AT520309B1

AT520309B1 - Zahnrad

Info

Publication number: AT520309B1
Application number: ATA50119/2018A
Authority: AT
Original assignee: Miba Sinter Austria Gmbh
Priority date: 2018-02-08
Filing date: 2018-02-08
Publication date: 2019-03-15
Also published as: BR102019002695A2; CN110131384A; DE102019000665A1; AT520309A4; US20190242468A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zahnrad (1) mit einem Nabenteil (2), einem Stegteil (3) und einem Zahnkranz (4), wobei im Stegteil (3) zumindest ein Übergangsbereich (7) mit einer Rundung (8) ausgebildet ist, und der Übergangsbereich (7) eine Höhe h (10) in einer Axialrichtung (6) des Zahnrades (1) und eine Länge L (11) in der radialen Richtung aufweist, und wobei der Zahnkranz (4) des Zahnrades (1) eine Maximalbreite A (12) und der Stegteil (3) eine Minimalbreite B (13) jeweils in der Axialrichtung (6) des Zahnrades (1) aufweisen, wobei die Maximalbreite A (12) größer ist als die Minimalbreite B (13). Die Rundung (8) liegt innerhalb eines Bandes ( 14), das sich aus der Formel y=L*(K6*(K7*x)6 + K5*(K7*x)5 + K4*(K7*x)4 + K3*(K7*x)3 + K2*(K7*x)2 + K1*(K7*x)1 + h und einer Bandbreite (15) von ± 50 % der Höhe h (10) errechnet, wobei gilt: h = 0,375*(A-B), L=2*h, K1=-3,5855/L, K2=5,4612/L, K3 = -4,8237/L, K4=2,2556/L, K5=-0,5227/L, K6=0,0473/L, K7=3,36/L.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Zahnrad mit einem Nabenteil, einem Stegteil und einem Zahnkranz, wobei der Stegteil zwischen dem Nabenteil und dem Zahnkranz angeordnet ist, wobei im Stegteil zumindest ein Übergangsbereich mit einer Rundung ausgebildet ist, und der Übergangsbereich eine Höhe h in einer Axialrichtung des Zahnrades und eine Länge L in einer Radialrichtung aufweist, und wobei der Zahnkranz des Zahnrades eine Maximalbreite A und der Stegteil eine Minimalbreite B jeweils in der Axialrichtung des Zahnrades aufweisen, wobei A größer ist als B.

[0002] Zur Reduktion des Energieverbrauchs bestehen schon seit geraumer Zeit Bestrebungen, Fahrzeuge leichter zu bauen. Davon betroffen sind alle Fahrzeugkomponenten, unter anderem auch Zahnräder. So beschreibt z.B. die DE 10 2007 013 829 A1 ein gewichtsreduziertes Zahnrad mit einer Nabe und einem mit einer Verzahnung versehenen Ring, wobei die Nabe über ein mit zumindest einer Ausnehmung versehenes Scheibenteil mit dem Ring verbunden ist, wobei der Scheibenteil beidseitig in Axialrichtung der Drehachse des Zahnrads mit einer im Wesentlichen scheibenförmigen Abdeckung versehen ist.

[0003] Auch aus der DE 10 2009 012 812 A1 ist ein gewichtsreduziertes Zahnrad mit einem eine Verzahnung aufweisenden Zahnkranz, welcher über eine Stegzone mit einer Nabe verbunden ist bekannt. Dabei ist die Materialverteilung im Bereich der Stegzone an die im Betrieb auftretenden Spannungen angepasst, und beispielsweise im Bereich der Stegzone eine zu einer Mittelebene des Zahnrads asymmetrisch verteilt vorgesehen.

[0004] Aus den Druckschriften EP 3 205 905 A1, EP 2 899 430 A1 und CN 105090443 A sind Zahnräder mit einem Nabenteil, einem Stegteil und einem Zahnkranz bekannt.

[0005] Die Aufgabe vorliegender Erfindung besteht in der Schaffung einer Möglichkeit zur weiteren Gewichtsreduktion eines Zahnrades.

[0006] Die Aufgabe der Erfindung wird bei dem eingangs genannten Zahnrad dadurch gelöst, dass die Rundung innerhalb eines Bandes liegt, das sich aus der Formel y = L*(K₆*(K₇*x)⁶ + K5*(K7*x)⁵ + K4*(K₇*x)⁴ + K3*(K7*x)³ + K2*(K₇*x)² + ΚΓ(Κ7*χ)¹ + h und einer Bandbreite von ± 50 % von h um den Wert y errechnet, wobei gilt, dass h = 0,375*(A-B), L=2*h, K1=-3,5855/L, K₂=5,4612/L, K₃ = -4,8237/L, K₄=2,2556/L, K₅=-0,5227/L, K₆=0,0473/L und K₇=3,36/L.

[0007] Im Zuge der Entwicklung von Zahnrädern konnte von den Erfindern festgestellt werden, dass unter bestimmten Bedingungen, die voranstehend angegeben sind, eine weitere Reduktion der axialen Breite des Stegteils eines Zahnrades möglich ist. Durch die Einhaltung dieser Bedingung der Rundungsausbildung in dem zumindest einen Übergangsbereich können auftretende Spannungen reduziert bzw. besser verteilt werden. Damit ist die Reduktion der Breite des Stegteils und die Gewichtsreduktion möglich, da weniger Werkstoff für die mechanische Belastbarkeit des Zahnrades vorgehalten werden muss.

[0008] Eine weitere Verbesserung dieser Effekte kann erreicht werden, wenn die Rundung genau der voranstehend angegebenen Formel y = L*(K₆*(K₇*x)⁶ + K5*(K7*x)⁵ + K4*(K₇*x)⁴ + K3*(K7*x)³ + K2*(K₇*x)² + «/(K/x)¹ + h folgt, also die Bandbreite des Bandes auf die Kurvenfunktion an sich reduziert wird.

[0009] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante des Zahnrades ist der Übergangsbereich mit der Rundung zwischen dem Stegteil und dem Zahnkranz und/oder zwischen dem Stegteil und dem Nabenteil ausgebildet, da insbesondere in diesen Bereichen Spannungsspitzen im Betrieb des Zahnrades auftreten können.

[0010] Aus Gründen der Gewichtsreduktion kann aber auch vorgesehen sein, dass im Stegteil mehrere Ausnehmungen und/oder Durchbrüche ausgebildet sind, zwischen denen Stege angeordnet sind, wobei zwischen den Ausnehmungen und/oder Durchbrüchen und den Stegen jeweils die Übergangsbereiche mit der Rundung ausgebildet sind, wodurch diese „Störstellen“ hinsichtlich der auftretenden Spannungen besser beherrschbar sind.

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Patentamt [0011] Obwohl damit eine Verminderung der Gewichtsreduktion verbunden ist, kann zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit auch vorgesehen werden, dass der Stegteil in Richtung auf die Ausnehmungen und/oder Durchbrüche im Rundungsbereich breiter wird, in axialer Richtung betrachtet.

[0012] Zur weiteren Reduktion des Zahnradgewichts kann vorgesehen werden, dass der Übergangsbereich mit der Rundung am Übergang zwischen dem Stegteil in den Zahnkranz und/oder am Übergang zwischen dem Stegteil in dem Nabenteil in einen zylindrischen Bereich mündet, der sich in axialer Richtung erstreckt. Der Übergangsbereich erstreckt sich also nicht bis in die axialen Stirnflächen.

[0013] Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.

[0014] Es zeigen jeweils in vereinfachter, schematischer Darstellung:

[0015] Fig. 1 eine erste Ausführungsvariante eines Zahnrades in Schrägansicht;

[0016] Fig. 2 einen Ausschnitt aus dem Zahnrad nach Fig. 1 im Querschnitt;

[0017] Fig. 3 einen Ausschnitt aus einem Kurvenverlauf der Rundung;

[0018] Fig. 4 eine zweite Ausführungsvariante eines Zahnrades in Schrägansicht;

[0019] Fig. 5 einen Ausschnitt aus dem Zahnrad nach Fig. 4 im Querschnitt;

[0020] Fig. 6 einen Ausschnitt aus einem nicht erfindungsgemäßen Zahnrad;

[0021] Fig. 7 einen Ausschnitt aus einem zweiten nicht erfindungsgemäßen Zahnrad;

[0022] Fig. 8 einen Ausschnitt aus einem dritten nicht erfindungsgemäßen Zahnrad.

[0023] Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.

[0024] Die Figuren 1 bis 5 zeigen verschiedene Ausführungsvarianten eines Zahnrades 1 bzw. Ausschnitte davon. Gemein ist diesen Zahnrädern 1, dass sie jeweils einen Nabenteil 2 (auch als Nabenabschnitt bezeichenbar), einen Stegteil 3 (auch als Stegabschnitt bezeichenbar) und einen Zahnkranz 4 aufweisen. Der Nabenteil 2 dient zur Anordnung des Zahnrades 1 auf eine Welle oder dergleichen, wozu der Nabenteil 2 einen Durchbruch 5 in einer Axialrichtung 6 aufweisen kann.

[0025] Unmittelbar an den Nabenteil 2 in radialer Richtung anschließend ist der Stegteil 3 ausgebildet.

[0026] Der Stegteil 3 trägt den Zahnkranz 4, wozu letztere in radialer Richtung unmittelbar an den Stegteil 3 anschließend ausgebildet sein kann.

[0027] Der Zahnkranz 4 weist eine nicht näher dargestellte Verzahnung mit Zähnen auf. Die Verzahnung kann z.B. als Geradverzahnung oder Schrägverzahnung ausgeführt sein.

[0028] Der Stegteil 3 ist in der Axialrichtung 6 dünner ausgeführt, als der Nabenteil 2 und/oder der Zahnkranz 4.

[0029] Generell kann sich der Stegteil 3 über eine Höhe des Zahnrades 1 in radialer Richtung zwischen 40 % und 80 % erstrecken. Der Rest der radialen Höhe verteilt sich in der bevorzugten Ausführungsvariante des Zahnrades 1 auf den Zahnkranz 5 und den Nabenteil 2, wobei der Durchbruch 5 des Nabenteils zwischen 15 % und 40 % der radialen Höhe des Zahnrades 1 und der Zahnkranz zwischen 10 % und 35 % der radialen Höhe des Zahnrades 1 betragen kann.

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Patentamt [0030] Weiter kann der Stegteil 3 eine Breite in der Axialrichtung 6 aufweisen, die ausgewählt ist aus einem Bereich von 20 % bis 98 %, insbesondere von 30 % bis 95 %, der Breite des Zahnkranzes 5 in der Axialrichtung 6.

[0031] Die radiale Höhe des Zahnrades 1 entspricht dem Radius des Kopfkreisdurchmessers der Zähne der Verzahnung.

[0032] Bevorzugt ist das Zahnrad 1 als metallisches Sinterbauteil nach einem pulvermetallurgischen Verfahren hergestellt. Da diese Verfahren prinzipiell bekannt sind, erübrigen sich weitere Ausführungen dazu. Es sei nur so viel erwähnt, dass ein pulvermetallurgisches Verfahren das Verpressen eines metallischen Pulvers zu einem Grünling, das Sintern des Grünlings sowie gegebenenfalls das Nachbearbeiten des gesinterten Zahnrades 1, wie beispielsweise das Kalibrieren und/oder Härten, umfasst.

[0033] Das Zahnrad 1 ist bevorzugt einteilig ausgebildet, kann aber auch mehrteilig ausgebildet sein.

[0034] Wie am besten aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, weist der Stegteil 3 zumindest einen Übergangsbereich 7 mit einer Rundung 8 auf.

[0035] Der zumindest eine Übergangsbereich 7 ist an bzw. in einer axialen Stirnfläche 9 (Fig. 2) des Zahnrades 1, d.h. des Stegteils 3, ausgebildet bzw. angeordnet. Die axiale Stirnfläche 9 ist dabei jene Fläche, die das Zahnrad 1 seitlich begrenzt. Der Normalvektor dieser Stirnfläche verläuft parallel zur Axialrichtung 6 (außerhalb des Übergangsbereichs 7).

[0036] In der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsvariante des Zahnrades 1 sind beidseitig, also an bzw. in beiden axialen Stirnflächen 9, je ein Übergangsbereich 7 zwischen dem Nabenteil 2 und dem Stegteil 3 und zwischen dem Stegteil 3 und dem Zahnkranz 4 angeordnet bzw. ausgebildet. Insgesamt sind also vier derartige Übergangsbereiche vorhanden.

[0037] Es ist aber auch möglich, dass nur ein Übergangsbereich 7 pro axialer Stirnfläche 9 oder überhaupt nur ein Übergangsbereich 7 (zwischen Stegteil 3 und Nabenteil 2 oder zwischen Stegteil 3 und Zahnkranz 4) am Zahnrad 1 vorhanden ist, wenngleich dies nicht bevorzugte Ausführungsvarianten des Zahnrades 1 sind. Bevorzugt ist das Zahnrad 1 symmetrisch ausgebildet.

[0038] Im Folgenden wird nur mehr auf einen Übergangsbereich 7 eingegangen, da bevorzugt alle Übergangsbereiche 7 zwischen dem Nabenteil 2 und dem Stegteil 3 und zwischen dem Stegteil 3 und dem Zahnkranz 4 erfindungsgemäß, insbesondere gleich, ausgebildet sind.

[0039] Der Übergangsbereich 7 dieser Ausführungsvariante definiert also den Übergang vom Stegteil 7 in einen anderen Teil des Zahnrades 1, also den Nabenteil 2 oder den Zahnkranz 4. Der Übergangsbereich 7 beginnt dort, wo die Rundung im Stegteil 3 anfängt und endet dort, wo die Rundung an der Grenze zum Nabenteil 2 zum Zahnkranz 4 endet. Dabei gehört der Übergangsbereich 7 aber noch zum Stegteil 3, ist also kein Bestandteil des Nabenteils 2 oder des Zahnkranzes 4.

[0040] Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, weist der Übergangsbereich eine Höhe h 10 und eine Länge L 11 auf. Die Höhe h 10 ist dabei jene Höhe, die die Kurve, die die Rundung bildet, in Richtung der Normalen auf die Stirnfläche 9 zwischen zwei senkrecht zueinander angeordneten Flächen überwindet, wie dies in den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, oder falls keine zueinander senkrechten Flächen vorhanden sind, zwischen zwei parallel zueinander angeordneten Flächen, wobei bei beiden Varianten jeweils eine Fläche am Beginn der Kurve und die weitere Fläche am Ende der Kurve vorhanden ist. Eine der beiden Flächen wird dabei durch die Stirnfläche 9 gebildet.

[0041] Die Länge L 11 ist jene Länge in radialer Richtung des Zahnrades 1, die die Kurve für die Überwindung der Höhe h 10 benötigt, wie dies ebenfalls aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist.

[0042] Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, weist der Zahnkranz 4 des Zahnrades 1 in der Axialrichtung 6 eine Maximalbreite A 12 auf. Zudem weist der Stegteil 3 eine Minimalbreite B 13 auf.

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Zudem gilt, dass die Maximalbreite A 12 größer ist, als die Minimalbreite B 13.

[0043] Die Maximalbreite A 12 ist dabei die größte Breite, die der Zahnkranz 4 in der Axialrichtung 6 aufweist. Es können Bereiche im Zahnkranz 4 mit im Vergleich dazu geringerer Breite in der Axialrichtung 6 vorhanden sein. Vorzugsweise hat der Zahnkranz 4 jedoch überall die gleiche Breite in der Axialrichtung 6.

[0044] Die Minimalbreite B 13 ist hingegen jene Breite in der Axialrichtung 6, den der Steigteil 3 in zumindest einem Bereich mindestens aufweist. Es können auch Bereiche mit dazu größerer Breite in der Axialrichtung 6 im Stegteil 3 ausgebildet sein, wie dies nachfolgend noch erläutert wird.

[0045] Es ist nun vorgesehen, dass die Kurve, die die Rundung 8 bildet, innerhalb eines Bandes 14 (Fig. 3) liegt, das sich aus der Formel y = Länge L 11 der Rundung in der radialen Richtung des Zahnrades 1 *(K₆*(K₇*x)⁶ + K5*(K7*x)⁵ + K4*(K₇*x)⁴ + K3*(K7*x)³ + K2*(K₇*x)² + Κϋ(Κ₇*χ)¹+ Höhe h 10 der Rundung in der Axialrichtung 6 und einer Bandbreite 15 (Fig. 3) von ± 50 % von h um den Wert y errechnet. Dabei gilt:

[0046] Höhe h 10 der Rundung in der Axialrichtung 6 = 0,375*(Maximalbreite A 12 des Zahnkranzes 4 - Minimalbreite B 13 des Stegteils), [0047] Länge L 11 der Rundung in der radialen Richtung des Zahnrades 1=2* Höhe h 10 der Rundung in der Axialrichtung h, [0048] ^=-3,5855/ Länge L 11 der Rundung in der radialen Richtung des Zahnrades 1, [0049] K₂=5,4612/ Länge L 11 der Rundung in der radialen Richtung des Zahnrades 1, [0050] K₃ = -4,8237/ Länge L 11 der Rundung in der radialen Richtung des Zahnrades 1, [0051] K4=2,2556/ Länge L 11 der Rundung in der radialen Richtung des Zahnrades 1, [0052] K5=-0,5227/ Länge L 11 der Rundung in der radialen Richtung des Zahnrades 1, [0053] K6=0,0473/ Länge L 11 der Rundung in der radialen Richtung des Zahnrades 1, [0054] K7=3,36/ Länge L 11 der Rundung in der radialen Richtung des Zahnrades 1.

[0055] Gemäß einer Ausführungsvariante des Zahnrades 1 kann vorgesehen sein, dass die Rundung 8 des Übergangsbereiches 7 genau der Kurve folgt, die sich aus der Formel y = L*(K₆*(K₇*x)⁶ + K5*(K7*x)⁵ + K4*(K₇*x)⁴ + K3*(K7*x)³ + K2*(K₇*x)² + Κϋ(Κ₇*χ)¹ + h errechnet, wie dies in Fig. 3 mit der dick dargestellten Rundung 8 innerhalb des Bandes 14 angedeutet ist. Hinsichtlich L, h und K1 bis K7 gelten dabei auch die voranstehenden Bedingungen.

[0056] Nur der Vollständigkeit halber sei angemerkt, dass das Nabenteil 2 in der Axialrichtung 6 breiter sein kann, wie der Zahnkranz 4.

[0057] Nach einer anderen Ausführungsvariante des Zahnrades 1 kann vorgesehen sein, dass im Stegteil mehrere Ausnehmungen und/oder Durchbrüche 16 (in der Axialrichtung 6) ausgebildet sind, wie dies ebenfalls aus den Fig. 1 bis 5 ersichtlich ist. Diese Ausnehmungen und/oder Durchbrüche 16 können einen kreisrunden Querschnitt (in der Axialrichtung 6 betrachtet) aufweisen, wie dies ebenfalls aus den Fig. ersichtlich ist. Die Ausnehmungen und/oder Durchbrüche 16 können aber auch eine andere Form aufweisen, beispielsweise oval bzw. eiförmig ausgebildet sein, etc. Die in den Fig. 1 bis 5 dargestellte Form der Ausnehmungen und/oder Durchbrüche 16 ist daher nicht beschränkend zu verstehen. Ebenso ist die in den Fig. 1 bis 5 gezeigte Anzahl an Ausnehmungen und/oder Durchbrüche 16 nicht beschränkend zu verstehen.

[0058] Zwischen den Ausnehmungen und/oder Durchbrüche 16 sind Stege 17 ausgebildet bzw. angeordnet. Die Form der Stege 17 ergibt sich aus der Form der und der Anzahl an Ausnehmungen und/oder Durchbrüche 16.

[0059] Es kann nun gemäß einer weiteren Ausführungsvariante des Zahnrades 1 dazu vorgesehen sein, dass zwischen den Ausnehmungen und/oder Durchbrüchen 16 und den Stegen 17

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Patentamt ebenfalls jeweils ein Übergangsbereich 7 mit der Rundung 8 ausgebildet ist, wie dies aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich ist. Hinsichtlich dieser Übergangsbereiche 7 und dieser Rundungen 8 gilt das voranstehend Ausgeführte zu dem Übergangsbereich 7 und der Rundung 8 des Übergangsbereichs. Beispielsweise können also alle Rundungen 8 gleich ausgeführt sein, wenngleich dies nicht zwingend erforderlich ist, solange die Kurve der Rundung 8 innerhalb des Bandes 14 liegt.

[0060] Wie insbesondere aus Fig. 5 ersichtlich ist, kann nach einer weiteren Ausführungsvariante des Zahnrades 1 vorgesehen werden, dass der Stegteil in Richtung auf die Ausnehmungen und/oder Durchbrüche im Übergangsbereich 7 breiter wird, in der Axialrichtung 6 betrachtet. Somit weist der Stegteil 3 in diesen Übergangsbereichen 7 ein größere Breite als die Minimalbreite B 13 (Fig. 2) auf, wie dies voranstehend bereits ausgeführt wurde. Diese größere Breite des Stegteils 3 um die Ausnehmungen und/oder Durchbrüche 16 herum ist aber bevorzugt kleiner als die Maximalbreite A 12 des Zahnkranzes 5.

[0061] Die größere Breite des Stegteils 3 um die Ausnehmungen und/oder Durchbrüche 16 herum beschränkt sich vorzugsweise ausschließlich auf den jeweiligen Übergangsbereich 7 mit der Länge L 11 und der Höhe h 10 entsprechend voranstehender Definition.

[0062] Gemäß einer anderen Ausführungsvariante des Zahnrades 1 kann vorgesehen sein, dass der Übergangsbereich 7 mit der Rundung 8 am Übergang zwischen dem Stegteil 3 in den Zahnkranz 4 /oder am Übergang zwischen dem Stegteil 3 in dem Nabenteil 2 in einen zylindrischen Bereich 18 mündet, der sich in der Axialrichtung 6 erstreckt, wie dies aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist.

[0063] Im Zuge der Evaluierung der Erfindung wurden drei Zahnräder 1 entsprechend den Fig. 6 bis 8 hergestellt. Das Zahnrad 1 nach Fig. 6 diente als Referenz mit 100 % Masse. Bei dem zweiten Zahnrad nach Fig. 7 wurde lediglich der Stegteil 3 verringert, sodass das Zahnrad im Vergleich zu jenem nach Fig. 1 nur mehr 85 % von dessen Masse aufwies. Der Radius der Rundung 8 im Übergangsbereich 7 vom Stegteil 3 in den Zahnkranz 4 wurde gleich wie bei Zahnrad 1 nach Fig. 1 belassen. Im Vergleich dazu wurde beim dritten Zahnrad gemäß Fig. 8 der Radius der Rundung 8 im Übergangsbereich 7 vom Stegteil 3 in den Zahnkranz 4 vergrößert. Das Zahnrad 1 nach Fig. 8 wies 86 % der Masse des Zahnrades 1 nach Fig. 1 auf.

[0064] Zudem wurde je ein Zahnrad 1 gemäß Fig. 1 und ein Zahnrad 1 gemäß Fig. 4 hergestellt. Die beiden Zahnräder wiesen eine Masse von 86 % (Fig. 1) bzw. 88 % (Fig. 4) von jenem nach Fig. 1 auf.

[0065] In weiterer Folge wurden die Spannungen an zwei Punkten der Zahnräder 1 in den Übergangsbereichen 7 gemessen. Als 100 % Spannung wurde wieder das Zahnrad 1 nach Fig. 6 definiert.

[0066] Anhand der Messwerte konnte festgestellt werden, dass nur durch die Verringerung der Dicke des Stegteils 3 (Fig. 7) die gemessenen Spannungen deutlich auf ca. 120 % stiegen, während sie durch die Vergrößerung des Rundungsradius (Fig. 8) in etwa gleichblieben. Bei jenem nach Fig. 1 und Fig. 4 konnte eine Reduktion der auftretenden Spannungen auf ca. 90 % bis 95 % erreicht werden. Es konnte damit belegt werden, dass trotz der Verringerung des Gewichts der Zahnräder 1 nach den Fig. 1 bis 5, die mechanischen Eigenschaften nicht verschlechtert sondern verbessert werden können, wenn die voranstehenden Bedingungen hinsichtlich der Rundungen 8 in den Übergangsbereichen 7 eingehalten werden.

[0067] Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten der Zahnräder 1, wobei auch Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind.

[0068] Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus des Zahnrades 1 dieses nicht zwingenderweise maßstäblich dargestellt ist.

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BEZUGSZEICHENLISTE

Zahnrad

Nabenteil

Stegteil

Zahnkranz

Durchbruch

Axialrichtung

Übergangsbereich

Rundung

Stirnfläche

Höheh

Länge L

Maximalbreite A

Minimalbreite B

Band

Bandbreite

Durchbruch

Steg

Bereich

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Claims

Patentansprüche

1. Zahnrad (1) mit einem Nabenteil (2), einem Stegteil (3) und einem Zahnkranz (4), wobei der Stegteil (2) in radialer Richtung zwischen dem Nabenteil (2) und dem Zahnkranz (4) angeordnet ist, wobei im Stegteil (3) zumindest ein Übergangsbereich (7) mit einer Rundung (8) ausgebildet ist, und der Übergangsbereich (7) eine Höhe h (10) in einer Axialrichtung (6) des Zahnrades (1) und eine Länge L (11) in der radialen Richtung aufweist, und wobei der Zahnkranz (4) des Zahnrades (1) eine Maximalbreite A (12) und der Stegteil (3) eine Minimalbreite B (13) jeweils in der Axialrichtung (6) des Zahnrades (1) aufweisen, wobei die Maximalbreite A (12) größer ist als die Minimalbreite B (13), dadurch gekennzeichnet, dass die Rundung (8) innerhalb eines Bandes ( 14) liegt, das sich aus der Formel y=L*(K₆*(K₇*x)⁶ + K5*(K7*x)⁵ + K4*(K₇*x)⁴ + K3*(K7*x)³ + K2*(K₇*x)² + Κϋ(Κ₇*χ)¹ + h und einer Bandbreite (15) von ± 50 % der Höhe h (10) errechnet, wobei gilt:

h = 0,375*(A-B),

L=2*h,

K₁₌-3,5855/L, K₂=5,4612/L, K₃ = -4,8237/L K₄=2,2556/L, K₅=-0,5227/L, K₆=0,0473/L, K₇=3,36/L.

2. Zahnrad (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rundung (8) der angegebenen Formel y=L*(K6*(K7*x)6 + K5*(K7*x)5 + K4*(K7*x)4 + K3*(K7*x)3 + K2*(K7*x)2 + K1*(K7*x)1 +h folgt.

3. Zahnrad (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich (7) mit der Rundung (8) zwischen dem Stegteil (3) und dem Zahnkranz (4) und/oder zwischen dem Stegteil (3) und dem Nabenteil (2) ausgebildet ist.

4. Zahnrad (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Stegteil (3) mehrere Ausnehmungen und/oder Durchbrüche (16) ausgebildet sind, zwischen denen Stege (17) angeordnet sind, wobei zwischen den Ausnehmungen und/oder Durchbrüchen (16) und den Stegen (17) jeweils die Übergangsbereiche (7) mit der Rundung (8) ausgebildet sind.

5. Zahnrad (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stegteil (3) in Richtung auf die Ausnehmungen und/oder Durchbrüche (16) in den Übergangsbereichen (7) breiter wird, in der Axialrichtung (6) betrachtet.

6. Zahnrad (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich (7) mit der Rundung (8) am Übergang zwischen dem Stegteil (3) in den Zahnkranz (4) und/oder am Übergang zwischen dem Stegteil (3) in dem Nabenteil (2) in einen zylindrischen Bereich (18) mündet, der sich in der Axialrichtung (6) erstreckt.