DE102020133758A1 - Stirnverzahnung für Radlageranordnung - Google Patents

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DE102020133758A1
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Andreas Kaiser
Simon Braehler
Daniel Koenig
Norbert Gross
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stirnverzahnung (1) für eine Radlageranordnung, mit mehreren Zähnen (2), die stirnseitig angeordnet sind, sich radial erstrecken und dazu eingerichtet sind, axial in Zähne einer Gegenverzahnung zu greifen, wobei jeder der Zähne (2) Zahnflanken (5) und einen Zahnkopf (6) aufweist, die bezogen auf eine Zahnbasisebene (12) eine vorbestimmte Zahnflankenhöhe (h5) und eine vorbestimmte Zahnkopfhöhe (h6) aufweisen, wobei die Zahnflanken (5) und der Zahnkopf (6) tangential ineinander übergehen, wobei der Zahnkopf (6) aus zumindest zwei Radien (7,8) ausgebildet ist, die im Wesentlichen tangential miteinander gekoppelt sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stirnverzahnung für eine Radlageranordnung, insbesondere eine Hirth-Verzahnung für angetriebene Radlager.
  • Stand der Technik
  • Der Einsatz von Stirnverzahnungen als eine axial wirksame Kopplung von rotierenden Elementen, wie bspw. Wellen, ist bekannt. So offenbart bspw. die EP 2 363 301 A1 eine Stirnverzahnung eines in Umfangsrichtung um eine Rotationsachse verlaufenden Zahnkranzes an einer Radlageranordnung für eine antreibbare Radnabe, wobei die Stirnverzahnung für einen spielfreien Eingriff in eine der Stirnverzahnung zugewandte Gegenverzahnung vorgesehen ist.
  • Stirnverzahnungen können unter anderem spanend oder durch einen Umformprozess hergestellt werden. Die Montage von Stirnverzahnungen, insbesondere das Ineinandergreifen zweier Stirnverzahnungen kann durch die bekannten Herstellungsverfahren fertigungsbedingt erschwert werden.
  • Es hat sich nunmehr herausgestellt, dass ein weiterer Bedarf besteht, eine bekannte Stirnverzahnung zu verbessern, insbesondere besteht ein Bedarf eine Stirnverzahnung bereitzustellen, die die Montage vereinfacht.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Stirnverzahnung für eine Radlageranordnung bereitzustellen, die die Montage vereinfacht, und insbesondere eine Zahn-auf-Zahn-Stellung bei der Montage vermeidet und die verbesserte Ausformung der Zähne ermöglicht.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Diese und andere Aufgaben, die beim Lesen der folgenden Beschreibung noch genannt werden oder vom Fachmann erkannt werden können, werden durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.
  • Die erfindungsgemäße Stirnverzahnung, insbesondere eine Hirth-Verzahnung, für eine Radlageranordnung, insbesondere für angetriebene Radlager, weist mehrere Zähne auf, die stirnseitig angeordnet sind und sich radial, also in radialer Richtung, erstrecken. Ferner sind die Zähne dazu eingerichtet, axial, also in axialer Richtung, in Zähne eine Gegenverzahnung zu greifen. Zwei zueinander benachbarte Zähne der Stirnverzahnung bilden dabei eine Zahnlücke zwischen sich aus. Jeder der Zähne weist seitlich Zahnflanken und, vorzugsweise im Wesentlichen mittig, einen Zahnkopf auf, die bezogen auf eine Zahnbasisebene eine vorbestimmte Zahnflankenhöhe und eine vorbestimmte Zahnkopfhöhe aufweisen, wobei die Zahnflanken und der Zahnkopf tangential ineinander übergehen. Der Zahnkopf ist aus zumindest zwei Radien, vorzugsweise aus drei Radien, ausgebildet, die im Wesentlichen tangential miteinander gekoppelt sind.
  • Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass eine solche Zahnkopfform es ermöglicht, einen Fließwiderstand für das Material während der Erzeugung der Verzahnung durch einen Umformprozess zu verringern und so die Ausformung der Zahngeometrie, insbesondere in der Mitte des Zahnkopfes, zu vereinfachen. Ferner wird vermieden, dass der Zahnkopf an den Seitenflächen ansteigt und ein Plateau bzw. eine konkave Ausformung, ähnlich einer Gewindefurche, entsteht.
  • Die Zahnbasisebene ist die Ebene, auf der die Zahnbreiten und die dazwischenliegenden Zahnlücken gleichbreit sind. Die Stirnfläche, auf der die Stirnverzahnung angeordnet ist, kann im Wesentlichen eben oder leicht konisch ausgebildet sein.
  • Die Stirnverzahnung wird insbesondere für Radlageranordnung mit angetriebenen Radlagern, bspw. für die Kopplung eines Radlagers an die Antriebswelle bzw. die Gelenkglocke.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der Zahnkopf aus zwei Flankenradien und einem Kopfradius ausgebildet, wobei die zwei Flankenradien und der Kopfradius jeweils kleiner sind als ein einfacher, tangentialer Verbindungradius, der dazu eingerichtet ist, den Zahnkopf auszubilden, und seitlich tangential in die Zahnflanken übergeht. Dabei ist der Kopfradius im Wesentlichen mittig zwischen den zwei Flankenradien angeordnet und je ein Flankenradius geht tangential in die Zahnflanken über.
  • Der einfache, tangentiale Verbindungsradius ist dabei ein einzelner Radius, der an beiden Seiten tangential in die Zahnflanken übergeht und den Zahnkopf ausbildet. Daher kann der Verbindungsradius auch als einfacher, tangentialer Zahnkopfradius bezeichnet werden.
  • Durch die zwei Flankenradien und den Kopfradius kann die Ausformung des Zahnkopfes flexibler und vielseitiger gestaltet werden. Die Radien können verschieden zueinander angeordnet werden, so dass sich für eine Zahnflankenhöhe unterschiedliche Zahnkopfhöhen und/oder für eine Zahnkopfhöhe unterschiedliche Zahnflankenhöhen ergeben können, wohingegen der einfache tangentiale Verbindungsradius immer eine exakte Paarung einer vorbestimmten Zahnflankenhöhe und einer vorbestimmen Zahnkopfhöhe ergibt. So kann die Geometrie der Zähne der Stirnverzahnung abhängig von der geplanten Anwendung angepasst werden. Die Flankenradien sind vorzugsweise identisch zueinander, um ein symmetrisches Querschnittsprofil eines Zahns der Stirnverzahnung zu erhalten.
  • Gemäß einer Ausführungsform sind die Flankenradien und der Kopfradius über Verbindungsgeometrien im Wesentlichen tangential miteinander verbunden. Die Flankenradien gehen darüber hinaus im Wesentlichen tangential in die Zahnflanken über. Dabei sind sowohl die Flankenradien als auch der Kopfradius kleiner als der einfache, tangentiale Verbindungradius. Insbesondere können die Flankenradien mit dem Kopfradius übereinstimmen. Alternativ können die Flankenradien von dem Kopfradius verschieden sein. Abhängig davon, ob der Zahnkopf spitzer oder flacher ausgeformt sein soll, kann der Kopfradius relativ zu den Flankenradien nach oben, näher zur Zahnkopfspitze hin, versetzt angeordnet sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform sind die Verbindungsgeometrien als Verbindungsgeraden und/oder Verbindungsradien und/oder eine Freiformverbindungslinie ausgebildet. Gemäß einer Ausführungsform sind die Verbindungsgeraden insbesondere als Verbindungstangenten ausgebildet, die die Flankenradien und den Kopfradius tangential miteinander verbinden.
  • Eine im Wesentlichen tangential ausgeführte Verbindung der Radien durch die Verbindungsgeometrien ermöglicht eine einfache Fertigung der Stirnverzahnung, insbesondere durch einen Umformprozess. Darüber hinaus ermöglicht die Stirnverzahnung mit Verbindungsgeometrien, die die Flankenradien und den Kopfradius im Wesentlichen tangential miteinander verbinden, eine vereinfachte Montage. Alternativ können die Verbindungsgeometrien die Flankenradien und den Kopfradius derart miteinander verbinden, dass der Übergang jeweils eine Kante ausbildet. Das bedeutet, dass die Verbindungsgeometrien die Flankenradien und den Kopfradius auch nicht tangential miteinander verbinden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Zahnkopf aus zwei Flankenradien und einem Kopfradius ausgebildet, wobei die zwei Flankenradien jeweils kleiner sind als ein einfacher, tangentialer Verbindungradius, und der Kopfradius größer als der einfache, tangentiale Verbindungsradius ist, wobei der einfache, tangentiale Verbindungsradius dazu eingerichtet ist, einen Zahnkopf auszubilden und seitlich tangential in die Zahnflanken übergeht. Das bedeutet, dass der einfache, tangentiale Verbindungsradius einen durchgehenden Radius beschreibt, der beidseitig tangential in die Zahnflanken übergeht. Dabei verläuft der Kopfradius vorzugsweise derart, dass er die beiden Flankenradien tangential miteinander verbindet.
  • Der einfache, tangentiale Verbindungsradius ist dabei ein einzelner Radius, der an beiden Seiten tangential in die Zahnflanken übergeht und den Zahnkopf ausbildet. Daher kann der Verbindungsradius auch als einfacher, tangentialer Zahnkopfradius bezeichnet werden.
  • Durch die zwei Flankenradien und den Kopfradius kann die Ausformung des Zahnkopfes flexibler und vielseitiger gestaltet werden. Die Radien können verschieden zueinander angeordnet werden, so dass sich für eine Zahnflankenhöhe unterschiedliche Zahnkopfhöhen und/oder für eine Zahnkopfhöhe unterschiedliche Zahnflankenhöhen ergeben können, wohingegen der einfache tangentiale Verbindungsradius immer eine exakte Paarung einer vorbestimmten Zahnflankenhöhe und einer vorbestimmen Zahnkopfhöhe ergibt. So kann die Geometrie der Zähne der Stirnverzahnung abhängig von der geplanten Anwendung angepasst werden. Die Flankenradien sind vorzugsweise identisch zueinander, um ein symmetrisches Querschnittsprofil eines Zahns der Stirnverzahnung zu erhalten.
  • Gemäß einer Ausführungsform gehen die zwei Flankenradien und der Kopfradius im Wesentlichen tangential ineinander über. Insbesondere ist der Kopfradius derart ausgebildet, dass er tangential in die Flankenradien übergeht. Mit anderen Worten kann man sagen, dass der Kopfradius als eine gekrümmt verlaufende Verbindungslinie ausgebildet ist, die die beiden Flankenradien im Wesentlichen tangential miteinander verbindet. Abhängig von der Größe des Kopfradius ist der Zahnkopf flacher oder spitzer ausgebildet.
  • Eine im Wesentlichen tangential ausgeführte Verbindung der Flankenradien durch den Kopfradius ermöglicht eine einfache Fertigung der Stirnverzahnung, insbesondere durch einen Umformprozess, und vereinfacht die Montage. Alternativ ist es auch möglich, dass der Kopfradius unter Ausbildung einer Kante in die Flankenradien übergeht.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist bei einer vorbestimmten, im Wesentlichen gleichen, Zahnflankenhöhe die Zahnkopfhöhe des Zahns mit dem Zahnkopf aus den zwei Flankenradien und dem Kopfradius kleiner als eine Zahnkopfhöhe des Zahns mit dem Zahnkopf aus dem einfachen, tangentialen Verbindungsradius. Durch die geringere Zahnkopfhöhe ist bei der Herstellung der Stirnverzahnung durch einen Umformprozess zur Erzeugung der Zahnform ein geringerer Umformgrad erforderlich, wodurch der zur Ausbildung der Zahnform erforderliche Fließwiderstand des Materials reduziert ist, und die Ausformung der Verzahnung verbessert werden kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist bei einer vorbestimmten, im Wesentlichen gleichen, Zahnkopfhöhe die Zahnflankenhöhe des Zahns mit dem Zahnkopf aus den zwei Flankenradien und dem Kopfradius größer-als eine Zahnflankenhöhe des Zahns mit dem Zahnkopf aus dem einfachen, tangentialen Verbindungsradius. Die größere Zahnflankenhöhe bietet eine größere Kontaktfläche für den axialen Eingriff mit einer Gegenverzahnung und ermöglicht so, eine verbesserte Drehmomentübertragung. Darüber hinaus vereinfacht eine solche Zahnform die Montierbarkeit. Dabei kann sowohl eine spitzere Kopfausformung als auch eine flachere Kopfausformung umgesetzt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Zahnkopfhöhe aus den zwei Flankenradien und dem Kopfradius kleiner als die Zahnkopfhöhe aus dem einfachen, tangentialen Verbindungsradius, wenn die Zahnflankenhöhe des Zahns mit dem Zahnkopf aus den zwei Flankenradien und dem Kopfradius kleiner oder größer als die Zahnflankenhöhe des Zahns mit dem Zahnkopf aus dem einfachen, tangentialen Verbindungsradius ist.
  • Die geringere Zahnkopfhöhe ermöglicht eine stumpfere bzw. flachere Ausformung des Zahnkopfes, wodurch der Umformgrad zur Erzeugung der Zahnform bei der Herstellung der Stirnverzahnung durch einen Umformprozess, geringer ist. Somit ist eine zur Ausformung des Zahns erforderliche Prozesskraft bzw. Umformkraft reduziert und die Ausformung des Zahns dadurch vereinfacht. Darüber hinaus kann die Zahnflankenhöhe unabhängig von der Zahnkopfhöhe gewählt werden. Dies ermöglicht eine individuelle Anpassung der Zahnflankenhöhe an das im Betrieb durch die Stirnverzahnung zu übertragende Drehmoment.
  • Mit anderen Worten kann man sagen, dass die Ausbildung des Zahnkopfes aus mehreren Radien es ermöglicht, die Zahnkopfhöhe im Wesentlichen unabhängig von der Zahnflankenhöhe zu wählen. Dadurch ist es möglich, die Anpassung der Stirnverzahnung an die jeweiligen Betriebsbedingungen zu verbessern und/oder die Montage zu vereinfachen.
  • Figurenliste
  • Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
    • 1 eine schematische Darstellung einer Stirnverzahnung,
    • 2 eine schematische Darstellung einer Zahnkopfform eines Zahns der Stirnverzahnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
    • 3 eine schematische Darstellung einer weiteren Zahnkopfform eines Zahns der Stirnverzahnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
    • 4 eine schematische Darstellung einer weiteren Zahnkopfform eines Zahns der Stirnverzahnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
    • 5 eine schematische Darstellung einer weiteren Zahnkopfform eines Zahns der Stirnverzahnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 1 zeigt eine beispielhafte schematische Darstellung einer Stirnverzahnung 1 in einer perspektivischen Darstellung. Die Stirnverzahnung 1 weist mehrere Zähne 2 auf, die in Umfangsrichtung durch Zahnlücken 3 getrennt auf einer Fläche, bspw. einer Stirnfläche einer Welle angeordnet sind. Ein Zahnprofil 4 der Zähne 2 ist dabei in Axialrichtung A, hier die Richtung der Rotationsachse X, ausgebildet. Die Erstreckungsrichtung der Zähne 2 entspricht der Radialrichtung R.
  • Jeder der Zähne 2 weist Zahnflanken 5 und einen Zahnkopf 6 auf. Die Zahnflanken 5 sind an Seitenflächen des Zahns 2 ausgebildet und gegen tangential in den Zahnkopf 6 über, der im Wesentlichen mittig die „Spitze“ des Zahn 2 bildet und in Axialrichtung A gesehen den höchsten Punkt eines Zahns 2 umfasst.
  • Die Stirnverzahnung 1 kann auch als Hirth-Verzahnung bezeichnet werden und ist eine axial wirksame Verzahnung, die als eine formschlüssige Kopplung von rotierenden Elementen, bspw. zur Kopplung von angetriebenen Radlagern an die Antriebswelle, zur Drehmomentübertragung eingesetzt werden kann. Hierzu greift die Stirnverzahnung 1 in der Axialrichtung A in eine entsprechend ausgebildete Gegenverzahnung (nicht dargestellt) ein. Bei einer solchen Verbindung liegen die Zähne 2 an den Zähnen der Gegenverzahnung statisch und flächig an.
  • Die 2 bis 5 zeigen schematische Darstellungen eines Zahnprofils 4 eines Zahn 2 der Stirnverzahnung 1 zur Ausformung der Zahnflanken 5 und des Zahnkopfs 6 gemäß verschiedener Ausführungsformen der Erfindung. Hierbei wird der Zahnkopf 6 durch mehrere Radien gebildet, die jeweils tangential miteinander verbunden sind sowie tangential in die Zahnflanken 5 übergehen.
  • 2 zeigt eine Vorderansicht des Zahnprofils 4 zur Darstellung einer möglichen Zahnkopfform gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, bei der der Zahnkopf 6 durch insgesamt drei Radien, zwei Flankenradien 7 und einen Kopfradius 8 ausgebildet ist. In 2 sind die zwei Flankenradien 7 und der Kopfradius 8 gleich groß, wobei die beiden Flankenradien 7 so angeordnet sind, dass sie an den Seiten des Zahnprofils 4 tangential in die Zahnflanken 5 übergehen. Der Kopfradius 8 ist in Axialrichtung A betrachtet höher angeordnet als die Flankenradien 7 und zur Ausformung des Zahnkopfes 6 sind die Flankenradien 7 und der Kopfradius 8 über Verbindungstangenten 9 tangential miteinander verbunden.
  • Darüber hinaus ist in 2 ein einfacher, tangentialer Verbindungsradius 10 dargestellt, der beidseitig tangential in Zahnflanken 5' übergeht. Der einfache, tangentiale Verbindungradius 10 beschreibt die Möglichkeit die Form eines Zahnkopfes 6' mit nur einem Radius auszubilden. Daher kann der einfache, tangentiale Verbindungsradius auch als einfacher, tangentialer Zahnkopfradius 11 bezeichnet werden. Sowohl die Flankenradien 7 als auch der Kopfradius 8 sind kleiner als der einfache, tangentiale Verbindungsradius 10.
  • Es ist zu erkennen, dass eine Zahnkopfhöhe h6 des Zahnkopfes 6, der durch die zwei Flankenradien 7 und den Kopfradius 8, die über die Verbindungstangenten 9 tangential miteinander verbunden sind, gebildet wird, kleiner ist als eine Zahnkopfhöhe h6' des Zahnkopfes 6', der durch den einfachen, tangentialen Verbindungsradius 10 gebildet wird, wenn eine Zahnflankenhöhe h5 des Zahns 2 mit dem Zahnkopf 6 gleich einer Zahnflankenhöhe h5' eines Zahns 2 mit dem Zahnkopf 6' ist. Die Zahnflankenhöhe h5, h5' sowie die Zahnkopfhöhe h6, h6' werden auf eine Zahnbasisebene 12 bezogen gemessen. Die Zahnbasisebene 12 entspricht der Ebene, in der der Zahn 2 und eine benachbarte Zahnlücke 3 gleichbreit sind.
  • Durch die geringere Zahnkopfhöhe h6 ist der Umformgrad zur Erzeugung der Form des Zahnkopfes 6 geringer als der zur Erzeugung der Form des Zahnkopfes 6'. Darüber hinaus ist der Zahnkopf 6 spitzer ausgebildet als der Zahnkopf 6', was die Montierbarkeit erleichtert. Der Begriff Montierbarkeit beschreibt die Montage, also das Zusammenfügen, der Stirnverzahnung 1 mit einer entsprechend ausgebildeten Gegenverzahnung. Eine spitzere Form des Zahnkopfes 6 reduziert das Risiko einer Zahn-auf-Zahn-Stellung während der Montage der Stirnverzahnung 1 mit der entsprechend ausgebildeten Gegenverzahnung.
  • 3 zeigt eine Vorderansicht des Zahnprofils 4 zur Darstellung einer möglichen Zahnkopfform gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, bei der der Zahnkopf 6, wie in 2, aus den zwei Flankenradien 7 und dem Kopfradius 8 ausgebildet ist. Die in 3 dargestellte Ausführungsform stimmt im Wesentlichen mit der in 2 dargestellten Ausführungsform überein, weshalb nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen wird.
  • In 3 ist die Zahnkopfhöhe h6 des Zahns 2 mit dem Zahnkopf 6 gleich der Zahnkopfhöhe h6' des Zahns 2 mit dem Zahnkopf 6'. Es ist zu erkennen, dass bei gleicher Zahnkopfhöhe, die Zahnflankenhöhe h5 der Zahnflanke 5 des Zahns 2 mit dem Zahnkopf 6 größer ist als die Zahnflankenhöhe h5' einer Zahnflanke 5' des Zahns 2 mit dem Zahnkopf 6'. Die größere Zahnflankenhöhe h5 bietet eine größere Kontaktfläche für eine Drehmomentübertragung beim Eingriff mit einer entsprechend ausgebildeten Gegenverzahnung. Dies ermöglicht im Betrieb eine verbesserte Drehmomentübertragung. Darüber hinaus ist der Zahnkopf 6 spitzer ausgebildet als der Zahnkopf 6', was die Montierbarkeit erleichtert.
  • In den 2 und 3 sind die Flankenradien 7 genauso groß wie der Kopfradius 8. Es ist aber auch denkbar, dass die Flankenradien 7 und der Kopfradius 8 verschieden sind, wobei sowohl die Flankenradien 7 als auch der Kopfradius 8 kleiner sind als der einfache, tangentiale Verbindungsradius 10. Die beiden Flankenradien 7 sind vorzugsweise gleich groß, um ein im Wesentlichen symmetrisches Zahnprofil 4 zu erhalten.
  • 4 zeigt eine Vorderansicht des Zahnprofils 4 zur Darstellung einer möglichen Zahnkopfform gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, bei der der Zahnkopf 6 durch insgesamt drei Radien, zwei Flankenradien 7 und einen Kopfradius 8, ausgebildet ist. In 4 sind die zwei Flankenradien 7 gleich groß, wobei die beiden Flankenradien 7 so angeordnet sind, dass sie an den Seiten des Zahnprofils 4 tangential in die Zahnflanken 5 übergehen. Der Kopfradius 8 ist größer als die Flankenradien 7 und in Axialrichtung A betrachtet so angeordnet, dass der Kopfradius 8 zur Ausformung des Zahnkopfes 6 tangential in die Flankenradien 7 übergeht.
  • Darüber hinaus ist in 4 der einfache, tangentiale Verbindungsradius 10 dargestellt, der beidseitig tangential in die Zahnflanken 5' übergeht. Die Flankenradien 7 gemäß der in 4 dargestellten Ausführungsform sind kleiner als der einfache, tangentiale Verbindungsradius 10, während der Kopfradius 8 größer ist als der einfache, tangentiale Verbindungsradius 10.
  • Es ist zu erkennen, dass die Zahnkopfhöhe h6 des Zahnkopfes 6, der durch die zwei Flankenradien 7 und den Kopfradius 8, die tangential ineinander übergehen, gebildet wird, kleiner ist als eine Zahnkopfhöhe h6' des Zahnkopfes 6', der durch den einfachen, tangentialen Verbindungsradius 10 gebildet wird, wenn die Zahnflankenhöhe h5 des Zahns 2 mit dem Zahnkopf 6 gleich der Zahnflankenhöhe h5' eines Zahns 2 mit dem Zahnkopf 6' ist.
  • Durch die geringere Zahnkopfhöhe h6 ist der Umformgrad zur Erzeugung der Form des Zahnkopfes 6 geringer als der zur Erzeugung der Form des Zahnkopfes 6'. Darüber hinaus ist durch die geringere Zahnkopfhöhe h6 die Montierbarkeit erleichtert, da durch der geringeren Umformgrad eine Plateaubildung am Zahnkopf 6 deutlich reduziert oder gar ganz vermieden wird. Dadurch ist das Risiko einer Zahn-auf-Zahn-Stellung während der Montage der Stirnverzahnung 1 mit der entsprechend ausgebildeten Gegenverzahnung reduziert.
  • 5 zeigt eine Vorderansicht des Zahnprofils 4 zur Darstellung einer möglichen Zahnkopfform gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, bei der der Zahnkopf 6, wie in 4, aus den zwei Flankenradien 7 und dem Kopfradius 8 ausgebildet ist. Die in 5 dargestellte Ausführungsform stimmt im Wesentlichen mit der in 4 dargestellten Ausführungsform überein, weshalb nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen wird.
  • In 5 ist die Zahnkopfhöhe h6 des Zahns 2 mit dem Zahnkopf 6 gleich der Zahnkopfhöhe h6' des Zahns 2 mit dem Zahnkopf 6'. Es ist zu erkennen, dass bei gleicher Zahnkopfhöhe, die Zahnflankenhöhe h5 der Zahnflanke 5 des Zahns 2 mit dem Zahnkopf 6 größer ist als die Zahnflankenhöhe h5' einer Zahnflanke 5' des Zahns 2 mit dem Zahnkopf 6'. Die größere Zahnflankenhöhe h5 bietet eine größere Kontaktfläche für eine Drehmomentübertragung beim Eingriff mit einer entsprechend ausgebildeten Gegenverzahnung. Dies ermöglicht im Betrieb eine verbesserte Drehmomentübertragung. Darüber hinaus ist der Zahnkopf 6 flacher ausgebildet als der Zahnkopf 6', wodurch der Umformgrad zur Erzeugung der Form des Zahnkopfes 6 reduziert ist, was die Montierbarkeit erleichtert und/oder das Risiko einer Zahn-auf-Zahn-Stellung während der Montage der Stirnverzahnung 1 mit der entsprechend ausgebildeten Gegenverzahnung reduziert.
  • Aus der Zusammenschau der Figuren ist zu erkennen, dass die Ausformung des Zahnkopfes 6 durch mehrere Radien deutlich flexibler ist bzgl. der Auslegung der Zahnflankenhöhe und der Zahnkopfhöhe und/oder der Zahnkopfform, als der einfache, tangentiale Verbindungsradius. Dadurch kann die Stirnverzahnung 1, insbesondere die Zähne 2, an die jeweiligen Anforderungen der geplanten Verwendung angepasst werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Stirnverzahnung
    2
    Zahn
    3
    Zahnlücke
    4
    Zahnprofil
    5, 5'
    Zahnflanke
    6, 6'
    Zahnkopf
    7
    Flankenradius
    8
    Kopfradius
    9
    Verbindungstangente
    10
    einfacher, tangentialer Verbindungsradius
    11
    einfacher, tangentialer Zahnkopfradius
    12
    Zahnbasisebene
    A
    Axialrichtung
    R
    Radialrichtung
    X
    Rotationsachse
    h5, h5'
    Zahnflankenhöhe
    h6, h6'
    Zahnkopfhöhe
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2363301 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Stirnverzahnung (1) für eine Radlageranordnung, aufweisend: mehrere Zähne (2), die stirnseitig angeordnet sind, sich radial erstrecken und dazu eingerichtet sind, axial in Zähne einer Gegenverzahnung zu greifen, wobei jeder der Zähne (2) Zahnflanken (5) und einen Zahnkopf (6) aufweist, die bezogen auf eine Zahnbasisebene (12) eine vorbestimmte Zahnflankenhöhe (h5) und eine vorbestimmte Zahnkopfhöhe (h6) aufweisen, wobei die Zahnflanken (5) und der Zahnkopf (6) tangential ineinander übergehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnkopf (6) aus zumindest zwei Radien (7,8) ausgebildet ist, die im Wesentlichen tangential miteinander gekoppelt sind.
  2. Stirnverzahnung (1) nach Anspruch 1, wobei der Zahnkopf (6) aus zwei Flankenradien (7) und einem Kopfradius (8) ausgebildet ist, wobei die zwei Flankenradien (7) und der Kopfradius (8) jeweils kleiner sind als ein einfacher, tangentialer Verbindungradius (10), der dazu eingerichtet ist, den Zahnkopf (6') auszubilden und seitlich im Wesentlichen tangential in die Zahnflanken (5') übergeht.
  3. Stirnverzahnung (1) nach Anspruch 2, wobei die Flankenradien (7) und der Kopfradius (8) über Verbindungsgeometrien im Wesentlichen tangential miteinander gekoppelt sind.
  4. Stirnverzahnung (1) nach Anspruch 3, wobei die Verbindungsgeometrien als Verbindungsgeraden und/oder Verbindungsradien und/oder Freiformverbindungslinien ausgebildet sind.
  5. Stirnverzahnung (1) nach Anspruch 4, wobei die Verbindungsgeraden als Verbindungstangenten (9) ausgebildet sind, die die Flankenradien (7) und den Kopfradius (8) tangential miteinander verbinden.
  6. Stirnverzahnung (1) nach Anspruch 1, wobei der Zahnkopf (6) aus zwei Flankenradien (7) und einem Kopfradius (8) ausgebildet ist, wobei die zwei Flankenradien (7) jeweils kleiner sind als ein einfacher tangentialer Verbindungradius (10), der dazu eingerichtet ist, den Zahnkopf (6') auszubilden und seitlich tangential in die Zahnflanken (5') übergeht, und wobei der Kopfradius (8) größer ist als der einfache, tangentiale Verbindungsradius (10).
  7. Stirnverzahnung (1) nach Anspruch 6, wobei die zwei Flankenradien (7) und der Kopfradius (8) tangential ineinander übergehen.
  8. Stirnverzahnung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei bei einer vorbestimmten gleichen Zahnflankenhöhe (h5, h5') die Zahnkopfhöhe (h6) des Zahns (2) mit dem Zahnkopf (6) aus den zwei Flankenradien (7) und dem Kopfradius (8) kleiner ist als eine Zahnkopfhöhe (h6') des Zahns (2) mit dem Zahnkopf (6') aus dem einfachen, tangentialen Verbindungsradius (10).
  9. Stirnverzahnung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei bei einer vorbestimmten gleichen Zahnkopfhöhe (h6, h6') die Zahnflankenhöhe (h5) des Zahns (2) mit dem Zahnkopf (6) aus den zwei Flankenradien (7) und dem Kopfradius (8) größer ist als eine Zahnflankenhöhe (h5') des Zahns (2) mit dem Zahnkopf (6') aus dem einfachen, tangentialen Verbindungsradius (10).
  10. Stirnverzahnung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die Zahnkopfhöhe (h6) des Zahns (2) mit dem Zahnkopf (6) aus den zwei Flankenradien (7) und dem Kopfradius (8) kleiner ist als die Zahnkopfhöhe (h6') des Zahns (2) mit dem Zahnkopf (6') aus dem einfachen, tangentialen Verbindungsradius (10), wenn die Zahnflankenhöhe (h5) des Zahns (2) mit dem Zahnkopf (6) aus den zwei Flankenradien (7) und dem Kopfradius (8) kleiner oder größer als die Zahnflankenhöhe (h5') des Zahns (2) mit dem Zahnkopf (6') aus dem einfachen, tangentialen Verbindungsradius (10) ist.
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