DE2524889A1 - Getriebeelement - Google Patents

Description

Patentanwälte Di?l.-1ng. ILWeickmainn, Dipl.-Phys. Dr.K.Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

P. M.G. DRIVES LIMITED, Stardens Works, Tewkesbury Road, Newent, Gloucestershire, England

Getriebeelement

Die Erfindung bezieht sich auf ein Getriebeelement, wobei dieser Ausdruck gezahnte Scheiben, Zahnräder, Kettenzahnräder, Zahntrommeln oder andere gezahnte Räder umfassen soll.

Zwei solcher gezahnter Scheiben sind in Fig. 1 der US-PS 2 934 967 zusammen mit einem sie verbindenden Riemen, obgleich die Räder als Stirnräder bezeichnet sind, dargestellt, wodurch mittels des Riemens eine Antriebsleistung von einer Scheibe auf die andere übertragen werden kann. Der Riemen weist flexible Zähne auf und die gezahnten Scheiben oder Stirnräder weisen starre Zähne auf, die mit dem Rest der Scheibe einstückig hergestellt sind, welche auf einer Welle aufgekeilt sind.

Solche Getriebeelemente können durch Gießen von Kunststoffmaterial, durch Druckgießen, Sintern oder Schmieden hergestellt werden. Diese Herstellungsarten sind nicht für größere Getriebeelemente (über 15 cm Durchmesser) geeignet und verursachen hohe Werkzeugkosten und häufig hohe Werkstückkosten. Derartige Getriebeelemente können auch durch Zerspanung hergestellt werden, was jedoch eine besonders aufwendige Herstellungsweise ist.

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Aufgabe der Erfindung ist es, Getriebeelemente zu schaffen, die selbst für große Größen billig herstellbar sind. Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, ein Getriebeelement zu schaffen, bei welchem die Zähne in einem nicht selbsttragenden Glied hergestellt sind und wobei ein gesonderter Träger für diese Zähne vorgesehen ist.

Die Erfindung ist demnach gekennzeichnet durch einen Träger und einen auf dem Träger angeordneten Streifen mit einer längs des Streifens vorgesehenen regelmäßigen Folge von quer oder schräg verlaufenden Zähnen.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Unteransprüchen und der Zeichnung, in der die Erfindung beispielsweise dargestellt ist. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines gepreßten Zahnstreifens, der für eine gezahnte Scheibe geeignet ist;

Fig. 2 eine Seitenansicht eines anderen gepreßten Zahnstreifens, der für ein Zahnrad geeignet ist;

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Getriebeelementes;

Fig. 4 Abänderungen von Fig. 3;
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Fig. 6 einen Querschnitt durch ein anderes Getriebeelement;

Fig. 7 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Getriebeelementes;

Fig. 8A einen Querschnitt durch ein Getriebeelement mit einer abgeänderten Klemmvorrichtung;

Fig. 8B die Klemmvorrichtung nach Fig. 8A in schaubildlicher Darstellung;

Fig. 9A einen Querschnitt durch ein Get riebe element mit einer anderen Klemmvorrichtung; und

Fig. 9B eine schaubildliche Darstellung der Klemmvorrichtung nach Fig. 9A.

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Ein Zahnstreifen 11 ist aus einem Stahlstreifen gepreßt, so daß eine Zahnstange gebildet ist, wie dies aus Fig. 1 hervorgeht. Die Zähne der Zahnstange erstrecken sich im rechten Winkel zur Längsrichtung des Streifens und die Kopfflanken der Zähne sind eben. Der gepreßte Streifen kann auf einem geraden Träger angeordnet sein, um so ein Getriebeelement in Form einer Zahnstange zu bilden, die in Verbindung mit einem Ritzel zur Anwendung kommt, jedoch besteht die häufigste Anwendung des gepreßten Streifens nach Fig. 1 darin, daß dieser Streifen auf einem zylindrischen Träger aufgebracht wird, um eine gezahnte Scheibe zu bilden.

Fig. 2 zeigt einen anderen gepreßten Zahnstreifen, bei welchem die Zahnflanken eher konvex als eben sind, wie dies bei Fig. 1 der Fall ist. Die Wahl der Form der Getriebezähne wird von der gewünschten Zahnform beeinflußt, wenn der Streifen auf dem Träger aufgebracht ist. Die Form der Zähne ändert sich nicht, wenn der Träger eben ist. Wenn jedoch der Streifen auf einem zylindrischen Träger aufgebracht wird, ändert sich die Form der Zähne beim Biegen des Streifens in die Kreisform. Eine angemessene Toleranz für die Änderung der Zahnform muß beim Entwurf des Preßwerkzeuges berücksichtigt werden.

Es ist nicht notwendig, daß sich die Zähne exakt im rechten Winkel zur Längsrichtung des Streifens erstrecken, wie dies in Fig. 1 und 2 dargestellt ist, sondern die Zähne können auch in Schrägzahn-, Pfeilzahn- oder auch in Schneckenradzahnform gepreßt sein.

Fig. 3 zeigt eine Art der Unterstützung eines gepreßten Streifens auf einem kreisförmigen Träger für ein leichtes Zahnrad. Auf einer geeigneten Nabe 21 sind zwei Scheibenkränze 22 angeordnet und auf der Nabe durch Klemmringe 23 gesichert. Die Scheibenkränze 22 sind jeweils mit einer ringförmigen Ausnehmung mit geeignetem Radius versehen, damit der gepreßte Streifen zwischen diesen Scheibenkränzen aufgenommen werden kann. Der gepreßte Streifen wird in die Ausnehmung eines Scheibenkranzes

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eingesetzt, wobei die beiden Enden des Streifens aneinanderstoßen. Diese Anordnung wird dadurch zusammengehalten, da/3 der andere Scheibenkranz in seine Lage gebracht und durch einen Klemmring 23 gesichert wird. Die Scheibenkränze bilden Flansche für das Getriebeelement.

Fig. 4 und 5 zeigen abweichende Arten der Unterstützung des Streifens auf einer Nabe, wobei nur ein Klemmring 23 vorgesehen ist. Die Kranzscheiben 22 der Fig. 3 sind durch einen geeignet geformten Ringkörper ersetzt, der auf der Nabe 21 durch einen einzigen Klemmring 23 gesichert ist. Schrauben oder Nieten können anstelle von Klemmringen verwendet sein und weitere Schrauben oder Nieten können unmittelbar im Inneren des gepreßten Streifens verwendet werden, um den Streifen fest zwischen den beiden Kranzscheiben 22 festzuklemmen.

Fig. 6 zeigt einen Teilschnitt durch ein Getriebeelement für größere Leistungen, bei welchem ein Scheibenkörper 31 einstückig mit einer Nabe 32 und einem einzigen Flansch 33 gegossen ist, um einen Träger für den gepreßten Streifen zu bilden. Mehrere kurze gebogene Platten 34 sind an der dem einzelnen Flansch 33 gegenüber liegenden Seite befestigt, um einen zweiten Flansch zu bilden, wobei der gepreßte Streifen auf dem Scheibenkörper zwischen den Flanschen 33 und 34 aufgenommen und abgestützt ist.

Fig. 7 zeigt ein Get riebe eiern ent, bei welchem Scheibenkränze 41 direkt auf einer Welle angeordnet und an einer Nabe 42 durch Spannschrauben gehalten sind, die durch beide Scheibenkränze 41 hindurchgehen, wobei eine geeignete Distanzbüchse 34 zwischen den Scheibenkränzen vorgesehen ist. Der gepreßte Streifen 44 ist zwischen einander gegenüber liegenden Nuten 45 in den Scheibenkränzen 41 in der Nähe ihres Außenumfanges angeordnet, wie dies bei dem Getriebeelement nach Fig. 3 der Fall ist. Der Festsitz der Scheibenkränze 41 auf der Welle sichert eine genaue zentrische Anordnung der Welle in Bezug auf den Zahnstreifen. Eine Vielzahl von Klemmschrauben kann um die Welle herum angeordnet sein, um die Scheiben-

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kränze 41 mit der Nabe 42 zu verbinden und die Nabe 42 kann zwischen den Scheibenkränzen 41 angeordnet sein, wobei eine geeignete Öffnung in einem der Scheibenkränze vorhanden ist, um einen Zugang zu einer Schraube in der Nabe zum Festklemmen derselben auf der Welle zu ermöglichen.

Viele andere Ausführungsformen der Träger zur Abstützung des gepreßten Streifens in der geeigneten Form können im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, wobei es nicht notwendig ist, daß die Träger gerade oder kreisförmig sind.

Der gepreßte Streifen kann mit seinem eigenen Kranz ausgebildet sein, so daß der Streifen über die Breite eher eine konvexe als eine flache Form annimmt. In diesem Falle sind die Flansche, welche üblicherweise vorgesehen sind, wenn ein Getriebeelement in Form einer gezahnten Scheibe hergestellt wird, unnötig.

Die Enden des gepreßten Streifens, die in einer geschlossenen Schleife oder in einem geschlossenen Ring gehalten werden müssen, können miteinander verbunden oder einzeln auf der Stützfläche befestigt sein, beispielsweise durch Schweißen. Der Streifen kann zu einem Ring durch Schweißen geformt und dann auf seiner Stützfläche angeordnet sein. Das Pressen des Streifens in die gezahnte Form gibt der Schleife oder dem Ring eine gewisse Eigenelastizität, so daß der Ring in eine Nut einschnappt, die in der Stützfläche vorgesehen ist, um so den Streifen in der gewünschten Stellung auf der Stützfläche zu sichern. Andererseits kann der Ring festgeschweißt oder in anderer Weise auf der Stützfläche gesichert sein.

Wenn der Streifen mit den Zähnen durch Pressen hergestellt ist, ist ein Stahlstreifen geeignet, obgleich andere Materialien bei der Verwirklichung der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Der Streifen kann auch durch Gießen oder Verformen eines flexiblen Materials hergestellt sein.

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Der Träger kann entsprechend den Fig. 3 bis 7 starr ausgebildet sein, jedoch kann es bei manchen Anwendungsfällen, bei denen ein Interferenz-Eingriff (gestörter oder nicht aufeinander abgestimmter Eingriff) vorliegt, vorteilhaft sein, wenn der Träger elastisch nachgiebig ist oder zumindest eine elastisch nachgiebige Schicht unmittelbar unter dem. Streifen aufweist. Ein Polyuretan-Elastomer ist ein geeignetes nachgiebiges Material. Ein Interferenz-Eingriff, bei dem kein Totgang vorliegt, kann ebenso bei einem starren Träger aufgrund der Eigenelastizität des gepreßten Zahnstreifens erreicht werden, wenn dünnes Material für den Streifen verwendet wird.

Es ist ersichtlich, daß verschiedene Materialien für die verschiedenen Teile des Getriebeelementes verwendet werden können, beispielsweise Stahlzähne auf einem aus Leichtmetall oder Kunststoff hergestellten Grundkörper mit einer aus Bronce hergestellten Nabe, wenn dieses Element für den Leerlauf verwendet wird. Die gepreßten Streifen können aus Flußstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt oder Federstahl hergestellt und nach der Verformung auf den geeigneten Durchmesser für das fertige Getriebeelement gehärtet werden. Rostfreier Stahl kann für den gepreßten Streifen zusammen mit einem Kuhstharz-Grundkörper für eine aggressive Atmosphäre oder aus hygienischen Gründen verwendet werden. Es ist nicht notwendig, daß der Streifen außen liegt, sondern das Getriebeelement kann auch mit einer Innenverzahnung hergestellt werden, wobei der gepreßte Streifen auf einen geeigneten Träger aufgebracht wird.

Das Auswechseln des Getriebestreifens oder Zahnstreifens ist eine einfache Sache, insbesondere bei solchen Ausführungsformen, bei denen der Streifen nicht auf dem Träger festgeschweißt ist. Eine Zahnstange kann dadurch hergestellt werden, daß ein Streifen auf einer ebenen Fläche eines Trägers aufgebracht wird und ein Zahnsegment kann durch Befestigen eines Streifens auf einem entsprechend gebogenen Träger hergestellt werden. Der Träger kann durch Gießen von Harz in eine Form hergestellt werden, die zumindest teilweise durch den Streifen begrenzt ist, der in der ge- · wünschten Form gehalten ist.

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Die Herstellung einer Antriebs verbindung zwischen dem Getriebeelement und der Welle mit Hilfe einer Klemmschraube durch die Nabe 42 entsprechend Fig. 7 ist nicht besonders vorteilhaft, wenn das Getriebeelement häufig auf der Welle eingestellt werden muß und es aufwendig ist, diese Anordnung zu treffen. Die Fig. 8A, 8B, 9A und 9B zeigen, wie ein Getriebeelement auf einer Welle ohne eine direkt auf die Welle wirkende Schraube festgeklemmt werden kann.

In den Fig. 8A und 8B ist eine geschlitzte konische Büchse 51 auf einer Welle 52 zwischen zwei Scheibenkränzen 53 eines Getriebeelementes angeordnet. Ein zusätzlicher Schraubenbolzen 54 erstreckt sich zwischen den Scheibenkränzen 53 und ist in eine Scheibe 55 eingeschraubt, deren zentrale Öffnung dem Durchmesser der konischen Büchse in der Nähe des dünneren Endes entspricht. Wenn die Scheibe 55 lose auf der konischen Büchse 51 sitzt, kann das Getriebeelement frei auf der Welle verschoben werden, da die konische Büchse nicht auf die Welle geklemmt ist. Wenn das Getriebeelement sich in seiner exakten Stellung befindet, wird der Schraubenbolzen 54 gedreht, wodurch die Scheibe 55 in Richtung auf den Kopf des Schraubenbolzens gezogen ist, wodurch sich die konische Büchse eng an die Welle anlegt und das Get riebe eiern ent in Antriebs verbindung mit der Welle auf dieser festklemmt. Das Getriebeelement kann durch Aufschrauben des Schraubenbolzens 54 leicht wieder gelöst werden.

Eine ähnliche Anordnung ist in den Fig. 9A und 9B gezeigt, bei welcher eine geschlitzte Büchse 61 vorgesehen ist, die an beiden Enden konisch ausgebildet ist. Die Scheibenkränze 62 des Getriebeelementes stehen nicht in direktem Kontakt mit der Welle, sondern sind so ausgebildet, daß sie auf den konischen Enden der Büchse sitzen, die sich nach innen hin in ihrem Durchmesser erweitern. Diese Erweiterung erfolgt unter einem Winkel von ungefähr 22 1/2 . Wenn das Getriebeelement seine korrekte Lage auf der Welle einnimmt, werden Schraubenbolzen 63 zwischen den gegenüber liegenden Scheibenkränzen angezogen, wodurch die Scheiben-

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kränze gegeneinander gezogen werden, wodurch sie auf den konischen
Enden gleiten und die Klemmbüchse auf der Welle festklemmen.

Die Anordnungen nach den Fig. 8A, 8B, 9A und 9B stellen eine Klemmwirkung über die gesamte Breite des Getriebeelementes her und ermöglichen somit größere Toleranzen bei der Herstellung der verschiedenen Teile des Getriebeelementes im Gegensatz zu der Anordnung nach Fig. 7, bei der die Klemmwirkung nur an einer einzigen Stelle eintritt.

Patentansprüche

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Claims (7)

1. f Iy Getriebeelement, gekennzeichnet durch eiiien Träger (22, 31, 41, 53, 62) und einen auf dem Träger angeordneten Streifen (11) mit einer längs des Streifens vorgesehenen regelmäßigen Folge von quer oder schräg verlaufenden Zähnen.
2. 2. Getriebeelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen (11) mit Zähnen durch Pressen hergestellt ist.
3. 3. Getriebeelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen (H) elastisch und durchlaufend ausgebildet ist, so daß er über den Träger dehnbar ist und auf diesem durch seine Eigenelastizität hält.
4. 4. Getriebeelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger ein Paar Scheibenkränze (22, 41, 53, 62) mit gegenüber liegenden Nuten zur Aufnahme des Streifens (11) aufweist.
5. 5. Getriebeelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (31, 32, 33, 34) einen Zylinder umfaßt, der einstückig mit einer Nabe (32) und einem Flansch (33) zur Aufnahme einer Seite des Streifens (U) an einem Ende des Zylinders ausgebildet ist.
6. 6. Getriebeelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kranzscheiben (23) gegen eine auf einer Welle (52) sitzenden, ge-

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   geschlitzten Klemmbüchse (51) gespannt sind, die konisch ausgebildet ist und eine Spannscheibe (55) trägt, die durch eine Spannschraube auf der Klemmbuchse verschiebbar ist (Fig. 8A).
7. 7. Getriebeelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibenkränze (62) auf konischen Enden einer auf einer Welle angeordneten Klemmbüchse (61) sitzen und gegeneinander durch Spannschrauben verspannbar sind (Fig. 9A).

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