DE102022002624A1

DE102022002624A1 - Zahnrad, insbesondere Zahnkranz

Info

Publication number: DE102022002624A1
Application number: DE102022002624.4A
Authority: DE
Inventors: Zili Wu
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2021-08-20
Filing date: 2022-07-18
Publication date: 2023-02-23
Also published as: WO2023020711A1

Abstract

Zahnrad,wobei das Zahnrad aus Segmenten zusammengesetzt ist,wobei jedes Segment- einen Tragbereich,- einen in Umfangsrichtung vorne angeordneten ersten Flanschbereich aufweist und- einen in Umfangsrichtung hinten angeordneten zweiten Flanschbereich aufweist,wobei der erste Flanschbereich eines jeweiligen Segments mit einem ersten Oberflächenbereich am zweiten Oberflächenbereich des zweiten Flanschbereichs eines zum jeweiligen Segment nächstbenachbarten Segment anliegt,wobei zumindest eine durch den ersten Flanschbereich des jeweiligen Segments und den Flanschbereich des jeweiligen nächstbenachbarten Segments durchgehende Schraube die Segmente verbindet,wobei in den Tragbereich des Segments eine Verzahnung eingebracht ist,wobei die Verzahnung als Schrägverzahnung ausgeführt ist,wobei der erste Oberflächenbereich sich parallel zum zum Oberflächenbereich jeweils nächstbenachbarten Zahn der Verzahnung des jeweiligen Segments erstreckt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zahnrad, insbesondere Zahnkranz.
Aus der WO 2013/020639 A1 ist ein aus Segmenten zusammengesetztes Zahnrad bekannt, das eine Schrägverzahnung aufweist. Wie in der dortigen 3 und 4 erkennbar schließt der in Umfangsrichtung äußerste Zahn des Segments nicht bündig an die Verbindungsfläche mit dem dortigen Bezugszeichen 42 an, sondern steht über. Durch die Verbindungsfläche gehen Schrauben durch.
Aus der DE 10 2008 054 189 A1 ist ein Trommelantrieb und ein Ringsegment hierzu bekannt.
Aus der DE 10 2016 010 084 A1 ist ein Zahnrad mit Schrägverzahnung bekannt.
Aus der DE 370560 A ist ein unterteiltes Zahnrad bekannt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Zahnrad weiterzubilden, wobei eine hohe Standzeit erreichbar sein soll.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Zahnrad nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Zahnrad, insbesondere Zahnkranz, sind, dass das Zahnrad aus in bezogen auf die Drehachse des Zahnrads Umfangsrichtung hintereinander angeordneten Segmenten zusammengesetzt ist,
wobei jedes Segment

- einen Tragbereich,
- einen in Umfangsrichtung vorne angeordneten ersten Flanschbereich aufweist und
- einen in Umfangsrichtung hinten angeordneten zweiten Flanschbereich

Von Vorteil ist dabei, dass mechanische Spannungen sich nur weniger aufbauen können. Denn der Übergang von der Verzahnung zum Oberflächenbereich ist ohne Überstand oder Rücknahme ausgeführt. Somit schließt der Oberflächenbereich bündig an die Verzahnung an und die Spannungskräfte verteilen sich möglichst gleichmäßig. Dazu ist die Standzeit erhöht beziehungsweise ein höheres Drehmoment übertragbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das jeweilige Segment einen Schwertbereich und Streben auf,
wobei der Tragbereich und der Schwertbereich über die Streben und auch über den ersten Flanschbereich verbunden sind,
insbesondere wobei der erste Flanschbereich sich radial zwischen dem Tragbereich und dem Schwertbereich befindet,
insbesondere wobei der erste Flanschbereich am in Umfangsrichtung vorderen Stirnbereich des Segments angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass mit geringem Materialaufwand eine hohe Stabilität erreichbar ist und somit ein hohes Drehmoment bei geringem Materialaufwand übertragbar ist und eine hohe Standzeit erreichbar ist.
Im Unterschied zum Stand der Technik ragt die Schraube durch den ersten Oberflächenbereich hindurch. Dieser ist in Schrägungsrichtung sich erstreckend ausgebildet. Somit ist ein bündiges Anschließen des nächstbenachbarten Zahns an den ersten Oberflächenbereich entlang der gesamten axialen Ausdehnung des Zahns ermöglicht.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind der Tragbereich und der Schwertbereich auch über den zweiten Flanschbereich verbunden,
insbesondere wobei der zweite Flanschbereich sich radial zwischen dem Tragbereich und dem Schwertbereich befindet,
insbesondere wobei der zweite Flanschbereich am in Umfangsrichtung hinteren Stirnbereich des Segments angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass das Segment steif ausgeführt ist und mit geringem Materialaufwand ein hohes Drehmoment übertragbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Streben in Umfangsrichtung voneinander mittels in axialer Richtung durchgehender Ausnehmungen beabstandet,
insbesondere wobei die Ausnehmungen jeweils eine in Umfangsrichtung gemessen lichte Weite aufweisen, die mit zunehmendem Radialabstand zunimmt, insbesondere in einem Radialabstandsbereich, der zumindest 70% des von den Ausnehmungen insgesamt überdeckten Radialabstandsbereichs übertrifft. Von Vorteil ist dabei, dass eine hohe Stabilität bei geringem Materialaufwand erreichbar ist.
Insbesondere ist die axiale Richtung parallel zu Richtung der Drehachse des Zahnrads ausgerichtet.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind der Tragbereich, der Schwertbereich, der erste Flanschbereich, der zweite Flanschbereich und die Streben einstückig, insbesondere einteilig, ausgeführt, insbesondere ist also das Segment aus einem Stück Stahl gefertigt. Von Vorteil ist dabei, dass das Segment als Gussteil herstellbar ist, worauf die Verzahnung sowie die Oberflächenbereiche fein bearbeitbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Segment aus ADI gefertigt, insbesondere also aus einem bainitischen Gusseisen mit Kugelgraphit, insbesondere aus einem wärmebehandelten duktilen Sphäroguss. Von Vorteil ist dabei, dass zwar ein großer Fertigungsaufwand notwendig ist, jedoch ist eine hohe Tragfähigkeit erreichbar und somit ein hohes Drehmoment übertragbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der erste und/oder zweite Oberflächenbereich eben ausgeführt und/oder im Wesentlichen eben ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass die Berührfläche der beiden Segmente genügend groß vorsehbar ist, so dass die beiden zu verbindenden Segmente mit hoher Anpresskraft aufeinander pressbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Normalenrichtung des ersten Oberflächenbereichs den Schrägungswinkel zu derjenigen Tangentialrichtung auf, welche zum ersten Oberflächenbereich gehört. Von Vorteil ist dabei, dass sich der Oberflächenbereich parallel zur Verzahnung erstreckt. Somit mündet der der Zahnfuß über seine gesamte axiale Länge direkt in den ebenen Oberflächenbereich. Auf diese Weise ist ein Überstand oder eine Rücknahme vermieden und somit der Aufbau von mechanischen Spannungen geringgehalten.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in den ersten Oberflächenbereich eine erste Stufenbohrung eingebracht, durch welche die Schraube hindurchragt,
insbesondere wobei die Bohrachse der ersten Stufenbohrung nicht parallel zur Normalenrichtung des ersten Oberflächenbereichs ausgerichtet ist und/oder den Schrägungswinkel zur Normalenrichtung des ersten Oberflächenbereichs aufweist. Von Vorteil ist dabei, dass die Stufenbohrung einfach herstellbar ist und die Schraube durch den vor der ersten Stufe aufgeweiteten Bereich, also Ringspalt, vor Scherkräften der Segmente schützbar ist. Durch das weiter entfernte Einleiten von Kräften ist eine geringere Scherkraft innerhalb der Schraube aufbaubar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der minimale Abstand zwischen der Stufe der ersten Stufenbohrung und dem ersten Oberflächenbereich in Umfangsrichtung um die Bohrachse der ersten Stufenbohrung herum veränderlich, insbesondere abhängig vom zugehörigen Umfangswinkel um die Bohrachse herum. Von Vorteil ist dabei, dass die Stufenbohrung um den Schrägungswinkel geneigt zur Normalenrichtung ausgerichtet ist. Somit ist die Stufenbohrung zwar in Tangentialrichtung ausgerichtet, der Flanschbereich jedoch ist parallel zur Verzahnung ausgeführt. Auf diese Weise ist einerseits eine hohe Standzeit erreicht, indem kein Überstand oder dergleichen auftritt und dadurch die mechanischen Spannungen reduziert sind und glatt verlaufen. Andererseits sind die Schrauben in Tangentialrichtung, also in der zur radialen Richtung des Zahnrads an der Berührfläche senkrechten tangentialen Richtung, ausgerichtet.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung nimmt der lichte Innendurchmesser der ersten Stufenbohrung mit zunehmendem Abstand zum ersten Oberflächenbereich monoton zu. Von Vorteil ist dabei, dass im Bereich der Berührung der beiden Flanschbereiche der miteinander diese Weise sind die Scherkräfte umleitbar und somit die Belastung der Schraube erniedrigt und die Standzeit erhöht.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in den zweiten Oberflächenbereich eine zweite Stufenbohrung eingebracht, durch welche die Schraube hindurchragt. Von Vorteil ist dabei, dass beim anderen Segment ebenfalls eine tangential gerichtete Stufenbohrung in den gegenüber einer Radialfläche um den Schrägungswinkel geneigten Oberflächenbereich eingebracht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Bohrachse der zweiten Stufenbohrung nicht parallel zur Normalenrichtung des ersten Oberflächenbereichs ausgerichtet und/oder weist den Winkelbetrag des Schrägungswinkels zur Normalenrichtung des ersten Oberflächenbereichs auf. Von Vorteil ist dabei, dass die Standzeit erhöht ist, da ein Überstand der Verzahnung vermieden ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der minimale Abstand zwischen der Stufe der zweiten Stufenbohrung und dem zweiten Oberflächenbereich in Umfangsrichtung um die Bohrachse der zweiten Stufenbohrung herum veränderlich, insbesondere abhängig vom zugehörigen Umfangswinkel um die Bohrachse herum. Von Vorteil ist dabei, dass die Schrauben in tangentialer Richtung und der Oberflächenbereich um den Schrägungswinkel geneigt angeordnet sind. Somit ist ein überstand der Verzahnung vermieden und die Standzeit erhöht.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung nimmt der lichte Innendurchmesser der zweiten Stufenbohrung mit zunehmendem Abstand zum zweiten Oberflächenbereich monoton zu. Von Vorteil ist dabei, dass ein die Schraube schützender Ringspalt die Schraube im Berührbereich der beiden Flanschbereiche umgibt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist auf einen Gewindebereich der Schraube eine Gewindemutter aufgeschraubt, so dass die Flanschbereiche des jeweiligen Segments und des dazu nächstbenachbarten Segments zwischen der Mutter und dem Schraubenkopf der Schraube aufeinandergedrückt werden. Von Vorteil ist dabei, dass die Segmente einfach und kostengünstig verbindbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umgibt ein Ringspalt die Schraube in einem in Richtung der Schraubenachse gesehenen Bereich, der zwischen dem Berührbereich der Schraube mit dem ersten Flanschbereich angeordnet ist und dem Berührbereich der Schraube mit dem zweiten Flanschbereich angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Schraube geschützt ist vor zu großen Scherkräften und somit die Standzeit erhöht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Ringspalt den von dem Berührbereich zwischen dem ersten und zweiten Oberflächenbereich in Schraubenachsrichtung überdeckten Bereich. Von Vorteil ist dabei, dass die Schraube vor zu hohen Scherkräften geschützt ist und somit die Standzeit erhöht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der erste Flanschbereich eine in Umfangsrichtung durchgehende Ausnehmung auf, deren lichter Durchmesser, größter Innendurchmesser und/oder lichter Öffnungsbereich in Umfangsrichtung mit zunehmendem Abstand zum ersten Oberflächenbereich monoton abnimmt Von Vorteil ist dabei, dass zur Verbindung der Segmente einerseits eine Mutter und andererseits ein Schraubenkopf der Schraube auf den Flanschbereich drückt und zwar auf der Seite des verengten Bereichs der Ausnehmung. Die Ausnehmung ist verbreitert zum Berührbereich hin. Denn dort fungiert ein genügend großer Oberflächenbereich als Berührbereich. Die Flächenpressung ist also genügend klein gehalten. Das Anpressen der Mutter und des Schraubenkopfes geschieht jedoch in einem sehr geringen Flächenbereich. Außerdem ist nicht nur eine Schraube, sondern mehrere entsprechende Schrauben vorgesehen und somit eine hohe Pressung ausüben. Da aber dort die Ausnehmung verengt ist, ist genügend Material zur Aufnahme der hohen Presskräfte vorhanden. Die Aufweitung der Ausnehmung zum Berührbereich hin spart jedoch auch Material ein und somit Gewicht.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der zweite Flanschbereich eine in Umfangsrichtung durchgehende Ausnehmung auf, deren lichter Durchmesser, größter Innendurchmesser und/oder lichter Öffnungsbereich entgegen der Umfangsrichtung mit zunehmendem Abstand zum zweiten Oberflächenbereich monoton abnimmt. Von Vorteil ist dabei, dass zur Verbindung der Segmente einerseits eine Mutter und andererseits ein Schraubenkopf der Schraube auf den Flanschbereich drückt und zwar auf der Seite des verengten Bereichs der Ausnehmung. Die Ausnehmung ist verbreitert zum Berührbereich hin. Denn dort fungiert ein genügend großer Oberflächenbereich als Berührbereich. Die Flächenpressung ist also genügend klein gehalten. Das Anpressen der Mutter und des Schraubenkopfes geschieht jedoch in einem sehr geringen Flächenbereich. Außerdem ist nicht nur eine Schraube, sondern mehrere entsprechende Schrauben vorgesehen und somit eine hohe Pressung ausüben. Da aber dort die Ausnehmung verengt ist, ist genügend Material zur Aufnahme der hohen Presskräfte vorhanden. Die Aufweitung der Ausnehmung zum Berührbereich hin spart jedoch auch Material ein und somit Gewicht.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:

In der 1 ist eines der Segment 1 dargestellt, aus denen ein erfindungsgemäßes Zahnrad, insbesondere ein Zahnkranz, zusammengesetzt ist.
In der 2 ist eine Draufsicht auf das Segment 1, insbesondere aus einer radialen Richtung, dargestellt.
In der 3 ist eine Seitenansicht auf zwei der mit Schrauben 30 verbundenen Segmente 1 gezeigt.
In der 4 ist der Verbindungsbereich der beiden Segmente 1 in Schnittansicht dargestellt.
In der 5 ist das Segment 1 in Schrägansicht dargestellt.
In der 6 ist der Verbindungsbereich der beiden Segmente 1 um eine der Schrauben 30 herum schematisch skizziert, insbesondere so dass 6 einem vergrößerten Ausschnitt der 4 entspricht.

Wie in den Figuren dargestellt, weist ein jeweiliges Segment 1 einen Schwertbereich 4 auf, mit dem das Segment mittels Schrauben an einer vom Zahnrad, insbesondere Zahnkranz, anzutreibenden Trommel, insbesondere Zementtrommel, befestigt ist. Alternativ ist auch eine Schweißverbindung ausführbar. Dabei ragt der Schwertbereich 4 zwischen zwei Ringbereiche der Trommel und wird mit diesen Ringbereichen schweißverbunden. Bei der Ausführung mit Schrauben werden die Schrauben jeweils in axialer Richtung durch die Ringbereiche und auch den Schwertbereich 4 geführt.
Wie in den Figuren gezeigt, ist am radial äußeren Umfang des Segments 1 des Zahnrads die Verzahnung 3 in einen Tragbereich 7 eingebracht.
Die Verzahnung 3 ist als Schrägverzahnung mit einem Schrägungswinkel 20 ausgeführt.
Der Tragbereich 7 ist über radial zwischen dem Schwertbereich 4 und dem Tragbereich 7 angeordnete Streben 6 verbunden. Die Streben sind in Umfangsrichtung voneinander mittels in axialer Richtung durchgehender Ausnehmungen 2 beabstandet.
Die axiale Richtung ist parallel zu Richtung der Drehachse des Zahnrads.
Jede der Ausnehmungen 2 ist mit zunehmendem Radialabstand zur Drehachse des Zahnrads zunehmend in Umfangsrichtung weiter ausgedehnt.
Außerdem sind der Tragbereich 7 und der Schwertbereich 4 auch über einen ersten Flanschbereich 5 verbunden, insbesondere welcher sich radial zwischen dem Tragbereich 7 und dem Schwertbereich 4 befindet. Der erste Flanschbereich 5 ist am in Umfangsrichtung vorderen Stirnbereich des Segments 1 angeordnet.
Außerdem sind der Tragbereich 7 und der Schwertbereich 4 auch über einen zweiten Flanschbereich 5 verbunden, insbesondere welcher sich radial zwischen dem Tragbereich 7 und dem Schwertbereich 4 befindet. Der zweite Flanschbereich 5 ist am in Umfangsrichtung hinteren Stirnbereich des Segments 1 angeordnet.
Die vorzugsweise fein bearbeitete, insbesondere geschliffene, vordere und hintere Stirnfläche des Segments ist jeweils ein Oberflächenbereich des ersten beziehungsweise zweiten Flansches 5. Diese Oberflächenbereiche dienen der Verbindung nächstbenachbarter Segmente 1. Somit sind die einander berührenden Flansche 5 zweier benachbarter, miteinander verbundenen Segmente 1 präzise zueinander ausrichtbar. Die Oberflächenbereiche fungieren also als Ausrichtflächen und/oder Zentrierflächen.
Die Oberflächenbereiche sind vorzugsweise als ebene Flächen ausgeführt
Diese Oberflächenbereiche sind parallel zum Zahnfußverlauf des zum Flansch 5 jeweils nächstbenachbarten Zahns des Segments 1 ausgerichtet. Denn da die Verzahnung als Schrägverzahnung ausgeführt ist, ist der Oberflächenbereich ebenfalls mit Schrägungswinkel zu einer Ebene ausgeführt, welche die Drehachse des Zahnrades enthält und vorzugsweise an einer Stelle des Zahnfußverlaufes tangential am Zahnfußverlauf anliegt.
Mit Zahnfuß ist hierbei derjenige Oberflächenpunkt eines Zahnes der Verzahnung 3 gemeint, welcher auf dem Fußkreis der Verzahnung liegt, insbesondere an einer axialen Position. Der Zahnfuß hat also den Abstand des Fußkreisradius zur Drehachse des Zahnrads. Mit Zahnfußverlauf ist hierbei diejenige Linie gemeint, die aus den Zahnfüssen aller axialen Positionen gebildet ist.
Da die Oberflächenbereiche des jeweiligen Flanschbereichs 5 parallel mit dem angrenzenden, insbesondere also zum Oberflächenbereich jeweils nächsbenachbarten, Zahn der Verzahnung sich erstrecken schließt der Oberflächenbereich bündig an den Zahn an, so dass der Zahn in Umfangsrichtung nicht hervorragt oder zurückgezogen ist. Vorteiligerweise sind somit glatte Spannungsverläufe erreichbar und Soll-Bruchstellen vermeidbar.
Die axiale Breite der Flanschbereiche 5 ist größer als die axiale Breite des Schwertbereichs 4.
Wie in 4 und 6 dargestellt, ragt die jeweilige Schraube 30 durch die aneinander berührend anliegenden Flanschbereiche 5 der jeweils zueinander nächstbenachbarten Segmente 1 hindurch. Hierzu ist die Schraube 30 in einem zwischen dem Schraubenkopf der Schraube 30 und einem Gewindebereich der Schraube 30 angeordneten Bereich zylindrisch ausgeführt. Mit dem zylindrisch ausgeführten Bereich liegt die Schraube 30 sowohl an demjenigen Bohrloch des Flanschbereichs 5 an, durch welche die Schraube 30 hindurchragt.
Auf diese Weise ist eine Zentrierung der beiden Segmente relativ zueinander erreichbar.
Auf den Gewindebereich der Schraube 30 ist eine Mutter aufgeschraubt, so dass die Mutter und der Schraubenkopf die beiden Flanschbereiche 5 aufeinanderdrücken.
In der die Berührfläche der Segmente 1 aufnehmenden Ebene sind die Bohrlöcher jedoch verbreitert ausgeführt, insbesondere weisen sie also eine Stufe auf.
Durch diese Verbreiterung der Bohrlöcher ist ein sich um die Schraube 30 herumwindender Ringspalt 62 erzeugt.
In der Berührebene wirkende Scherkräfte 61 sind somit umgelenkt und die Schraube 30 ist geschützt vor hohen Spitzenspannungsverläufen. Auf diese Weise ist die Standzeit, insbesondere der Schraube und der durch die Schraube bewirkten Verbindung der beiden Segmente 1, erhöht.
Die beiden in Flucht zueinander liegenden Bohrlöcher jeweils als Stufenbohrung im jeweiligen Flanschbereich 5 ausgeführt sind, wobei die beiden Bohrlöcher mit ihrem breiteren lichten Innendurchmesser aneinander anliegen.
Die beiden Bohrlöcher sind in den jeweiligen Oberflächenbereich eingebracht. Somit ist die Bohrachse nicht parallel zur Normalenrichtung des jeweiligen Oberflächenbereichs. Die Normalenrichtungen der beiden Oberflächenbereiche sind jedoch zueinander parallel ausgerichtet.
Die Stufe des jeweiligen Bohrlochs weist also einen nicht konstante und/oder veränderlichen Abstand zum ebenen Oberflächenbereich auf. Der Abstand der Stufe vom ebenen Oberflächenbereich ist abhängig vom Umfangswinkel in Umfangsrichtung um die Bohrachse herum.
Der lichte Innendurchmesser des jeweiligen Bohrlochs nimmt mit zunehmendem Abstand zum jeweils anderen Segment 1 oder Bohrloch monoton ab, insbesondere nimmt er mit zunehmendem Abstand zum Oberflächenbereich des Flanschbereichs 5 monoton ab.
Der Gewindebereich der Schraube 30 ragt aus dem Flanschbereich 5 heraus, so dass eine Gewindemutter auf den Gewindebereich aufgeschraubt ist.
Da die Schraube 30 am engeren Bereich der Bohrungen jeweils, insbesondere passgenau, anliegt, sind die Segmente 1 zueinander zentriert.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird statt der Ausführung der Bohrlöcher als Stufenbohrungen zur Aufnahme der Schraube 30 ein nicht stufenartiger, also nicht oder weniger sprunghafter Verlauf des lichten Innendurchmessers des jeweiligen Bohrlochs ausgeführt. Auf diese Weise wirken die Scherkräfte nicht direkt ab der Stufe, sondern bauen sich mit zunehmendem Abstand zum Oberflächenbereich langsam auf. Auf diese Weise ist die Schraube 30 weniger veränderlichen Spannungsverläufen ausgesetzt und die Schraube 30 weist somit eine erhöhte Standzeit auf.
Vorzugsweise ist hierbei der lichte Innendurchmesser mit zunehmendem Abstand zum jeweiligen Oberflächenbereich eine abnehmende, glatt und/oder stetig differenzierbar an den Berührbereich zwischen Schraube 30 und Bohrloch, insbesondere also Flanschbereich 5, anschließende Funktion.
Bezugszeichenliste

1: Segment
2: Ausnehmung
3: Verzahnung
4: Schwertbereich
5: Flanschbereich
6: Strebe
7: Tragbereich
20: Schrägungswinkel
30: Schraube
40: Fensteröffnung, insbesondere gestufte Fensteröffnung
50: Bohrloch
60: Berührfläche
61: Scherkraft
62: Ringspalt

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

WO 2013020639 A1 [0002]
DE 102008054189 A1 [0003]
DE 102016010084 A1 [0004]
DE 370560 A [0005]

Claims

Zahnrad, insbesondere Zahnkranz, wobei das Zahnrad aus in bezogen auf die Drehachse des Zahnrads Umfangsrichtung hintereinander angeordneten Segmenten zusammengesetzt ist, wobei jedes Segment - einen Tragbereich, - einen in Umfangsrichtung vorne angeordneten ersten Flanschbereich aufweist und - einen in Umfangsrichtung hinten angeordneten zweiten Flanschbereich aufweist, wobei der erste Flanschbereich eines jeweiligen Segments mit einem ersten Oberflächenbereich am zweiten Oberflächenbereich des zweiten Flanschbereichs eines zum jeweiligen Segment nächstbenachbarten Segment anliegt, wobei zumindest eine durch den ersten Flanschbereich des jeweiligen Segments und den Flanschbereich des jeweiligen nächstbenachbarten Segments durchgehende Schraube die Segmente verbindet, wobei in den Tragbereich des Segments eine Verzahnung eingebracht ist, wobei die Verzahnung als Schrägverzahnung ausgeführt ist, insbesondere also einen nichtverschwindenden Schrägungswinkel aufweist, insbesondere also einen von Null verschiedenen Schrägungswinkel aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube durch den ersten Oberflächenbereich hindurchragt, wobei der erste Oberflächenbereich sich parallel zum zum ersten Oberflächenbereich jeweils nächstbenachbarten Zahn der Verzahnung des jeweiligen Segments erstreckt und/oder dass der erste Oberflächenbereich parallel zum an den ersten Oberflächenbereich angrenzenden Zahn der Verzahnung des jeweiligen Segments sich erstreckt, insbesondere also der Oberflächenbereich bündig an den Zahn anschließt, so dass der Zahn nicht über den ersten Oberflächenbereich in Umfangsrichtung hervorragt oder zurückgezogen ist.
Zahnrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Segment einen Schwertbereich und Streben aufweist, wobei der Tragbereich und der Schwertbereich über die Streben und auch über den ersten Flanschbereich verbunden sind, insbesondere wobei der erste Flanschbereich sich radial zwischen dem Tragbereich und dem Schwertbereich befindet, insbesondere wobei der erste Flanschbereich am in Umfangsrichtung vorderen Stirnbereich des Segments angeordnet ist.
Zahnrad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragbereich und der Schwertbereich auch über den zweiten Flanschbereich verbunden sind, insbesondere wobei der zweite Flanschbereich sich radial zwischen dem Tragbereich und dem Schwertbereich befindet, insbesondere wobei der zweite Flanschbereich am in Umfangsrichtung hinteren Stirnbereich des Segments angeordnet ist.
Zahnrad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Streben in Umfangsrichtung voneinander mittels in axialer Richtung durchgehender Ausnehmungen beabstandet sind, insbesondere wobei die Ausnehmungen jeweils eine in Umfangsrichtung gemessen lichte Weite aufweisen, die mit zunehmendem Radialabstand zunimmt, insbesondere in einem Radialabstandsbereich, der zumindest 70% des von den Ausnehmungen insgesamt überdeckten Radialabstandsbereichs übertrifft.
Zahnrad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Richtung parallel zu Richtung der Drehachse des Zahnrads ausgerichtet ist.
Zahnrad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragbereich, der Schwertbereich, der erste Flanschbereich, der zweite Flanschbereich und die Streben einstückig, insbesondere einteilig, ausgeführt sind, insbesondere also das Segment aus einem Stück Stahl gefertigt ist.
Zahnrad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Segment aus ADI gefertigt ist, insbesondere also aus einem bainitischen Gusseisen mit Kugelgraphit, insbesondere aus einem wärmebehandelten duktilen Sphäroguss.
Zahnrad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite Oberflächenbereich eben ausgeführt ist und/oder im Wesentlichen eben ausgeführt ist.
Zahnrad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Normalenrichtung des ersten Oberflächenbereichs den Schrägungswinkel zu derjenigen Tangentialrichtung aufweist, welche zum ersten Oberflächenbereich gehört, und/oder dass der erste Oberflächenbereich parallel zum ersten Flanschbereich ausgerichtet ist.
Zahnrad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den ersten Oberflächenbereich eine erste Stufenbohrung eingebracht ist, durch welche die Schraube hindurchragt, insbesondere wobei die Bohrachse der ersten Stufenbohrung nicht parallel zur Normalenrichtung des ersten Oberflächenbereichs ausgerichtet ist und/oder den Schrägungswinkel zur Normalenrichtung des ersten Oberflächenbereichs aufweist.
Zahnrad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der minimale Abstand zwischen der Stufe der ersten Stufenbohrung und dem ersten Oberflächenbereich in Umfangsrichtung um die Bohrachse der ersten Stufenbohrung herum veränderlich ist, insbesondere abhängig vom zugehörigen Umfangswinkel um die Bohrachse herum, und/oder dass der lichte Innendurchmesser der ersten Stufenbohrung mit zunehmendem Abstand zum ersten Oberflächenbereich monoton zunimmt.
Zahnrad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den zweiten Oberflächenbereich eine zweite Stufenbohrung eingebracht ist, durch welche die Schraube hindurchragt, insbesondere wobei die Bohrachse der zweiten Stufenbohrung nicht parallel zur Normalenrichtung des ersten Oberflächenbereichs ausgerichtet ist und/oder den Winkelbetrag des Schrägungswinkels zur Normalenrichtung des ersten Oberflächenbereichs aufweist.
Zahnrad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der minimale Abstand zwischen der Stufe der zweiten Stufenbohrung und dem zweiten Oberflächenbereich in Umfangsrichtung um die Bohrachse der zweiten Stufenbohrung herum veränderlich ist, insbesondere abhängig vom zugehörigen Umfangswinkel um die Bohrachse herum, und/oder dass der lichte Innendurchmesser der zweiten Stufenbohrung mit zunehmendem Abstand zum zweiten Oberflächenbereich monoton zunimmt.
Zahnrad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einen Gewindebereich der Schraube eine Gewindemutter aufgeschraubt ist, so dass die Flanschbereiche des jeweiligen Segments und des dazu nächstbenachbarten Segments zwischen der Mutter und dem Schraubenkopf der Schraube aufeinandergedrückt werden.
Zahnrad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ringspalt die Schraube in einem in Richtung der Schraubenachse gesehenen Bereich umgibt, der zwischen dem Berührbereich der Schraube mit dem ersten Flanschbereich angeordnet ist und dem Berührbereich der Schraube mit dem zweiten Flanschbereich angeordnet ist, und/oder dass der Ringspalt den von dem Berührbereich zwischen dem ersten und zweiten Oberflächenbereich in Schraubenachsrichtung überdeckten Bereich umfasst.
Zahnrad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Flanschbereich eine in Umfangsrichtung durchgehende Ausnehmung aufweist, deren lichter Durchmesser, größter Innendurchmesser und/oder lichter Öffnungsbereich in Umfangsrichtung mit zunehmendem Abstand zum ersten Oberflächenbereich monoton abnimmt und/oder dass der zweite Flanschbereich eine in Umfangsrichtung durchgehende Ausnehmung aufweist, deren lichter Durchmesser, größter Innendurchmesser und/oder lichter Öffnungsbereich entgegen der Umfangsrichtung mit zunehmendem Abstand zum zweiten Oberflächenbereich monoton abnimmt.
Zahnrad nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der lichte Innendurchmesser der jeweiligen Stufenbohrung mit zunehmendem Abstand zum jeweiligen Oberflächenbereich gemäß einer abnehmenden, glatt und/oder stetig differenzierbaren an den Berührbereich zwischen Schraube und Wandung der Stufenbohrung, insbesondere Flanschbereich, anschließenden Funktion verläuft.