DE1675570A1

DE1675570A1 - Verfahren zur Herstellung von Zahnraedern

Info

Publication number: DE1675570A1
Application number: DE19671675570
Authority: DE
Inventors: Berg Winfried Mullard
Original assignee: PICDESIGN CORP
Current assignee: PICDESIGN CORP
Priority date: 1966-06-23
Filing date: 1967-06-20
Publication date: 1971-01-07
Also published as: CH461189A; GB1142414A; US3436801A

Description

1R7RR7H 2 ß.Juli 1357

Pic Design Corp. IQ /DO/U j]ast Itockaway, H.Y., USA

Verfahren zur Herstellung von Zahnrädern

Die Erfindung betrifft ein neuartiges Verfahren zur Herstellung von Zahnrädern bzw, Zahnscheiben und ein nach diesem Verfahren hergestelltes Zahnrad bzw. Zahnscheibe.

In Patent 1 244 495 sind ein Treibriemen bzw. Treibring neuartiger Konstruktion sowie speziell zur Verwendung mit einem solchen Treibriemen vorgesehene drehbare Elemente offenbart. Der Treibriemen bzw. Treibring weist einen biegsamen, langgestreckten Strang auf, von welchem zu beiden Seiten eine Folge von paarweise angeordneten registerhal-ΐenden Teilen seitlich abstehen, deren Höhe geringer ist als diejenige des Strangs und die praktisch zentral zur H'Jne des Strangs angeordnet sind. Die speziell zur Verwen- "* lung mit diesem Treibriemen bzw. Treibring ausgebildeten Irehoaren Elemente sind Zahnräder, die praktisch in der Ki ",te ihrer Außenfläche jeweils eine Hut aufweisen, zu deren "öo-i'ien leiten sich die registerhaltenden Zähne des Zahn- 1--ΛΪ3 oyfinlen. Die verschiedenen Teile sind so "bemessen, l-xii der Strang des Treibriemens bzw. Treibr.ings von der Nut auf .vei, j.7;:;ion v/ird un<j Vorzugs v/ei se auf deren Sohle aufliegt,

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während die seitlich abstehenden Teile vorzugsweise spielfrei zwischen die zu beiden Seiten der Hut vorgesehenen Zähne eingreifen.

Gemäß dem genannten Patent werden die in Verbindung mit diesem Treibriemen bzw. Treibring verwendeten Zahnräder aus herkömmlichen Stirnradrohlingen oder herkömmlichen Stirnzahnrädern selbst hergestellt, indem entweder zuerst eine

fr · .

~ Hut im Umfang des Rohlings ausgebildet- und dann die Zähne auf herkömmliche Weise eingeschnitten werden, oder indem die Hut in die verzahnte Fläche eines vorgefertigten Stirnzahnrads eingestochen wird.

Die Treibriemen-Zahnrad-Kombination gemäß dem genannten Patent hat in der Industrie verbreitete Anwendung gefunden und es ist bereits eine große Anzahl derartiger Treibriemen und Zahnscheiben zu Verwendung mit ersteren hergestellt und vertrieben worden.

Bei der~iferstellung der Zahnräder ergaben sich jedoch Schwierigkeiten» Wenn sie wie vorstehend-erläutert hergestellt werden, tr~eten zwei Hauptprobleme auf, von denen das eine die Bildung von Graten infolge der durchgeführten maschinellen Bearbeitungsvorgänge und das andere die Schwierigkeit—betrifft, die sich beim Eintreten des Strangs des Treibriemens in die Umfaugsnut des Zahnrads unter bestimmten Betriebsbedingungen zeigt.

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Wenn die Zähne zuerst ausgebildet werden, können sie durch das Einstechen der Nut verformt werden, während sich an der Nut-Innenseite starke Gratbildung zeigt. Es ist ziemlich schwierig und kostspielig, die Grate aus dem Inneren einer Nut zu entfernen, doch wenn sie nicht beseitigt werden, können sie in den Treibriemen, mit welchem die Zahnscheibe verwendet werden soll, einschneiden und letzteren sehr schnell zerstören, Bevorzugterweise werden jedoch die Zahnräder in der Weise hergestellt, daß die Zähne erst nach dem Einstechen der Nut ausgebildet werden, da hierbei eine Verformung der Zähne praktisch vermieden wird. Die Schwierigkeit der Gratbildung bleibt jedoch auch in diesem Fall bestehen. Bei der Ausbildung der Zähne wird ein Werkzeugmaschinenelement quer durch den Zahnradrohling geführt. Wenn die Zähne an der einen Seite der Nut hergestellt werden, bewegt sich das Werkzeug von der Außenseite des Zahnrads in die Nut hinein, während es sich beim Schneiden der Zähne an der anderen Seite der Nut von dieser aus zur Aussenseite des Zahnrads bewegt» Bei der ersten Bewegung werden Grate gebildet, die hauptsächlich von den Zähnen in die Nut hinein abstehen, währen-i-im^weitgenannteii Fall Grate gebildet werden, die hauptsächlich von den Zähnen seitlich vom Zahnrad nach außen abstehen. Die erstgenannten Grate befinden sich in einer La^e, in welcher sie in einen Treibriemen einschneiden und diesen zerstören können, während die zweitgenannten Grate vergleichsweise harmlos sind;

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Wegen des Vorhandenseins der erstgenannten Grate ist ein Entgraten der Innenseite der Nut erforderlich, wodurch die Herstellungskosten der Zahnräder "beträchtlich erhöht werden.

Da die im Umfang der Zahnräder vorgesehene Nut außerdem gemäß der lehre des genannten Patents durch einen maschinellen Bearbeitungsvorgang ausgebildet wird, stehen die einwärts gerichteten Flächen der Zähne im wesentlichen senkrecht. Da die Breite der Nut aber vorzugsweise nur geringfügig größer ist als die Querdicke "bzw., der Durchmesser des Strangs des Treibriemens, ist das Eintreten des Triebriemenstrangs nicht immer einfach," uhd⁼ zwar insbesondere dann, wenn eine geringe Mißausricxung zwischen dem Zahnrad und dem Treibriemen besteht.

Aufgabe der Erfindung sind mithin die Schaffung eines zur ^e^endung mit Treibriemen bzw. Treibringen gemäß Patent 1 244 495 geeigneten Zahnrads, welchl5S^::::;3ie^^or^ rissenen Schwierigkeiten vermeidet, sowie eines Verfahrens zur Hersteliung"dera:ririger^:""2änTi-a?ä-daa*,-=,welches die Herstellungskosten herabsetzt und Zahnräder mit verbesserten Betriebseigenschaften herzustellen gestattet.

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Genauer gesagt, besteht die Aufgabe der Erfindung in der Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung von Zahnrädern, durch welches praktisch jede Notwendigkeit für ein Entgraten ausgeschaltet wird und welches ein Zahnrad lie- . fert, das in fraktioneller Hinsicht der. im eingangs genannten Patent erwähnten Zahnrad überlegen ist.

Bin bedeutsames Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das gleiche Verfahren, welches die Schwierigkeiten der Gratbildung löst und somit zu einem Zahnrad führt, welches nicht den Treibriemen einzuschneiden und zu zerstören trachtet, außerdem ohne Anwendung von Spezxalausrustungen ein Zahnrad mit einer sich auswärts erweiternden Nut liefert, wodurch ein das Eintreten des Treibriemenstrangs in die Nut erleichternder Trichtereffekt gewährleistet wird.

Das erfindungsgemäße, mit Nut versehene Zahnrad besteht aus zwei Teilen, von denen jeder vorzugsweise durch Stanzen aus

inem Rohling aus entsprechend

ist. -Beim Formvorgang wird ein Randabschnitt des Rohlings in Bewegungsdichtung des Formwerkzeugs^

in dem auf diese Weise verdrängten Randabycnnitt durch Weiterbewegung des Formwerkzeugs in derselben Richtung ausgebildet. Zwei derartige Teile werden Rücken an Rücken in axialer Ausrichtung aufeinander unJ mit aufeinander ausgerichteten" Zähnen aneinander befestigt. Der

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Zwischenraum zwischen den verdrängten "bzw. versetzten Randabschnitten bildet die Umfangsnut der zusammengesetzten Einheit. Wegen der speziellen Bewegungsrichtung des Formwerkzeugs, welches sich "bei beiden Zahnradteilen von der Innenseite der Nut nach außen bewegt, werden Grate nur an den Außenflächen des Zahnrads und nicht an der Innenfläche der Nut hervorgerufen. Das Entgraten kann daher gewünsch-· tenfalls entfallen, da die an der Außenseite des Zahnrads befindlichen Grate nur von untergeordneter Bedeutung sind; falls ein Entgraten gewünscht wird, läßt sich dies wesentlich einfacher am Umfang des Zahnrads, nämlich der einzigen Stelle, an welcher Grate vorhanden sind, als am Hut-Inneren durchführen, wie dies bei den herkömmlichen Zahnrädern erfo.rderlich war. Da sich außerdem das Formwerkzeug bei jedem Zahnradteil von der Nut aus nach außen bewegt, divergieren die Innenflächen der Nut auswärts und gewährleisten somit den gewünschten Irichtereffekt.

Zur Lösung der vorgenann^tejiJin^r-welrbere32 Aufgaben schafft

neuartige Zahnradkonstruktion sowie ein Verfahren zur Herstellung derartiger Zahnräder. Im folgenden ist die Erfindung in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert» Es zeigen: .

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Pig, 1 .eine Seitenansicht eines beispielhaften Treibriemensystems unter Verwendung von Zahnrädern mit den Merkmalen der Erfindung,

Fig. 2- eine auseinandergezogene, perspektivische Dreiviertelansicht des erfindungsgemäßen Zahnrads und eines zur Verwendung mit diesem vorgesehenen Treibriemens bzw. Treibrings,

Fig. 3. eine Teilseitenansicht eines Abschnitts des erfindungsgemäßen Zahnrads mit einem in Eingriff mit dem Zahnrad stehenden Treibriemen bzw. Treibring, in vergrössertem Maßstab,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in. Fig. 3 und

Fig. 5 eine Fig. 4 ähnelnde, jedoch verkleinerte Ansicht zur Ver^chaulichung der erfindungsgemäßen Konstruktion bei einem Mehrfach- bzw. Gruppen-Zahnrad.

Der allgemein mit A bezeichnete Treibriemen bzw. Treibring, in Verbindung mit welchem das allgemein mit B bezji.chn.ete erfindungs gemäße Zahnrad verwendet werden soll,, besteht aus einem biegsamen, langgestreckten Strang 2, über dessen Länge seitlich abstehende Teile 4 auf gleiche Abstände voneinander

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verteilt sind, die vorzugsweise paarweise jeweils an zwei einander diametral gegenüberliegenden Stellen des Strangumfangs angeordnet/und nach gegenüberliegenden Seiten des Strangs abstehen. Der Strang-2 kann aus einem "beliebigen biegsamen Werkstoff, wie Gummi oder Kunststoff, bestehen, •in den zwecks Yerhinderung einer Dehnung bzw. Längung längsverlaufende "Versteifungsglieder 6 aus biegsamen Draht-A seilen, Glasfasern^Nylonfäden oder anderem nicht-dehnbarem Material eingebettet sein können. Die Querschnittsform des Strangs 2 ist vorzugsweise um eine mittig durch seine Höhe hindurchgehende waagerechte Ebene herum symmetrisch; bei der dargestellten Ausführungsform besitzt der Strang 2 kreisförmigen Querschnitt. Die seitlich abstehenden Teile 4 besitzen einen geringeren Durchmesser als der Strang 2 und sind vorzugsweise in der Mitte des Durchmessers des Strangs 2 angeordnet.

^ Die erfindungsgemäßen Zahnräder B bestehen jeweils a.us zwei einander praktisch identischen Teilen 8a und 8b, so daß zwecks Vereinfachung der Darstellung im folgenden nur de eine dieser Teile beschrieben wird,.wobei einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern, jedoch zwecks Unterscheidung mit angehängten Buchstaben a und b, bezeichnet sind. Jeder Zahnradteil weist eine zentrale Basis 10 mit einem dieser gegenüber axial versetzten Randflansch 12 auf, der seinerseits eine Außenfläche 14" und eine Imien-

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flä'che 16 aufweist. Die Innenfläche 16 geht in eine Fläche 18 über, die sich zumindest teilweise in Axialrichtung erstreckt und in die Rückseite 20 der Basis 10 übergeht, die Torzugsweise flach .und plan bzw. eben ist. Im Randflansch 12 sind Zähne 22 ausgebildet, die durch Zwischenräume 24 mit Bodenflächen 26 voneinander getrennt sind.

Jeder Zahnradteil 8 kann einfach durch einen Stanz- bzw, Λ

Prägevorgang unter Verwendung eines Stanzstempels und eines Stanzgesenks aus einem Metallblechrohling hergestellt werden. Die einzelnen Teile 8 können jeweils aus einem vorgeformten kreisförmigen Rohling hergestellt werden.oder dieser Rohling kann während des Stanz- o.dgl. Formvorgangs selbst aus einem größeren Werkstück ausgestanzt werden. Der Stempel bewegt sich gegenüber dem Rohling von der Rückseite 20 der Basis 10 her auswärts, so daß der Randflansch 12 in Richtung dieser Bewegung verdrängt bzw_e versetzt wird. Während der Weiterbewegung des Formwerkzeugs in dieser Richtung entfernt es Material aus demRandflansch 12 und stanzt hierbei die die Zähne 22 festlegenden Zwischenräume 24 aus. Bei diesem Bearbeitungsvorgang nimmt das Werkzeug das Material des Rohlings mit sich mit, so daß sich Grate bilden, die in der Zeichnung bei 28 in mehr oder weniger sohemati— scher Form und in übertriebenem Maßstab angedeutet sind. Wenn sich diese Grate an der Innenfläche 16 des Randflansches 12 bilden würden, wären sie von großer Bedeutung, da

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sie sich dann, wie aus Fig, 4 ersichtlich ist, in einer Lage'befinden würden, in welcher sie in den Strang 2 des Treibriemens A einschneiden und auch die seitlich abstehenden Teile 4- nahe den Stellen verletzen könnten,'an welchen sie in den Strang 2 übergehen. Infolge der speziellen Bewegungsrichtung des Formwerkzeugs werden diese Grate 28 jedoch praktisch ausschließlich an der Außenfläche 14 des Randflansches 12 hervorgebracht, so daß sie nur einen unbedeutenden schädlichen Einfluß auf den Treibriemen A haben.

Da der Randflansch 12 und die einen Teil desselben bildenden Zähne 22 durch eine Werkzeugbewegung in Kröpfungsrichtung des Randflansphes 12, d.h. von der Fläche 16 zur Fläche 14 ausgebildet und geformt werden, wird die Fläche 16 unweigerlich gezwungen, sich selbst sowohl radial als auch axial auswärts auszurichten bzw. zu verformen, wie dies aus Fig, 4 deutlich hervorgeht.

Zwei identische Zahnradteile 8 werden mit zusammenstoßenden Rückseiten 20 Rücken an Rücken zusammengesetzt, in Axialausrichtung aufeinander gebracht und dann verdreht, bis ihre Zähne 22 miteinander übereinstimmen. Daraufhin können die beiden Teile auf beliebige Weise aneinander befestigt werden.■ Bei der dargestellten Ausführungsform sind in den Basisabschnitten 10 Bohrungen 30 vorgesehen, durch

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welche Niete 32 hindurchgeführt werden, mit deren Hilfe die Teile 8 sowohl in Axial- als auch, in Drehrichtung in einwandfreier Ausrichtung aufeinander miteinander verbunden werden. Selbstverständlich können jedoch auch andere passende Befestigungsarten, wie Verkleben, Punktschweißen, Anwendung von Muttern und Schrauben o.dgl., angewandt werden.

Wenn die Teile 8 auf diese Weise zusammengesetzt sind, legt der Zwischenraum zwischen den einander zugewandten Flächen 16a und 16b der Teile 8a bzw. 8b eine Umfangsnut 34 fest, in welche der Strang 2 des Treibriemens A einzugreifen vermag. Die Breite und Tiefe der Nut 34 sind in Abhängigkeit von den Maßen des Formwerkzeugs so gewählt, daß sie den Abmessungen des Strangs 2 des Treibriemens A, mit welchem das auf diese V/eise hergestellte, mit Nut versehene Zahnrad verwendet werden soll, entsprechend angepasst sind. Ebenso bestimmt die Konstruktion des Formwerkzeugs die Form und die Größe der Zähne 22 und der dazwischen befindlichen Zwischenräume .24, welche den seitlich abstehenden, Teilen 4 des Treibriemens A angepasst sind» Gemäß Fig. 4 sind die einwärts gerichteten Flächen 16a und 16b der Zähne 22a bzw, 22b bei Annäherung an den umfang der zusammengesetzten Zahnradeinheit axial nach außen geneigt, was auf die Art der Ausbildung der Randflansche 1-2a und 12b zurückzuführen ist. Durch diese Neigung der Flächen 16a und 16b wird-eine Hut 34 hervorgebracht, die am Umfang etwas Weiter ist als in

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ihrem Hauptabschnitt und somit einen Trichtereffekt gewährleistet, durch den der Strang 2 des Treibriemens A in die Wut 34 hineingeführt wird, selbst wenn eine mäßige Mißausrichtung zwischen dem Treibriemen A und der Zahnscheibe B besteht.

Die Basis 10 jedes Zahnradteils 8 kann mit einer Zentralbohrung versehen sein, in welcher eine Nabe 36 auf bekannte Weise festlegbar ist» G-ewünschtenfalls können gemäß Fig. 5 auch mehrere Einzel-Zahnräder B in axialer Ausrichtung aufeinander und mit zusammenstoßenden Außenflächen 14 der Sand— flansche 12 zusammengesetzt werden, beispielsweise unter Verwendung einer Reihe langer Niete oder Schrauben 32'¹ , welche die miteinander fluchtenden Bohrungen 30a, 30b jeder Zahnradeinheit B durchsetzen; auf diese Weise wird ein Mehrfachzahnrad bzw. eine Zahnradgruppe gebildet. Die an" den einander zugewandten Flächen 14 befindlichen Grate 28 werder zusammengedrückt, wenn die Zahnräder B auf diese Weise als Gruppe miteinander verbunden werden.

Unter Anwendung des offenbarten Verfahrens lassen sich zur Verwendung mit den Treibriemen A der infrage stehenden Art geeignete Zahnräder schnell und kostehsparend und dennoch mit sehr hoher Genauigkeit herstellen. Beim erfindungsgemäßen Verfahren und bei dem nach diesem hergestellten Ge-

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MIcLe ist es üblicherweise möglich, auf das Entgraten ganz zu verzichten; in den seltenen Fällen, in denen ein Entgraten gewünscht wird, kann dies wesentlich leichter und . schneller durchgeführt werden als dies bisher der Pall war, da die Grate an der Außenseite des Zahnrads ohne weiteres zugänglich sind. Darüberhinaus wird auch der betriebliche Eingriff zwischen den erfindungsgemäß hergestellten Zahnrädern B und dem Treibriemen A verbessert, da die trichterförmige Nut ausgebildet wird, ohne daß für diesen Zweck spezielle mechanische Arbeitsgänge erforderlich wären.

Obgleich vorstehend nur einige wenige Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und beschrieben sind, sind dem Fachmann selbstverständlich gewisse Änderungen und Abwandlungen, möglich, ohne daß der Rahmen und der Grundgedanke der Erfindung verlassen werden.

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Claims

Patentansprüche

1, Verfahren zur Herstellung von Zahnrädern, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst zwei Zahnradteile bzw. -halften hergestellt werden, von denen jeder eine zentrale Basis, einen in vorgegebener Richtung gegenüber der Basis axial versetzten Randflansch und im ' Randflansch ausgebildete Zähne aufweist, und daß diese beiden Zahnradteile anschließend mit aneinanderliegenden Basisabschnitten und in entgegengesetzte Axialrichtungen abstehenden Randflanschen und mit aufeinander ausgerichteten Zähnen in axiale Flucht miteinander gebracht und in diesem Zustand aneinander befestigt werden« . ' .

2, Verfahren nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß das Formen der Zahnradteile durch Ausstanzen der einzelnen Teile aus Plattenmaterial oder Metallblech er-

. folgt. -

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,= dadurch gekennzeichnet, daß die in Richtung der Basis weisende und neben deren Umfang befindliche Fläche des Randflansches so ausgebildet wird, daß sie radial einwärts und axial in Richtung auf die Basis verläuft.

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4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,. dadurch gekennzeichnet , daß die in dichtung der Basis weisende und neben deren Umfang "befindliche Fläche des Randflansches so ausgebildet wird, daß sie sich radial einwärts' und axial in Richtung auf die Basis erstreckt und in eine praktisch axial verlaufenden Fläche übergeht.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß beim Stanzen ein Werkzeug in der vorgegebenen Richtung durch den Randflansch geführt wird,

ο Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stanzen durch eine einzige Bewegung eines Werkzeugs in der vorgegebenen Richtung erfolgt.

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