DE265809C

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Publication number: DE265809C
Application number: DENDAT265809D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

-Ja 265809-KLASSE 47b. GRUPPE

Bogenförmiger Zahn für Stirn- und Kegelräder. Patentiert im Deutschen Reiche vom 18. Dezember 1912 ab.

Bogenförmige Zähne an sich sind bekannt und bieten vor geraden Zähnen den Vorteil, daß sie genau wie die Pfeilräder mit vergrößertem, stoßfreiem Eingriff ohne einseitigen Achsialdruck miteinander kämmen, dabei aber einen noch ruhigeren Gang und leichter erreichbare vollkommene Zahnanlage den Pfeilrädern gegenüber besitzen.

Vorliegende Erfindung besteht in einer besonderen Ausführungsform eines derartigen, bogenförmigen Zahnes, welche der bekannten gegenüber an Festigkeit, Vollkommenheit der Verzahnung und Billigkeit der Herstellung überlegen ist.

Jede Satzräderverzahnung ist durch die Form des Zahnstangenzahnes des Satzes vollkommen bestimmt, denn nach der Verzahnungstheorie kann man zu einem bekannten Zahnstangenprofil die zugehörige Eingrifflinie bestimmen, aus welcher sich dann wieder die Flankenprofile sämtlicher Räder des Satzes ergeben, da diese sämtlichen Rädern des Satzes gemein ist.

Während nun die Flankenfläche eines geraden Evolventen - Zahnstangenzahnes eine Ebene darstellt, wird sie bei dem bekannten kreisbogenförmig gekrümmten Zahn zu einem Zylindermantelausschnitt. Denkt man sich einen solchen Zahn durch Zusammenlegung unendlich vieler Zähne minimaler Breite entstanden, so besitzt jeder Teil nach wie vor dieselbe korrekte Evolventenflanke; die einzelnen Teile sind nur der Krümmung entsprechend gegeneinander verschoben.

Unterschiedlich hierzu besitzen die Zähne einer Zahnstange gemäß vorliegender Erfindung *eine Flankenoberfläche, welche einen Ausschnitt aus einem Kegelmantel darstellt. Infolgedessen erhalten auch die Zähne sämtlicher Räder des Satzes eine entsprechende von der bisherigen Form abweichende Flankenoberfläche. Durch die kegelmant eiförmige Oberfläche der Zahnstangenflanke ist also die neue Zahnform des ganzen Satzes gekennzeichnet und vollständig bestimmt.

Fig. ι (Querschnitt bzw. Ansicht) und Fig. 2 (Draufsicht) zeigen einen derartigen Zahn mit seinen Eigentümlichkeiten.

In Fig. ι ist das Schnittprofil des Zahnes in der Zahnbreitenmittelebene y-y punktiert schraffiert angegeben, während der schraffierte Ausschnitt das Randprofil darstellt. Wie aus Fig. ι ferner ersichtlich ist, ist der Zahn in Höhe der Teillinie T-T für konkave und konvexe Flanke nach gleichen Radien R und R¹ gekrümmt. Seine konvexe Flankenfläche bildet einen Teil des Mantels eines Hohlkegels mit der Spitze 0 und der Achse x-x; während seine konkave Flanke einen entsprechenden Teil eines Hohlkegels mit der Spitze O₁ und Achse X_x-X_x bildet. Beide Kegel haben in der Teillinie T-T gleiche Durchmesser, liegen also nach Fig. 1 vollständig symmetrisch zur Teillinie T-T.

Wie nun ferner aus Fig. 1 hervorgeht, bestehen die Flankenprofile für den punktiert schraffierten Mittelschnitt aus geneigt liegenden Geraden, die mit den Erzeugenden der Kegelmäntel zusammenfallen. Die Verzahnung ist demnach für diesen Schnitt eine korrekte Evolventenverzahnung.

Das schraffierte Randprofil (Fig. 1), welches

nach Fig. 2 von der Zahnbreitenmitte und demnach auch von der Kegelachse den Abstand f besitzt, ergibt sich jedoch als Kegelschnitt im Abstande f von der Kegelachse. Beide Flanken werden sich demnach als entsprechend geneigte und gekrümmte Hyperbeläste ergeben.

Beim Zusammenarbeiten mehrerer Räder mit bogenförmigen Zähnen kann stets nur ein

ίο konkaver Zahnkopf einen konvexen Zahnfuß des Gegenrades treffen und umgekehrt. Wenn nun allgemein für zusammenarbeitende Profile kongruente Eingrifflinien gefordert werden, so wird es für bogenförmige Satzräder genügen, wenn alle jemals paarweise zusammenarbeitenden Flankenabschnitte auch nur paarweise die gleiche Eingrifflinie besitzen, wenn also die Eingrifflinien sämtlicher konkaver Kopfflanken des ganzen Satzes symmetrisch zu denen der konvexen Fußflanken und umgekehrt sämtlicher konvexer Kopfflanken zu denen der konkaven Fußflanken sind.

Da nun für die Zahnstange eine Symmetrie der Eingrifflinien gleichbedeutend ist mit einer Symmetrie der Zahnflanken, so wird für die Zahnstange der Satzräderverzahnung eine· vollkommene Symmetrie der konkaven Kopfflanken zur konvexen Fußflanke und umgekehrt gefordert werden. Es muß also in Fig. 1 Hyperbelstück α symmetrisch sein zu Hyperbelstück b und ebenfalls c zu d, was sich auch bestätigt, da diese Profile gleichliegende Schnitte durch symmetrisch zur Teillinie T-T liegende Kegel darstellen.

Die Verzahnung wird demnach auch in diesem Randprofil ebenso wie in jedem beliebigen, in anderer Breite geführten Schnitt trotz der Abweichung von der Evolvente allen Bedingungen für Satzräder genügen und demnach einwandfrei arbeiten, im übrigen aber in jedem Schnitt je nach dem Abstande aus der Zahnbreitenmitte verschiedenartig ausfallen.

Je mehr sich das Profil dem Rande nähert, desto kräftiger wird es ausfallen, denn bei gleichbleibender Zahnstärke im Teilkreise wird mit dem nach dem Rande zunehmenden Neigungswinkel der Flanken eine Verstärkung der Zahnwurzel verbunden sein (vgl. Fig. 1).

Geringe Flankenneigung liefert sehr günstige Verzahnung, aber wegen des Unterschnitts recht schwächliche Profile. Bei einem Zahne gemäß vorliegender Erfindung lassen sich daher die Vorzüge verschiedener Flankenneigungen vereinigen, indem das Mittelprofil mit geringerer Neigung günstiger arbeitet und durch das kräftigere nicht unterschnittene Randprofil des ohnehin schon wegen seiner gewölbten Form überaus kräftigen Zahnes verstärkt wird. 60 ,

Da ferner bei jedem Herstellungsverfahren nach ' dem Abwälzverfahren die erzeugende Schneidkante den Zahn einer imaginären Zahnstange (oder bei Kegelrädern eines Plankegelrades) umhüllen muß und Kegelmantelflächen nicht schwieriger als ebene Flächen prismatischer Körper einzuhüllen sind, so wird durch diese Erfindung gleichzeitig eine Zahnform geschaffen, deren genaueste Bearbeitung (Fräsen sowohl als Schleifen und Polieren) nach den neuesten Verfahren trotz ihrer sonstigen Vorzüge keine größeren Schwierigkeiten bietet, als diejenige eines geraden Zahnes.

Claims

Patent-Ansprüche: ^

ι. Bogenförmiger Zahn für Stirn- und Kegelräder, dadurch gekennzeichnet, daß die Flankenflächen der Zähne der zugehörigen Zahnstange (Plankegelrades) die Form von Ausschnitten aus Kegelmänteln besitzen. .
2. Bogenförmiger Zahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konvexen und die konkaven Zahnflanken der zugehörigen Zahnstange Teile von zur Teillinie symmetrisch liegenden und gleichen Kegelflächen sind.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.