DE202009016087U1 - Rack with improved rigidity - Google Patents
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- F16H55/02—Toothed members; Worms
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Abstract
Zahnstange (10) aus mindestens zwei nebeneinander angeordneten und vorzugsweise miteinander verbundenen Zahnstangenelementen (12, 14) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Zahnstangenelemente (12, 14) in einer Aufspannung gemeinsam geschliffen werden.Rack (10) consists of at least two juxtaposed and preferably interconnected rack elements (12, 14), characterized in that the at least two rack elements (12, 14) are ground together in one setting.
Description
Die Erfindung betrifft eine Zahnstange nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und einen Zahnstangenantrieb nach dem Oberbegriff des entsprechenden nebengeordneten Anspruchs. Bei einem Zahnstangenantrieb kämmen die Zähne eines Ritzels mit den Zähnen einer Zahnstange. Zahnstange und Ritzel sind üblicherweise Normteile, die mit hoher Präzision und gleichzeitig sehr wirtschaftlich hergestellt werden können. Solche Zahnstangen sind bekannt und werden zum Beispiel von der Anmelderin hergestellt.The The invention relates to a rack according to the preamble of claim 1 and a rack drive according to the preamble of the corresponding sibling claim. Comb with a rack drive the teeth of a pinion with the teeth of a rack. Rack and pinion are usually standard parts that with high precision and at the same time very economical can be produced. Such racks are known and are made, for example, by the Applicant.
Drehmoment- bzw. drehzahlgeregelte Linearantriebe, zu denen auch die oben beschriebenen Zahnstangenantriebe zählen, sind einfacher und besser zu regeln, wenn die Steifigkeit aller im Regelkreis befindlichen Antriebskomponenten bekannt und konstant ist. Die Zahneingriffe von Zahnstange und Ritzel haben dabei im Normalfall keine konstante Zahnfedersteifigkeit, was sich nachteilig auf die Regelgüte des Linearantriebs auswirkt.torque or speed-controlled linear drives, which include the rack drives described above counting, are easier and better to regulate when the stiffness all known in the control circuit drive components known and constant is. The meshing of rack and pinion have it in the Normally no constant tooth spring stiffness, which is disadvantageous affects the control quality of the linear drive.
In
der einschlägigen Literatur, wie zum Beispiel der
Aufgabe der Erfindung ist es, eine kostengünstige Zahnstange mit verbesserter Steifigkeit für einen kostengünstigen Zahnstangenantrieb mit verbessertem Betriebsverhalten bereitzustellen.task The invention is to provide a cost-effective rack improved rigidity for a cost effective To provide rack drive with improved performance.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Zahnstange aus mindestens zwei nebeneinander angeordneten und miteinander verbundenen Zahnstangenelementen besteht und damit eine Einheit bildet. Die Nebeneinander angeordneten Zahnstangenelemente sind dabei vorzugsweise handelsübliche, in Serie hergestellte Zahnstangen.These The object is achieved according to the invention that the rack of at least two arranged side by side and interconnected rack elements and thus forms a unity. The juxtaposed rack elements are preferably commercially available, mass-produced Racks.
Der Erfindung liegt die Idee zu Grunde, das Lastverhalten der Zahnstange dadurch zu verbessern, dass die Zahnbreite der vom Ritzel eingreifenden Zähne vergrößert wird. Anstatt dies durch eine einstückige „Sonderzahnstange” mit vergrößerter Breite zu erreichen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, zwei Standard-Zahnstangen nebeneinander anzuordnen und miteinander zu einer Einheit zu verbinden. Dies kann beispielsweise durch Stifte und/oder Schrauben erfolgen. Es hat sich gezeigt, dass auf diese Weise die gewünschte Steifigkeit erreicht werden kann und gleichzeitig die Herstellungs-Kosten deutlich reduziert werden können. Auch ist die Nachrüstung bestehender Zahnstangenantriebe mit einer erfindungsgemäßen Zahnstange oft möglich.Of the Invention is based on the idea of the load behavior of the rack to improve that the tooth width of the pinion engaging Teeth is enlarged. Instead of this through a one-piece "special rack" with To achieve increased width is proposed according to the invention, two standard racks side by side and with each other to connect to a unit. This can be done for example by pins and / or Screwing done. It has been shown that in this way the desired rigidity can be achieved and at the same time the manufacturing costs can be significantly reduced. Also is the retrofitting of existing rack drives with a rack according to the invention often possible.
Die Zahnbreite des mit der erfindungsgemäßen Zahnstange kämmenden Ritzels muss natürlich der vergrößerten Zahnbreite der erfindungsgenmäßen Zahnstange angepasst sein. Dies führt insgesamt zu einem verbesserten Regelungsverhalten des gesamten Zahnstangenantriebs und damit zu einer erhöhten Positioniergenauigkeit.The Tooth width of the rack according to the invention Of course, the meshing pinion needs to be enlarged Tooth width of erfindungsgenmäßen rack adapted be. Overall, this leads to an improved control behavior of the entire rack and pinion drive and thus to an increased Positioning accuracy.
Unabhängig von der optimierten Federsteifigkeit kann mit einer größeren Zahnbreite natürlich auch ein größeres Drehmoment bzw. eine größere Antriebskraft auf die Zahnstange übertragen werden. Bei einer Verwendung von bspw. zwei Zahnstangenelementen kann die Last in etwa verdoppelt werden. Dies ist besonders vorteilhaft für Verspannungsritzel, bei der die Verzahnung durch zwei parallel, aber minimal axial versetzt angeordnete Ritzel vorgespannt wird und dadurch in der Regel nur die Hälfte der Zahnbreite zur Drehmomentübertragung verwendet werden kann.Independently from the optimized spring stiffness can with a larger Tooth width, of course, a larger one Torque or a larger driving force the rack are transmitted. When used for example, two rack elements, the load can be approximately doubled become. This is particularly advantageous for tension pinion, at the toothing by two parallel, but minimal axially offset arranged sprocket is biased and thereby usually only half the tooth width for torque transmission can be used.
In vielen Anwendungsfällen ist es Vorteilhaft, wenn die mindestens zwei Zahnstangenelemente mittels einer Schraub- und/oder einer Stiftverbindung lösbar miteinander verbunden sind und dass die Zähne der mindestens zwei Zahnstangenelemente in einer bevorzugten Ausgestaltung miteinander fluchten. Damit bildet die Zahnstangenanordnung eine Einheit, die zusammen am Einsatzort befestigt werden kann. Ein gesondertes Ausrichten oder Einstellen der beiden Zahnstangenelemente vor Ort ist nicht erforderlich. Es ist jedoch auch möglich, die beiden Zahnstangenelemente erst am Einbauort miteinander zu verbinden.In Many applications, it is advantageous if the at least two rack elements by means of a screw and / or a pin connection solvable are connected to each other and that the teeth of at least two rack elements in a preferred embodiment with each other aligned. Thus, the rack assembly forms a unit that can be fastened together at the place of use. A separate alignment or adjusting the two rack elements on site is not required. However, it is also possible, the two rack elements to connect with each other at the installation site.
Durch die Schraub- und/oder Stiftverbindung kann eine gute Präzision in der Anordnung der Zähne zueinander sichergestellt werden. Außerdem können sich die Zahnstangenelemente während des Betriebs nicht gegeneinander verschieben. Bei einer Anwendung des Zahnstangenantriebs als Verspannungsritzel, brauchen die Zähne der Zahnstangenelemente nicht miteinander zu fluchten. Dabei kann die Verzahnung als Geradverzahnung ausgebildet sein; bevorzugt ist jedoch eine schräge Anordnung der Zähne, die die Eingriffsfläche des Ritzels auf der Zahnstange vorteilhafterweise vergrößert und die Laufruhe des Zahnstangenantriebs steigert. Außerdem wird annähernd die gleiche Flankenrichtungsabweichung wie bei einer gleich breiten Einzelzahnstange erreicht.By the screw and / or pin connection can be a good precision be ensured in the arrangement of the teeth to each other. In addition, the rack elements during of the farm do not move against each other. In one application the rack drive as Verspannritzel need the teeth the rack elements do not align with each other. It can the toothing be designed as a straight toothing; is preferred however, an oblique arrangement of the teeth that the Engagement surface of the pinion on the rack advantageously increased and the smoothness of the rack and pinion drive increases. In addition, it will be approximately the same Flank direction deviation as with an equally wide single rack reached.
Weiter ist vorteilhaft, dass die Oberflächen der Zähne gehärtet sind. Dies vermindert den Verschleiß der Zähne. Nach dem Härten werden die Zahnstangenelemente miteinander verbunden und anschließend, falls notwendig, gemeinsam geschliffen. Dadurch wird die gleiche Präzision der Verzahnung wie bei einer einstückigen Sonder-Zahnstange erreicht.It is also advantageous that the surfaces of the teeth are hardened. This reduces the Ver wear of the teeth. After curing, the rack elements are connected together and then, if necessary, ground together. As a result, the same precision of the teeth is achieved as with a one-piece special rack.
Dabei ist es alternativ möglich, die Zahnstangenelemente vor dem Schleifen miteinander zu verbinden oder die Zahnstangenelemente in einer Aufspannung zu Schleifen, ohne sie vorher zu verbinden. Dabei ist darauf zu achten ist, dass die Bohrbilder beider Zahnstangenelemente miteinander fluchten, so dass die Zahnstangenelemente beim Befestigen an einer Maschine, das heißt am Einsatzort, zu einer erfindungsgemäßen Zahnstange zusammengefügt werden. Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Figuren.there it is alternatively possible, the rack elements before the grinding or the rack elements Grinding in one step without first connecting them. It is important to ensure that the drilling patterns of both rack elements aligned with each other, so that the rack elements when attaching on a machine, that is at the place of use, to an inventive Rack are joined together. Further advantages result from the description below and the attached figures.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It it is understood that the above and the following yet to be explained features not only in each case specified combination, but also in other combinations or can be used in isolation, without the scope of the present To leave invention.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen, jeweils in schematischer Form:One Embodiment of the invention is shown in the figures and will be explained in more detail in the following description. In each case, in schematic form:
Die
In
den
Die
Zahnstange
Mit
dem Bezugszeichen
Wenn
die Zahnstangenelemente
Dazu
weist das Zahnstangenelement
Dabei
zeigt eine Kurve
Wie
aus
Wie
aus
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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