DE102020113800A1

DE102020113800A1 - Zahnrad mit Stützstruktur

Info

Publication number: DE102020113800A1
Application number: DE102020113800.8A
Authority: DE
Inventors: Roland Ruf; Johannes GRIMM; Gordon Triesch
Original assignee: Hirschvogel Umformtechnik GmbH
Current assignee: Hirschvogel Umformtechnik GmbH
Priority date: 2020-05-22
Filing date: 2020-05-22
Publication date: 2021-11-25
Also published as: US11965588B2; CN113700825A; US20210364078A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zahnrad (100) mit einer Drehachse (101), welches einen Zahnradkörper (200) mit um die Drehachse (101) herum verteilt angeordneten Zähnen (210) aufweist, wobei jeweils zwei benachbarte Zähne (210) an ihren Zahnfüßen (211) über einen Zahngrund (220) miteinander verbunden sind. Das Zahnrad (100) weist ferner eine Stützstruktur (300) auf, welche an wenigstens einem oder beiden bezüglich der Drehachse (101) axialen Enden des jeweiligen Zahngrundes (220) einen Stützbereich (301, 302) aufweist, welcher sich zwischen den jeweils benachbarten Zähnen (210) von dem Zahngrund (220) wegerstreckt.Dabei sind die Stützbereiche (301, 302) mit den benachbarten Zähnen (210) und dem Zahngrund (220) jeweils durch einen Übergangsbereich (400-402) direkt verbunden.Der jeweilige Übergangsbereich (400-402) umgibt den Stützbereich (301, 302) wenigstens teilweise und zusammenhängend erstreckend und weist in Richtung seiner Erstreckung gesehen im Querschnitt eine Übergangsgeometrie auf. Hierbei ändert sich je Stützbereich (301, 302) eine geometrische Größe dieser Übergangsgeometrie entlang einer axialen und/oder radialen Richtung bezüglich der Drehachse (101) stetig. Die Erfindung betrifft ferner ein Differentialgetriebe mit einem solchen erfindungsgemäßen Zahnrad (100).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zahnrad mit um dessen Drehachse herum verteilt angeordneten Zähnen. Das Zahnrad weist eine Stützstruktur auf, welche an wenigstens einem oder beiden bezüglich der Drehachse axialen Enden des jeweiligen Zahngrundes einen sich zwischen den benachbarten Zähnen von dem Zahngrund wegerstreckenden Stützbereich aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein Differentialgetriebe mit einem solchen Zahnrad.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, die Festigkeit und Produktlebensdauer von Zahnrädern mittels deren struktureller Ausgestaltung zu beeinflussen. Hierzu werden bspw. Verrippungen oder anderweitige Verstärkungsstrukturen an dem Zahnrad vorgesehen.
So ist es bspw. bekannt, jeweils an wenigstens einem der Endabschnitte einer Zahnlücke eine Verstärkungsstruktur vorzusehen, mittels der die mechanische Belastung der Zähne im Betriebszustand besser im Bauteil verteilt werden kann. Dabei kann die Erstreckung der Verstärkungsstrukturen zwischen den Zähnen des Zahnrads den Verstärkungsstrukturen das Aussehen von „Schwimmhäuten“ verleihen.
Zur Veranschaulichung zeigt 12 ein derartiges aus dem Stand der Technik bekanntes Zahnrad (800), das entsprechende Verstärkungsstrukturen (830) aufweist. Durch die Verstärkungsstrukturen (830) kann einer Materialermüdung und einem Entstehen von Rissen in den Zahnfüßen (ohne Bezugszeichen) der Zähne (821) entgegengewirkt werden und somit die Lebensdauer und die Belastbarkeit des Zahnrads (800) erhöht werden.
Ein Nachteil solcher bekannten Lösungen ist, dass einer Materialermüdung und Rissen vornehmlich dadurch entgegengewirkt wird, indem das Zahnrad und die daran vorgesehenen Verstärkungsstrukturen massiv ausgeführt und dimensioniert werden. Dies kann zu einem Gewichtszuwachs und erhöhtem Bauraumbedarf derartiger Zahnräder führen. Dies ist jedoch insbesondere problematisch in Anwendungen, bei denen der Bauraum ohnehin begrenzt ist und das Bauteilgewicht ferner einen maßgeblichen Einfluss auf die Effizienz und Trägheit des Gesamtsystems hat, wie es bspw. im Fahrzeugbau der Fall ist.
12 zeigt eine scharfe Kante (840) als Übergang der Verstärkungsstruktur (830) zu den Zähnen (821). Ferner finden sich im Stand der Technik auch Zahnräder, bei denen der Übergang einer entsprechenden Verstärkungsstruktur auf die Zähne durch einen konstanten und oftmals im Vergleich zu den weiteren Zahnraddimensionen relativ kleinen Radius gebildet wird.
Jedoch zeigt sich, dass gerade mit derartigen Strukturübergängen (scharfe Kanten, konstante Radien) Spannungsspitzen in den Verstärkungsstrukturen auftreten und so die Lebensdauer und Belastbarkeit des Zahnrades begrenzt wird. Auch diese nachteiligen Effekte werden im Stand der Technik bisher dadurch adressiert, dass die Verstärkungsstrukturen massiver dimensioniert werden, so dass sich der Bauraumbedarf des Zahnrads weiter vergrößert und das Zahnradgewicht weiter erhöht.
Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Zahnrad und ferner ein Differentialgetriebe bereitzustellen, mit dem die vorgenannten aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwunden werden können.
Insbesondere ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Zahnrad und ein Differentialgetriebe bereitzustellen, deren Lebensdauer, mechanische Steifigkeit und Tragfähigkeit jeweils verbessert sind, bei denen ferner die im Zahnrad während des Betriebes auftretenden mechanischen Spannungen reduziert und gleichmäßig verteilt werden und die zudem für eine Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen einsetzbar sind, wobei ein Gewichtszuwachs und ein Mehraufwand bei der Herstellung des Zahnrads bzw. des Differentialgetriebes trotz des Funktionszuwachs vermieden wird.
Diese Aufgabe wird jeweils durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der vorliegenden Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Zahnrad mit einer Drehachse, welches einen Zahnradkörper mit um die Drehachse herum verteilt angeordneten Zähnen aufweist, wobei jeweils zwei benachbarte Zähne an ihren Zahnfüßen über einen Zahngrund miteinander verbunden sind.
Das Zahnrad weist ferner eine Stützstruktur auf, welche an wenigstens einem oder beiden bezüglich der Drehachse axialen Enden des jeweiligen Zahngrundes einen Stützbereich aufweist, welcher sich zwischen den jeweils benachbarten Zähnen von dem Zahngrund wegerstreckt.
Dabei sind die Stützbereiche mit den benachbarten Zähnen und dem Zahngrund jeweils durch einen Übergangsbereich direkt verbunden.
Hierbei kann bspw. der Ausdruck „direkte Verbindung“ derart aufgefasst werden, dass insbesondere eine unmittelbare Verbindung zwischen den miteinander zu verbindenden Zahnradstrukturen besteht, also bspw. eine Verbindung der beiden Strukturen ohne Vorsehen (oder Zwischenschalten) einer (zusätzlichen) Zwischenstruktur.
Der jeweilige Übergangsbereich umgibt dabei den Stützbereich wenigstens teilweise und zusammenhängend erstreckend.
Hierbei kann bspw. der Ausdruck „zusammenhängende Erstreckung“ derart aufgefasst werden, dass die Erstreckung durchgängig/fortlaufend ist, also z.B. keine Unterbrechungen der Struktur entlang ihrer Erstreckung auftreten.
Dabei weist der Übergangsbereich in Richtung seiner Erstreckung gesehen im Querschnitt eine Übergangsgeometrie auf.
Hierbei kann bspw. die „Richtung der Erstreckung des Übergangsbereichs“ als eine Richtung aufgefasst werden, entlang derer sich der jeweilige Übergangsbereich bevorzugt zusammenhängend erstreckt. Die „Richtung der Erstreckung des Übergangsbereichs“ kann bspw. auch als eine Richtung, die quer zur Erstreckung des jeweiligen Übergangsbereichs zwischen dem entsprechenden Stützbereich und dem jeweiligen Zahn bzw. dem Zahngrund verläuft. Ferner kann diese Richtung auch eine Haupterstreckungsrichtung des jeweiligen Übergangsbereichs sein, welche bspw. eine Richtung sein kann, mit der die Richtung Erstreckung des Übergangsbereichs im Raum (lokal/über den gesamten Übergangsbereich betrachtet) bestmöglich beschrieben werden kann.
Bspw. kann zudem der Begriff „Übergangsgeometrie“ aufgefasst werden als eine Geometrie, die den Wechsel einer ersten Struktur zu einer zweiten Struktur strukturell (in seiner Form) definiert, also bspw. eine Geometrie, die bspw. aus Geraden, Kurven und/oder Winkeln zusammengesetzt ist oder lediglich eines dieser Elemente aufweist. Dabei kann bevorzugt die Übergangsgeometrie auch eine Geometrie sein, welche zusammenhängend aus mehreren solchen geometrischen Grundbestandteilen zusammengesetzt ist.
Dabei ändert sich gemäß der Erfindung je Stützbereich eine geometrische Größe dieser Übergangsgeometrie entlang einer axialen und/oder radialen Richtung bezüglich der Drehachse; dies vorzugsweise stetig.
Der Ausdruck „geometrische Größe“ kann bspw. als ein Maß, eine Bogenlänge, eine Krümmung oder eine Windung von in der Übergangsgeometrie enthaltenen Kurven oder Geometrieabschnitten (Geometrieelementen) aufgefasst werden. Diese Aufzählung ist rein beispielhaft.
Der Ausdruck „stetige Änderung“ kann bspw. derart aufgefasst werden, dass sich eine Änderung über den gesamten Bereich entlang der axialen bzw. radialen Richtung betrachtet fortsetzt bzw. diese vorliegt, wenn auch Teilbereiche mit keiner Änderung entlang der axialen bzw. radialen Richtung vorliegen können. So kann bspw. als eine stetige Änderung aufgefasst werden, dass die jeweiligen geometrischen Größen zweier Übergangsgeometrien desselben Übergangsbereichs, welche an zwei (in axialer und/oder radialer Richtung) verschiedenen (und ggf. unmittelbar aufeinanderfolgenden) Punkten vorliegen, zueinander verschieden sind. Es könnte bspw. unter einer „stetigen Änderung der geometrischen Größe“ auch verstanden werden, dass Bereiche mit sich ändernder geometrischer Größe von Abschnitten unterbrochen werden, in denen die geometrische Größe unverändert bleibt (also bspw. kleiner werdend - gleichbleibend - kleiner werdend). Alternativ oder zusätzlich kann eine „stetige Änderung“ auch im mathematischen Sinne aufgefasst werden. So kann die geometrische Größe sich entlang der bezüglich der Drehachse axialen und/oder radialen Richtung derart fortlaufend ändern, so dass der Änderungsverlauf der geometrischen Größe keine Sprünge aufweist, wobei bevorzugt auch hier Abschnitte mit keiner Änderung entlang der axialen bzw. radialen Richtung vorliegen können.
Eine „bezüglich der Drehachse axiale und/oder radiale Richtung“ kann bspw. derart aufgefasst werden, dass die beschriebene Richtung wenigstens Anteile in der entsprechenden Richtung parallel (axial) bzw. senkrecht (radial) zur Drehachse aufweist; also bevorzugt eine „axiale Richtung“ parallel oder schräg zur Drehachse verläuft, eine „radiale Richtung“ senkrecht oder schräg zur Drehachse verläuft, und eine „axiale und radiale Richtung“ schräg zur Drehachse verläuft.
Mit anderen Worten kann die Erfindung somit bspw. wie folgt beschrieben werden:

Es wird ein um eine Drehachse zu rotierendes Zahnrad mit Zähnen bereitgestellt, wobei jeweils zwei Zähne über einen (gemeinsamen) Zahngrund miteinander verbunden sind.
Dabei können bspw. mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Zahnrades insbesondere höhere Drehmomente übertragen werden.

Das Zahnrad weist ferner eine Stützstruktur auf. Mittels der Stützstruktur kann/können bspw. im Betrieb die Steifigkeit des Zahnrads gesteigert und/oder die im Zahnrad auftretenden Spannungen reduziert werden.
Die Stützstruktur weist dabei jeweils an wenigstens einem oder auch an beiden bezüglich der Drehachse axialen Ende(n) des Zahngrundes zweier benachbarter Zähne einen Stützbereich auf. Die Stützstruktur kann somit bspw. jeweils in der zwischen zwei benachbarten Zähnen gebildeten Zahnlücke bereitgestellt werden. Bevorzugt kann derart in jeder Zahnlücke des Zahnrads eine Stützstruktur bereitgestellt sein. Somit kann die Stützstruktur besonders vorteilhaft an dem Zahnrad vorgesehen werden. Somit kann das Zahnrad kleiner und in Leichtbauweise gebaut werden, so dass ein reduziertes Packaging erreicht werden kann. Durch die Positionierung an den jeweiligen axialen Enden des Zahngrundes wird es zugleich möglich, die zum Kämmen zur Verfügung stehende Fläche der Zähne möglichst wenig durch die Stützstruktur zu beschränken, da ein ohnehin freier Raum für das Vorsehen von Stützstrukturen genutzt wird.
Der Stützbereich erstreckt sich zwischen den jeweils benachbarten Zähnen von dem Zahngrund weg. Somit kann sich der Stützbereich bspw. entlang einer bezüglich der Drehachse radialen und/oder axialen Richtung von dem Zahngrund wegerstrecken, um bspw. den (für die Belastung kritischen) Durchmesser des Zahnrades zu vergrößern und vorzugsweise derart die Steifigkeit des Zahnrads zu erhöhen.
Die Stützbereiche sind dabei jeweils direkt (also bspw. unmittelbar) durch einen Übergangsbereich mit den benachbarten Zähnen und dem Zahngrund verbunden. Der Übergangsbereich kann somit bspw. in seiner Erstreckung durch die Zähne und die Stützstruktur begrenzt sein. Folglich kann ein definierter Strukturübergang zwischen dem jeweiligen Zahn und der Stützstruktur durch den Übergangsbereich bereitgestellt werden. Der Übergangsbereich kann hierbei als eine originäre Struktur des Zahnrads und/oder als eine eigen- bzw. selbstständige Struktur des Zahnrads bereitgestellt sein. Dabei kann der Übergangsbereich eine nach außen hin exponierte und/oder von außen erkennbare Struktur des Zahnrads sein. Vorzugsweise kann der Übergangsbereich sich zwischen Kanten- und/oder Flächenabschnitten der Zähne bzw. der Stützstruktur erstrecken, welche bspw. einen Wechsel von einer der Strukturen auf die andere der Strukturen indizieren können.
Der jeweilige Übergangsbereich umgibt dabei den Stützbereich wenigstens teilweise und zusammenhängend erstreckend und weist in Richtung seiner Erstreckung gesehen im Querschnitt eine Übergangsgeometrie auf. Bevorzugt kann die Übergangsgeometrie entlang der axialen und/oder radialen Richtung im Wesentlichen dieselben Geometrieelemente bzw. Geometriebestandteile aufweisen.
Eine geometrische Größe dieser Übergangsgeometrie ändert sich dabei je Stützbereich entlang einer axialen und/oder radialen Richtung bezüglich der Drehachse (bevorzugt stetig, also bspw. fortlaufend). Dabei kann sich bevorzugt entlang der bezüglich der Drehachse axialen und/oder radialen Richtung (lediglich/wenigstens) ein Geometrieparameter ändern, der für die Dimensionierung wenigstens eines (bevorzugt stets desselben) Bestandteils der Übergangsgeometrie, bevorzugt eines die Übergangsgeometrie definierenden Bestandteils, relevant ist. Bevorzugt kann sich die geometrische Größe der jeweiligen Übergangsgeometrie nur entlang einer einzelnen bezüglich der Drehachse axialen und/oder radialen Richtung ändern. Die axiale Richtung kann bspw. parallel zur Drehachse sein. Die radiale Richtung kann bspw. senkrecht zur Drehachse sein. Bevorzugt kann die axiale und/oder radiale Richtung jeweils zur Mitte des Zahnrads hin orientiert sein.
Somit kann bspw. der im Querschnitt gezeigte strukturelle Übergang von dem jeweiligen Zahn auf die jeweilige Stützstruktur aufgrund der (möglicherweise individuell) variierenden Übergangsgeometrie jedes Übergangsbereichs (bspw. global betrachtet) bevorzugt fortlaufend unterschiedlich sein. Dies erlaubt es bspw., den Übergang des Zahns auf die Stützstruktur derart zu gestalten, dass die Form des Zahnrads auf die im Betrieb auftretenden mechanischen Belastungen abgestimmt ist. Somit können Beanspruchungen des Zahnrads, Kraftflüsse, Dehnungen und/oder Spannungen im Zahnrad möglichst gleichmäßig (verteilt) verlaufen. Ferner können von der Stützstruktur ausgehende Kerbwirkungseffekte, wie Spannungsspitzen im vorgenannten Strukturübergang, reduziert werden. Derart kann bspw. erreicht werden, dass die maximale Spannung in der Stützstruktur gegenüber einem Zahnrad ohne einem solchen Übergangsbereich deutlich reduziert ist. So konnte bspw. in Simulationen gezeigt werden, dass eine Reduzierung des Betrags des Spannungsmaximums von wenigstens bis zu 50 Prozent und mehr für ein Zahnrad mit Übergangsbereich gegenüber einem gleichermaßen belasteten Zahnrad ohne einem solchen Übergangsbereich erzielbar ist. Ferner wird es möglich, das Zahnrad nur an den Stellen stärker zu dimensionieren, an denen eine erhöhte Spannung zu erwarten ist. Somit kann das Gewicht des Zahnrades reduziert werden. Zugleich kann in der Zahnlücke mehr Freiraum zum Kämmen des Zahnrads mit einem Gegenzahnrad bereitgestellt werden, so dass das Zahnrad trotz Vorsehens der Stützstruktur nicht größer dimensioniert sein muss.
Somit werden durch die Erfindung die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwunden, indem ein Zahnrad bereitgestellt wird, mit dem bspw. über die Zähne ein Drehmoment und Leistung an andere Zahnräder in einem Getriebe übertragen werden kann. Das Zahnrad weist dabei nicht nur ein erstes Strukturelement auf (nämlich die Stützstruktur), durch das die Steifigkeit des Zahnrads gesteigert und die im Betrieb im Zahnrad auftretenden Spannungen besser aufgenommen werden können, sondern es weist zusätzlich ein weiteres variables, strukturelles Gestaltungselement (nämlich den Übergangsbereich) auf, mit dem der strukturelle Übergang von den Zähnen auf die Stützstruktur definiert wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Übergangsgeometrie wenigstens einen durch die geometrische Größe definierten Geometrieabschnitt aufweisen. Bevorzugt kann die Übergangsgeometrie lediglich einen einzigen solchen Geometrieabschnitt aufweisen. Die Übergangsgeometrie oder der Geometrieabschnitt kann vorzugsweise eine Verrundung, wie ein Radius oder eine konkave Krümmung, und/oder eine abgeschrägte Kante, wie eine Fase, und/oder eine ihrer Form nach (gemäß einer Polynomfunktion) definierte Schnittlinie sein.
Bevorzugt kann die Übergangsgeometrie wenigstens einen Radius und/oder eine Fase aufweisen.
Dabei können bspw. die Begriffe „Radius“ oder „Fase“ jeweils (im Sinne einer Erstreckung) als definierte Strukturelemente zur vorzugsweise Ecken- bzw. Kantenverrundung, insbesondere an einem Übergangsgrund, wie dem Zahngrund, verstanden werden.
Somit kann die Übergangsgeometrie durch einen oder mehrere (zusammengesetzte) Geometrieabschnitt(e) definiert werden und der Strukturübergang kann so bspw. einer Belastung des Zahnrads entsprechend angepasst werden. Insbesondere sind die zuvor genannten Beispiele für mögliche Ausführungen von Geometrieabschnitten geeignet, eine durch einen abrupten Strukturübergang hervorgerufene Kerbwirkung zu reduzieren. Ferner wird die Herstellung des Zahnrads vereinfacht, da die jeweiligen Geometrieabschnitte mit geringem Herstellungsaufwand umgesetzt werden können. Dabei können insbesondere Effizienzvorteile beim Umformprozess erreicht werden und die Lebensdauer der dabei verwendeten Werkzeuge erhöht werden.
Gemäß einer ferner bevorzugten Ausgestaltung kann die geometrische Größe ein Krümmungsmaß, ein Krümmungsanstieg, ein Radius, und/oder eine Breite bzw. ein Winkel einer abgeschrägten Kante, insbesondere einer Fase, sein.
Dabei kann bspw. der Begriff „Radius“ verstanden werden als Hälfte des Betrages des zur Kantenverrundung vorgesehenen Kreisdurchmessers und/oder als Abstand zwischen dem Mittelpunkt eines zur Kantenverrundung verwendeten imaginären Kreises und dem jeweiligen Geometrieabschnitt.
Derart kann die Übergangsgeometrie definiert vorgesehen werden und eine Anpassung derselben an die Belastung des Zahnrades erfolgen. Ferner kann durch die definierte Festlegung und Variation des Krümmungsanstiegs, des Radius und/oder des Fasenwinkels eine mit der Stützstruktur hervorgerufene Kerbwirkung reduziert oder abgewendet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung kann die geometrische Größe entlang der bezüglich der Drehachse axialen und/oder radialen Richtung sich gleichermaßen ändern, wie bspw. sich gleichermaßen verkleinern und/oder vergrößern. Insbesondere kann die geometrische Größe sich dabei stetig und/oder kontinuierlich ändern.
Dabei kann bspw. der Ausdruck „kontinuierlich“ als „gleichmäßig“ und/oder „sich ununterbrochen fortsetzend“ aufgefasst werden.
Derart ist es möglich, den Strukturübergang zwischen den jeweiligen Zahnradstrukturen entlang der Erstreckung des Übergangsbereichs möglichst fließend vorzusehen, so dass eine Verbesserung des Kraftflusses und eine Verringerung von Spannungsspitzen erreicht werden.
Gemäß einer ferner bevorzugten Ausführungsform kann der Übergangsbereich jeweils einen ersten Abschnitt zur direkten Verbindung zwischen dem jeweiligen Stützbereich und einem ersten der benachbarten Zähne aufweisen. Der Übergangsbereich kann ferner einen zweiten Abschnitt zur direkten Verbindung zwischen dem Stützbereich und einem zweiten der benachbarten Zähne aufweisen. Zudem kann der Übergangsbereich einen den ersten und zweiten Abschnitt verbindenden dritten Abschnitt zur direkten Verbindung zwischen dem Stützbereich und dem den ersten und zweiten Zahn verbindenden Zahngrund aufweisen.
Bevorzugt kann der jeweilige Übergangsbereich jeweils eine im Wesentlichen U-, V- und/oder Parabel-Form aufweisen. Die jeweilige Form des jeweiligen Übergangsbereichs kann derart ausgestaltet sein, dass diese vorzugweise zu dem den Übergangsbereich aufweisenden axialen Ende des Zahngrundes und/oder vorzugsweise zum bezüglich der Drehachse radialen Außenumfang des Zahnrads hin geöffnet ist.
Dabei kann die geometrische Größe sich entlang der Richtung der Erstreckung von dem ersten Abschnitt hin zum dritten Abschnitt bevorzugt kontinuierlich (und/oder stetig) verkleinern. Ferner kann sich die geometrische Größe entlang der Richtung der Erstreckung von dem zweiten Abschnitt hin zum dritten Abschnitt bevorzugt kontinuierlich (und/oder stetig) verkleinern. Alternativ oder zusätzlich kann die geometrische Größe sich jeweils auch an einem Verbindungsabschnitt des jeweils ersten bzw. zweiten Abschnitts mit dem dritten Abschnitt kontinuierlich (und/oder stetig) ändern.
Bevorzug kann die geometrische Größe der Übergangsgeometrie des jeweiligen Übergangsbereiches sich an bzgl. des jeweiligen Stützbereiches gegenüberliegenden Seiten entlang der bezüglich der Drehachse axialen und/oder radialen Richtung gleichermaßen stetig ändern.
Dadurch wird es möglich, die Spannung derart sanft von dem belasteten Zahngrund der Zähne zu der Stützstruktur zu lenken, dass eine Spannungskonzentration primär in der Stützstruktur herbeigeführt wird. Diese ist speziell für derartige Spannungskonzentrationen ausgelegt, so dass ein Materialversagen in anderen Strukturen des Zahnrads verhindert werden kann. Ferner ist der Übergangsbereich aufgrund seiner Öffnung hin zum Rand des Zahnrads entlang den Randfasern des Zahnrads breiter als in den Fasern, die näher zum Zahngrund liegen, so dass die Übergangsstruktur den größten Einfluss auf die Lenkung und Konzentration der Spannungen im Bauteil entfalten kann. Derart kann die Festigkeit des Zahnrads zusätzlich erhöht werden. Zudem kann ein kontinuierlicher sich verjüngender Übergang zur Zahnradmitte hin erreicht werden, um derart zum Verhindern von Spannungsspitzen im Zahnrad auftretende Spannungen möglichst sanft umzulenken.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der jeweilige Stützbereich sich bezüglich der Drehachse axial von dem diesen aufweisenden axialen Ende des Zahngrundes weg zu dem gegenüberliegenden axialen Ende hin stetig und/oder kontinuierlich in seiner Größe verändern, z.B. sich verkleinern.
Ferner bevorzugt kann sich der jeweilige Stützbereich sich bezüglich der Drehachse axial von dem diesen aufweisenden axialen Ende des Zahngrundes weg zu dem gegenüberliegenden axialen Ende hin über eine Länge von maximal einem Drittel, bevorzugt einem Viertel der axialen Länge des Zahngrundes erstrecken.
Somit kann der Stützbereich zwischen den Zähnen an dem Zahngrund derart vorgesehen werden, dass dabei die an den Zahnflanken zum Kämmen zur Verfügung stehende Fläche nicht eingeschränkt wird. Zugleich kann eine Gewichtszunahme des Zahnrads vermieden werden. Ferner kann ein Zahnrad aufgrund dieser Ausgestaltung besonders einfach mit einer entsprechenden Stützstruktur versehen und hergestellt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der jeweilige Stützbereich sich flächig zwischen den jeweils benachbarten Zähnen erstrecken.
Dabei kann der Ausdruck „flächige Erstreckung“ bspw. auf eine (im Wesentlichen / zu einem überwiegenden Teil, also bspw. zu wenigstens 50%, 60%, 70%, 80%, 90% oder 95% bzgl. der Gesamterstreckung des jeweiligen Stützbereichs) eine Fläche bildende Erstreckung gerichtet sein.
Mit einer ebenen Erstreckung des jeweiligen Stützbereiches kann erreicht werden, dass der in der Zahnlücke zum Kämmen zur Verfügung stehende Raum durch die Stützstruktur möglichst wenig eingeengt wird und zugleich durch Vorsehen der Stützstruktur lediglich ein geringer Massenzuwachs am Zahnrad verzeichnet wird. Auch kann durch die flächige Erstreckung die auftretende Spannung über eine große Fläche abgetragen werden.
Gemäß einer ferner bevorzugten Ausführungsform kann der jeweilige Stützbereich an dem entsprechenden axialen Ende des Zahngrundes derart vorgesehen sein, dass von dem jeweiligen Stützbereich (und von dem Übergangsbereich) und von den benachbarten Zähnen gemeinsam eine mit dem Umfang des Zahnrads umlaufende und vorzugsweise nach außen exponierte Umfangskante des Zahnrads gebildet werden.
Somit kann durch die Stützstruktur der Durchmesser des Zahnrades an dessen axialen Enden vergrößert werden, ohne dabei eine insgesamte Vergrößerung des Zahnrades zu bedingen. Insbesondere kann derart der Zahngrund vollständig von Zahnradstrukturen umschlossen werden. Dadurch können gerade an den Zahnradenden auftretende Spannungen besonders vorteilhaft aufgenommen und verteilt werden. Auch kann derart eine unmittelbare Abstützung zweier benachbarter Zähne jeweils aneinander herbeigeführt werden, so dass eine Versteifung der Zahnradstruktur erreicht und die jeweiligen Zahnfüße weniger belastet werden. Zudem wird die Herstellung des Zahnrads vereinfacht, da die Stützstruktur sich von einer äußeren Umfangskante in den Zahnradkörper hineinerstreckt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Stützstruktur (oder insbesondere der jeweilige Stützbereich) durch den (diesen umgebenden) Übergangsbereich wenigstens teilweise begrenzt werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Stützstruktur (insbesondere der jeweilige Stützbereich) bevorzugt durch eine Außenumfangskante des Zahnrads, wie bspw. die oben erwähnte Umfangskante, begrenzt werden.
Dadurch können die Stützstruktur und der Übergangsbereich definiert und jeweils aufeinander abgestimmt an dem Zahnrad vorgesehen werden, so dass die beiden Strukturelemente jeweils für die im Betrieb auftretende Belastung aufeinander abgestimmt vorgesehen sind. Derart kann der Kraftfluss nicht nur zwischen den Zähnen und dem Übergangsbereich optimiert werden und etwaige Kerbwirkungseffekte reduziert werden, sondern auch der Übergang von Übergangsbereich und Stützstruktur spannungs- und belastungsoptimiert gewählt werden. Dadurch kann eine Verbesserung der Steifigkeit und der mechanischen Belastbarkeit des Zahnrades herbeigeführt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Übergangsgeometrie des jeweiligen Übergangsbereichs jeweils derart ausgebildet sein, dass der jeweilige Übergangsbereich in Richtung des jeweiligen Zahns bzw. des Zahngrundes eine konkave Krümmung aufweist.
Somit kann der Übergangsbereich bspw. von außen als eine zwischen den Zähnen, der Stützstruktur und/oder dem Zahngrund (in Draufsicht auf den Zahngrund) zu den Zähnen bzw. dem Zahngrund hin konkav gekrümmte (und vorzugsweise nach außen exponierte) Oberfläche gebildet werden. Ferner kann somit eine besonders vorteilhafte Umlenkung des Kraftflusses von den Zähnen bzw. von dem Zahngrund auf die Stützstruktur erfolgen, so dass die Belastbarkeit und Lebensdauer bei gleichbleibender Festigkeit des Zahnrads weiter erhöht werden kann.
Gemäß einer ferner bevorzugten Ausführungsform kann das Zahnrad eine Verzahnung zur Leistungsübertragung auf ein weiters Zahnrad (eines Zahnradgetriebes) aufweisen. Die Zähne des Zahnrads können dabei derart vorgesehen sein, dass sie eine Geradverzahnung, Schrägverzahnung, Bogenverzahnung oder Hpoidverzahnung des Zahnrads bilden.
Ferner kann das Zahnrad ein Kegelrad bzw. Kegelzahnrad sein. Der Zahnradkörper kann bevorzugt als ein Kegelstumpf ausgebildet sein. Dieser kann sich bevorzugt entlang der Drehachse zwischen zwei Endflächen erstrecken und ferner bevorzugt einen bezüglich der Drehachse definierten Kegelwinkel von 35 Grad bis 70 Grad aufweisen.
Somit kann das Zahnrad für eine Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen und Einsatzzwecke verwendet werden sowie die Herstellung des Zahnrads vereinfacht werden.
Bevorzugt kann das Zahnrad derart ausgebildet sein, dass es mit einem identisch ausgebildeten Zahnrad beim Kämmen voll im Eingriff steht.
Durch diese Ausgestaltung kann insbesondere sichergestellt werden, dass die zwei Zahnräder formschlüssig zur Leistungsübertragung zusammenwirken können und insbesondere keine Strukturen des Zahnrades ein Kämmen verhindern.
Der Zahnradkörper kann ferner bevorzugt eine Befestigungsöffnung an wenigstens einer der beiden Endflächen aufweisen. Hierbei kann die Befestigungsöffnung bevorzugt als Durchgangsöffnung, welche vorzugsweise ein definiertes Innenprofil, wie bspw. ein Keilwellenprofil, für eine Welle-Nabe-Verbindung aufweisen kann, ausgebildet sein. Dabei kann sich die Befestigungsöffnung bevorzugt entlang der Drehachse erstrecken.
Somit kann das Zahnrad besonders einfach und zuverlässig an Antriebs- oder Abtriebswellen angeschlossen werden. Zudem kann derart erreicht werden, dass das Zahnrad für eine Vielzahl verschiedener Anwendungen verwendet werden kann.
Bevorzugt kann das Zahnrad hierzu auch einen schaftförmigen oder rohrförmigen Anschlussabschnitt aufweisen. Eine derartige Ausführungsform kann bspw. bei einem Achswellenrad vorteilhaft sein. Jedoch sind die vorgenannten Anschlussarten rein beispielhaft und es sind auch noch beliebige weitere Anschlussmöglichkeiten vorstellbar.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Differentialgetriebe. Dieses weist wenigstens ein Zahnrad gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung auf. Bevorzugt kann dieses wenigstens eine Zahnrad als ein Differentialkegelrad, Ausgleichskegelrad oder ein Achswellenrad vorgesehen sein. Bevorzugt kann die Drehachse des Zahnrads einen Winkel von 40 bis 100 Grad, insbesondere 90 Grad, mit der Drehachse eines korrespondierenden Gegenzahnrads (beim Kämmen) einschließen.
Somit kann ein Differentialgetriebe bereitgestellt werden, bei dem sämtliche der für das erfindungsgemäße Zahnrad genannten Vorteile ebenfalls erreicht werden. Insbesondere kann mit dem Differentialgetriebe bei gleichbleibender Lebensdauer und Stabilität eine höhere Leistung übertragen werden, ohne dabei zugleich einen Gewichtszuwachs- und/oder einer Erhöhung der Trägheit des Differentialgetriebes zu verzeichnen.
Weitere Ausgestaltungsformen und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den Figuren der begleitenden Zeichnungen erläutert.

1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Zahnrads gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, in der wichtige Aspekte der Erfindung hervorgehoben sind.
2 zeigt eine weitere perspektivische Darstellung des Zahnrads aus 1 aus einem gegenüber dem Blickwinkel aus 1 leicht anderen Blickwinkel.
3 zeigt eine Draufsicht auf das Zahnrad aus 1 sowie Schnittlinien-Markierungen für die Schnittdarstellungen der 5 bis 8.
4 zeigt eine Seitenansicht des Zahnrads aus 1 sowie Schnittlinien-Markierungen für die Schnittdarstellungen der 5 bis 8.
5 zeigt eine Seitenansicht des Zahnrads aus 1 entlang der in den 3 und 4 gezeigten Schnittlinie A-A.
6 zeigt eine Seitenansicht des Zahnrads aus 1 entlang der in den 3 und 4 gezeigten Schnittlinie B-B.
7 zeigt eine Seitenansicht des Zahnrads aus 1 entlang der in den 3 und 4 gezeigten Schnittlinie C-C.
8 zeigt eine Seitenansicht des Zahnrads aus 1 entlang der in den 3 und 4 gezeigten Schnittlinie D-D.
9 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung eines Teilausschnitts des Zahnrads aus 1.
10 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung eines Schnitts des Zahnrads aus 1 entlang des Zahngrundes.
11A bis 11G zeigen vereinfachte schematische Darstellungen für mögliche Übergangsgeometrien; jeweils oben in Seitenansicht und unten perspektivisch.
12 zeigt eine perspektivische Darstellung eines aus dem Stand der Technik bekannten Kegelzahnrads.

Die 1 bis 10 zeigen unterschiedliche Ansichten eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Zahnrads 100.
Das Zahnrad 100 weist eine Drehachse 101 auf. Durch die Drehachse 101 kann vorzugsweise die Ausrichtung des Zahnrads 100 in seiner Betriebsposition festgelegt sein. Die 1 und 2 zeigen exemplarisch jeweils eine Orientierungen des Zahnrads 100 bei gleicher Ausrichtung entlang der Drehachse 101. Bevorzugt kann das Zahnrad 100 um die Drehachse 101 rotationssymmetrisch ausgebildet sein, wie bspw. in den 1 bis 8 gezeigt ist.
Das Zahnrad 100 kann zur Leistungsübertragung auf ein Gegenzahnrad eines Zahnradgetriebes vorgesehen sein. Insbesondere kann das Zahnrad 100 bspw. als ein Kegelrad, ein Ausgleichskegelrad oder ein Achswellenrad für ein Differentialgetriebe eines Kraftfahrzeugs vorgesehen sein. Hierzu kann das Zahnrad 100 bevorzugt eine Verzahnung zur Leistungsübertragung aufweisen. Dabei kann das Zahnrad 100 eine Geradverzahnung, eine Schrägverzahnung oder eine Bogenverzahnung aufweisen. In den 1 bis 10 ist das Zahnrad 100 exemplarisch mit einer Geradverzahnung dargestellt.
Das Zahnrad 100 weist hierzu einen Zahnradkörper 200 mit um die Drehachse 101 herum verteilt angeordneten Zähnen 210 auf. Bevorzugt können die Zähne 210 gleichmäßig über den Umfang des Zahnrads 100 verteilt angeordnet sein. Dies zeigen bspw. die 1 bis 8.
Der Zahnradkörper 200 kann sich bevorzugt entlang der Drehachse 101 zwischen einer ersten Endfläche 105 und einer zweiten Endfläche 106 erstrecken, wie in den 1 bis 8 und 10 exemplarisch gezeigt. Die Endflächen 105, 106 können zueinander parallel vorgesehen sein und zueinander einen definierten Abstand aufweisen. Bevorzugt können die Endflächen 105, 106 durch einen virtuellen Kreis mit einem Kreisdurchmesser im Bereich von 60 mm zu 180 mm radial bezüglich der Drehachse 101 begrenzt sein.
Die 1 bis 10 zeigen das Zahnrad 100 exemplarisch als ein Kegelzahnrad. Der Zahnradkörper 200 kann als ein Kegelstumpf ausgebildet sein. Bevorzugt kann der Zahnradkörper 200 dabei an seiner Oberseite einen kleineren Durchmesser aufweisen als an seiner Unterseite. In den 1 bis 10 wird exemplarisch die Oberseite von der zweiten Endfläche 106 und die Unterseite von der ersten Endfläche 105 gebildet.
Ferner bevorzugt kann der Zahnradkörper 200 einen relativ zu der Drehachse 101 definierten Kegelwinkel 102 von 35 Grad bis 70 Grad aufweisen wie in den 1 bis 9 und insbesondere in 10 exemplarisch dargestellt ist. Diese Ausführungsbeispiele sind jedoch nicht als limitierend für die Erfindung anzusehen, sondern der Zahnradkörper 200 kann beliebig ausgestaltet sein, so zum Beispiel auch als Zylinder. Das Zahnrad 100 kann auch ein Stirnrad, Ellipsenrad, Schneckenrad oder Kronenrad sein.
Der Zahnradkörper 200 kann bevorzugt an wenigstens einer der beiden Endflächen 105, 106 eine Befestigungsöffnung 150 zur Befestigung des Zahnrads 100 an einer Welle aufweisen. Die Befestigungsöffnung 150 kann dabei bevorzugt als Durchgangsöffnung ausgebildet sein und sich bevorzugt entlang der Drehachse 101 erstrecken. Ferner kann die Befestigungsöffnung 150 ein definiertes Innenprofil für eine Welle-Nabe-Verbindung aufweisen. Zum Beispiel kann ein Keilwellenprofil an einem Abschnitt der Innenfläche der Befestigungsöffnung 150 vorgesehen sein.
Das Zahnrad 210 kann eine beliebige Anzahl an Zähnen 210 aufweisen. Das in den 1 bis 8 exemplarisch gezeigte Zahnrad 210 weist bspw. neun Zähne 210 auf.
Jeweils zwei benachbarte Zähne 210 sind an ihren Zahnfüßen 211 über einen (gemeinsamen) Zahngrund 220 miteinander verbunden. Dies zeigen die 1 bis 8 beispielhaft.
Die Form des Querschnitts des Zahns 210 entlang seiner Erstreckung zwischen den beiden Endflächen 105, 106 kann bevorzugt durch eine Evolvente bestimmt sein. Bevorzugt kann eine mit dem Umfang des Zahnrads umlaufende Deckflächenverrundung 230 an der zweiten Endfläche 106 vorgesehen sein. Die Zahnfüße 211 sind bevorzugt auf entgegengesetzten Seiten des jeweiligen Zahns 210 vorgesehen. Bevorzugt kann jeder der Zähne 210 ebenfalls auf den entgegengesetzten Seiten des jeweiligen Zahns 210 Zahnflanken 212 für die Momentenübertragung aufweisen. Jede der Zahnflanken 212 kann sich vorzugsweise unmittelbar an den jeweiligen Zahnfuß 211 anschließen und von diesem bzgl. der Drehachse 101 radial nach außen flächig erstrecken. Dies ist exemplarisch in den 1 bis 8 dargestellt. Der Zahngrund 220 kann bspw. in Draufsicht auf das Zahnrads 100 eine konkave Form zur Zahnradmitte und/oder eine im Wesentlichen nach außen geöffnete U- oder V-Form aufweisen. Bevorzugt kann jeweils zwischen den jeweils benachbarten Zähnen 210 und dem Zahngrund 220 ein Zahneingriffsraum 213 begrenzt sein, in welchem bevorzugt ein mit dem Profil des Zahns 210 korrespondierender Zahn eines Gegenzahnrads (für die Leistungsübertragung) aufgenommen werden kann. Bevorzugt kann durch die jeweils benachbarten Zähnen 210 und den Zahngrund 220 eine Zahnlücke des Zahnrads 100 gebildet werden. Vorzugsweise kann das Zahnrad 100 quer zu der Erstreckung des Zahngrundes 220 (in axialer und/oder radialer Richtung bzgl. der Drehachse 101) einen Zahnlückenquerschnitt aufweisen, der im Wesentlichen U-, V- oder Parabel-förmig ist. Dies ist exemplarisch in den 1 bis 8 dargestellt.
Bevorzugt kann der Zahngrund 220 sich zwischen der ersten Endfläche 105 und der zweiten Endfläche 106 erstrecken und vorzugsweise durch die Zahnfüße 211 zweier benachbarter Zähne 210 begrenzt werden.
Das Zahnrad 100 weist ferner eine Stützstruktur 300 auf, um bspw. die Steifigkeit des Zahnrads 100 im Betrieb zu erhöhen. Bevorzugt kann jeweils eine zwischen den Zähnen 210 gebildete Zahnlücke die Stützstruktur 300 aufweisen. Vorzugsweise kann die Stützstruktur 300 integral mit dem Zahnradkörper 200 ausgebildet sein. Dies ist exemplarisch in den 1 bis 8 und 10 dargestellt.
Die Stützstruktur 300 weist an wenigstens einem oder beiden bezüglich der Drehachse 101 axialen Enden des jeweiligen Zahngrundes 220 einen Stützbereich 301, 302 auf. Bspw. zeigen die 1 bis 8 und 10 (je Zahnlücke) einen ersten Stützbereich 301, welcher an der ersten Endfläche 105 vorgesehen ist, und einen zweiten Stützbereich 302, welcher an der zweiten Endfläche 106 vorgesehen ist. Dabei kann durch die beiden Stützbereiche 301, 302 die Stützstruktur 300 gebildet sein.
Ist der Zahnradkörper 200 bspw. als Kegelstumpf ausgebildet, kann die Stützstruktur 300 bevorzugt an dem axialen Ende des Zahngrundes 220 den Stützbereich 301, 302 aufweisen, an dem der Zahnradkörper 200 den kleineren oder der größeren Durchmesser aufweist, so dass bspw. der Stützbereich 301, 302 (lediglich) an der Unterseite bzw. der Oberseite des Zahnradkörpers vorgesehen ist. In den 1 bis 10 sind die Stützbereiche 301, 302 exemplarisch an beiden axialen Enden des Zahngrundes 220 vorgesehen.
Der jeweilige Stützbereich 301, 302 erstreckt sich zwischen den jeweils benachbarten Zähnen 210 von dem Zahngrund 220 weg. Dies ist exemplarisch in den 1 bis 8 und 10 dargestellt.
Hierbei kann der jeweilige Stützbereich 301, 302 sich bevorzugt bzgl. der Drehachse 101 axial von dem diesen aufweisenden axialen Ende des Zahngrundes 220 weg zu dem gegenüberliegenden axialen Ende hin stetig und/oder kontinuierlich in seiner Größe verändern, z.B. sich verkleinern und/oder vergrößern. Dies ist beispielhaft in den 1 bis 8 und 10 dargestellt, in denen bspw. der Stützbereich 301 mit zunehmendem bzgl. der Drehachse 101 axialen Abstand von der ersten Endfläche 105 sich zunächst kontinuierlich verkleinert, dann wieder in seiner Erstreckung in Umfangsrichtung an Größe kontinuierlich zunimmt ehe dieser sich wieder (mit zunehmender Annäherung an den Zahngrund 220) verkleinert. Der zweite Stützbereich 302 kann sich bspw. mit zunehmenden axialen Abstand von der zweiten Endfläche 106 verbreitern ehe dieser sich wieder (mit zunehmender Annäherung an den Zahngrund 220) verkleinert.
Der jeweilige Stützbereich 301, 302 kann sich bzgl. der Drehachse 101 axial von dem diesen aufweisenden axialen Ende des Zahngrundes 220 weg zu dem gegenüberliegenden axialen Ende hin über eine Länge von maximal einem Drittel der axialen Länge des Zahngrundes 220. Alternativ oder zusätzlich kann der jeweilige Stützbereich 301, 302 sich bzgl. der Drehachse 101 axial von dem diesen aufweisenden axialen Ende des Zahngrundes 220 weg zu dem gegenüberliegenden axialen Ende hin über eine Länge von maximal einem Viertel der Länge des Zahngrundes 220 erstrecken. Dies zeigen die 1 bis 8 und 10 exemplarisch.
Bevorzugt kann sich die Stützstruktur 300, bevorzugt der jeweilige Stützbereich 301, 302, von dem jeweiligen axialen Ende des Zahngrundes 220 zwischen den Zähnen 210 und/oder entlang des Zahngrundes 210 (axial) erstrecken. Insbesondere kann sich die Stützstruktur 300 von dem einen axialen Ende des Zahngrundes 220 zu dessen anderen axialen Ende hin erstrecken. Bevorzugt kann der jeweilige Stützbereich 301, 302 sich flächig zwischen den jeweils benachbarten Zähnen 210 erstrecken.
Der jeweilige Stützbereich 301, 302 kann an dem entsprechenden axialen Ende des Zahngrundes 220 derart vorgesehen sein, dass von dem jeweiligen Stützbereich 301, 302 und von den benachbarten Zähnen 210 gemeinsam eine mit dem Umfang des Zahnrads 100 umlaufende und vorzugsweise nach außen exponierte Umfangskante 104 des Zahnrads 100 gebildet wird. Dies zeigen die 1 bis 8 und 10 bspw. für den ersten Stützbereich 301.
Vorzugsweise können die jeweiligen Stützbereiche 301, 302 bezüglich des Zahngrundes 220 jeweils unter einem definierten Winkel vorgesehen sein. Dies ist exemplarisch in 10 dargestellt.
Bevorzugt kann dabei der erste Stützbereich 301 bzgl. des Zahngrundes 220 unter einem erster Stützbereichswinkel 304 im Bereich von 100 bis 170 Grad vorgesehen sein. Ferner bevorzugt kann der zweite Stützbereich 302 bzgl. des Zahngrundes 220 unter einem zweiten Stützbereichswinkel 305 im Bereich von 110 bis 170 Grad vorgesehen sein. Vorzugsweise können die jeweiligen Stützbereiche 301, 302 derart an dem Zahnrad 100 vorgesehen sein, dass sie zueinander unter einem Stützwinkel 306 im Bereich von 20 bis 160 Grad, besonders bevorzugt 100 Grad, zueinander geneigt sind. Dies ist exemplarisch in 10 dargestellt.
Die Stützbereiche 301, 302 sind mit den benachbarten Zähnen 210 und dem Zahngrund 220 durch jeweils einen Übergangsbereich 400-402 direkt verbunden. Der jeweilige Übergangsbereich 400-402 umgibt dabei den entsprechenden Stützbereich 301, 302 wenigstens teilweise und zusammenhängend erstreckend. Dies ist in den 1 bis 8 exemplarisch gezeigt. In 1 sind die Übergangsbereiche 400-402 zur Verdeutlichung farbig hervorgehoben.
Die 1 bis 8 zeigen, dass bspw. der Übergangsbereich 400-402 die Stützstruktur 300, bevorzugt den jeweilige Stützbereich 301, 302, wenigstens teilweise begrenzen kann. Dabei kann von dem jeweilige Stützbereich 301, 302, dem jeweiligen Übergangsbereich 400-402 und von den benachbarten Zähnen 210 gemeinsam die mit dem Umfang des Zahnrads 100 umlaufende und nach außen exponierte Umfangskante 104 gebildet werden. Bevorzugt kann sich der jeweilige Übergangsbereich 400-402 zusammen mit dem jeweiligen Stützbereich 301, 302 bevorzugt jeweils flächig erstrecken.
Vorzugsweise kann der Übergangsbereich 400-402 eine im Wesentlichen U-, V- und/oder Parabel-Form aufweisen. Die Form des jeweiligen Übergangsbereichs 400-402 kann bevorzugt zu dem den jeweiligen Übergangsbereich 400-402 aufweisenden axialen Ende des Zahngrundes 220, zum bezüglich der Drehachse 101 radialen Außenumfang des Zahnrads 100 und/oder zu der Umfangskante 104, hin geöffnet sein.
Zum Beispiel kann, wie in den 1 bis 8 dargestellt, der Übergangsbereich 400, 401 einen ersten Abschnitt 411 zur direkten Verbindung zwischen dem zugehörigen Stützbereich 301 und einem ersten der benachbarten Zähne 210 aufweisen. Der Übergangsbereich 400, 401 kann ferner einen zweiten Abschnitt 412 zur direkten Verbindung zwischen dem zugehörigen Stützbereich 301 und einem zweiten der benachbarten Zähne 210 aufweisen. Zudem kann der Übergangsbereich 400, 401 einen den ersten und zweiten Abschnitt 411, 412 verbindenden dritten Abschnitt 413 zur direkten Verbindung zwischen dem Stützbereich 301 und dem den ersten und zweiten Zahn 210 verbindenden Zahngrund 220 aufweisen.
Somit kann bspw. der Übergangsbereich 400 mit einer über die Abschnitte 411-413 zusammenhängenden Erstreckung versehen werden und dabei zugleich den jeweiligen Stützbereich 301 wenigstens teilweise umgeben.
Aufgrund einer Rotationssymmetrie des Zahnrads 100 um die Drehachse 101 kann dabei der Übergangsbereich 400 bzgl. der Stützstruktur 300 symmetrisch ausgestaltet sein. Bevorzugt kann der Übergangsbereich 400 sich somit bspw. von der Umfangskante 104 zwischen einem der jeweiligen Zähne 210 und der Stützstruktur 300 entlang der Stützstruktur 300 und diesem Zahn 210 zum Zahngrund 220 erstrecken und von dort entsprechend zurück entlang der Stützstruktur 300 und dem entsprechend anderen Zahn 210 zu der Umfangskante 104 verlaufen. Dies zeigen exemplarisch die 1 bis 8, jedoch kann der Übergangsbereich 400-402 auch andere Formen in Draufsicht aufweisen.
Der Übergangsbereich 400-402 weist in Richtung seiner Erstreckung gesehen im Querschnitt eine Übergangsgeometrie auf. Die 5 bis 9 zeigen exemplarisch Beispiele der Übergangsgeometrie.
Die Übergangsgeometrie kann wenigstens einen (oder auch nur einen einzigen oder aber auch mehrere) Geometrieabschnitte aufweisen. Zum Beispiel kann die Übergangsgeometrie oder der Geometrieabschnitt eine Verrundung, wie ein Radius oder eine konkave Krümmung sein, wie bspw. in den 5 bis 9 gezeigt ist. Alternativ oder zusätzlich ist es ferner auch vorstellbar, dass die Übergangsgeometrie oder der Geometrieabschnitt eine abgeschrägte Kante, wie eine Fase, oder eine ihrer Form nach definierte Schnittlinie ist. Zum Beispiel kann die Schnittlinie einer differenzierbaren Funktion oder einer Polynomfunktion folgen. Ferner ist es auch insbesondere denkbar, dass die Übergangsgeometrie bevorzugt eine (mittels Radius erzeugte) Verrundung einer Fase aufweisen kann. In den 1 bis 9 ist die Übergangsgeometrie bspw. jeweils durch einen Radius, also durch eine abgerundete Kante, dargestellt, welcher bspw. tangential in den Zahnfuß 211 oder den Zahngrund 220 übergeht. Bevorzugt kann die Übergangsgeometrie des jeweiligen Übergangsbereiches 400-402 über die gesamte Erstreckung hinweg im Wesentlichen dieselben Geometrieabschnitte aufweisen.
Bevorzugt kann die Übergangsgeometrie des jeweiligen Übergangsbereichs 400-402 jeweils derart ausgebildet sein, dass der jeweilige Übergangsbereich 400-402 in Richtung des jeweiligen Zahns 210 bzw. des Zahngrundes 220 eine konkave Krümmung aufweist.
Bevorzugt kann der Übergangsbereich 400-402 zwischen einem der jeweiligen Zähne 210, der Stützstruktur 300 und dem Zahngrund 220 jeweils eine in Draufsicht auf den Zahngrund 220 zu den Zähnen 210 bzw. dem Zahngrund 220 hin konkav gekrümmte nach außen exponierte Oberfläche aufweisen. Durch diese exponierte Oberfläche kann ein Flächenübergang sowohl von dem Zahngrund 220 auf die Stützstruktur 300 als auch von den Zähnen 210 auf die Stützstruktur 300 gebildet werden, wie die 1 bis 9 bspw. zeigen.
Durch den Übergangsbereich 400 kann bspw. ein im Querschnitt in axialer und quer dazu entlang der Erstreckungsrichtung des jeweiligen Übergangsbereichs 400 existierender Abstand zwischen der Stützstruktur 300 und einem Zahn 210, insbesondere einer Zahnflanke 212, und/oder dem Zahngrund 220 überbrückt werden. Bevorzugt kann durch einen entsprechend gewählten Geometrieabschnitt der Abstand in beiden Richtungen überbrückt werden, wie dies bspw. in den 5 bis 9 gezeigt ist. Insbesondere 9 zeigt exemplarisch die Verwendung eines Radius in der Übergangsgeometrie zur Kantenverrundung, wobei dieser Radius (im Sinne eines Geometrieabschnittes) einen Radius R100 als Abstand zwischen der Übergangsgeometrie und dem Mittelpunkt M eines hierzu verwendeten imaginären Kreises IR aufweist. Aus 9 wird insbesondere beispielhaft deutlich, dass das Design der Übergangsgeometrie auf den Kraftfluss zwischen dem jeweiligen Zahn 210 und der Stützstruktur 300 einen Einfluss hat, da bspw. der Strukturübergang entsprechend sanfter bzw. fließender eingestellt werden kann. Somit kann bspw. eine von der Stützstruktur 300 ausgehende Kerbwirkung durch eine definierte Profilausgestaltung der Übergangsgeometrie verhindert werden.
Dabei ändert sich (variiert) eine geometrische Größe dieser Übergangsgeometrie je Stützbereich 301, 302 entlang einer axialen und/oder radialen Richtung bezüglich der Drehachse 101 bevorzugt stetig.
Die geometrische Größe kann dabei ein Krümmungsmaß, ein Radius R1-R4, R100, und/oder eine Breite bzw. ein Winkel einer abgeschrägten Kante, insbesondere einer Fase, sein. Bevorzugt kann die geometrische Größe wenigstens ein Radius und/oder eine Fase sein.
Insbesondere kann/können die vorgenannten Geometrieabschnitte der Übergangsgeometrie durch die geometrische Größe definiert sein.
Damit kann die Übergangsgeometrie des Zahnrads 100 derart ausgestaltet sein, dass im Betrieb die Steifigkeit des Zahnrads 100 gesteigert und die im Betrieb auftretenden Spannungen reduziert sind im Vergleich zu einem Zahnrad, welches eine entlang einer bzgl. der Drehachse 101 axialen und/oder radialen Richtung im Wesentlichen konstante geometrischen Größe aufweist.
Die geometrische Größe kann sich bspw. entlang der bezüglich der Drehachse 101 axialen und/oder radialen Richtung zu beiden Seiten des jeweiligen Stützbereichs 301, 302, also bspw. an bzgl. des jeweiligen Stützbereiches 301, 302 gegenüberliegenden Seiten, gleichermaßen stetig und kontinuierlich ändern.
In den 1 bis 8 und 10 ist exemplarisch dargestellt, dass sich ein Radius, welcher für die Übergangsgeometrie des Übergangsbereichs 401 als Geometrieabschnitt gewählt wurde, in überwiegend radialer, jedoch auch mit kleinem Richtungsanteil in axialer Richtung zur Mitte des Zahnrads hin verkleinern kann. So kann sich bspw. die geometrische Größe entlang der Richtung der Erstreckung von dem ersten Abschnitt 411 hin zum dritten Abschnitt 413 bevorzugt kontinuierlich verkleinern. Zugleich kann sich auch bevorzugt die geometrische Größe, wie bspw. die Größe eines Radius, entlang der Richtung der Erstreckung von dem zweiten Abschnitt 412 hin zum dritten Abschnitt 413 kontinuierlich verkleinern. Die Richtung der Erstreckung des Übergangsbereichs 401 kann dabei bspw. durch die (Haupt-)Erstreckungsrichtungen des jeweiligen ersten bis dritten Abschnitts 411-413 festgelegt sein, welche bspw. im Wesentlichen entlang/mit dem entsprechenden Zahnfuß 211 bzw. dem axialen Ende des Zahngrundes 220 (gerichtet) verläuft. Dabei kann die geometrische Größe sich jeweils auch an einem Verbindungsabschnitt des jeweils ersten bzw. zweiten Abschnitts 411, 412 mit dem dritten Abschnitt 413 kontinuierlich ändern. Derart kann insbesondere erreicht werden, dass die Änderung der geometrischen Größe je Verbindungsbereich 400 kontinuierlich und stetig verläuft. Derart kann bspw. erreicht werden, dass sich die geometrische Größe von außen zur Zahnradmitte hin kontinuierlich und stetig verkleinert.
Entsprechendes kann in den exemplarischen Darstellungen der 1 bis 8 und 10 auch für den anderen Übergangsbereich 402 gefunden werden. Dabei ist exemplarisch dargestellt, dass sich ein Radius, welcher für die Übergangsgeometrie des Übergangsbereichs 402 als Geometrieabschnitt gewählt wurde, in überwiegend axialer, jedoch auch mit kleinem Richtungsanteil in radialer Richtung zur Mitte des Zahnrads hin verkleinern kann.
Anders ausgedrückt kann sich die geometrische Größe somit mit bzgl. der Drehachse 101 axial abnehmendem Abstand von den beiden axialen Enden des Zahnrads 100 bspw. jeweils vergrößern. Dies ist exemplarisch in den 1 bis 8 und 10 dargestellt. Derart kann bspw. ein Übergang von dem jeweiligen Zahn 210 auf die Stützstruktur 300 möglichst sanft erfolgen.
Bevorzugt können dabei bspw. Radien mit einem Radius (Längenmaß) R1-R4 im Bereich von mehr als o mm, insbesondere mehr als 0,1 mm, bis 10 mm als jeweiliger Geometrieabschnitt verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich können als jeweiliger Geometrieabschnitt bspw. Fasen mit einem Fasenwinkel im Bereich von 20 Grad bis 70 Grad verwendet werden.
Insbesondere die 5 bis 8 zeigen, dass bspw. keiner der Radien R1-R4 in einer bzgl. der Drehachse 101 axialen und/oder radialen Richtung bevorzugt gleich groß ist.
Ferner kann insbesondere der Radius R1, welcher den geringsten axialen (und radialen) Abstand von dem entsprechenden axialen Ende des Zahnrads 100 aufweist, mit Bezug auf die weiter davon entfernten Radien, wie bspw. die Radien R2-R4, am größten vorgesehen sein. Mit zunehmendem Abstand vom jeweiligen axialen Ende des Zahnrads 100 können sich dann bspw. die Radien entsprechend verkleinern.
Mit Bezug auf den Anfangsradius R1 kann dabei der Radius R2 ein Verhältnis R1/R2 im Bereich von wenigstens 1 bis (höchstens) 3 aufweisen, der Radius R3 ein Verhältnis R1/R3 im Bereich von wenigstens 1 bis (höchstens) 10 aufweisen und/oder der Radius R4 ein Verhältnis R1/R4 im Bereich von wenigstens 1 bis (höchstens) 1000 aufweisen. Bevorzugt kann das jeweilige Radienverhältnis durch eine mathematische Funktion, wie bspw. eine hyperbolische Funktion, festgelegt sein.
Bevorzugt können die Zähne 210 derart am Zahnradkörper 200 vorgesehen sein, dass jeweils benachbarte Zähne 210 entlang der Drehachse 101 variabel voneinander beabstandet sind. Dabei kann der Übergangsbereich 400-402 derart ausgestaltet sein, dass der Betrag der geometrischen Größe entlang einer bezüglich der Drehachse 101 axialen und/oder radialen Richtung von der Lückenweite zwischen den Zähnen 210 abhängt, wobei die geometrische Größe bevorzugt mit zunehmenden Abstand der benachbarten Zähne 210 voneinander vergrößert oder verkleinert werden (-bevorzugt jedoch nicht gleich bleiben-) kann. Alternativ oder zusätzlich ist es natürlich auch denkbar, dass der Übergangsbereich 400-402 bevorzugt derart ausgestaltet sein kann, dass die geometrische Größe sich (global betrachtet) mit zunehmenden Abstand der benachbarten Zähne 210 voneinander ändert, jedoch auch Abschnitte des Übergangsbereichs 400-402 existieren, (welche bspw. an Abschnitte mit sich ändernder geometrischer Größe angrenzen und) in denen die geometrische Größe konstant ist/bleibt bzw.in denen diese den gleichen Betrag aufweist.
Ferner bevorzugt kann die geometrische Größe ein Krümmungsmaß des jeweiligen Geometrieabschnittes sein. Das Krümmungsmaß kann dabei ausgehend vom jeweiligen axialen Ende des Zahnrads 100 mit zunehmender (bzgl. der Drehachse 101 axialer Positions-) Annäherung an den Zahngrund 220 fortlaufend, stetig und/oder kontinuierlich zunehmen, so dass bevorzugt eine Verbesserung des Kraftflusses von den Zähnen 210 auf die Stützstruktur 300 entlang einer virtuellen Kante zwischen der Stützstruktur 300 und den Zähnen 210 bzw. dem Zahngrund 220 erreicht werden kann. Die vorgenannte virtuelle Kante kann exemplarisch in 12 durch die Kontur 840 dargestellt werden.
In den 11A bis 11G sind Beispiele für mögliche Ausgestaltungen des Übergangsbereichs 400 dargestellt. Diese sind rein beispielhaft und es sind auch noch beliebige weitere Ausgestaltungen vorstellbar.
11A zeigt exemplarisch den Übergangsbereich 400, welcher eine Übergangsgeometrie aufweist, der einen Radius als einzigen Geometrieabschnitt aufweist. Die Größe bzw. der Betrag des Radius, also der Radius des Radius, ändert sich dabei in 11A entlang der bezüglich der Drehachse 101 axialen und/oder radialen Richtung. In dem Beispiel der 11A ändert sich der Radius (als Größenmaß) dabei bevorzugt stetig und kontinuierlich.
11B zeigt exemplarisch den Übergangsbereich 400, welcher eine Übergangsgeometrie aufweist, der eine Fase als einzigen Geometrieabschnitt aufweist. Dabei ist in 11B exemplarisch gezeigt, dass sich die Breite der Fase entlang der bezüglich der Drehachse 101 axialen und/oder radialen Richtung bevorzugt stetig und kontinuierlich ändert.
11C zeigt exemplarisch, dass die Übergangsgeometrie des Übergangsbereichs 400 auch Geometrieabschnitte mit mehreren unterschiedlich ausgestalteten Fasen aufweisen können. Wie exemplarisch dargestellt, kann dabei die Breite der in den jeweiligen Geometrieabschnitten vorgesehenen Fasen entlang der bezüglich der Drehachse 101 axialen und/oder radialen Richtung bevorzugt stetig und kontinuierlich geändert werden.
11D bis 11G zeigen exemplarisch, dass die Übergangsgeometrie des Übergangsbereichs 400 auch aus mehreren Geometrieabschnitten mit unterschiedlichen Geometriegestaltungselementen zusammengesetzt sein kann. In den Figuren weist die Übergangsgeometrie beispielsweise wenigstens einen Geometrieabschnitt mit einem Radius und wenigstens einen Geometrieabschnitt mit einer Fase auf.
Dabei ändert sich in 11D nur die Breite des Geometrieabschnitts, welcher die Fase aufweist, während des Radius der beiden Geometrieabschnitte, die jeweils einen Radius aufweisen, konstant bleibt. In 11E ändert sich sowohl die Breite der Fase als auch die Größe (also der Radius) der jeweiligen Radien. In den 11F und 11G können sich wahlweise wenigstens eine Breite der jeweiligen Fasen und/oder wenigstens ein Radius einzelner Radien (oder auch aller Radien) ändern.
Selbstverständlich können im Rahmen einer stetigen Änderung über den gesamten Bereich gesehen auch jeweils einzelne Abschnitte ohne Änderung enthalten bzw. vorhanden sein. Dies ist im Rahmen der exemplarischen Darstellungen der 11A bis 11G aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht explizit dargestellt, jedoch auch durch die Erfindung umfasst.
Aus dem Vorgenannten wird insbesondere deutlich, dass durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Übergangsbereichs 400 eine nahezu beliebige Anzahl an Ausgestaltungen des Zahnrads 100 erreicht werden kann. Dies ermöglicht beispielsweise, dass eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Zahnrads 100 in Abhängigkeit von dem jeweiligen Anwendungsfall gewählt werden kann.
Das Zahnrad 100 kann bevorzugt aus Metall, wie beispielsweise Gusseisen, Stahl oder Aluminium hergestellt sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Zahnrad 100 auch aus einem Kunststoff oder einer Keramik hergestellt sein.
Bevorzugt können wenigstens Teile der Oberfläche des Zahnrads 100 durch eine Oberflächenbehandlung behandelt worden sein. Bevorzugt können dabei der Übergangsbereich 400 und die Stützstruktur 300 jeweils unterschiedliche Härten, bspw. aufgrund unterschiedlicher Härtetiefen, aufweisen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Getriebe, wie ein Differentialgetriebe, welches wenigstens ein vorgenanntes erfindungsgemäßes Zahnrad 100 aufweist. Das Getriebe ist in den Figuren nicht dargestellt, jedoch für den Fachmann auch ohne Darstellung ohne Weiteres verständlich.
Die vorliegende Erfindung ist durch die vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele nicht beschränkt, sofern sie vom Gegenstand der folgenden Ansprüche umfasst ist.
Insbesondere sind sämtliche Merkmale der Ausführungsbeispiele in beliebiger Weise mit- und untereinander kombinierbar und austauschbar.

Claims

Zahnrad (100) mit einer Drehachse (101) aufweisend - einen Zahnradkörper (200) mit um die Drehachse (101) herum verteilt angeordneten Zähnen (210), wobei jeweils zwei benachbarte Zähne (210) an ihren Zahnfüßen (211) über einen Zahngrund (220) miteinander verbunden sind, und - eine Stützstruktur (300), welche an wenigstens einem oder beiden bezüglich der Drehachse (101) axialen Enden des jeweiligen Zahngrundes (220) einen Stützbereich (301, 302) aufweist, welcher sich zwischen den jeweils benachbarten Zähnen (210) von dem Zahngrund (220) wegerstreckt, wobei die Stützbereiche (301, 302) mit den benachbarten Zähnen (210) und dem Zahngrund (220) jeweils durch einen Übergangsbereich (400-402) direkt verbunden sind, und wobei der jeweilige Übergangsbereich (400-402) den Stützbereich (301, 302) wenigstens teilweise und zusammenhängend erstreckend umgibt und in Richtung seiner Erstreckung gesehen im Querschnitt eine Übergangsgeometrie aufweist, wobei eine geometrische Größe dieser Übergangsgeometrie sich je Stützbereich (301, 302) entlang einer axialen und/oder radialen Richtung bezüglich der Drehachse (101) stetig ändert.
Zahnrad (100) gemäß Anspruch 1, wobei die Übergangsgeometrie wenigstens einen, vorzugsweise einen einzigen, durch die geometrische Größe definierten Geometrieabschnitt aufweist, und/oder wobei die Übergangsgeometrie oder der Geometrieabschnitt vorzugsweise eine Verrundung, wie bspw. ein Radius oder eine konkave Krümmung, und/oder eine abgeschrägte Kante, wie bspw. eine Fase, und/oder eine ihrer Form nach definierte Schnittlinie, wie bspw. gemäß einer Polynomfunktion, ist, und/oder wobei die Übergangsgeometrie wenigstens einen Radius und/oder eine Fase aufweist.
Zahnrad (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die geometrische Größe ein Krümmungsmaß, ein Radius (R1-R4, R100), und/oder eine Breite bzw. ein Winkel einer abgeschrägten Kante, insbesondere einer Fase, ist.
Zahnrad (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der jeweilige Übergangsbereich (400-402) derart ausgestaltet ist, dass eine stetige Änderung der geometrischen Größe über den gesamten Übergangsbereich (400-402) entlang der bezüglich der Drehachse (101) axialen und/oder radialen Richtung betrachtet vorliegt, wobei bevorzugt der Übergangsbereich (400-402) entlang der axialen und/oder radialen Richtung wenigstens einen Teilabschnitt aufweist, in denen die geometrische Größe der Übergangsgeometrie des Übergangsbereich (400-402) konstant bleibt.
Zahnrad (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die geometrische Größe entlang der bezüglich der Drehachse (101) axialen und/oder radialen Richtung sich gleichermaßen, bevorzugt stetig und/oder kontinuierlich, ändert, bevorzugt verkleinert.
Zahnrad (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Übergangsbereich (400-402) eine im Wesentlichen U- Form, Parabel-Form oder V-Form aufweist, welche vorzugsweise zu dem diesen aufweisenden axialen Ende des Zahngrundes (220) und/oder zum bezüglich der Drehachse (101) radialen Außenumfang des Zahnrads (100) hin geöffnet ist.
Zahnrad (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Übergangsbereich (400-402) einen ersten Abschnitt (411) zur direkten Verbindung zwischen dem jeweiligen Stützbereich (301, 302) und einem ersten der benachbarten Zähne (210), einen zweiten Abschnitt (412) zur direkten Verbindung zwischen dem Stützbereich (301, 302) und einem zweiten der benachbarten Zähne (210), und einen den ersten Abschnitt (411) und den zweiten Abschnitt (412) verbindenden dritten Abschnitt (413) zur direkten Verbindung zwischen dem Stützbereich (301, 302) und dem den ersten und zweiten Zahn (210) verbindenden Zahngrund (220) aufweist.
Zahnrad (100) gemäß Anspruch 7, wobei die geometrische Größe sich entlang der Richtung der Erstreckung von dem ersten Abschnitt (411) hin zum dritten Abschnitt (413) bevorzugt kontinuierlich verkleinert, und wobei sich die geometrische Größe entlang der Richtung der Erstreckung von dem zweiten Abschnitt (412) hin zum dritten Abschnitt bevorzugt kontinuierlich verkleinert, und/oder wobei die geometrische Größe sich jeweils auch an einem Verbindungsabschnitt des jeweils ersten bzw. zweiten Abschnitts (411, 412) mit dem dritten Abschnitt (413) kontinuierlich ändert.
Zahnrad (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die geometrische Größe der Übergangsgeometrie des jeweiligen Übergangsbereiches (400-402) sich an bzgl. des jeweiligen Stützbereiches (301, 302) gegenüberliegenden Seiten entlang der bezüglich der Drehachse (101) axialen und/oder radialen Richtung gleichermaßen und/oder stetig ändert.
Zahnrad (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der jeweilige Stützbereich (301, 302) sich bzgl. der Drehachse (101) axial von dem diesen aufweisenden axialen Ende des Zahngrundes (220) weg zu dem gegenüberliegenden axialen Ende hin stetig und/oder kontinuierlich in seiner Größe verändert, sich insbesondere verkleinert.
Zahnrad (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich der jeweilige Stützbereich (301, 302) sich bzgl. der Drehachse (101) axial von dem diesen aufweisenden axialen Ende des Zahngrundes (220) weg zu dem gegenüberliegenden axialen Ende hin über eine Länge von maximal einem Drittel der axialen Länge des Zahngrundes (220), vorzugweise maximal einem Viertel der Länge des Zahngrundes (220) erstreckt.
Zahnrad (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der jeweilige Stützbereich (301, 302) sich flächig zwischen den jeweils benachbarten Zähnen (210) erstreckt.
Zahnrad (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der jeweilige Stützbereich (301, 302) an dem entsprechenden axialen Ende des Zahngrundes (220) derart vorgesehen ist, dass von dem jeweiligen Stützbereich (301, 302), bevorzugt von dem Übergangsbereich (400-402), und von den benachbarten Zähnen (210) gemeinsam eine mit dem Umfang des Zahnrads (100) umlaufende und vorzugsweise nach außen exponierte Umfangskante (104) des Zahnrads (100) gebildet wird.
Zahnrad (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Übergangsgeometrie des jeweiligen Übergangsbereichs (400-402) jeweils derart ausgebildet ist, dass der jeweilige Übergangsbereich (400-402) in Richtung des jeweiligen Zahns (210) bzw. des Zahngrundes (220) eine konkave Krümmung aufweist.
Zahnrad (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zahnradkörper (200) als ein Kegelstumpf ausgebildet ist, welcher sich bevorzugt entlang der Drehachse (101) zwischen zwei Endflächen (105, 106) erstreckt und ferner bevorzugt einen bzgl. der Drehachse (101) definierten Kegelwinkel (102) von 35 Grad bis 70 Grad aufweist, wobei der Zahnradkörper (200) bevorzugt eine Befestigungsöffnung (150) an wenigstens einer der beiden Endflächen (105, 106) aufweist, wobei die Befestigungsöffnung (150) ferner bevorzugt als Durchgangsöffnung vorzugsweise mit definiertem Innenprofil für eine Welle-Nabe-Verbindung, wie bspw. einem Keilwellenprofil, ausgebildet ist, wobei sich die Befestigungsöffnung (150) sich weiter bevorzugt entlang der Drehachse (101) erstreckt.
Differentialgetriebe aufweisend wenigstens ein Zahnrad (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das wenigstens eine Zahnrad (100) bevorzugt als ein Ausgleichskegelrad oder ein Achswellenrad vorgesehen ist.