m Anwendung auf einfache Hülsen, mit Vtmmimnp RU!t»nscheiben o.dgl. ausnutzen.

$$&&%*^- ymtftttb die Irfindimg einen in

auf einer tragenden Welle lenWund, ^der dadurcß gekenn^ ;· ist, -daß «·ι* eine aus einem Stück bestehende ringfiJ«aige Büöfese ait einem oder zwei durch einen größeren AtoBölänitt derselben verlaufende radiale Querechlit^e soWi© einem duroh einen Teil der Büchse verlaufenden ,^n;iii einer im wesentlichen axialen Ebene der Büchse liegenden Längsschlitz besteht, der im radialen Schlitz b^W'. in den radialen" Söhlitzön endet, und daß Mittel zum Zusammenziehen von sich zu beiden Seiten" des Längsschlitzes befindlichen Abschnitten der Büchse vorgesehen sind. · ' ,.-=.-■

Zur Erläuterung und zur Darstellung weiterer Aufgäben und Me?kma2.ö der Erfindung wird diese" im folgenden anhand der 2§lShnüngen beschrieben,"die lediglich Ausführungs

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fig» 3 einen··Quepsaimt^ dyuiKSiii^R. ¥#lleitend, -..-.:·.. Fig; »t

Pig, J eiae fiangsaitsieht "eines etnf!&&hen.$unä&$. int

Das in Figi- l-'d-arges-teXlfcer

einem fest, -damiis. v-erbuiide-äeiulizWi:

s tüök-be stehenden iklemmbaien -Wellenteni. ,mifemalen der Erfindung versehen, der durch eine;aus.leinöl Stück bestehende ringförmige Büchse 11 gebildet wird.

In der Büchse «11- $st-mindestens .ein-sich überfeinen.,":~_ merkliehen" Teil des Büehsenumfangs.iej?streokender.n-Querschlitz^: s'owie-ein einen meikMchen .Teil.

durchsetzender^ iwi wesentlichen^ in einer ^:ax der^ Büchse^liegende^ Mngsschlltz-i^r^seheii^ der; äti 7fti Eadialschlltz^hdil vttä! diesen*"etwa;

Insbeso44äiii«e ist die ringförmige Büchse H mit zwei in ■ '■·■.' Büchsenlängsrichtung Abstand voneinander besitzenden, praktisch die eine Hälfte der Büchse durchsetzenden Radiaisöhlitzen 12 und 13 und mit einem die beiden Radialschlitze 12 und 13 miteinander verbindenden und sie praktisch halbierenden Längsschlitz 14 versehen. Der Schlitz 12 läßt einen ringförmigen Abschnitt 11a der Büchse 11 ungeschlitzt, um eine zusätzliche Axialführung a zu schaffen, obwohl für manche Anwendungszwecke auch ohne die Anwendung eines derartigen ungeschützten Ringraumes eine befriedigende Axialführung gewährleistet ist. In diesem Fall kann der Schlitz 12 weggelassen werden und der Schlitz 14 bis zum Ende der Büchse 11 reichen. Weiterhin kann es für manche Verwendungszwecke und zwar besonders bei Bunden von kleineren Abmessungen wünschenswert sein, daS der Längsschlitz 14 den Schlitz 13 mehr in der Nähe eines seiner beiden Enden schneidet anstatt ihn zu halbieren. "

Die Büchse 11 ist weiterhin mit Mitteln zum Zusammenziehen von zu beiden Seiten des Langeschiitzes 14 gelegenen Abschnitten der Büchse ausgestattet. Diese Mittel können aus einer den oberen Büchsenabschnitt auf einer Seite des Längsschlitzes 14 durchsetzenden Klemmschraube 15 bestehen, die in den damit fluchtenden

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Abschnitt der Büchse auf der gegenüberliegenden Seite des Schlitzes l*l· eingeschraubt ist.

In Fig. 3 ist eine abgewandelte Form der Erfindung in der Ausführungsform als einfacher Bund dargestellt, bei der das Zahnrad lediglich durch den ungeschlitzten Abschnitt 11b ersetzt ist, welcher gemeinsam mit dem Abschnitt"11a zur Axialführung des Bundes auf seiner Welle dient.

Es wird angenommen, daß die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen klemmbaren Präzisions-Welleribundes aus der Torstehenden Beschreibung ersichtlich ist. Das Zahnrad 10 gemäß Fig. 1 oder der Bund gemäß Fig. 3 kann auf herkömmliche Weise auf eine Welle aufgeschoben, in seine richtige Stellung ausgerichtet und durch Anziehen der Schraube 15 befestigt werden. Der aus demselben Materialstück wie das Zahnrad bestehende und in dieses übergehende ungeschlitzte Abschnitt der Büchse 11 und deren ungeschlitzter Endabschnitt Ha haben einen beträchtlichen Längsabstand voneinander und gewährleisten so eine genaue axiale Ausrichtung des Zahnrads 10 mit der Welle, auf der es befestigt werden soll. Dasselbe trifft für den Fall des einfachen Bundes gemäß Fig. 3 zu, bei welchem die Abschnitte Ha und Hb die volle axiale Länge der Vorrichtung ausnutzen, um eine genaue axiale Führung und

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Ausrichtung zu gewährleisten.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist offensichtlich, daß der erfindungsgemäße klemmbare Präzisions-V/ellenbund als fester Bestandteil eines Zo.hnrads gegenüber dem schellenbefestigten Zahnrad eine Anzahl deutlicher Vorteile besitzt. Der Umfang des Bundes bzw. der liabe 11 ist viel kleiner als der eines Zahnrads, das einer Nabenschelle bedarf, und ist praktisch mit dem des stiftbefesbigten Zahnrads vergleichbar. Außerdem hat die Einheit wege^n des Fehlen» der Schelle, deren Schwerpunkt weiter von der Drehachse entfernt liegt, ein viel geringeres Gewicht und Trägheitsmoment, was besonders bei ^räzisions-Geräten von Vorteil ist. Außerdem ist die erfindungsgemäße Vorrichtung im wesentlichen dynamisch ausgewuchtet, da die Klemmschrau.be ein verhältnismäßig geringes Gewicht hat, das dem Gewicht des durch das Einbohren der Gewindelöcher für die Schraube entfernten Metalls etwa entspricht. Fernerhin besitzt die Schraube einen sehr kurzen ^xlebel und ein entsprechend geringes Träghe i tsmoment.

Das große Verhältnis der Länge des Gliedes zum Durchmesser der Welle und die Tatsache, daß seine volle Länge für eine Axialführung ausgenutzt wird, gewähr-

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leisten eine genaue Axialausrichtung von Zahnrad und -'eile. Weiterhin kann die Büchse 11 eine wesentlich größere radiale Dicke besitzen als ein schellenbefestigfces Zahnrad, bei dem die N ibensektoren mehr in Radialais in Umfangsriehtung gebogen werden, da beim erfindungsgemäßen Glied einzig und allein der Abschnitt zwischen den Radialschlitzen 12 und 13 abgebogen wird und die Abbiegung genau quer zur Biegungsrichtung verläuft. Infolgedessen besitzt das erfindungsgemäße Präzisionszahnrad eine wesentlich größere Festigkeit und Steifigkeit, d.h. eine wesentlich höhere Widerstandskraft gegen Verformung als das schellenbefestigte Zahnrad.

Weiterhin kann darauf hingewiesen werden, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung im. Gegensatz zum schellenbefestigten Zahnrad, bei velchetß sich die klemmwirkung mit der Relativlage von Schelle und Habenschlitzen ändert, die Einstellung der Winkellage-auf der Welle völlig unkritisch ist. Gewünschtenfalls können der Bund und die i'/elle auch noch zusätzlich miteinander verbolzt werden, nachdem das erfindungsgemäße Zahnrad ausgerichtet und in der gewünschten Stellung festgesetzt worden ist, um sie miteinander starr zu verbinden. Hierdurch werden beim Zusammenbau von schellenbefestigte Getrieberäder verwendende Getriebeeinrichtungen oft anzutreffende Schwierigkei-

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ten vermieden, die in der Produktion durch stiftbefestigte Zahnräder ersetzt werden sollen, welche erheblich unterschiedliche Gewichte, Trägheitsmomente, Steifigkeit usw. besitzen. Da das Klemmglied fest mit dem Zahnrad selbst verbunden ist bzw. aus demselben Materialstück v/ie dieses besteht, kann es nicht vorkommen, daß es aus Machlässigkeit beim Zusammenbau fortgelassen wird. Zudem kann das Zahnrad 10 aufgezogen werden, während der Bund unmittel- (ä bar auf eine mit der ''ielle, auf der das Zahnrad arbeiten soll, identischen Aufsteckachse angeklemmt ist, wobei sogar zwei derartige Zahnräder mit aneinanderliegenden Bückseiten auf der Achse angeordnet und gemeinsam aufgezogen werden können. Da das Zahnrad im gleichen angeklemmten Zustand aufgezogen wird, in dem es in der fertigen Einrichtung verwendet wird, pflegen sich die Fehler beim Zusammenbau von selbst auszugleichen. Schließlich gibt der erfindungsgemäße Wellenbund bei Anwendung in einem Kegelradgetriebe eine glatte und ungekerbte Stirnfläche ab, die als Widerlager zur Aufnahme von diesen Getrieben eignen Axialkräften dienen kann.

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Claims

Patentansprüche

Präzisions-Zahnrad, das in jeder gewünschten Winkelstellung auf einer tragenden Welle anklemmbar ist und aus einem Zahnkranz und einer fest mit diesem verbundenen zylindrischen Büchse besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse (11) zwei sie über einen wesentlichen Teil ihres Querschnitts durchscheieidemle ..Radial s chi it ze (12, 13), von denen sich der eine (13) in der Nähe des Zahnkranzes (IQ) befindet, und einen Längsschlitz (14) aufweist, der durch einen Teil der Büchse in einer ihrer Axialebenen verläuft und die beiden Radialschlitze schneidet, und daß der sich auf der einen Seite des Längsschlitzes befindliche Teil der Büchse von einer in den sich auf der anderen Seite des LängsSchlitzes befindlichen Teil der Büchse eingeschraubten Klemmschraube (15) durchsetzt wird, mit deren Hilfe die beiden Teile der Büchse zusammengezogen werden können.
2. Wellenbund nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Radialschlitz bzw. die Radialschlitze etwa durch die eine Hälfte der Büchse erstreckt bzw. erstrecken.

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3. Wellenbund nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Klemmschraube aufweist, welche einen auf einer Seite des Längsschlitzes gelegenen Abschnitt der Büchse durchsetzt und in den diesem Teil gegenüberliegenden Büchsenabschnitt eingeschraubt ist und welche diese beiden Büchsenabschnitte zusammenzieht.
^. Präzisionszahnrad, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Radkörpers als ein Wellenbund gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
5. Zahnrad nach Anspruch k_t dadurch gekennzeichnet,

daß die Nabe und der Eadkörper von einer Wellenbohrung durchsetzt werden.

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