DE2021685B2

DE2021685B2 - Zahnrad fuer praezisionsgetriebe

Info

Publication number: DE2021685B2
Application number: DE19702021685
Authority: DE
Inventors: Friedrich 2083 Halstenbek Muller
Original assignee: Ansto Werke Dennert & Pape KG, 2000 Hamburg
Priority date: 1970-05-02
Filing date: 1970-05-02
Publication date: 1972-03-02
Also published as: US3651708A; DE2021685A1; NO127424B

Description

Festlegung des Kunststoffzahnkranzes gegenüber dem

Metallkern erreicht wird. Die Durchsteckbolzen dienen ausschließlich zur Verdrehsicherung des Andrückrings, ohne Kräfte auf den Kunststoffzahnkranz Die Erfindung bezieht sich auf ein Zahnrad für 45 auszuüben.

Präzisionsgetriebe zur Übertragung mäßiger Um- Es ist zwar ein Kunststoffzahnkranz bekannt,

fangskräfte mit einem im Diametralschnitt im wesent- (USA.-Patentschrift 3 203 268) der auf einem Metalllichen H-förmigen, aus einer festen Anschlagschulter kern mit Gleitsitz angeordnet und über eine Anlage- und einem losen Andrückring bestehenden Metall- schulter und einen Andrückring kraftschP' ^:g zur kern und einem Kunststoffzahnkranz, der im Radial- 50 Übertragung geringer Umfangskräfte auf den Seitenschnitt im wesentlichen T-förmig mit einem in radialer flächen angepreßt ist. Dieser Gegenstand hat jedoch Richtung bis auf den Metallkern sich erstreckenden die Funktion einer Rutschkupplung und unterliegt Ringteil und einem am Radumfang senkrecht zur daher grundsätzlich einer anderen Problemstellung. Radflanke verlaufenden, die Verzahnung tragenden Der Zahnkranz wird zweckmäßig aus Acetalharz

Kranzteil ausgebildet ist. 55 oder Polyamid hergestellt, was an sich bekannt ist.

Ein derartiges Zahnrad ist mit eingepreßtem Eine bevorzugte Ausführutigsform der Erfindung

Metallkern bekannt (»Maschinenmarkt«, Jg. 72, ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht. Nr. 34, S. 19). Die aus einer einzigen Figur bestehende ,' ichnung

Bei anderen Zahnrädern dieser Art wird der Kunst- zeigt ein Zahnrad im Querschnitt.
stO'ffzahnkranz auf den Metallkern entweder gespritzt 60 Das Zahnrad besteht im wesentlichen aus einem im oder geschraubt. Alle diese Verbindungsarten be- Querschnitt H-förmigen Metallkern 2 und einem im friedigen hinsichtlich der Fertigungsqualität und Querschnitt T-förmigen Kunststoffzahnkranz 1. Der Formtreue im Betrieb nur durchschnittlichen Quali- Metallkern 2 hat einen im wesentlichen H-förmigcn tätsansprüchen. Die Zahnräder verformen sich auf Querschnitt. Er weist an einer Nabenflanke eine AnGrund der durch Polymerisation und Struktur- 65 schlagschulter 4 auf, die sich von einem Mittelstück schrumpfung im Kunststoff auftretenden Spannun- 14 in Richtung auf den Kunststoffzahnkranz 1 ergen, die insbesondere bei Schraubverbindungen hebt. Die im übrigen zylindrische Außenfläche 7 des • USA.-Patentschrift 1 338 672) auch zu Rißbildun- Metallkerns 2 ist auf der der anderen Nabenflanke

benachbarten Seite mit einem Gewinde 8 versehen. Auf dieses wird ein als Mutter ausgebildeter Andrückring 3 aufgeschraubt, dessen Außendurchmesser dem der Anschlagschulter 4 entspricht. Dabei wird das Gewinde 8 so hergestellt, daß es in sich Spiel hat. Auf diese Weise paßt sich der Andrückring 3 beim Verspannen des Kunststoffzahnkranzes 1 an und erzeugt eine gleichmäßige Pressung zwischen der Anschlagschulter 4, den Seitenflächen des Kunststoffzahnkranzes 1 und dem Andrückring 3.

Der Kunststoffzahnkranz 1 weist — verglichen mit dem großen Durchmesser des Metallkerns 2 — eine relativ kleine radiale Stärke auf. Er besteht aus einem sich in radialer Richtung bis auf den Metallkern 2 erstreckenden Ringteil 10 und einem am Radumfang senkrecht zur Radflanke verlaufenden, die Verzahnung tragenden Kranzteil 11. Der T-förmige Querschnitt des Kunststoffzahnkranzes 1 kann Abrundungen zwischen seinen einzelnen Teilen <<ufweisen. Der Ringteil 10 kann schwalbenschwanzförmig oder kreisförmig ausgebildet sein. Die Abstände 4' zwischen den Seitenflächen des Ringteils 10 und den Seitenflanken des Kranzteils 11 sind so bemessen, daß die Anschlagschulter 4 einerseits und der Andrückring 3 andererseits im verspannten Zustand ebene Radflanken mit den Seitenflanken des Kranzteils 11 bilden.

Der Kunststoffzahnkranz 1 sitzt am Fuße des Ringteiles 10 mit Spiel-Übergangspassung auf den Außenflächen 6 der Anschlagschulter 4 und des Andrückrings 3 und der Außenfläche 7 des Metallkerns 2.

Der Zahnradkörper wird von mehreren achsparallelen Bohrungen 9 durchdrungen, die in Höhe der Anschlagschulter 4 auf dem Radumfang verteilt sind. In die Bohrungen 9 sind Durchsteckbolzen 5 eingezogen, die den Kunststoffzahnkranz 1, die Anschlagscnulter 4 und den Andrückring 3 durchdringen, den sie auf diese Weise gegen Verdrehen sichern. Sie sind in axialer Richtung weder auf Zug noch auf Druck belastet, um den Rundlauf des Zahnrades durch eine mögliche Verspannung des Kunststoffes nicht zu beeinträchtigen.

Als Werkstoff für den Kunststof[zahnkranz 1 wird ein getempertes Acetalharz verwendet, das eine hohe Wechselbiegebeanspruchung ausha'lt. Es ist leicht verformbar, so daß sich die Zähne unter Last elastisch verhalten. Diese Elastizität führt zu der gewünschten Spielfreiheit hochqualifizierter Getriebe. Außerdem ist das Acetalharz nicht hygroskopisch, wodurch ein Festigkeitsverlust durch Feuchtigkeitsaufnahme verhindert wird. Es zeigt gute Gleiteigenschaften und

ίο verschleißt daher wenig. Eine Behandlung mit Molybdänsulfat bei der Montage der Räder erübrigt jede weitere Wartung. Bei der Verwendung anderer Kunststoffe muß auf ähnlich gute Eigenschaften geachtet werden. Insbesondere kommen Polyamide in Frage.

Als Material für den Metallkern 2 wird Leichtmetall verwendet, wodurch das dynamische Verhalten des Getriebes begünstigt wita Da wegen der geringeren Festigkeit des Kunststoffes ohnehin große Rad-

breiten gewählt werden müssen, reicht die Festigkeit von Leichtmetall für den Bau von Kunststoffzahnräiern aus.

Bei der Fertigung des Kunststoffzahnrades wird der vorgedrehte Kunststoffkranz 1 auf den Metall-

kern 2 gepaßt, bis er fest an der Anschlagmutter 4 des Metallkernes 2 anliegt. Dann wird der Andrückring 3 auf das Gewinde 8 des Metallkernes 2 aufgeschraubt. Dabei muß darauf geachtet werden, daß der Andrückring 3 nur so stark angezogen wird, daß die Spannungswerte des Kunststoffes nicht überschritten werden. Auf jeden Fall muß ein Fließen des Kunststoffe·; vermieden werden, um den guten Reibungsschluß auf den Außenflächen 6, 7 zwischen Kunststoffkranz 1 und Metallkern 2 zu erhalten. Anschließend wird das Rad in Höhe der Anschlagschulter 4 an mehreren, auf den Umfang des Metallkerns 2 verteilten Stellen achsparallel durchbohrt. In die Bohrungen werden entsprechende Durchsteckbolzen 5 eingezogen, die den Andrückring 3 gegen

Lockern sichern. Hiernach wird die Verzahnung des Kunststoffkranzes 1 hergestellt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 gen ausgehend von scharfen Kanten führen können. Patentansprüche: Diese Verbindungsarten eignen sich daher höchstens für größere Dimensionen im Grobmaschinenbau.

1. Zahnrad für Präzisionsgetriebe zur Über- In besonderen Anwendungsfällen, beispielsweise tragung mäßiger Umfangskräfte mit einem im 5 für die Herstelh-ng von Präzisionsgetrieben, müssen Diametralschnitt im wesentlichen H-förmigen,aus höhere Ansprüche an die LaufgenauigkHt und die einer festen Anschlagschulter und einem losen Formtreue des Zahnrades gestellt werden. Verfor-Andrückring bestehenden Metallkern und einem mungen, die beispielsweise durch ungleiche Span-Kunststoffzahnkranz, der im Radialschnitt im nungsverteilung im Kunststoff dazu führen können, wesentlichen T-förmig mit einem in radialer Rieh- io daß das Zahnrad unrund wird, schließen dessen Vertung bis auf den Metallkern sich erstreckenden Wendung in Präzisionsgetrieben von Zeichen- und Ringteil und einem am Radumfang senkrecht zur Meßmaschinen aus.

Radflanke verlaufenden, die Verzahnung tragen- Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufden Kranzteil ausgebildet ist, dadurch ge- gäbe zugrunde. Verformungen in der Nabenbefestikennzeichnet, daß der Kunststoffzahnkranz 15 gung zwischen Kunststoff und Metall sowohl während (1) mit Spiel-Übergangspassung auf dem Metall- des Bearbeitungsvorganges als während der gesamten kern (2) sitzt und der Kranzteil (11) das Drei- Lebensdauer im Betrieb auszuschließen,
fache der Zahnhöhe nicht überschreitet und der Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-Andrückring (3) zur Erzeugung einer gleich- löst, daß der Kunststoffzahnkranz mit Spiel-Übermäßigen Flächenpressung zwischen der An- ao gangspassung auf dem Metallkern sitzt und der Kranzschlagschulter (4), den Seitenflächen des Ringteils teil das Dreifacht der Zahnhöhe nicht überschreitet (10) und dem Andrücknng (3) auf dem Metall- und der Andrückring zur Erzeugung einer gleichkern (2) verschraubt und gegen Verdrehung rela- mäßigen Flächenpressung zwischen der Anschlagtiv zur Anschlagschulter (4) mittels Durchsteck- schulter, den Seitenflächen des Ringteils und dem bolzen (5) gesichert ist. as Andrückring auf dem Metallkern verschraubt und

2. Zahnrad nach Anspruch 1, dadurch gekenn- gegen Verdrehung relativ zur Anschlagschulter mitzeichnet, de ** die Gewindegänge des Andrück- tels Durchsteckbolzen gesichert ist.

ringes (3) im unverspannten Zustand mit axialem Durch diese Befestigung wird das Auftreten von

Spiel in den Gewindegängen des Metallkerns (2) punktförmigen Spannungen im Kunststoffzahnkran/

angeordnet sind. 30 vermieden. Der Andrückring liegt gleichmäßig aut

3. Zahnrad nach Anspruch 1, dadurch gekenn- der gesamten Seitenfläche des Ringteils und erzeugt zeichnet, daß der Zahnkranz (1) aus getempertem, im verspannten Zustand eine gleichmäßige Pressung nichthygroskopischem Kunststoff mit hoher des gesamten Ringteils. Auf diese Weise sind die Wechselbiege- und Abschwerffestigkeit besteht. Spannungen gleichmäßig im Kunststoff verteilt. Sie

4. Zahnrad nach Anspruch 3, dadurch gekenn- 35 können Verformungen nicht hervorrufen, da der zeichnet, daß der Kunststoff ein Acetalharz, Poly- Kunststoffzahnkranz durch seine geringe Höhe nur amid od. dgl. ist. eine verhältnismäßig kleine Kunststoffmasse aufweist.

Deswegen können in axialer Richtung erhebliche Verspannkräfte zugelassen werden, so daß durch Kraft-40 schluß die für Präzisionsgetriebe wichtige genaue