DE1478283A1

DE1478283A1 - Zahnrad fuer Modell- bzw. Spielzeugbausaetze

Info

Publication number: DE1478283A1
Application number: DE19661478283
Authority: DE
Inventors: Kristiansen Knud Moller
Original assignee: Lego System AS
Current assignee: Lego System AS
Priority date: 1965-03-01
Filing date: 1966-02-17
Publication date: 1969-02-20
Also published as: DK112294B; US3461601A; GB1065932A

Description

Die Erfindung betrifft Zahnräder für Modellbausätze bzw. Bauspielzeuge mit Bauelementen in der Gestalt kastenförmiger Hohlkörper mit äußeren Kupplungszapfen, von denen zwei Nachbarzapfenpaare zusammen ein Quadrat bilden, wobei der Abstand zwischen den Mittelpunkten zweier Naehbarzap-* fen einem Modul q des Bausatzes entspricht.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, als Zahnrad bzw. gezahntes Rad ausgebildete Bauelemente für einen solchen Bausatz bzw. für Bauspielzeuge zu schaffen, durch das ' bzw. die die Verwendungsmöglichkeiten des Bausatzes zur Herstellung von Modellen von Maschinenkonstruktionen mit Zahnrad-Transmissionen erweitert werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe genügt es nicht, beliebige rad- oder scheibenförmige Elemente mit einem Zahnkranz auszubilden, der in einen entsprechenden Zahnkranz eines Nach-

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barzahnrads eingreift. Es müssen vielmehr besondere Maßnahmen getroffen werden, durch die gewährleistet wird, daß sich ein beliebiges Zahnrad der zum Bausatz gehörenden Zahnräder mit einem beliebigen anderen Zahnrad oder einem anderen Element in Eingriff bringen läßt, wenn diese beiden Zahnräder oder ein Zahnrad und ein anderes EIe.-ment auf Achsen montiert sind, welche in zum Bausatz gehörenden Lagerungselementen gelagert sind, bei denen die räumliche Lage des Lagers durch den Bausatzmodul bestimmt ist.

Die Lösung der. Aufgabe erfordert eine solche Anpassung der Zahnradform, daß eine bestimmte Relation zwischen der Zahnradausbildung und dem Bausatzmodul gewährleistet ist.

Es hat sich herausgestellt, daß die erforderliche und ausreichende Voraussetzung zur Lösung dieser Aufgabe darin besteht, daß der Radius des Zahnradteilkreises ein ganzes Vielfaches des Bausatzmoduls q ist. Die Erfindung ist da.-her durch das Merkmal gekennzeichnet, daß der Radius des Zahnrad-Teilkreises ein ganzes Vielfaches des Bausatzmoduls q ist.

Die hierdurch erzielte spezifische technische Wirkung der Erfindung besteht darin, daß sich Zahnräder gleicher oder unterschiedlicher Größe miteinander und mit einer dieser entsprechenden Anzahl von Zähnen in aus Elementen eines Bausatzes der genannten Art erstellten Modellbaukonstruktionen in beliebiger Weise kombinieren lassen.

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Es ist bekannt, Radelemente für solche Bausätze an der einen Radseitenfläche mit Kupplungszapfen zu versehen. Bei den erfindungsgemäßen Zahnrädern ist es wünschenswert, wenn auch nicht erforderlich, entsprechende Kupplungszapfen vorzusehen.

Bei einem solchen Zahnrad ist der Teilkreisradius der Zähne eine Punktion der Anzahl von Kupplungszapfen einer auf der einen Hälfte der Zahnradseitenfläche befindlichen Zapfenreihe. Bei dieser Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Zahnrad durch eine bestimmte Relation zwischen dem Teilkreisradius, dem Bausatzmodul und der Anzahl von Kupplungszapfen der Kupplungszapfenreihe gekennzeichnet (Anspruch 2).

Die hierdurch erzielte Wirkung besteht darin, daß die mit Kupplungszapfen versehene Zahnradseitenfläche als Grundplatte zum Aufbau von mit dem Zahnrad umlaufenden Teilaufbauten verwendbar ist, die aus den zum Bausatz gehörenden Normalelementen aufgebaut sind. ■

Hinsichtlich der Wahl des Zahnradmoduls besteht an sich freie Hand. '

Es ist jedoch in der Praxis vorteilhaft, daß das Zahnrad einen Zahnmodul t hat, welcher im wesentlichen dem Bausatzmodul q entspricht.

Der Zahnmodul t ist durch die Formel

T · t = 2 ij-^f η q

bestimmt, wobei T die Zähneanzahl und η eine ganze Zahl bezeichnen, wobei der Teilkreisradius der vorerläuterten Vor-

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aussetzung entsprechend gleich nq ist.

Hieraus folgt unter der Voraussetzung., daß η der klein- ■ sten Zahnradgröße entsprechend gleich 1, und t gleich q gewählt werden, daß die Zähnezahl theoretisch gleich 2^ist. Da die Zähnezahl jedoch eine ganze Zahl sein muß, und da die nächste ganze Zahl über 2 J^'die Zahl 7 ist, erhält das kleinste Zahnrad einer Serie von erfindungsgemäßen Zahnrädern unter den genannten Voraussetzungen die Zähnezahl T, . welche ein ganzes Vielfaches von 7 sein kann.

Bei entsprechender Wahl des Zahnmoduls und der Zähnezahl ergibt sich in der Praxis der Vorteil, daß sieh ein erfindungsgemäßes Zahnrad auch mit einer "Zahnstange" kuppeln läßt, deren Zähne als an einem Element mit dem Bausatzmodul q in Reihe angeordnete Kupplungszapfen ausgebildet sind.

Bei einer Ausführung der Erfindung können die Zahnradzähne so geformt sein, daß ein rechtwinklig zur Zahnradebene und tangential zum Zahnradteilkreis verlaufender Zahnschnitt eine Figur bildet, welche aus zwei mit Bezug auf eine Mittelebene symmetrischen Hälften besteht, die mit dem außerhalb des Teilkreises liegenden Teil eines Zahnschnittes in der Zahnradebene identisch sind. Dies stellt eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zahnrades dar, weil dadurch in der nachstehend mit Bezug auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläuterten Weise gewährleistet wird, daß zwei je-

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wells an einer von zwei rechtwinklig zueinander liegenden Achsen montierte Zahnräder eines Zahnradpaares miteinander in Eingriff gebracht werden können, so daß die Zahnräder auch zur Transmission der Bewegung von der einen Achse auf die im wesentlichen rechtwinklig zu dieser orientierte Achse verwendbar sind.

Die Einzelheiten ä<er Erfindung werden nachstehend anhand von Ausführungsformen in Verbindung mit der Zeichnung beispielsweise erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Zahnrad in Seitenansicht, Fig. 2 das gleiche Zahnrad, von der entgegengesetzten

Seite gesehen, . * .

. Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie III-1II der Fig. 1, Fig. Λ ein größeres Zahnrad in der gleichen Seitenansicht wie Fig. 1,

Fig. 5 einen Teil eines erfindungsgemäßen Zahnrades, dessen Zähne sich mit den Zahnelementen eines als Zahnstange oder als Triebstock ausgebildeten Bauteiles in Eingriff befinden,

Fig. 6 in größerem Maßstab einen rechtwinklig zur Zahnradebene und tangential zum Teilkreis liegenden Schnitt.durch einen Zahn, und Fig. 7 einen Zahnquerschnitt nach der Linie VII-VII

der Fig. 6. ~

" In den Figuren 1 bis, Ψ ist die Zahnradmittelachse mit O bezeichnet, während der Teilkreis mit D und der Teilkreis-

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radius mit r bezeichnet sind. Das in den Figuren 1 bis J5. dargestellte Zahnrad hat einundzwanzig Zähne T.

Das in Pig. 4 dargestellte Zahnrad hat dagegen fünfunddreißig Zähne, von denen fünf zeichnerisch dargestellt sind. Das Zahnrad hat an der in den Figuren 1 und 4 sichtbaren einen Seite eine Anzahl Kupplungszapfen P, welche mit Bezug auf zwei rechtwinklig zueinander orientierte Durchmesser A und B mit dem gleichen Modul q wie die Kupplungszapfen P an der Außenseite von Normal-Bauelementen (kastenförmigen Hohlkörpern, deren Kupplungszapfen in ein benachbartes Bauelement klemmend hineinpassen) symmetrisch angeordnet sind, die zu einem Bausatz gehören, dem auch das erfindungsgemäße Zahnrad zugeordnet ist. Ein solches Normal-Bauelement E ist in Fig. 5 in Draufsicht dargestellt.

Der Radius r des Teilkreises D ist erfindungsgemäß gleich n-q, wobei η eine ganze Zahl, beim Zahnrad nach den Figuren 1 bis 3 die Zahl J5 und beim Zahnrad nach Fig. 4 die Zahl 5 ist.

In Fig. 4 sind die der Zahnradmitte 0 am nächsten liegenden Kupplungszapfen mit P¹ bezeichnet. Die Mittelpunkte dieser Zapfen bilden zusammen ein Quadrat mit der Seitenlänge q (Modul). Eine parallel zum Zahnraddurchmesser A-A liegende Kreissehne durch die eine Quadratseite ist mit C-C bezeichnet. Die Anzahl ρ von Kupplungszapfen P einer durch die eine Hälfte der Sehne C-C bestimmten Kupplungszapfenreihe: ■ ist in Fig. 1 gleich 2 und in Fig. 4 gleich 4. Es ergibt sieh

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hieraus, daß der Koeffizient η unter diesen Voraussetzungen gleich ρ + 1 ist, wobei der Radius r in Fig. 2 gleich j5q ist, und ρ gleich 2, ist, während der Teilkreis-Radius r in Fig. 4 gleich 5q und ρ gleich 4 ist.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist der Zahnmodul t so gewählt, daß er dem Modul q des Bausatzes annähernd entspricht. Dadurch kann das Zahnrad mit einer Reihe von Kupplungszapfen P an einem zum Bausatz gehörenden Element E zur Bildung eines sogenannten Triebstockgetriebes in Eingriff gebracht werden.

Der Zahnmodul t läßt sich mit dem Bausatzmodul q nicht ganz genau in Übereinstimmung bringen, weil er durch die Formel

bestimmt ist, wobei T zwangsweise eine ganze Zahl sein muß. Wird jedoch die Zähnezahl T (Vielfaches der Zahl 7) beim kleinsten Zahnrad gleich 7 festgesetzt, so daß der Zahnmodul t gleich o,9q wird, ergibt sich eine für den praktischen Gebrauch genügend genaue Annäherung an den theoretischen Idealzustand.

Der in den Figuren 6 und 7 dargestellte Zahnquerschnitt Q in einer den Teilkreis D tangierenden und rechtwinklig z.ur Zahnradebene liegenden Ebene VII-VII hat in der in Fig. 7 veranschaulichten Weise eine Form Q, welche aus zwei mit Bezug auf den abgewickelten Teilkreis D symmetrischen Half-

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ten Q¹ besteht, die mit dem außerhalb des Teilkreises D liegenden Teil eines Schnittes durch den Zahn T^f, Fig. 6, in der Zahnradmittelebene identisch sind. Die entsprechende Hälfte ist in Fig. 6 schraffiert veranschaulicht.

Diese für die Erfindung mit charakteristische Gestaltung des Zahnquerschnittes ist Voraussetzung dafür, daß sich die beiden Zahnräder eines Zahnradpaares selbst dann genau miteinander in Eingriff bringen lassen, wenn die Zahnradachsen rechtwinklig zueinander orientiert sind.

Die erfindungsgemäßen Zahnräder sowie die übrigen zum Bausatz gehörenden Elemente sind zweckmäßig nach dem Spritzgußverfahren oder durch Warmpressung eines thermoplastischen Materials hergestellt und können sowohl mit Primärzapfen P an einer Seite als auch mit Sekundärzapfen S an der anderen Seite versehen sein (Figuren 2 und j5)> wobei die Sekundärzapfen S in der bei den erwähnten Bausätzen bekannten Weise derart ausgebildet und angeordnet sind, daß jeder Sekundärzapfen S den Umfang von vier ein Quadrat bildenden Primärzapfen P innen tangiert.

Unter den vorstehend erwähnten Bedingungen, bei denen der Zahnmodul t annähernd dem Bausatzmodul q entspricht, ist die Zähnezahl T des kleinsten Zahnrades,wie bereits erwähnt, gleich 7, die nächsthöhere ganze Zahl größer als 2. , während die übrigen Zahnräder eine Zähnezahl T aufweisen, welche ein ganzes Vielfaches von 7 ist. Es könnte jedoch auch mit einer für die Praxis genügend guten Annäherung

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Claims

-Q-

an den genannten Idealzustand t = q beim kleinsten Zahnrad eine Zähnezahl gewählt werden, welche der nächsten ganzen Zahl kleiner als 2? entspricht, d.h. wobei T = β ist.

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- Io - '

Patentansprüche.

f1.) Zahnrad für Modellbausätze bzw. Bauspielzeuge mit Elementen in der Gestalt kastenförmiger Hohlkörper mit äußeren Kupplungszapfen, von denen zwei Paar Zapfen zusammen ein Quadrat bilden, und der Abstand zwischen den Mittelpunkten zweier Nachbarzapfen dem Bausatzmodul q entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius (r) des Zahnradteilkreises (D) ein ganzes Vielfaches des Bausatzmoduls (q) ist.
2. Zahnrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilkreisradius (D) durch die Formel
r = (p + 1) q
bestimmt ist, wobei q den Bausatzmodul bezeichnet und ρ die Anzahl der an einer Zahnradseitenfläche vorgesehenen Kupplungszapfen bezeichnet, die in einer Reihe liegen, welche durch die eine Hälfte einer Kreissehne bestimmt ist, die sich mit einer Seite eines Quadrats deckt, dessen Ecken den Mittelpunkten von vier dem Zahnradmittelpunkt am nächsten und mit Bezug auf dieses symmetrisch liegenden Kupplungszapfen entsprechen.
5. Zahnrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dessen .Zahnmodul (t) annähernd dem Modul (q) der Bausatzelemente entspricht.

4·. Zahnrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Zähne ein ganzes Vielfaches der Zahl 7 beträgt.

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5. Zahnrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß dessen Zähne so geformt sind, daß ein rechtwinklig zur Zahnrädebene und tangential zum Zahnradteilkreis verlaufender Zahnschnitt einejPigur bildet, welche a;us zwei mit Bezug auf eine Mittelebene symmetrischen Hälften besteht, die mit dem außerhalb des Teilkreises liegenden Teil eines Zahnschnittes in der Zahnradebene identisch sind.