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Verzahnte Getriebeteile Verzahnte Getriebeteile, wie Zahnräder, Ritzel,
Zahnstangen und Kettenräder, die miteinander kämmen, müssen häufig mit zusätzlichen
Einrichtungen versehen sein, um sicherzustellen, daß sie stets miteinander im Eingriff
bleiben. Der häufigste Fall ist der, daß ein Ritzel mit einer Zahnstange im Eingriff
bleiben muß, obwohl vielfach auch der Fall eintritt, daß zwei oder mehrere Zahnräder,
die in einem Eingriffsverhältnis zueinander stehen, daran gehindert werden müssen,
ungewollt außer Eingriff zu treten. Ferner ist es bei Kettenrädern gelegentlich
notwendig, dafür zu sorgen, daß die Kette nicht von einem getriebenen oder angetriebenen
Kettenrad abspringt. In allen diesen Fällen müssen feder-oder gewichtsbelastete
Einrichtungen vorgesehen werden, die auf die Achsen der umlaufenden Teile wirken.
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Bei Zahnstangen müssen Gegenrollen angeordnet werden, die ein Abheben
der Zahnstange verhindern. Diese Mittel haben erhöhten Verschleiß und erhöhte Lagerdrücke
zur Folge, die die Arbeitsweise des Getriebes beeinträchtigen, es einem erhöhten
Verschleiß unterwerfen u. dgl. m.
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Diese Nachteile werden dadurch beseitigt, daß verzahnte Getriebeteile
verwendet werden, die gernäß der Erfindung dauermagnetisch erregt sind und durch
die magnetischen Zugkräfte miteinander im Eingriff gehalten werden. Selbstverständlich
muß das Getriebeteil, mit dem das dauermagnetisch erregte Feld zusammenwirken soll,
aus ferromagnetischem Werkstoff bestehen oder zum mindesten an der Verzahnung ferromagnetischen
Werkstoff aufweisen. Ferner ist es möglich, beide im Eingriff untereinander stehenden
Getriebeteile dauermagnetisch zu erregen, um die Zugkräfte zu erhöhen. Die Erregung
muß in diesem Falle gegenpolar sein. Es ist verständlich, daß ein Getriebe, das
mit solchen ferromagnetischen Getriebeteilen, wie Zahnrädern, Ritzeln, Kettenrädern
od. dgl., ausgerüstet ist, keiner zusätzlichen Einrichtungen bedarf, um die einzelnen
Getriebeteile in kämmendem Eingriff miteinander zu halten. Der Eingriff wird vielmehr
ausschließlich
sichergestellt durch die dauermagnetische Zug- oder
Haftkraft, die mindestens in einem dieser Getri@ci)eteile erzeugt wird.
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Das Getriebeteil, beispielsweise ein Zahnrad oder Ritzet, kann vorteilhafterweise
aus nichtferromagnetischem Werkstoff, beispielsweise Messing oder Kunststoff, 'hergestellt
sein. Im Innern des Körpers sind ein oder mehrere stab- oder ringförmige Dauermagnete
angeordnet, deren Felder über den nichtferromagnetischen Werkstoff hinweg auf das
ferromagnetische Gegengetriebeteil einwirken od°r in Wechselwirkung treten zu den
Feldern eines ebenfalls dauermagnetisch erregten, mit ihm im Eingriff stehenden
Getriebeteiles. Die Verwendung von nichtmagnetischem Werkstoff für die dem Verschleiß
ausgesetzten Abschnitte, beispielsweise der Zähne, hat den Vorteil, daß der Abrieb
nicht im Getriebe haftet, sondern abfällt.
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Zahnräder, Ritzet und Kettenräder können gemäß der Erfindung auch
so ausgebildet werden, daß zwischen zwei die Verzahnung tragende Scheiben axial
mindestens ein Dauermagnet vorgesehen ist. Dieser Dauermagnet, der auch durch eine
beliebig große Anzahl Einzelmagnete ersetzt sein kann, erregt die Scheiben zu Süd-
bzw. Nordmagnetismus, so daß am Umfang des Zahnrades ein dauermagnetischer Arbeitsluftspalt
entsteht. Der Zwischenraum zwischen den verzahnten ferromagnetischen Scheiben kann
mit nichtferromagnetischem Werkstoff ausgefüllt sein, der vorzugsweise entsprechend
den Scheiben zu verzahnen ist. Um möglichst breite Zahnräder zu erhalten, können
mehrere solcher verzahnten Körper aneinandergesetzt werden, wobei gleichnamige Pole
der Einzelkörper einander benachbart sein sollen.
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Für die Beeinflussung, insbesondere von Steuervorgängen, werden gelegentlich
auch unrunde Zahnräder verwendet, so beispielsweise ovaler Form. Solche Zahnräder
können sinnentsprechend ausgebildet werden und sorgen dann von sich aus dafür, daß
sie mit ihrem Gegengetriebeteil im Eingriff bleiben.
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Es ist ferner verständlich, daß auch Zahnstangen entsprechend ausgebildet
werden können, wobei alsdann zwei verzahnte Streifen durch Dauermagnete verbunden
sind, die von diesen gegenpolar erregt werden.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens
mehr oder minder schematisch dargestellt, an Hand derer die Erfindung näher erläutert
wird. Es stellt dar Abb. i eine Ausführungsform (perspektivisch), Abt. 2 eine weitere
Ausführungsform in Ansicht, Abb. 3 eine Mehrfachanordnung nach Abb. 2, Abb. 4 eine
Spezialgetriebeanordnung, A11.5 eine Ausführungsform (perspektivisch) und Abb. 6
eine Getriebeanordnung.
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Das Zahnrad nach Abb. i besteht aus einem verzahnten Körper i aus
nichtferromagnetischem Werkstoff, beispielsweise Messing oder Kunststoff (Kunstharzpreßstoff
mit oder ohne Gewebeeinlagen). In die Bohrung des Körpers i ist ein ringförmiger
Dauermagnet 2 eingesetzt, der axial i magnetisiert ist. Durch den Innenraum 3 des
Ringes 2 kann die Welle oder Achse hindurchgeführt werden.
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Der ringförmige Dauermagnet kann durch stabförmige Dauermagnete in
axialer oder radialer Anordnung ersetzt sein.
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Ein solches Getriebeteil arbeitet zusammen mit einemGegengetriebeteil,
das aus ferromagnetischem Werkstoff hergestellt ist. Es kann aber auch mit einem
ebenfalls dauermagnetisch erregten Getriebeteil zusammenarbeiten, so daß die in
jedem Teil aufgebauten magnetischen Felder zueinander in Wechselwirkung treten.
In jedem Falle bewirken die auftretenden magnetischen Zug- oder Haftkräfte, daß
die Getriebeteile im Eingriff bleiben, auch wenn eines von beiden nur lose gelagert
ist.
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Abb.2 zeigt ein Zahnrad, bestehend aus zwei ferromagnetischen Scheiben
4 und einem zwischen diesen Scheiben liegenden Dauermagnet 5, der in Richtung der
Achse 6 des Zahnrades magnetisiert ist. Infolgedessen werden die verzahnten Scheiben
4 nord- oder südmagnetisch erregt, so daß sich am Umfang des Zahnrades ein dauermagnetischer
Arbeitsluftspalt 7 ausbildet und ein mit den Scheiben 4 im Eingriff stehendes ferromagnetisc`hes
Gegengetriebeteil, beispielsweise ein Zahnrad oder eine Zahnstange, angezogen wird.
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Die Anordnung kann abgewandelt werden, indem der eine Dauermagnet
5 durch eine Reihe von Dauermagneten ersetzt wird, die axial zwischen den Scheiben
4 vorgesehen werden. Es ist ferner möglich, den Zwischenraum 7 zwischen den Scheiben
i, der den Arbeitsluftspalt darstellt, mit nichtferromagnetischem Werkstoff, beispielsweise
Messing, Kunststoff od. dgl., auszufüllen, wobei es zweckmäßig ist, den Werkstoff
entsprechend den Scheiben 4 zu verzahnen.
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Abb.3 entspricht grundsätzlich der Ausführungsform nach Abb. 2, jedoch
sind auf der Welle 6 zwei Körper gemäß Abb.2 axial nebeneinandergesetzt, und zwar
derart, daß gleichnamige Pole nebeneinander stehen. Auf diese Weise ,wird erreicht,
daß die beiden außenliegenden Scheiben 4 die eine Polarität, im vorliegenden Fall
Nordmagnetismus, und die in der Mitte liegende Scheibe 4 Südmagnetismus aufweist.
Ein solches Zahnrad, das im übrigen genau so aufgebaut sein kann, wie in Verbindung
mit Abb. 2 beschrieben, zeigt praktisch keine Außenstreuung in Richtung der Achse
6. Wie ohne weiteres verständlich, können auch mehr als zwei solcher Körper auf
die Achse 6 aufgereiht werden, und, sofern es sich jeweils um eine gerade Anzahl
von Aneinanderreihungen handelt, ist die Außenstreuung beseitigt. Liegt eine ungerade
Anzahl vor, so streut ein Pol in Richtung der Achse.
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Insbesondere zu Steuerzwecken werden häufig verzahnte Getriebeteile
verwendet, die von der runden Form abweichen und ovale Gestalt oder kurvenförmige
Umrisse aufweisen. Auch solche Getriebeteile können mit Vorteil dauermagnetisch
erregt sein, weil gerade hierbei der Forderung, den Eingriff sicherzustellen, erhöhte
Bedeutung zukommt.
Ein solches Spezialgetriebe ist in Abt). 4 dargestellt.
Ein 'lierzf<irmig gestaltetes Zahnrad 8 steht im 1?ingriff mit dem Ritzelg, das
sich im Sinne des t'feiles io auf und ab bewegt, wenn das Rad 8 umläuft. 1s können
leide Räder 8 und 9 oder nur eines datiermagnetisch erregt sein. Sie können sinngemäß
so aufgebaut sein, wie dies in Verbindung mit (teil _\1>1l. 1 bis 3 beschrieben
wurde. Es ist ersichtlich, (laß (las 12ad 9 trotz seiner beweglichen Lagerung infolge
der magnetischen Haft- oder Zugkräfte ini I?iligriff bleibt, ohne daß es hierzu
mechanischer Einrichtungen, wie Federn, Gegengewichte od. dgl., bedarf.
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An Hand der :\b11.4 wird auch deutlich, daß, wenn mindestens ein Getriebeteil
dauermagnetisch erregt ist, beispielsweise ein Zahnrad durch Verschieben in .lclisrichtung
oder durch Herausheben senkrecht zur :\clise außer Eingriff gebracht ist, dasselbe
sich selbsttätig wieder in Eingriff bringt, wenn es mechanisch nur so weit entfernt
wird, daß die magnetischen Felder noch einwirken. Dieser Umstand läßt sich für Steuerzwecke
oder für Zwecke des l:in- und :\usrückens von Getrieben ausnutzen.
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Das Gegengetriebeteil braucht bei den bisher bescliriebenen :lusfi.ihrungsformen
nicht ein Zahnrad zu sein, es kann auch eine Kette oder eine Zahnstange sein. Die
Zahnstange selbst kann ebenfalls datiernictgnetiscli erregt werden, oder es kann
eine (lauermagnetisch erregte Zahnstange mit einem ferroinagnetischen 1Zitzel zusammenwirken,
das an sich nicht dauermagnetisch erregt ist.
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Eine daucrnlagnetisch erregte Zahnstange gemäß der Hrfindung ist in
e111. 5 dargestellt. Zwei ferroinagnetisclie Streifen i i tragen an ihrem oberen
Rand (Hü dauermagnetisch zu erregende Verzahnung 12. Die dauermagnetische Erregung
erfolgt durch einen oder mehrere Dauermagnete 13, die als Stege zwischen die Streifen
12 gesetzt sind. Der restliche Zwischenraum 14 zwischen den gegenpolar erregten
Streifen 12 kann mit nichtferromagnetisclieln Werkstoff ausgefüllt sein, und vorzugsweise
wird der Einsatz 1.4 im Bereich der Zähne 12 entsprechend zu verzahnen sein.
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Mit (lauermagnetischen Getriebeteilen gemäß der Erfindung, sei es
nun, daß nur eines oder beide dauerni,tgnetiscli erregt sind, läßt sich unter anderem
auch die Rufgalle lösen, die in Abt). 6 schematisch dargestellt ist. Zahnrad
15 und Zahnstange i6 bleiben selbst in der in dieser Abbildung gezeigten Lage miteinander
im Eingriff, ohne daß es hierzu besonderer Einrichtungen bedürfte, wie dies bisher
in Form von Gegenrollen od. dgl. erforderlich gewesen wäre.
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Besondere Bedeutung kommt derartigen Zahnstangengetrieben in der Feinmechanik,
vornehmlich in der '\leßtecliiiik zu; beispielsweise bei Zeitrelais wird mittels
einer Magnetspule ein an einer Zahnstange hängendes Gewicht hochgehoben. Nach Abschalten
des Stromes betätigt das absinkende Gewicht mittels der Zahnstange ein Schritthemmwerk.
Bei dauermagnetischer Erregung der Getriebeteile sind Andruckrollen, Führungen,
Druckfedern u. dgl. überflüssig, und es ist einleuchtend, daß hierdurch außerordentliche
Reibungskräfte eingespart werden, was bei der geringen Größe der im Spiel befindlichen
Kräfte von ausschlaggebender Bedeutung ist. .
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Bei entsprechender Größe der Getriebeteile und der erregenden Dauermagnete
'können die Haftkräfte so groß werden, daß auch bei Getrieben, die große Leistungen
und Kräfte zu übertragen haben, ohne die sonst erforderlichen Führungen, Druckrollen
u. dgl. gearbeitet werden kann.