Zahnräder in Getrieben oder Übertrieben einzusetzen, ist z. B. aus dem Maschinen- und Fahrzeugbau hinlänglich bekannt. Üblicherweise bestehen Zahnräder aus di- versen, metallischen Werkstoffen.

Grundsätzlich sind auch Zahnräder und Zahnradpaarungen aus Polymerwerkstoffen als bekannt anzusehen. Sie werden jedoch nur für geringe Beanspruchungen ange- boten und eingesetzt, wie z. B. für Uhren und ähnlichen Vorrichtungen mit ver- gleichsweise geringen Momentbelastungen. In den DE-A-3135259 und DE-A- 3151447 sind auch Verbundkonstruktionen von Zahnrädern aus polymeren und metallischen Werkstoffen beschrieben. Gemäss der erstgenannten Schrift wird ein stabförmiges Teil in einer Spritzgussform mit Kunststoff umgossen und nach der an- deren Schrift besteht der Radkörper aus zwei miteinander lösbar verbundenen Tei- len aus Metaliblech, zwischen denen der Zahnkranz aus einem Polymer mittels hohler Stifte, die durch den Zahnkranz hindurchgehen, befestigt ist.

Des weiteren wurde auch versucht, Zahnräder für höhere Momentbelastungen aus Thermoplasten (z. B. Polyamide) oder modifizierter Keramik herzustellen. Diese sind jedoch nur aufwendig herstellbar (Keramik) und/oder genügen hohen Anforderungen ebenfalls nicht.

Anforderungen wie Verschleissbeständigkeit, Festigkeit und Leistung bzw. aligemein mechanisch-tribologischer Natur können von z. B. Polyamiden bedingt erfüllt werden.

Grundsätzlich ist es auch bekannt, das von metallischen Werkstoffen her bekannte Tempern/Anlassen bei Polyamiden u. a. anzuwenden, um deren Werkstoffeigen- schaften zu verbessern (Spannungsabbau).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Polymerwerkstoffe für Zahnräder, sowie deren Bearbeitung und Einsatzfähigkeit soweit zu verbessern, dass sie zur Übertra- gung hoher Leistungen bei grosser Lebensdauer geeignet sind.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass Zahnräder aus PA (POM) in geeigneter Wei- se einer weiteren Bearbeitung unterzogen werden. Dies kann eine Verbesserung des spezifischen tribologischen Systems Zahnflanke/Zahnflanke bzw. eine Anpas- sung der Zahnflankengeometrie an die spezifischen Einsatzfälle und/oder ein Tem- pern sein. Damit soll z. B. ein möglichst ölfreier bzw. schmierstoffarmer Übertrieb bei Maschinen der Lebensmittelindustrie (z. B. Walzenstühle zur Getreidevermahlung) erreicht werden.

In Bezug auf das Tempern bedeutet dies eine neuartige Anwendung durch die doch überraschende Erkenntnis, dass sich Kristallinitätsgrad und Molekulargewicht, z. B. von LAURAMID" (Polyamid) offensichtlich soweit verändern lassen, dass entgegen aller Annahmen der Fachwelt, die geforderten Eigenschaften erreicht werden und ein schmierstoffarmer bis ölfreier Übertrieb ermöglicht wird. Die erforderlichen bzw. erreichten Parameter berühren das Werkstofflimit, wobei beim Tempern die erreich- bare Festigkeitsverbesserung nicht primär ist. Die Ursachen der erreichten Betriebs- verbesserungen sind mehrschichtig. Es können Erhöhungen des E-Moduls zugrun- deliegen, die zwar eine Erhöhung der Flächenpressung erkennen lassen aber auch eine Verringerung der deformationsabhängigen Temperaturerhöhung durch günsti- gere Viskositäts-Eigenschaften nach dem Tempern.

Grundsätzlich ist es möglich, derartige Zahnradpaarungen konkurrenzfähig zu Me- tattzahnrädern oder Zahnriemen u. dgl. einzusetzen.

Das tribologische Verhalten (Verschleiss und Gleitreibung) beim Abwälzen von

Zahnrädern aus Polymeren bzw. auch Polymer/Metall wird bestimmt durch : -den Zustand der Werkstoffe, wie Temperung, Härte, Lange der Molekülketten, Kristallinität u. a.

-die mechanischen Eigenschaften der Werkstoffe (E-Modul, Wärmebehandlung, Feuchtigkeitsaufnahme) -die chemischen Eigenschaften der Kontaktflächen, wie Adhäsion oder Haftfähig- keit evtl. Beschichtungen -die Oberflächenstruktur (Rauheit, Form, Traganteil) -die Geometrie der Zahnflanken -den Betriebspunkt (Gleitgeschwindigkeit, Flächenpressung, Temperatur, Feuch- te) -ggf. spezifische Schmierstoffeigenschaften.

Durch die spezifische Formgebung werden Stösse reduziert, was zu einem ruhigen Lauf führt und den Verschleiss vermindert. Durch die Anwendung dessen d. h. einer spezifischen Behandlung im Zahnfussbereich erhöht sich die festigkeitsbedingte Lebensdauer.

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel an Hand einer Zeich- nung näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt einen Zahneingriff bei mittlerem Achsabstand. Durch an sich bekannte Berechnungs-und Fertigungsverfahren wird die Oberfläche von Zahnflanken 2 bzw. 2'eines Zahnrades 1,4 aus PA hinsichtlich Verschleiss-und Reibungsverhalten optimiert.

Im weiteren kann dies auch für eine Metall/Polymerpaarung 1,4, bei der das Zahn- rad 4 aus einem Metall besteht, z. B. Stahl oder Aluminium, erfolgen, wobei sich die Struktur der Metalloberfläche der Zahnflanke 2'beim Eingriff mit dem Polymerzahn 3 zeitlich kaum ändert. Die Polymeroberfläche passt sich der Metalloberfläche an.

Mit einer solchen, optimierten Flankengeometrie lässt sich einerseits die Betriebsfe- stigkeit erhöhen und andererseits der Abwälzvorgang der Zahnflanken 2,2'verbes-

sern, insbesondere in Anwendungen mit variablem Achsabstand. Dies führt zu ei- nem ruhigeren Lauf und verringert den Verschleiss.

Z. B. bei Walzenstühlen ist die genannte Abstandsvarianz der Achsen durch Spalt- verstellung und Durchmesserverringerung infolge Überschleifens der Walzen mög- lich. Derartige Walzenstühle werden nahezu im Dauerbetrieb betrieben und sollen wartungsarm sein und eine hohe Lebensdauer ermöglichen.

Der Erfindungsgedanke ist nicht naheliegend, obwohl oder gerade weil Polymer- zahnradpaarungen an sich bereits Handelsware sind. Umfangreiche Untersuchun- gen haben jedoch gezeigt, dass gerade solche Handelsware nicht geeignet ist, hohe Anforderungen (z. B. hohe Last und Gleitgeschwindigkeit) zu erfüllen.

Untersuchungen der Anmelderin haben gezeigt, dass es erforderlich ist, die Kontur der Zahnflanken an den Einsatzfall anzupassen, und dass hierfür spezifische Kontu- ren abgrenzbar sind.

Ebenso hat sich gezeigt, dass es nicht ausreicht, Zahnflanken bei einem Metallzahn- rad in üblicher Weise zu bearbeiten, vielmehr ist eine, dem Anwendungsfall ange- passte und optimierte Oberflachenbehandlung unabdingbar, wie durch Glätten und/oder Beschichten bzw. Einlagern eines Festschmierstoffes, wie z. B. PTFE. Not- wendig sind feine Oberflächen der Zahnflanken 2'mit einer gewichteten Rauheit aus <BR> <BR> <BR> Ra, Rz und Rmcx < 40 gm, mit hohem Traganteil. Der hohe Traganteil hängt nicht nur von Ra ab.

Ggf. kann eine solche Zahnradpaarung mit einer Zahnradkühlung, z. B. nach dem Stand der Technik kombiniert werden.