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Zahnrad Es sind Stirnräder für parallele Wellen bekannt, bei denen
zur Verminderung des Geräusches elastische Einlageringe zwischen Zahnkranz und Nabenscheibe
angeordnet sind zwecks Übertragung des Drehmoments von einer Welle auf die andere.
Bei einem bekannten Zahnrad wird das Drehmoment zwischen dem Zahnkranz und der Zahnradnabe
durch Umfangsabscherung in den eingesetzten elastischen Einlageringen bzw. -scheiben
aufgenommen, wobei der Gummi an Platten anhaftet, die starr an den Nabenflansch
mittels Bolzen angeklemmt sind, wogegen die entsprechenden Platten am Zahnkranz
mittels besonderer Bolzen an diesen angeklemmt sind.
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Demgegenüber betrifft die Erfindung solche Zahnräder, die insbesondere,
wenn auch nicht ausschließliche Anwendung finden für die Übertragung des Drehmoments
zwischen zwei Wellen, .deren Achsen einen vorzugsweise rechten Winkel bilden.
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Die Erfindung findet außerdem besondere, aber nicht ausschließlicheAnwendung
auf Verzahnungen zur Übertragung mäßiger Beanspruchungen, z. B. bei Mitnehmerzahnrädern
für Spindeln oder andere Organe von Textilmaschinen. Einer der Zwecke der Erfindung
besteht darin, Zahnräder zu liefern, :die bei mäßigem Preis und hinreichender Festigkeit
und Starrheit zur' Übertragung der Leistung; für die sie bestimmt sind, bei
ausgiebiger Verwendung und ohne besondere Fertigbearbeitung, wie z. B. bei den Antrieben
von Spindelbänken, zur Verminderung des Lärms beitragen, von dem die Arbeit derartiger
Maschinen begleitet ist.
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Die Erfindung hat ein Zahnrad zum Gegenstand, das einen nabenbildenden
und einen verzahnten Teil
aufweist, wobei jeder dieser Teile eine
Fläche besitzt, die rechts von der entsprechenden Fläche des anderen Teils liegt,
wobei beide Flächen voneinander durch einen Zwischenraum in der Achsrichtung des
Zahnrades getrennt sind und zwischen ihnen mindestens eine Einlage aus elastischem
Stoff, wie Gummi, vorgesehen ist, die als Steg zur Aufrechterhaltung des gewünschten
Abstandes zwischen den genannten Teilen bestimmt ist, sowie wenigstens zwei elastische
Einlagen mit Achsen, 'die parallel zu, aber im Abstand von der Drehachse des Rades
liegen, wobei jede in Verbindung mit einer starren, innen gelagertenAchse zurübertragung
des Drehmoments von dem einen der vorgenannten Teile auf den anderen und zur Aufrechterhaltung
ihrer Flächen in engem Kontakt mit der genannten Einlage dient. ` So besteht die
wesentliche Aufgabe der elastischen Einlage bzw. Einlagen darin, die beiden Teile
:des Zahnrades in einem geeigneten Abstand voneinander zu halten und zugleich jede
Berührung eines Metalls mit dem anderen untereinander zu verhindern-, andererseits
ist es die Aufgabe der elastischen Manschetten, das Drehmoment des einen der genannten
Teile auf den anderen zu übertragen und im Zusammenwirken mit den durch die Muffen
gehenden starren Achsen die genannten Teile zusammenzuhalten.
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Nach einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung besitzt
der die Nabe bildende Teil einen kreisförmigen radialen Bund, wogegen der die Verzahnung
tragende Teil durch einen Zahnkranz gebildet ist, mit einem ringförmigen Bund, welcher
radial nach innen gerichtet und in einem gewissen axialen Abstand von dem Bund des
die Nabe bildenden. Teils gelagert ist, wobei eine Scheibe aus elastischem Werkstoff,
wie z. B. Gummi, zwischen d_ en anliegenden Flächen der genannten Bünde als Stehbolzenmanschette
(Stegmanschette) eingesetzt ist, während, zwei elastische Manschetten zumindest
durch je; einen der Bünde hindurchgehen und innen mit einer gleichwertigen Achse
bzw. Hülse versehen sind, die geeignet ist, das Drehmoment von dem einen Bund auf
den anderen zu übertragen, wobei diese Manschetten und ihre Achsen, allein oder
in Verbindung mit anderen Teilen, gleichzeitig dazu dienen, die beiden Bünde in
gegenseitige enge Berührung zu halten und das Drehmoment von einem Bund auf den
anderen zu übertragen.
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Nach einer weiteren Ausführungsart geht jede elastische Manschette
durch die beiden Bünde hindurch und ist radial zusammengedrückt durch eine Achse
oder einen anderen gleichwertigenInnenkern, der in die Manschette hineingepreßt
wird, sobald er einmal in Löcher der Bünde eingeführt ist, und .der die Enden der
über den Außenflächen der Bünde hervorstehenden Manschetten zwingt, sich auf diesen
auszubreiten, so daß diese ausgeweiteten Enden und die Manschetten sich wie ein
hohler biegsamer Niet verhalten, der die Bünde verbindet.
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In einem solchen Fall kann die Manschette entweder ein Ganzes mit
der elastischen Scheibe oder einen eigenen Teil bilden. Wenn sie mit der Scheibe
ein Stück bildet, ist die Manschette, wie man später sehen wird, aus zwei zylindrischen
achsengleichen Vorsprüngen än den beiden Flächen der Scheibe gebildet.
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Nach einer Abänderung kann jede elastische Manschette nur durch einen
der beiden Bünde hindurchgehen und selbst durch eine an dem anderen Bund befestigte
Achse hindurchgedrungen sein. In diesem Fall kann,die Achse einfach dazu dienen,
die Manschette in radialer Richtung zusammenzupressen und ihr Ende zu zwingen, sich
nach außen in der Art eines Niets auszubreiten, oder sie kann auch einen Kopf haben,
der auf dem Außenende der Manschette aufsitzt, welches Ende die Außenfläche des
Bundes überragt und gegen das dieser Kopf bestrebt ist, die genannte Außenfläche
der Manschette anzupressen. In diesem Fall kann dieAußenfiächefderManschetteaußerldemvergrößcrt
sein, sei es nur unter der radialen Einwirkung dieser Achse und durch die axiale
Zusammenpressung, sei es, weil diese Manschette einen elastischen Rand besitzt,
der zwischen dem Achsenkopf und der benachbarten Fläche des anliegenden Bundes angeordnet
ist.
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Eine besonders nützliche Anwendung der Erfindung besteht in ihrer
Nutzbarmachung für die aus zwei Stücken bestehenden Zahnräder von der Art, wie sie
bei Webstühlen verwendet werden, d. h. der aus zwei halbkreisförmigen, nach derdiametraien
Ebene, die die Drehachse des Zahnrades enthält, getrennten Flächen gebildet ist,
so daß man sie auf eine Welle aufsetzen oder von ihr abnehmen kann, ohne die Welle
selbst zu entfernen, wenn es nicht möglich ist, das Zahnrad durch Verschieben vom
Ende -dieser Welle herunterzunehmen. Solche Zahnräder werden gegenwärtig zunächst
aus einem Stück hergestellt, wobei eine diametrale Linie geringsten Widerstandes
vorgesehen ist. Diese Linie kann beispielsweise durch radiale, einanderentgegengesetzte
Löcher abgegrenzt sein, wobei noch eine zusätzliche Schwächung zwischen diesenLöchern
und der Sohle zweier folgender und den genannten Löchern am nächsten liegender Zähne
vorgenommen wird. Nach Fertigung zerbricht man das Rad entlang der Linien geringsten
Widerstandes, so daß, wenn man die beiden Hälften wieder vereinigt, die Bruchflächen
genau aufeinanderpassen, um wieder ein ganzes Rad darzustellen.
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Wenn man die vorliegende Erfindung auf die Zahnräder -der letzteren
Art anwendet, so werden sowohl der die Nabe bildende Teil auch der verzahnte Teil
vorteilhaft derart mit Linien geringsten Widerstandes versehen, daß man sie nach
der Herstellung auf die oben angegebene Weise-zerbrechen kann und man die elastische
Einlage oder Einlagen auf gleiche Weise in zwei Teile bzw. Sätze teilt, von denen
jeder mit einer Hälfte des vollständigen Rades verbunden wird, und die Manschetten
werden in solcher Zahl vorgesehen und derart angeordnet, daß jede Hälfte des Zahnrades
wenigstens eine, womöglich aber zwei Einlagen besitzt. Bekanntlich besitzt bei den
zweiteiligen
Zahnrädern der in Rede stehenden Art die Nabe mit Vorteil
eine axiale Verlängerung, die mit Paaren massiver, ziemlich radialer Flügel versehen
ist, die beiderseits der Löcher bzw. Schwächungslinien liegen,.wobei durch jedes
Flügelpaar ein Loch geht, ,dazu bestimmt, einen Bolzen aufzunehmen, derart, daß,
wenn man diese Bolzen anzieht, diese die Flügel aneinander anziehen und so die beiden
Hälften des Zahnrades auf starre Weise zu einem Ganzen verbinden.
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Außerdem besitzt die Nabe gewöhnlich ein Gewindeloch zur Aufnahme
einer Sicherungsschraube, so,daß, wenn die beiden Hälften des Zahnrades zusammengefügt
und beiderseits der Welle, auf der das Zahnrad befestigt werden soll, verbunden
sind, man die Sicherungsschraube abschrauben kann, derart, daß man Idas Zahnrad
als Ganzes auf ,der Welle fest verlei,len kann.
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Die Erfindung kann auf verschiedene Weise in die Praxis umgesetzt
werden. Dreierlei Arten von Herstellung der erfindungsgemäßen Zahnräder sollen nachstehend
beispielsweise beschrieben werden. In oder Zeichnung isst Fig. i ein diametraler
Achsenschnitt nach Linie i-i- eines erfindungsgemäßen Zahnrades in Fig. 2; Fig.
2 ein Aufriß von hinten, Fig. 3 ein Schnitt wie in Fig. i nach der Linie 3-3 in
Fig. d. einer erfindungsgemäßen Zahnradvariante, Fig. q. ein Zahnrand nach Fig.
3 1m Aufriß und von hinten; giesehen, Fig.5 eine andere erfindungsgemäße Zahnradvariante
analog der Fig. i und im Schnitt nach der Linie 5-5 in Fig. 6, Fig.6 das Zahnrad
nach Fig. 5 im Aufriß und von hinten gesehen.
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Nach dem in Fig. i und 2 ,dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt
das Zahnrad einen Teil, der die Nabe bildet und einen Vorsprung A aufweist, von
dessen einem Ende ab sich radial nach außen ein Bund Al erstreckt, der in einer
zur Achse des Vorsprungs A senkrechten Ebene liegt. Der Vbrsprung A besitzt zwei
massive Flügel oder Ausladungen, die einander diametral gegenüberstehen und radial
gerichtet sind. In jedem dieser Flügel ist eine radiale Öffnung A2 ausgespart, die
sich axial nicht nur durch den Flügel, sondern auch in den Bund Al hinein erstreckt,
und zwar von einem Punkt ab, der nahe der Bohrung A3 der Nabe A bis zu einem Punkt,
der nicht weit von dem Umfang des Bundes Al liegt, derart, @daß jelde Aus: ladung
tatsächlich ein Flügelpaar A4 und A5 darstellt, das durch eine der Öffnungen A2
getrennt ist.
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Der Teil A-Al, der die Nabe bildet, wird zunächst aus einem einzigen
Stück =gearbeitet, das z. B. aus der Gießerei kommt und in dem die Löcher A2 eine
diametrale Linie geringsten Widerstandes bilden. Man zerbricht dann diesen Teil
entlang dieser Linie, die in der Zeichnung durch die Bruchlinie A5 dargestellt ist,
so daß die beiden Hälften getrennt dann wieder auf einer Welle mittels Bolzen, die
durch Löcher gehen, welche in drei Flügeln A4 und A5 vorgesehen sind, zusammengefügt
werden können, wie dies gewöhnlich bei zweiteiligen Zahnrädern erfolgt. Zur größeren
Bequemlichkeit wurden in der Zeichnung die beiden Hälften des,die Nabe bildenden
Teils A-Al in der Lage dargestellt, idie sie zueinander einnehmen, wenn sie miteinander
durch die Bolzen verbunden sind, die durch die Flügel A4 und A5 hindurchgehen und
die nicht dargestellt sind.
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An dem die Nabe bildenden Teil ist auf eine später beschriebene Weise
ein verzahnter Teil befestigt. Dieser Teil umfaßt einen Zahnkranz B, der mit Zähnen
Bi von kegeliger oder hypo-ider Form versehen ist und von dem ab sich nach innen
ein Bund B2 erstreckt, der in einer zur Drehachse des Zahnrades senkrechten Ebene
liegt. Die Gesamtheit B, Bi, B2 ist in einem Stück gearbeitet, z. B. einem Gußstück.
Dieses besitzt eine diametrale Linie geringsten Widerstandes, wobei diese Linie
durch zwei radiale und -diametral gegenüberstehende Löcher gebildet wird, von analoger
Form und Anbringung wie bei den Löchern A2 und die unmittelbar hinter letzteren
angeordnet sind (IFig. 2), sowie durch zwei Schwächungsnuten an den Enden der Löcher
und den Enden -der Löcher auf der Rückfläche ödes Bundes B2, wobei jede der beiden
in einer Aushöhlung endet, die die zwei benachbarten Zähne BI trennt. Man bricht
hierauf das Ganze B, Al und B2 nach dieser Linie A7, wobei der Bruch in dem Zahnkranz
zu dieser Aussparung zwischen den Zähnen führt, d. h. sie ist lokalisiert in einer
inaktiven Gegend der Verzahnungsfläche.
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Die Rückseite des Bundes B2 ist so ausgespart, daß sie eine Schulter
B3 bildet, deren Durchmesser, wie dargestellt, etwas kleiner iist als der äußere
Durchmesser des Bundes Al. Vier axiale Bohrungen C; Cl sind in den Bünden A1 und
B2 vorgesehen. Die Bohrungen C und Cl sind je zu zwei achsengleich und von gleichem
Durchmesser und sind außen mit einer Abschrägung C2 versehen, wie dargestellt.
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Zwischen den anliegenden Flächen der Bünde Al und B2 befindet sich
eine Scheibe D, die im Innern der Schulter B3 gelagert ist. Diese Scheibe besteht
aus elastischem Stoff, z. B. aus Gummi, und stellt eine Einlage dar, die die Bünde
in dem gewünschten Abstand voneinander hält. Die Scheibe besteht aus zwei Hälften,
die durch die Linie A6-A7 abgegrenzt sind, entlang deren die beiden das Ganze des
Ritzels bildenden Metallteile durch Bruch getrennt werden.
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Zwei Manschetten D'1 und D2 aus gleichem Material sind jede mit einer
der beiden Hälften der Scheibe D verbunden. Sie sind in der Form von zwei achsengleichen
vertieften Höckern gebildet, die über den beiden Flächen der Scheibe D durch ein
Paar in einer Linie liegende Löcher C und *Cl vorstehen. In jeden der beiden Höcker
Dl, D2 ist eine starre Rohrhülse E eingeführt, die die Höcker radial zusammendrückt,
wobei sie die Enden der Manschetten (Dl, D2) zwingt, sich in den Einschrägungen
C2 zu entfalten, wie in D3 dargestellt.
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Es ist so ersichtlich, daß jede der Manschetten Dl, D2 sich in Wirklichkeit
wie ein biegsamer, hohler
Niet, der idie Bürde A1 und B2 aufeinanderldrückt
und sie so in enger Berührung mit der Scheibe D hält und- zugleich als biegsames
Organ zur Übertragung des Drehmoments zwischen den Bünden A1 und B2 dient. Bei einer
in: Fig. 3 unid q. dargestellten geäridiertenAusführwngsform is t#diie Form-derganzen
Verzahnung B, BI und B2 die gleiche wie diejenige in Fig. i und 2. Die Gestaltdes
die Nabe A, A1 bildenden Teils ist gleichfalls die gleiche wie die des ersten
Beispiels, nur,daß der Bund A1 statt der vier Löcher C vier starre, ochsenbildende
Vorsprünge F besitzt. Die Form der Scheibe D ist hier gleichfalls dieselbe wie die
bei dem in Fig. i und 2 dargestellten Beispiel, nur sind die Manschetten Dl nicht
vorhanden. So, erfolgt der Aufbau des Ganzen, wie man sich beim Studium der Fig.
3 und q. überzeugen kann, auf folgende Weise: Man legt -die Scheibe D auf die Rückfläche,des
Bundes B2 des Zahnkranzes; wobei die Vorsprünge D2 in die öffnungen Cl gebracht
werden; dann drückt man die Bünde Al und $2 so gegeneinander, daß sie radial zusammengepreßt
und ihre Enden gezwungen werden, sich in den Abschrägungen C2 zu entfalten, wie
in D3 dargestellt. So sind die Teile, aus denen das Zahnrad besteht, vereinigt,
die Bünde A1 und B2 sind auf verhältnismäßig starre Weise durch die Scheibe D in
.dem gewünschten Abstand gehalten, während die Achsen F und die Vorsprünge D2 zusammenwirken,
um das Drehmoment in hinreichend elastischer Weise von einem Bund auf den anderen
zu übertragen. Man begreift, daß die Achsen F in den Vorsprüngen D2 durch eine bedeutende
Reibkraft gehalten werden.
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Bei- einer dritten in Fi.g. 5 und 6 .dargestellten abgeänderten Ausführungsform
hat der Zahnkranz B, B1, B2 dieselbe Form wie bei dem in Fig. i und 2 gezeigten
Beispiel. Dasselbe gilt für die Narbe A-Al, nur daß im Bund Al Gewindelöcher G von
verhältnismäßig kleinem Durchmesser die Löcher C ersetzen. Bei dieser Variante tritt
an die Stelle der Scheibe D mit ihren Vorsprüngen D'1 und D2 eine ringförmige Scheibe
H, gleichfalls aus elastischem Werkstoff und aus zwei Hälften bestehend,
die zwischen den Teilen A1 und B2 angeordnet sind. Diese Scheibe ist mit Löchern
versehen, die rechts von den in den Bünden B2 vorgesehenen Löchern Cl angeordnet
und dazu bestimmt sind, die hinteren Enden der selbständigen elastischen Manschetten
J aufzunehmen, welche mit Bünden J1 versehen sind, die auf der vorderen Fläche des
Bundes B2 des Zahnkranzes aufliegen; die Manschetten werden ausreichend in axialer
Richtung und mit Hilfe der Bolzen K in radialer Richtung zusammengedrückt und gedehnt.
Jeder dieser Bolzen geht in die Bohrung je einer der Manschetten J und ist mit einem
Kopf K1 versehen, der auf der Außenfläche des Bundes J1 einer Manschette aufsitzt,
am Bund Al mittels der Mutter K3 befestigt ist,. die an dem Gewindeende K2 dieses
Bolzens, der durch eine der Öffnungen C hindurchgeht, befestigt ist.
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In vielen Fällen wird der die Nabe des Zahnrades gemäß der Erfindung
bildende Teil mit einem Gewindeloch AS versehen, das, wie in Fig. 3 und 5 dargestellt,
radial gerichtet und daM bestimmt ist, eine Sicherheitsschraube aufzunehmen, vermittels
welcher das Zahnrad an die- Welle befestigt werden kann, auf die es durch Zusammenfügen
seiner beiden Hälften angebracht wird.
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Man sieht, daß bei jeder der beschriebenen Ausführungsarten die elastischen
Scheiben D und H als biegsame Stegteile dienen, dazu bestimmt, die
Verzahnung des Ritzels in geeignetem Abstand von ihrer Nabe zu halten, während die
Manschetten Dl, D2 und J mit den gepaarten Teilen zusammenwirken, nicht nur, um
die gezähnten und die Nabe bildenden Teile in enger Berührung mit der elastischen
Scheibe zu halten, sondern auch als biegsame Organe' für die Übertragung
des Drehmoments. Doch wird man bemerken, daß die Übertragung des Drehmoments, zumal
wenn dieses nicht sehr bedeutend ist, -auch zu großem Teil durch Vermittlung der
Scheibe D bzw. H erfolgen kann, dank der zwischen diesen Scheiben
und den Bünden Al und B2 entstehenden Reibung.
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Wie bereits gesagt, können die verschiedenen elastischen Teile (Scheiben
D und H, Manschetten und deren Vorsprünge) aus Natur- oder Kunstgummi
oder aus irgendeinem anderen ähnlichen Werkstoff gebildet sein.