DE3336669C2

DE3336669C2 - Spielfreies Zahnradgetriebe

Info

Publication number: DE3336669C2
Application number: DE19833336669
Authority: DE
Inventors: Klaus 1000 Berlin Schulz
Original assignee: OELSCH KG 1000 BERLIN DE; Oelsch Kg 1000 Berlin
Current assignee: Fernsteuergeraete Kurt Oelsch GmbH
Priority date: 1983-09-17
Filing date: 1983-10-08
Publication date: 1985-08-08
Also published as: DE3336669A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein spielfreies Zahnradgetriebe der im Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. 2 genannten Art.

Durch die DE-OS 25 28 466 ist ein derartiges spielfreies Zahnradgetriebe bekannt mit einem Ritzel und einer Ritzelwelle, auf der dem Ritzel benachbart zwei Zahnräder sitzen. Eines dieser Zahnräder ist drehfest mit der Ritzelwelle verbunden, während das andere auf der Ritzelwelle drehbar, aber mit dem ersteren Zahnrad über elastische Glieder gekoppelt ist. Im Ruhezustand sind die Verzahnungen der beiden Zahnräder gegeneinander etwas winkelversetzt. Im Eingriffszustand mit einem gemeinsamen Gegenzahnrad sind die Verzahnungen dann bei im wesentlichen fluchtender Anordnung elastisch gegeneinander verspannt. Solche Zahnräder werden zur Übertragung von als Drehbewegungen vorliegenden Stell- oder Meßgrößen verwandt, bei denen es darauf ankommt, daß die Übertragung der Stell- oder Meßgröße nicht durch Lose zwischen den Zahnrädern verfälscht wird.

Die DE-OS 25 28 466 zeigt verschiedene Arten der elastischen Verbindung zwischen den beiden Zahnrädern.

Bei einer Konstruktion der DE-OS 25 28 466 weist das eine Zahnrad ein erstes Paar von diametral einander gegenüberliegenden Durchbrüchen und ein zweites Paar von diametral einander gegenüberliegenden Durchbrüchen auf. In jeden dieser Durchbrüche ragt eine im wesentlichen radiale Blattfeder hinein. Die Blattfedern haben alle unterschiedliche Stärke. Das andere Zahnrad weist einen axialen Ansatz auf, der in den Durchbruch zwischen einer Wandung des Durchbruchs und der Blattfeder hineinragt Es kann dann die Vorspannung zwischen den Zahnrädern dadurch an die jeweiligen Bedürfnisse angepaßt werden, daß die Zahnräder in jeweils einer von vier möglichen Stellungen aufeinandergesetzt werden, so, daß der axiale Ansatz jeweils in einen der Durchbrüche hineinragt und an einer der gewünschten Vorspannung entsprechenden Blattfeder zur Anlage kommt Die drehfeste Verbindung eines der Zahnräder mit der Ritzelwelle erfolgt durch einen umgebördelten Rand der Ritzelwelle.

Bei einer anderen Konstruktion der DE-OS 25 28 466 sind die beiden Zahnräder mit fluchtenden Ausnehmungen versehen, in denen ein Formkörper aus gummielastischem Material angeordnet ist Dieser Formkörper wird dadurch erhalten, daß die als Bohrungen ausgebildeten Ausnehmungen mit Silicon-Kunststoff ausgegossen sind. Es ist in der DE-OS 25 28 466 erwähnt daß zur Anpassung der Verspannung an die verschiedenen Erfordernisse der Abstand der fluchtenden Bohrungen von der Zahnradachse oder der Durchmesser der Bohrungen variiert werden könne. Es sei auch möglich, die Bohrungen mit verschiedenen Materialien zur Erzielung unterschiedlicher Elastizität auszugießen.

Bei beiden Ausführungen der DE-OS 25 28 466 sind die beiden Zahnräder stets nur an einer Stelle unsymmetrisch miteinander über elastische Mittel gekoppelt Das bringt eine Einschränkung des Bereichs der erzielbaren Vorspannungen mit sich. Eine einmal hergestellte Vorspannung kann nicht mehr geändert werden, wenn sich z. B. herausstellt daß wegen des Auftretens höherer Drehmomente eine stärkere Vorspannung vorgesehen werden sollte, oder wenn das Getriebe wegen zu hoher Vorspannung bei niedrigem Drehmoment zu starke Reibungsverluste hat. Das liegt einmal an der Befestigung des Zahnrades auf der Ritzelwelle durch Bördelung. Bei der letzterwähnten bekannten Ausführung ist außerdem eine Bohrung entsprechend bemessen und

■5 angeordnet oder ein bestimmter Kunststoff vergossen, was sich auch nicht mehr ändern läßt.

Durch das DE-GM 80 34 589 ist ein spielfreies Zahnradgetriebe mit zwei elastisch gegeneinander vorgespannten, gleichachsigen Zahnrädern bekannt, bei dem beide Zahnräder korrespondierende, exzentrische Löcher aufweisen, in die aus Elastomer bestehende Federelemente in Form von auf Scherung beanspruchten, zylindrischen Gummikörpern eingesetzt sind. Bei einer anderen Ausführung des DE-GM 80 34 589 ist das Federelement ein Elastomerring, der in einer Bohrung eines Zahnrades sitzt und einen in die Bohrung des anderen Zahnrades hineinragenden Dorn umgibt. Zur Variation der Vorspannung können Durchmesser, Anzahl und Materialkonstante der Federelemente an die jeweiligen Aufgaben angepaßt werden. Es werden die Zahnräder mit einer maximalen Anzahl von korrespondierenden Löchern ausgestattet und nur so viele Lochpaare mit Federelementen besetzt, wie das zu übertragende Moment erfordert.

Bei dieser bekannten Anordnung ist mit den Zahnrädern kein Ritzel unmittelbar verbunden. Als Möglichkeit der Variation der Vorspannung ohne konstruktive Änderungen, wie Änderung des Durchmessers der Boh-

rung, sieht das DE-GM 80 34 589 die Variation der Anzahl der Federelemente vor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein spielfreies Zahnradgetriebe mit einem Ritzel und zwei damit verbundenen, gegeneinander vorgespannt Zahnrädern zu schaffen, das eine in bezug auf die Drehachse symmetrische, elastische Verbindung der Zahnräder sowie eine Wahl der Vorspannung zwischen den Zahnrädern in einem weiten Bereich und in nachträglich veränderbarer Weise gestattet

Diese Aufgabe ist durch den vorstehend erörterten Stand der Technik nicht gelöst Sei beiden Ausführungsformen der DE-OS 25 28 466 sind die Zahnräder einseitig miteinander verbunden. Die Variationsmöglichkeit für die Vorspannung ist begrenzt Eine nachträgliche Veränderung einer einmal hergestellten Vorspannung ist nicht möglich. Bei dem DE-GM 80 34 589 handelt es sich nicht um eine Kombination von Ritzel und vorgespannten Zahnrädern. Der Wahlbereich für die Vorspannung ist begrenzt Wenn durch Berr essung des Durchmessers der Löcher eine Wahl des Vorspannungsbereichs getroffen ist dann ist diese Wahl festgelegt

Eine Lösung der oben formulierten Aufgabe geht aus von einem spielfreien Zahnradgetriebe nach Art des zuerst diskutierten Ausführungsbeispiels der DE-OS 25 28 466, das dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 entspricht Ausgehend von diesem spielfreien Zahnradgetriebe wird die Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst

Es sind somit zwei Stellungen der Zahnräder zueinander vorgesehen, in denen die Zahnräder durch in besug auf die Drehachse symmetrische, elastische Mittel miteinander gekoppelt sind. Die beiden wirksamen Blattfedern haben dabei gleiche Federkonstanten. Das ist wichtig, da bei ungleichen Federkonstanten der Federweg praktisch nur durch die steifere Feder bestimmt ist und der Einfluß der weicheren Feder vernachlässigt werden kann. Durch einfaches Umstecken der Zahnräder, nachdem das drehfeste Zahnrad von der Keilverzahnung abgezogen wurde, kann die Vorspannung bequem auch nachträglich verändert werden. Schließlich ist eine Variation der Vorspannung in einem weiten Bereich möglich, da wahlweise eine von zwei Blattfederstärken und diese weiterhin wahlweise einfach oder zweifach zur Verfügung steht.

Eine andere Lösung der Aufgabe geht aus von einem spielfreien Zahnradgetriebe nach Art des zweiten oben diskutierten Ausfährungsbeispiels der DE-OS 25 28 466, das dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2 entspricht. Ausgehend von diesem spielfreien Zahnradgetriebe wird die Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 2 aufgeführten Merkmale gelöst.

Das zu den kennzeichnenden Merkmalen d^s Patentanspruchs 1 Gesagte gilt im wesentlichen auch für die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 2.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert:

F i g. 1 ist eine perspektivische auseinandergezogene Darstellung eines spielfreien Zahnradgetriebes.

F i g. 2 zeigt das erste und das zweite Zahnrad im entspannten Zustand, also ohne Eingriff in ein Gegenzahnrad.

F i g. 3 zeigt das erste und das zweite Zahnrad in Eingriff mit einem Gegenzahnrad mit gegeneinander vorgespannten Zahnflanken.

F i g. 4 zeigt einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform und

F i g. 5 zeigt eine Endansicht eines Zahnrads bei der Ausführungsform von F i g. 4.

Das spielfreie Zahnradgetriebe besteht aus einem Ritzel 10 und einer damit verbundenen Zahnradanordnung 12, die in der Praxis wie ein einziges Zahnrad wirkt Die Zahnradanordnung 12 enthält ein mit dem Ritzel 10 drehfest verbundenes erstes Zahnrad 14. Die Zahnradanordnung 12 enthält weiterhin ein mit dem ο ersten Zahnrad 14 gleichartiges, zweites Zahnrad 16, das unmittelbar neben dem ersten Zahnrad relativ zu dem Ritzel 10 verdrehbar gelagert äst Das zweite Zahnrad 16 ist mit dem ersten Zahnrad 14 über federnde Mitnahmeglieder 18 gekoppelt welche im Ruhezustand (F i g. 2) die Zähne 20 des zweiten Zahnrads 16 geringfügig winkelversetzt gegenüber den Zähnen 22 des ersten Zahnrads 14 halten. Die drehfeste Verbindung des ersten Zahnrads 14 mit dem Ritzel 10 erfolgt über eine Keilverzahnung, so daß zur Erzielung verschiedener ge-

wünschter Ober- bzw. Untersetzungsverhäknisse wahlweise verschiedene Ritzel und verschiedene Zahnräder miteinander kombiniert werden können. An dem Ritzel 10 ist eine Ritzelwelle 24 vorgesehen, die angrenzend an das Ritzel 10 eine Lagerfläche 26 bildet, auf welcher das zweite Zahnrad 16 gelagert ist. Die Ritzelwelle 24 ist an ihrem Ende als Keilwelle 28 ausgebildet, die in die Keilverzahnung 30 in der Bohrung 32 des ersten Zahnrads 14 eingreift.
In dem ersten Zahnrad 14 sind mehrere gegeneinander winkelversetzte Durchbrüche 34, 40,42 und 44 mit Blattfedern 18, 46, 48 und 50 unterschiedlicher Stärke vorgesehen. Dabei sind in dem ersten Zahnrad 14 ein erstes Paar von diametral einander gegenüberliegenden Durchbrüchen 34 und 42 mit Blattfedern 18 bzw. 48 einer ersten Stärke und ein gegenüber dem ersten Paar 34,42 um 90°. winkelversetztes zweites Paar von diametral gegenüberliegenden Durchbrüchen 40 und 44 mit Blattfedern 46 bzw. 50 einer zweiten Stärke vorgesehen. In dem ersten Zahnrad 14 sind zwischen den besagten Paaren weiterhin freie Durchbrüche 52, 54, 56 und 58 gebildet, die gegenüber den Durchbrüchen 34, 40, 42 und 44 mit den Blattfedern jeweils um 45° winkelversetzt sind. An dem zweiten Zahnrad 16 sind ein Paar von diametral gegenüberliegenden Ansätzen 36 und 60 vorgesehen sowie ein weiterer einzelner Ansatz 62, der gegenüber dem einen Ansatz 36 des besagten Paares um 45° winkelversetzt ist.

Die Blattfedern 18,46,48 und 50 sind von Stegen aus dem Zahnradmaterial gebildet, die an dem Zahnrad 14 angeformt sind. Die Zahnräder 14 und 16 und das Ritzel 10 sind vorzugsweise als Kunststoff-Spritzteile hergestellt.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist wie folgt:

F i g. 2 zeigt die beiden Zahnräder im Ruhezustand, d. h. bei entspannter Blattfeder 18, etwas gegeneinander winkelversetzt. Die von den Zähnen 20 und 22 überdeckte Breite ist größer als die Breite eines-einzelnen Zahns, z. B. 20, der Zahnräder. Wenn die Zahnräder 14 und 16 mit einem Gegenzahnrad in Eingriff kommen, werden die Zähne 20 und 22 in der in F i g. 3 dargestellten Weise durch die Zähne des Gegenzahnrads zusammengedrückt. Dabei biegt sich die Blattfeder 18 durch, in Fig. 3 dargestellt. Die Blattfeder 18 sucht die Zähne 20 uf d 22 der Zahnräder 16 bzw. 14 in Umfangsrichtung auseinanderzudrücken. Es legt sich also die in Fig. 3 linke Flanke des Zahnes 22 des Zahnrads 14 federnd an die in F i g. 3 rechte Flanke des Zahns des Gegenzahnra-

des an. Die in F i g. 3 rechte Flanke des Zahns 20 des Zahnrads 16 legt sich an die in F i g. 3 linke Flanke des Zahns des Gegenzahnrads an, so daß Spiel zwischen den Zahnrädern vermieden wird.

Die Federkraft der Feder 18 muß an die zu übertragenden Drehmomente angepaßt werden. Bei der Übertragung relativ großer Drehmomente darf die Federkraft nicht zu klein sein. Andererseits darf die Federkraft nicht zu groß werden, wenn nur kleine Drehmomente zu übertragen sind, da mit der Federkraft auch die Reibung zwischen den Zahnflanken erhöht und das Getriebe entsprechend schwergängig wird. Um eine Anpassung an die verschiedenen Erfordernisse mit einer Art von Zahnrädern zu ermöglichen, ist die in F i g. 1 dargestellte Anordnung mit den vier Durchbrüchen 34. 40, 42 und 44 und den drei Ansätzen 36, 60 und 62 vorgesehen. Diese Anordnung gestattet es, die Zahnräder auf vier verschiedene Weisen miteinander zu koppeln. Die Blattfedern 18 und 48 haben gleiche Stärke. Ebenso haben die Blattfedern 46 und 50 gleiche und von den Blattfedern 18 und 48 verschiedene Stärke. Es können nun die Zahnräder 14 und 16 in der in F i g. 1 dargestellten Weise zusammengesteckt werden, wobei die Ansätze 36 und 60 in die Durchbrüche 34 und 42 eingreifen und an den Blattfedern 18 bzw. 48 zur Anlage kornmen. Eine andere Steifigkeit wird erreicht, wenn das zweite Zahnrad 16 um 90° versetzt mit dem ersten Zahnrad 14 zusammengesteckt wird, so daß die Ansätze 36 und 60 in die Durchbrüche 40 bzw. 44 eingreifen und an den Blattfedern 46 bzw. 50 anliegen. In diesen beiden Stellungen erstreckt sich der Ansatz 62 durch den Durchbruch 58 bzw. durch den Durchbruch 52.

Es ist auch möglich, das zweite Zahnrad 16 gegenüber dem ersten Zahnrad 14 aus der in F i g. 1 dargestellten Lage um 45° zu verdrehen. In diesem Falle greift der einzelne Ansatz 62 in den Durchbruch 34 ein und liegt an der Blattfeder 18 an. Die Ansätze 36 und 60 erstrekken sich dann durch die Durchbrüche 52 bzw. 56 und sind nicht wirksam. Bei dieser Montageart wird die Federung zwischen den Zahnrädern 14 und 16 nur durch die einzige Blattfeder 18 bewirkt. Es ist auch möglich, das Zahnrad 16 um 45° entgegen dem Uhrzeigersinn aus der in F i g. 1 dargestellten Lage zu verdrehen. Der Ansatz 62 greift dann in den Durchbruch 44 ein und liegt an der Blattfeder 50 an. Die Ansätze 36 und 60 erstrekken sich dann durch die Durchbrüche 58 bzw. 54. Auch bei dieser Art des Zusammenbaus ist nur eine Blattfeder, nämlich die Blattfeder 50 wirksam, die aber eine andere Steifigkeit hat als die Blattfeder 18. Es lassen sich somit insgesamt vier Betriebsweisen mit unterschiedlieher Steifigkeit der Federung zwischen den Zahnrädern 14 und 16 erzielen.

Bei der Ausführungsform nach Fig.4 und 5 besteht das Zahnradgetriebe aus einem Ritzel 70 und einer mit dem Ritzel 70 verbundenen Zahnradanordnung 72. Die Zahnradanordnung 72 enthält ein mit dem Ritzel 70 drehfest verbundenes erstes Zahnrad 74. Die Zahnradanordnung enthält weiterhin ein mit dem ersten Zahnrad 74 gleichartiges zweites Zahnrad 76, das unmittelbar neben dem ersten Zahnrad 74 relativ zu dem Ritzel 70 verdrehbar gelagert ist Das zweite Zahnrad 76 ist mit dem ersten Zahnrad 74 über federnde Mitnahmeglieder 78 gekuppelt, welche im Ruhezustand die Zähne des zweiten Zahnrads 76 geringfügig winkelversetzt gegenüber den Zähnen des ersten Zahnrads 74 halten. An dem Ritzel 10 ist, wie bei der anderen Ausführungsform eine Ritzelwelle 80 vorgesehen, die angrenzend an das Ritzel 70 eine Lagerfläche 82 bildet, auf welcher das zweite Zahnrad 76 gelagert ist. An ihrem Ende ist die Ritzelwelle 80 als Keilwelle 84 ausgebildet, die in eine Keilverzahnung 86 in einer Bohrung des ersten Zahnrads 74 eingreift.

Die Zahnräder weisen auf einander zugewandten Stirnseiten 88,90 fluchtende Ausnehmungen 92, 94 auf. In den Ausnehmungen 92 und 94 ist ein zylindrischer Formkörper 96 aus einem gummielastischen Material gehalten. Die Ausnehmungen sind zu den einander abgewandten Stirnseiten 100 bzw. 102 der Zahnräder 74 bzw. 76 hin geschlossen. Zwischen den benachbarten Stirnflächen 88 und 90 der Zahnräder ist ein Spalt 104 gebildet, beispielsweise durch einen Abstandsring 106.

Um die Elastizität der Verbindung variieren zu können, sind, aus F i g. 5 ersichtlich, an den Zahnrädern eine Mehrzahl von Paaren fluchtender Ausnehmungen 94 und 94/4 bis 94£ vorgesehen, in welche Formkörper aus gummielastischem Material wahlweise einsetzbar sind.

Wie F i g. 5 zeigt, sind Paare von Ausnehmungen verschiedenen Durchmessers vorgesehen.

Die Formkörper 96 bestehen vorzugsweise aus Silicongummi.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Spielfreies Zahnradgetriebe mit einem Ritzel und einer Ritzelwelle, die dem Ritzel benachbart ein zweites Zahnrad drehbar lagert und ein sich anschließendes erstes Zahnrad drehfest trägt, welches um 90° zueinander winkelversetzte Durchbräche mit jeweils einer im wesentlichen radialen Blattfeder unterschiedlicher Stärke aufweist, wobei das zweite Zahnrad einen in einen der Durchbrüche zwischen dessen Wandung und dessen Blattfeder hineinragenden axialen Ansatz aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Zahnrad (14) über eine Keilverzahnung (28,30) auf der Ritzelwelle sitzt, daß die diametral gegenüberliegenden Blattfedern (18, 48 bzw. 46,50) jeweils übereinstimmende Stärke aufweisen, daß in dem ersten Zahnrad (14) freie Durchbrüche (52, 54, 56, 58) gegenüber den anderen Durchbrüchen jeweils um 45° winkelversetzt vorgesehen sind und daß an dem zweiten Zahnrad (16) zwei weitere diametral gegenüberliegende axiale Ansätze (36, 60) vorgesehen sind, von denen einer gegenüber dem einen einzelnen Ansatz (62) um 45° winkelversetzt ist.

2. Spielfreies Zahnradgetriebe mit einem Ritzel und einer Ritzelwelle, die dem Ritzel benachbart ein zweites Zahnrad drehbar lagert und ein sich anschließendes erstes Zahnrad drehfest trägt, bei dem die beiden Zahnräder fluchtende Ausnehmungen aufweisen, in denen ein Formkörper aus gummielastischem Material gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Zahnrad (74) über eine Keilverzahnung (84,86) auf der Ritzelwelie (80) sitzt, und daß die Ausnehmungen (94,94A—94E)\n diametral gegenüberliegenden Paaren gleichen Durchmessers vorgesehen sind, wobei die jeweiligen Paare verschiedene Durchmesser besitzen, in d<e die Formkörper wahlweise einsetzbar sind.