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Die Erfindung betrifft ein zur rotierenden Lagerung um eine Drehachse vorgesehenes Bauelement, insbesondere als Bestandteil einer Radnaben-Drehgelenk-Anordnung, wobei das Bauelement zur Drehmomentübertragung eine um die Drehachse umlaufende Stirnverzahnung aufweist, die für den vorgespannten Eingriff mit einem Drehpartner vorgesehen ist, der eine entsprechende Stirnverzahnung aufweist. Zur Abstützung des Drehmoments weist die Stirnverzahnung mehrere Zähne mit sich im Wesentlichen in Richtung Drehachse erstreckenden, beispielsweise radial verlaufenden, Zahnspitzen und dazwischen liegenden Zahntälern auf.
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Das Vorsehen von paarenden Stirnverzahnungen bei Radnaben-Drehgelenk-Anordnungen ist bekannt, so ist in der
DE 197 51 855 C1 eine Radnaben-Drehgelenk-Anordnung offenbart, bei der das Gelenkaußenteil scheibenförmig gestaltet ist. Zur Drehmomentübertragung auf die Radnabe ist ein Ringkörper vorgesehen, der einerseits mittels einer Stirnverzahnung mit dem Gelenkaußenteil und andererseits mittels einer Längsverzahnung mit der Radnabe drehfest verbunden ist. Die axiale Befestigung zwischen Gelenkaußenteil und Ringkörper erfolgt mittels eines Sicherungsrings. Gegenüber der Radnabe ist der Ringkörper durch Umformen eines hülsenförmigen Abschnitts der Radnabe axial befestigt, wobei die Radlagerung vom Ringkörper axial vorgespannt ist.
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Auch aus der
DE 36 36 243 A1 ist eine auf eine Stirnverzahnung zurückgreifende Radnaben-Drehgelenk-Anordnung bekannt, bei der die Radnabe einen Hülsenabschnitt mit einem Bördelbund aufweist, der einen Lagerinnenring der Radlagerung axial fixiert. An seinem Ende hat der Bördelbund eine Stirnverzahnung, die mit einer entsprechend gegengleichen Stirnverzahnung am Gelenkaußenteil zur Drehmomentübertragung in Eingriff ist. Die beiden Stirnverzahnungen liegen in einer gemeinsamen Radialebene.
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Üblicherweise bedient man sich bei der Auslegung der Zähne einer Konstruktionsauslegung, wie sie gemeinhin als Hirth-Verzahnung bekannt ist. Diese Verzahnung wurde von Dr. Albert Hirth erfunden und im Rahmen der
DE 440 816 patentiert. Diese Hirth-Verzahnung zeichnet sich dadurch aus, dass die Zähne der Stirnverzahnung jeweils eine eine erste Gerade bildende Eingriffskante aufweisen und zu den Zähnen im Eingriff korrespondierende Zahntäler jeweils eine zweite Gerade bilden, wobei die Geraden sich auf der Rotationsachse in einem Punkt schneiden.
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Auch die
DE 10 2005 054 283 B4 greift jeweils auf die zuvor beschriebene Hirth-Verzahnung an den Bauelementen der Radnaben-Drehgelenkanordnung zurück. Hier soll ein radial außen liegender Teil der am Eingriff teilhabenden Zähne der Verzahnungen in axialer Richtung vorauseilen, das heißt, dass bei einer axialen Verschraubung der beiden Verzahnungen diese sich zuerst radial außen berühren und die Zähne erst nach dem vollständigen Anziehen der Befestigungsschraube vollständig ineinander eingreifen. Dies wird dadurch erreicht, dass der Schnittpunkt zuvor beschriebenen Geraden der einen Verzahnung und der Schnittpunkt der Gegenverzahnung nicht zusammenfallen sondern beide Schnittpunkte auf der Drehachse versetzt zueinander liegen. Diese Vorgehensweise hat den Nachteil, dass das Eingriffsmaß im radial innenliegenden Bereich stark davon abhängt, wie stark die beiden Verzahnungen gegeneinander verspannt werden und somit eine punktuelle Überbelastung im Innenbereich nicht vermieden werden kann. Es hat sich nach mehreren Versuchen eine Auslegung einer Verzahnung als besonders überraschend belastbar herausgestellt, bei der eben nicht der Schnittpunkt der zuvor genannten Eingriffskantengerade und die Zahntalgeraden eines Zahnes auf der Drehachse liegt, sondern erfindungsgemäß versetzt dazu.
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Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der Erfindung, einen gegenüber der üblichen Hirth-Verzahnung verbesserten Eingriff zwischen zwei Drehpartnern bereitzustellen, die mittels paarender Stirnverzahnungen in wechselwirkendem Eingriff stehen. Diese Aufgabe wird durch ein Bauelement des Anspruchs 1 gelöst. Eine entsprechend vorteilhafte Anordnung ist Gegenstand des nebengeordneten Anspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
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Die Erfindung betrifft ein Bauelement zur rotierenden Lagerung um eine Drehachse. Das Bauelement dient wenigstens unter anderem der Drehmomentübertragung mit einem Drehpartner. Das Bauelement weist eine um die Drehachse umlaufende erste Stirnverzahnung auf, die für den Eingriff, bevorzugt für den vorgespannten Eingriff, mit dem Drehpartner vorgesehen ist, der eine entsprechende zweite, mit der ersten paarende Stirnverzahnung aufweist. Die erste Stirnverzahnung weist mehrere Zähne mit sich im Wesentlichen in Richtung Drehachse erstreckenden Zahnspitzen und dazwischen liegenden Zahntälern auf. Bevorzugt ist eine um die Drehachse umlaufende Verzahnung vorgesehen.
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In radialer Richtung kann sich ein Zahn der Verzahnung beispielsweise von der Drehachse bis zum jeweiligen Außenumfang über die den ganzen Radius erstrecken. Bevorzugt ist vorgesehen, dass sich der Zahn nicht bis zur Drehachse sondern über einen Teil des Radius von einem Innenumfang bis zu einem Außenumfang erstreckt, also beispielsweise die Verzahnung ringförmig ausgebildet ist, um so Raum für ein zentral angeordnetes Mittel zur Verspannung von Bauelement und Drehpartner zu schaffen. Erfindungsgemäß können auch die erste Verzahnung mehrere in Umfangsrichtung zueinander beabstandete Gruppen aus Zähnen aufweisen, die mit der zweiten Verzahnung des Drehpartners beim Eingriff paaren. Die erste Stirnverzahnung weist jeweils eine eine erste Linie bildende Eingriffskante, im Folgenden auch Kopflinie genannt, auf. D. h. die Linie wird jeweils durch die axialäußersten Punkte der Verzahnung auf den Zahnköpfen definiert. Die zwischen den Zähnen liegenden Zahntäler bilden jeweils eine zweite Linie, d. h. die in Axialrichtung tiefsten Punkte der Verzahnung definieren die zweite Linie, im Folgenden auch Fußlinie genannt. Der Verlauf der Zahnoberfläche zwischen jeweils der ersten und zweiten Linie definiert die Zahnflanke. Die Neigung der Zahnflanke zu einem die erste Linie schneidenden, zur Drehachse parallelen Lot kann in sinnvoller Weise beliebig sein. Die Flanken eines Zahnes können beispielsweise symmetrisch und asymmetrisch geneigt sein. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der maximale Flankenwinkel bezogen auf das vorgenannte Lot 19,5° mit einer verarbeitungsbedingten beidseitigen Toleranzabweichung von maximal 0,5° beträgt. Die Zahnköpfe und/oder die Zahntäler können zudem abgerundet sein.
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Erfindungsgemäß schneiden sich jeweils zwei benachbarte zweite Linien und die zwischen den zwei zweiten Linien liegende, erste Linie in einem imaginären Punkt. Erfindungsgemäß ist wenigstens die erste Linie jeweils gekrümmt, wobei sie eine Krümmungsebene aufweist, die wenigstens parallel zur Drehachse ist. Der Begriff „wenigstens parallel” ist gemäß der Erfindung so zu verstehen, dass die Drehachse in der Krümmungsebene liegen kann oder außerhalb der Krümmungsebene liegt und parallel dazu angeordnet ist. Durch das Vorsehen einer Krümmung der ersten Linie lässt sich der Ablauf des Eingriffs bei zunehmender Vorspannung zwischen Bauelement und Drehpartner beliebig einstellen. Es hat sich gezeigt, dass durch eine Krümmung in der besagten Richtung die Eingriffsverhältnisse besser nachgebildet werden können. Es hat sich nämlich herausgestellt, dass insbesondere bei einer zentralen Verspannung die elastische Nachgiebigkeit und deren Variation in radialer Richtung sehr stark vom konstruktiven „Unterbau” abhängen. Diese radial unterschiedliche Nachgiebigkeit muss bei der Auslegung der Verzahnung berücksichtigt werden und lässt sich durch einen geradlinigen Verlauf der Eingriffskante, d. h. der ersten Linie nur unzureichend berücksichtigen. Gerade durch eine Krümmung lässt sich eine bessere Anpassung an die konstruktiven Gegebenheiten des Bauelements finden.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass die erste Linie jeweils ausschließlich in der einen Krümmungsebene gekrümmt. Anders ausgedrückt, der Verlauf der ersten Linie ist ansonsten geradlinig, um beispielsweise die Spannungen im Flankenbereich zu verringern. So können trotz der Krümmung punktuelle Überbelastungen im Berührbereich vermieden werden. Die Kontaktspannung ist über ihren radialen Verlauf aufgetragen gegenüber einer Paarung aus zwei entsprechenden Hirth-Verzahnungen verringert.
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Die Krümmungsrichtung der ersten Linie kann beliebig sein. Beispielsweise kann die erste Linie ihre Krümmungsrichtung über ihren radialen Verlauf ändern.
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Bevorzugt weist die erste Linie ausschließlich eine Krümmungsrichtung auf. In einer Ausgestaltung ist die erste Linie in Eingriffsrichtung gekrümmt, so dass sich ein konkaver Zahnkopfverlauf ergibt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die erste Linie entgegen der Eingriffsrichtung gekrümmt ist. D. h. es ergibt sich eine konvexe Formgebung der Zahnköpfe.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die erste Linie ausschließlich einen Krümmungsradius aufweist.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass der imaginäre Punkt nicht auf der Drehachse liegt. Beispielsweise liegt dieser diesseits oder jenseits der Drehachse. Dadurch lässt sich gegenüber der üblichen Hirth-Verzahnung die Materialstärke des Zahnes im radial innenliegenden Teil der Verzahnung und damit der Eingriff beliebig einstellen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der imaginäre Punkt in einer jeweiligen Halbkreisfläche jenseits der Drehachse zwischen der Drehachse und dem Maximalumfang der ersten Stirnverzahnung liegt. Dadurch, dass der imaginäre Punkt nicht auf sondern außerhalb und zwar jenseits der Drehachse liegt, wird erreicht, dass die Verjüngung des Zahnes in radialer Richtung gegenüber einem auf die Drehachse zumindest imaginär auslaufendem Zahn bei der erfindungsgemäßen Lösung weniger stark ausfällt. Durch diese Maßnahme wird gegenüber der Hirth-Verzahnung im radial innenliegenden Bereich eine höhere Materialstärke erreicht. Durch Versuche konnte überraschend festgestellt werden, dass bei einem spielfreien vorgespannten Eingriff beispielsweise mit einer üblichen Hirth-Verzahnung ein verbesserter drehfester Eingriff der Verzahnung ohne ein erhöhtes Risiko von Zahnausbruch erreicht werden.
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In einer alternativen Ausgestaltung liegt der imaginäre Punkt in der jeweiligen Halbkreisfläche diesseits der Drehachse zwischen der Drehachse und dem Maximalumfang der ersten Stirnverzahnung.
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Die erste Stirnverzahnung kann erfindungsgemäß als Schrägverzahnung ausgebildet sein, d. h. die ersten Linien schneiden in einer solchen Ausführungsform nicht die Drehachse. Bevorzugt ist aber vorgesehen, dass die ersten Linien die Drehachse schneiden, und sich somit eine im Wesentlichen, weil verarbeitungsbedingte Toleranzabweichungen in Kauf zu nehmen sind, radiale Ausrichtung der Zähne ergibt.
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Bevorzugt definieren die ersten Linien eine Ebene. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die ersten Linien auf der Mantelfäche eines Kegels bzw. Kegelstumpfs liegen. Beispielsweise handelt es sich um einen Kegel- oder Kegelstumpf-Innenverzahnung oder eine Kegel- oder Kegelstumpf-Außenverzahnung.
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Zur Vermeidung von überhöhten Kontaktspannungen im Flankenbereich der Zähne ist ferner gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass die zweiten Linien der ersten Linie entsprechend so gekrümmt sind, dass der Flankenwinkel des jeweiligen Zahnes über dessen radialen Verlauf konstant ist. Der Flankenwinkel ist bei jeweils einem zur ersten Linie senkrechten und zur Drehachse parallelen Schnitt durch den Zahn der Winkel zwischen einem zur Drehachse parallelen „Lot” durch die erste Linie und der die erste und zweite Linie verbindenden Geraden. Beispielsweise folgt die Krümmung der zweiten Linien der Krümmung der ersten Linie. Eine Aufwölbung oder auch Balligkeit im Bereich der Zahnflanken soll erfindungsgemäß vermieden werden. Anders ausgedrückt die Querschnittgeometrieverhältnisse des Zahnes sollen beibehalten werden nur dessen radialer Verlauf weist ein weg vom Eingriff gerichtete Krümmung oder Rundung auf.
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Damit kann sichergestellt werden, dass es trotz der Krümmung wenigstens abschnittsweise zu einem formschlüssigen Eingriff, eine entsprechende Ausgestaltung der Stirnverzahnung des Drehpartners vorausgesetzt, mit dessen Stirnverzahnung ergibt.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Anordnung zur Drehmomentübertragung. Diese umfasst ein um eine Drehachse rotierend gelagertes Bauelement und einen Drehpartner, wobei das Bauelement in einer der zuvor beschriebenen und jeweils vorteilhaften Ausführungsformen ausgestaltet ist. Die zweite, mit der ersten Stirnverzahnung in umlaufendem Eingriff stehende, somit paarende Stirnverzahnung des Drehpartners weist erfindungsgemäß mehrere Zähne mit sich im Wesentlichen in Richtung Drehachse erstreckenden Zahnspitzen und dazwischen liegenden Zahntälern auf und die Zahnspitzen der zweiten Stirnverzahnung definieren jeweils eine eine dritte Linie bildende Eingriffskante und die zwischen den Zähnen liegenden Zahntäler jeweils eine vierte Linie bilden. Jeweils zwei benachbarte vierte Linien und die zwischen den zwei vierten Linien liegende, dritte Linie schneiden sich in einem imaginären Punkt. Die zweite Stirnverzahnung des Drehpartners kann ansonsten beliebig ausgebildet sein, sofern ein Eingriff, bevorzugt umlaufender Eingriff, mit dem Bauelement hergestellt werden kann. Bevorzugt entsteht wenigstens abschnittsweise für jeden Zahn ein spielfreier, möglichst formschlüssiger Eingriff, d. h. der Zahn bildet wenigstens bereichsweise mit seinen beiden Flanken einen Berührkontakt mit den Flanken der Zähne der jeweils anderen Stirnverzahnung aus. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die zweite Verzahnung als Hirth-Verzahnung ausgebildet, d. h. die dritten und vierten Linien sin geradlinig und schneiden sich in einem auf der Drehachse liegenden Punkt.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass der imaginäre Punkt, in dem sich wenigstens zwei benachbarte vierte Linien und die zwischen den zwei vierten Linien liegende, dritte Linie schneidet, nicht auf der Drehachse liegt. Insbesondere ist diese Ausgestaltung vorgesehen, wenn der imaginäre Punkt der Zähne der ersten Stirnverzahnung ebenfalls nicht auf der Drehachse liegt. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass sich wenigstens zwei benachbarte vierte Linien in einem imaginären Punkt schneiden, der in der jeweiligen Halbkreisfläche diesseits oder jenseits der Drehachse zwischen der Drehachse und dem Maximalumfang der zweiten Stirnverzahnung liegt. Bevorzugt sind Kombinationen, bei denen eine aus erster und zweiter Stirnverzahnung Zähne mit diesseitigem imaginärem Punkt aufweist und die andere Stirnverzahnung Zähne mit jenseitigem imaginärem Punkt aufweist.
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Bevorzugt ist, dass die vorgenannten Linien wenigstens parallel zueinander gekrümmt sind. Der Ausdruck „wenigstens parallel” im Sinne der Erfindung meint, dass die Parallelität die Deckungsgleichheit der Linien nicht ausschließen soll.
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Bevorzugt definieren die imaginären Punkte der ersten Stirnverzahnung eine erste zur Drehachse senkrechte Ebene und die imaginäre Punkte der zweiten Stirnverzahnung eine zweite, zur Drehachse senkrechte Ebene, wobei die Ebenen auch bei vorgespanntem Eingriff von Bauelement und Drehpartner zueinander parallel beabstandet sind. Beispielsweise wird der Versatz dieser Ebenen durch einen gekrümmten Verlauf der zuvor beschriebenen Konstruktionslinien erreicht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die imaginären Punkte des Bauelements und die Punkte des Drehpartners jeweils auf imaginären Kreisen angeordnet sind, die koaxial um die Drehachse angeordnet sind. Bevorzugt weisen die Kreise den gleichen Radius auf. In einer Ausgestaltung entspricht der Radius einem Radius eines zentralen Durchbruchs im Bauelement, der für Mittel zur Erzeugung eines vorgespannten Eingriff zwischen den Verzahnungen vorgesehen ist.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind ferner Mittel zur Bewirkung eines vorgespannten Eingriffs zwischen erster und zweiter Stirnverzahnung vorgesehen.
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Bevorzugt ist die Verwendung in einem Kraftfahrzeug, wobei die Anordnung zwischen dem Rad und einer Seitenwelle eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Beispielsweise ist die eine der Stirnverzahnungen aus erster und zweiter Stirnverzahnung am Wälznietbund des Radlagers ausgebildet und mittels einer Befestigungsschraube gegenüber der Gegenverzahnung, d. h. der jeweiligen anderen aus erster und zweiter Stirnverspannung verspannt, die an der Gelenkglocke ausgebildet ist, wobei die Gelenkglocke ein Verbindungselement des mit der Seitenwelle drehfest verbundenen Drehgelenks ist.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung zeigen, diese jedoch nicht darauf beschränkt ist. Es zeigen schematisch:
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1: eine Teilschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Radnaben-Drehgelenk-Anordnung;
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2: eine perspektivische Aufsicht auf eine erste Ausführungsform der zweiten Stirnverzahnung;
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3: eine perspektivische Aufsicht auf eine erfindungsgemäße erste Ausführungsform der ersten Stirnverzahnung;
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4: eine perspektivische Aufsicht auf eine erfindungsgemäße zweite Ausführungsform der ersten Stirnverzahnung;
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5: eine perspektivische Aufsicht auf eine erfindungsgemäße dritte Ausführungsform der ersten Stirnverzahnung;
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6: eine perspektivische Aufsicht auf eine zweite Ausführungsform der zweiten Stirnverzahnung;
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7: eine perspektivische Aufsicht auf eine dritte Ausführungsform der zweiten Stirnverzahnung.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Radnaben-Drehgelenk-Anordnung 1, die ein erfindungsgemäßes Bauelement 3, hier eine Gelenkglocke, sowie einen Drehpartner 2, hier eine Radnabe, umfasst. Die Radnabe 2 trägt ein nicht dargestelltes Rad. Die Gelenkglocke 3 ist Teil eines Gelenks, das von einer nicht dargestellten Seitenwelle angetrieben in Rotation um die Drehachse R versetzt wird. Zur mechanischen Kopplung zwischen dem Bauelement 3 und dem Drehpartner 2 sind diese jeweils mit einer um die Drehachse R umlaufenden Stirnverzahnung 10 bzw. 20 versehen. Diese paaren miteinander, so dass die Zähne der einen in die Zahntäler der anderen wenigstens abschnittsweise spielfrei, möglichst formschlüssig eingreifen. Zur Erzeugung einer den Eingriff der Verzahnungen betreffenden Vorspannung ist als entsprechendes Mittel eine zentrale Verschraubung 4 vorgesehen. D. h. eine Schraube 4 durchgreift einen zentralen Durchbruch der Radnabe 2 und ist in eine Gewindebohrung der Gelenkglocke 3 geschraubt und verspannt somit die erste, gelenkglockenseitige Stirnverzahnung 10 mit der zweiten, nabenseitigen Stirnverzahnung 20. Die konstruktive und erfindungsgemäße Auslegung der Zähne der Stirnverzahnungen wird anhand der folgenden Figuren erläutert, wobei hier jeweils die Konstruktionslinien eine schematische Wiedergabe eines Zahnes verdeutlichen sollen. So zeigt die 2 die Konstruktionslinien eines Zahnes 23 einer möglichen Ausführungsform der zweiten Stirnverzahnung 20, wie sie beispielsweise gemäß der in 1 gezeigten erfindungsgemäßen Anordnung 1 an der Radnabe 2 ausgebildet ist. Es handelt sich um eine Ausführungsform, wie sie als Hirth-Verzahnung bekannt ist. Eine erfindungsgemäße erste Ausführungsform der ersten Stirnverzahnung 10 ist in 3 dargestellt. Es ist, entsprechend der 2 und den 4 bis 7 nur ein Zahn der jeweiligen Stirnverzahnung, hier 10, dargestellt. Die übrigen, aber jeweils zu dem dargestellten Zahn 13 gleichförmig ausgebildeten Zähne sind in Umfangsrichtung um die Drehachse R entlang des Kreises A umlaufend angeordnet. Die Konstruktionslinie 12 wird durch die Eingriffskante, d. h. dem äußersten Punkt des Zahns 13 definiert. Die Konstruktionslinien 11 werden jeweils durch die tiefsten Punkte der zum Zahn benachbarten Zahntäler definiert. Die Fläche zwischen der Kopflinie 12 zur jeweiligen Fußlinie 11 definiert den Flankenverlauf. Der zugehörige Flankenwinkel ist der Winkel zwischen einer durch die Linie 22 und der Drehachse R aufgespannten Ebene und der jeweils durch die Linien 22 und 21 aufgespannten Fläche. Die Konstruktionslinien 22, 21 sind ausschließlich in einer zur Drehachse R parallelen Krümmungsebene konvex gekrümmt und schneiden sich in einem imaginären Punkt Z', der auf der Drehachse R liegt. Der Schnittpunkt Z' ist schon deshalb imaginär, da der zentrale Durchbruch in der ersten Verzahnung 10 für die Vorspannmittel 4 einer Erstreckung des Zahnes bis zur Drehachse R entgegensteht. Erfindungsgemäß liegt hier der imaginäre Punkt Z' eben nicht auf Höhe des Punktes Z der üblichen Hirth-Verzahnung aus 2 auf der Drehachse R, sondern liegt dazu entgegen der Eingriffsrichtung versetzt auf der Drehachse R. Steht beispielsweise die Stirnverzahnung 10 aus 2 mit der Stirnverzahnung 20 in Eingriff unter Vorspannung durch ein zentral angeordnetes Vorspannmittel, erfolgt der Eingriff mit zunehmender Vorspannung von außen nach innen, wobei das Eingriffsmaß und die zugehörige Kontaktspannung durch die erfindungsgemäße Krümmung der Konstruktionslinien 11, 12 in vorteilhafter Weise moduliert werden.
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In 4 ist eine weitere, zweite Ausführungsform der ersten Stirnverzahnung 10' gezeigt, die gemäß der Anordnung aus 1 mit der zweiten Stirnverzahnung 20 paart wird und an der Gelenkglocke 3, also dem Bauelement, vorgesehen ist. Erfindungsgemäß ist nicht nur eine Krümmung der Konstruktionslinien 11' und 12' vorgesehen, sondern hier liegt ferner der imaginäre Punkt S nicht auf der Drehachse R, sondern befindet sich in einer jenseits der Drehachse R liegenden Halbkreisfläche zwischen Außenumfang A der ersten Stirnverzahnung 10 und der Drehachse R. Der Zahn 13' weist somit im radial innenliegenden Bereich ein Ausmaß auf, das über das einer üblichen Hirth-Verzahnung gemäß 2 hinausgeht, bei der der Schnittpunkt auf der Drehachse R liegt. Auf dem Kreis K liegen somit die Schnittpunkte S aller Zähne der ersten Stirnverzahnung 10'. Darüber hinaus weisen die Konstruktionslinien 11', 12' eine Krümmung derart auf, dass der Flankenwinkel über den radialen Verlauf des Zahnes 13' konstant ist.
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5 zeigt eine weitere, dritte Ausführungsform der ersten Stirnverzahnung 10'', die geeignet ist mit der zweiten Stirnverzahnung gemäß 2 unter Vorspannung zu paaren. Im Vergleich zur Konstruktion aus 4 ist der Verlauf der Kopflinie 12'' und der Fußlinien 11'' des Zahnes 13'' derart, dass sich zwar auch ein nicht auf der Drehachse R liegender imaginärer Schnittpunkt S' ergibt, dieser sich aber in einer diesseits der Drehachse R liegenden Halbkreisfläche zwischen Außenumfang A der ersten Stirnverzahnung 10 und der Drehachse R befindet. Die imaginären Punkte S' liegen auf einem Kreis K der eine zur Drehachse senkrechte Ebene definiert, die gegenüber dem Schnittpunkt Z, der sich bei der üblichen Hirth-Verzahnung ergibt, entgegen der Eingriffsrichtung beabstandet ist.
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Der Zahn 13'' weist somit im radial innenliegenden Bereich ein Ausmaß auf, das unter dem einer üblichen Hirth-Verzahnung gemäß 2 liegt, bei der der Schnittpunkt auf der Drehachse R liegt. Auf dem Kreis K liegen somit die Schnittpunkte S' aller Zähne der ersten Stirnverzahnung 10''. Darüber hinaus weisen die Konstruktionslinien 11'', 12'' eine Krümmung derart auf, dass der Flankenwinkel über den radialen Verlauf des Zahnes 13'' konstant ist.
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Die 6 und 7 zeigen weitere Ausführungsformen der zweiten Stirnverzahnung, die geeignet sind, mit den Stirnverzahnungen aus den 3 bis 5 zu paaren, wobei eine Paarung der Ausführungsformen aus 6 mit der aus 3 bzw. der aus 7 mit der aus 5 bevorzugt ist. Die Konstruktionslinien eines Zahnes 23' dieser zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen zweiten Stirnverzahnung 20' aus 6 unterscheidet sich gegenüber der ersten Ausführungsform aus 3 lediglich durch die Krümmungsrichtung der Konstruktionslinien 21' und 22'. Diese ergeben einen konkav gekrümmten Zahnkopfverlauf mit konstantem Flankenwinkel. Es ist wiederum nur ein Zahn 23' der zweiten Stirnverzahnung 20' dargestellt. Die übrigen, aber jeweils zu dem dargestellten Zahn 23' gleichförmig ausgebildeten Zähne sind in Umfangsrichtung um die Drehachse R umlaufend entlang des Kreises A angeordnet. Die Konstruktionslinie 22' wird durch die Eingriffskante, d. h. dem äußersten Punkt des Zahns 23' definiert. Die Konstruktionslinien 21' werden jeweils durch die tiefsten Punkte der zum Zahn benachbarten Zahntäler definiert. Die Fläche zwischen der Kopflinie 22' zur jeweiligen Fußlinie 21' definiert den Flankenverlauf. Die Konstruktionslinien 22', 21' schneiden sich in einem imaginären Punkt Z'' der auf der Drehachse R liegt. Erfindungsgemäß liegt hier der imaginäre Punkt Z'' eben nicht auf Höhe des Punktes Z der üblichen Hirth-Verzahnung aus 2 auf der Drehachse R, sondern liegt dazu entgegen der Eingriffsrichtung versetzt auf der Drehachse R.
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In 7 ist eine weitere zweite Ausführungsform der zweiten Stirnverzahnung 20'' gezeigt, die zur Paarung mit den zuvor beschriebenen Ausführungsformen der ersten Stirnverzahnung, insbesondere mit der aus 5, vorgesehen ist und an der Radnabe 2, also dem Drehpartner, vorgesehen ist.
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So zeigt die 7 Konstruktionslinien 21'', 22'' eines Zahnes 23'' die wiederum einen konkaven Verlauf des Zahnes in radialer Richtung ergeben und sich wiederum in einem imaginären Punkt S'' schneiden, der nicht auf der Drehachse R liegt. Auch hier wie in den vorhergehenden 2 bis 6 sind die übrigen, aber jeweils zu dem dargestellten Zahn 23'' gleichförmig ausgebildeten Zähne in Umfangsrichtung um die Drehachse R umlaufend entlang des Kreises A angeordnet. Erfindungsgemäß liegt hier der imaginäre Punkt S'' in einer jenseits der Drehachse R liegenden Halbkreisfläche zwischen Außenumfang A der zweiten Stirnverzahnung 20'' und der Drehachse R. Die imaginären Punkte S'' liegen auf einem Kreis K der eine zur Drehachse senkrechte Ebene definiert, die gegenüber dem Schnittpunkt Z, der sich bei der üblichen Hirth-Verzahnung ergibt, in Eingriffsrichtung beabstandet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19751855 C1 [0002]
- DE 3636243 A1 [0003]
- DE 440816 [0004]
- DE 102005054283 B4 [0005]
