DE2259587A1

DE2259587A1 - Zahnrad sowie verfahren zur herstellung desselben

Info

Publication number: DE2259587A1
Application number: DE2259587A
Authority: DE
Inventors: Winthrop B Conrad
Original assignee: Teleflex Inc
Current assignee: Teleflex Inc
Priority date: 1972-02-22
Filing date: 1972-12-06
Publication date: 1973-10-04
Also published as: US3772936A; JPS4896942A; CA980600A; FR2173520A5; IT973407B; GB1403051A; GB1403052A; DE2259587B2; SE388019B

Description

Dipl.-Ing. W. Dahike 30. November 1972

DipUng. H.-]. Lippert . Da/H

Patentanwälte
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Teleflex Inoorporated North. Wales, Pennsylvania, USA

"Zahnrad sowie Verfahren zur Herstellung desselben"

Die Erfindung' betrifft ein Zahnrad sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben. Das Zahnrad ist zur Verwendung in einer Vorrichtung vorgesehen, zu der eine bewegungsübertragen-

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de Sehne gehört, die Bewegung über einen gekrümmten Weg überträgt. Bei solchen Vorrichtungen greift das Zahnrad an der Sehne an, um sie zu bewegen oder von ihr bewegt zu werden, damit Bewegung über die Sehne übertragen wird. Die Sehne hat die Form eines Kabels mit mehreren Strängen, die zusammengewickelt sind, wobei ein Draht spiralförmig mit kurzer Steigung um diese Stränge herum gewickelt ist, um einer Verzahnung aus dem spiralförmig gewickelten Draht zu bilden.

Zahlreiche Ausführungen flexibler Kabel gesteuerter Stellmechanismen arbeiten mit einem Metallzahnrad mit Schraubenzähnen, die mit einem solchen spiralförmig gewickelten Drahtkabelkämmen, so daß eine Drehbewegung des Zahnrades in eine lineare Bewegung des Kabels oder umgekehrt umgewandelt wird. Eine Handkurbel, ein Elektromotor oder dergleichen können also verwendet werden, um das Zahnrad zu drehen, wobei das Drehen des Zahnrades eine lineare Bewegung eines flexiblen Kabels bewirkt, dessen Ende oder Enden mit einem zu bewegenden oder zu steuernden Teil verbunden sein können, und zwar entweder direkt oder durch einen entsprechenden drehbaren Teil, dem die lineare Bewegung des Kabels eine Drehbewegung verleiht. Ein Rutschen zwischen dem drehbaren Teil und dem Kabel wird durch das Ineinandergreifen der Schraubenzähne des Zahnrades und des Drahtes verhindert, der schraubenförmig um das mehrsträngige Kabel gewickelt ist. Das Zahnrad mui3 eine sich radial nach Innen erstreckende Umfangsnut

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am Außenumfang aufweisen, um das flexible KaToeI aufzunehmen und festzuhalten, wobei die Schraubenzähne des Zahnrades in dieser Wut vorgesehen sind, und zwar zwischen aufeinanderfolgenden Grange η.

Bei "bestimmten Anwendungsfalle'n greift das flexible Kabel am Zahnrad tangential an, im Gegensatz zur teilweisen Umschließung des Umfangs des Zahnrades. Deshalb greifen im ersteren Pail nur einige der Schraubenzahne an den Windungen des flexiblen Kabels an.' Als Folge der kleinen Zahl von Schraubenzähnei, die mit dem flexiblen Kabel kämmen, ist es wünschenswert, wenn nicht erforderlich, daß die Schraubenzähne aus hochfestem Material gefertigt sind, beispielsweise Metall, um den konzentrierten Spannungen zu widerstehen, die im Betrieb auftreten. Ein gängiges Verfahren zur Herstellung eines Metallzahnrades dieser Art besteht darin, einen Zahnradrohling spangebend zu bearbeiten und dann anschließend durch Fräsen und Schneiden die gewünschte Zahnradform entstehen zu lassen. Als Folge der hohen Kosten dieser spangebenden Arbeiten sind weniger teure andere Verfahren wünschenswert. Ein anderes Verfahren zur Herstellung eines Zahnkranzes sieht das Formen eines Zahnrades aus Kunststoff vor, um damit die günstigen Eigenschaften von Kunststoff zu verwenden, beispielsweise geringe Reibung, leichtes Gewicht, geringe Kosten und Bearbeitbarkeit. Kunststoffzahnräder haben jedoch keine hohe Festigkeit und eig-

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nen sich nur für Fälle, bei denen eine hohe Festigkeit keine konstruktive Bedingung ist, um damit ihren Gebrauch in Anwendungsbereichen auszuschließen, bei denen hohe Belastungen auftreten, Kunststoffzahnräder können verwendet werden, wenn im vorstehend genannten Fall das flexible Kabel teilweise um das Zahnrad herum gewickelt wird.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Zahnrad zu schaffen, um ein bewegungsubertragendes Element zu bewegen, wobei das Zahnrad einen runden Metallteil umfaßt,der Zähne bildet, welche um seine Peripherie herum angeordnet sind, ferner eine Kunststoffnabe zum Tragen des Metallteils auf einem Antriebsteil, der ein Drehen des Rades erleichtert, so daß die Zähne an einer bewegungsubertragenden Sehne und an einem flexiblen Kabel angreifen können.

Weiter bezweckt die Erfindung die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung eines Zahnrades, bei dem mindestens zwei Metallteile im wesentlichen identische Form gestanzt werden, Schraubenzähne in eine konkave Vertiefung am Umfang desselben geformt werden, die Abschnitte zusammengepaßt werden, derart, daß die Zähne des einen "^schnittes mit den Zähnen am anderen Abschnitt fluchten, und daß eine Kunststoffnabe teilweise um den Abschnitt herumgeformt wird, derart, daß die Abschnitte auf einem Antriebsteil abgestützt werden.

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Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung sind:

Pig. 1 eine Ansicht eines Aus führ ungs "be· is-pie:is_; ,-eine«:·- : Zahnrades}

Fig. 2 ein Schnitt an der Linie II - II der Fig. 1;

Pig. 3 eine auseinandergezogene Darstellung der Metallteile des in Pig. 1 und 2 gezeigten Zahnrades;

Pig. 4 eine Vorderansicht einer Stanze und Pig. 5 ein Schnitt durch eine Spritzförm.

Das Zahnrad 10 zur Bewegung eines bewegung silber t ragende η Elementes weist einen runden Metallteil 12 auf, der einen· Umfangsschlitz 14 mit Schraubenzähnen 16 darin aufweist. Der runde Metallteil 12 besteht aus zwei im wesentlichen identischen Metallhälften 18 und 20, die stirnseitig miteinander verbunden sind, um die vollständigen Schraubenzähne 16 zu bilden, die durch eine Anzahl bogenförmigen Nuten 17 gebildet werden. Die Winkelteilung der bogenförmigen Nuten 17 in einer der Metallhälften kann sich leicht von der anderen unterscheiden, um ein einwandfreies Fluchten zwischen den Schraubenzähnen 16 und dem

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Spiraldraht der Sehne zu erleichtern. Die zusammenpassende Fläche 22 an jeder der Metallhälften 18 und 20 umfaßt einen Vorsprung 24 und eine Vertiefung 26, die zusammenpassen, so daß die Schraubenzähne 16 fluchten, wenn die beiden Hälften zusammengesetzt sind.

Die beiden Metallhälften 18 und 20 werden nach der Verbindung durch eine Kunststoffnabe 28 abgestützt und umschlossen, die teilweise um die Metallhälften herumgeformt ist, wie das am besten aus Fig. 2 zu ersehen ist. Die Kunststoffnabe 28 umfaßt eine Kegelstumpfpartie 30 auf einer Seite des runden Metallteils 12 und einen im wesentlichen flachen Abschnitt 32 auf der gegenüberliegenden Seite, der daran angeformt ist. Eine Verbindungspartie 34 erstreckt sich durch eine axiale Bohrung 36 im runden Metallteil 12, um die kegelstumpfförmige Partie mit dem flachen Abschnitt 32 zu verbinden, um damit die Metallhälften 18 und 20 des Metallteils 12 zusammenzuhalten. Die Kunststoffnabe 28 umfaßt eine Mittelbohrung 38, die sich durch sie durcherstreckt, um eine Antriebswelle, (nicht dargestellt) oder einen anderen geeigneten Antriebsteil aufzunehmen, so daß die drehung des Zahnrades 10 erleichtert wird.

Das Verfahren zur Herstellung eines Zahnrades gemäß der Erfindung sieht vor, daß ein Metallwerkstück ausgestanzt wird, nämlich dem wesentlichen identsichen Metallabschnitte 18 und 20

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mitIeLs einer Stanze 40. Ein Metallwerkstück 42 wird in einem geeigneten lütter auf dem Amboßteil 44 der Stanze 40 gehalten. Der Stanzkopf 46 und der Amboßteil 44 sind mit zwei Sätzen auswechselbare, entsprechend geformten Werkzeugen bestückt, um die Metallhälften 18 und 20 zu bilden. Es versteht sich, daß auf Produktionsbasis zwei oder mehr Stanzen verwendet werden könnaa, um die Metallhälften 18 und 20 gleichzeitig auszustanzen, wobei beide Stanzen jeweils mit etwas anderen Werkzeugen bestückt sind, um die gewünschte Winkelteilung an jeder Hälfte entstehen zu lassen. Der Kopfteil 46 ist zum Drehen eingerichtet, während er auf das Werkstück 42 aufschlägt, um die Bogennuten 17 und damit die Schraubenzähne um die Peripherie jeder der Metallhälften herum zu bilden.

Eine jeder Meiallhälften, die in dieser Weise entstehen, wird mit dem Gegenstück zusammengepaßt und durch die Vertiefungen und Vorsprünge an den zusammenpassenden Flächen 22 in die entsprechende Ausrichtung gebracht. Die beiden Metallhälften 18 und 20 können verschweißt oder, hartverlötet werden oder in sonstiger Weise miteinander verbunden werden. Der Verband, bestehend aus dem runden Metallteil 12, wird in eine Spritzform 48 gelegt und dort gehalten. Kunststoff wird in die Spritzform 48 durch eine Einspritzdüse 50 eingespritzt, um die Kunststoffnabe 28 entstehen zu lassen. Es versteht sich, daß das erfindungsgemäße Verfahren nicht darauf beschränkt ist, ein Zahnrad

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herzustellen, das teilweise von einer Kunststoffnabe umgeben ist, sondern daß das Zahnrad auch durch das Stanzen, Drehen, und Zusammensetzen hergestellt werden kann und ohne die Kunststoffnabe gebraucht werden kann. Ein Formkern 42 kann vorgesehen sein, um die Mittelbohrung 38 zu bilden, oder alternativ kann die Mittelbohrung durch herkömmliches Bohren hergestellt werden.

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Claims

Patentansprüche

/I J Zahnrad zur Bewegung eines be\*/egungsübertragenden Elementes, gekennzeichnet durch einen runden Metallteil (12), der Zähne um die Peripherie desselben herum bildet, und eine Kunststoffnabe zum fragen des Metallteils (12), derart, daß die Zähne in einen Eingriff mit einer bewegungsübertragenden Sehne bringbar sind₀

2. Zahnrad nach Anspruch 1$, dadurch gekennzeichnet , daß der Metallteil (12) ein im wesentlichen rundes Metallrad bildet„

3. Zahnrad nach Anspruch 2₉ dadurch gekennzeichnet, daß das Metallrad eine sich radial nach Innen erstreckende Umfangsnut in seiner Peripherie aufweist«,

4. Zahnrad nach Anspruch 3₅ dadurch g ® te ® η η -

ζ eichnetj, daß die Zähne innerhalb der Mut sitzen und aus mehreren im gleichen Abstand angeordneten konkaven Schraubenzähnen gebildet sindo

ο Zahnrad nach Anspruch 4? dadurch g e k © n & -

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zeichnet , daß das Metallrad mindestens zwei Metallhälften (18, 20) umfaßt, die im wesentlichen identische Form haben und so zusammengepaßt sind, daß sie die Nut und die Schraubenzähne bilden.

6. Zahnrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallrad eine durchgehende Axialbohrung aufweist.

7. Zahnrad nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η ze ichne t, daß die Kunststoffnabe eine Kegelstumpfpartie (28) aufweist, die auf einer Seite des Metallrades

sitzt.

8. Zahnrad nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffnabe eine Kunststoffverbindungspartie umfaßt, die sich durch die Axialbohrung des Metallrades erstreckt und zur Verbindung der Kegelstumpfpartie mit einer Planschpartie vorgesehen ist, die auf" der gegenüberliegenden Seite des Zahnrades sitzt, derart» daß die Kunststoffteile das Metallrad einfassend festhalten,

9. Zahnrad nach Anspruch Θ, dadurch gekennzeichnet , daß die Kunststoffnabe eine durchge-

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hende MitteItohrung umfaßt, in der der Antriebsteil in der Form einer Antriebswelle aufnehmbar ist«

10. Zahnrad nach Anspruch. 5> dadurch gekenn-•zeichnet., daß die Metallhälften (18, 20) des Metallrades Ausrichtungsmittel umfassen, die auf den zusammenpassenden Flächen sitzen und zum Ausrichten der Zähne in einem der Hälften mit den Zähnen in der anderen der HaX-ten vorgesehen sind.

11. Zahnrad nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausrichtmittel mindestens einen Yorsprung und eine Vertiefung in jeder der zusammenpassenden Flächen umfassen, die so Zusammenwirkens daß die Zähne der Hälften (18, 20) ausgerichtet werden»

12. Verfahren zur Herstellung eines Zahnrades insbesondere nach einem der Ansprüche 1 "bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens zwei Metallabschnitte im wesentlichen gleicher Form gestanzt werden und daß Schraubenzähne in eine konkave Vertiefung an. der Peripherien derselben geformt werden, die Abschnitte so zusammengepaßt werden, daß die Zähne in einem der Abschnitte in eine Flucht mit den Zähnen in dem anderen der Abschnitte gelangen, und eine Kunststoffnabe teilweise um die Ab-

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schnitte herumgeformt wird, derart, daß die Abschnitte abgestützt werden.

13. Verfahren nach Anapruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß das Stanzen ein Drehen mindestens eines Teiles eines Stanzwerkzeugs umfaßt, derart, daß gleichzeitig die Abschnitte gestanzt und die Schraubenzähne an der Peripherie derselben gebildet werden.

14. Verfahren nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet , daß das Stanzen weiter das gleichzeitige Bilden von Ausrichtmitteln umfaßt, die mindestens einen Vorsprung und eine Vertiefung an den zusammenpassenden Flächen jedes der Metallabschnitte umfassen.

15· Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Metallabschnitte dauerhaft miteinander verbunden werden.

16. Verfahren nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet , daß die dauerhafte Verbindung durch Hartverlöten der beiden Metallabschnitte erfolgt.

17. Verfahren zur Herstellung einer Hälfte eines Zahnrades ins-

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besondere nach, einem der Ansprüche 1 Ms 11, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Stanzwerkzeug eine Hälfte eines Metallzannrades gestanzt wird und Bogennuten, die Schraubenzahne bilden, in eine konkave Vertiefung an der Peripherie desselben gebildet werden^ derart, daß im wesentlichen gleichzeitig das Stanzwerkzeug gedreht wird.

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