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Die Erfindung betrifft ein Zahnrad nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Bei aus dem Stand der Technik bekannten Windkraftgetrieben wird ein Drehmomentfluss über eine Sonnenwelle einer Planetenstufe auf ein Zahnrad einer Stirnradstufe übertragen. Das Zahnrad ist auf eine Hohlwelle aufgeschrumpft. Dies wiederum ist drehbar in einem Getriebegehäuse gelagert. Die Sonnenwelle ragt in die Hohlwelle hinein. Zwischen der Sonnenwelle und der Hohlwelle besteht eine drehfeste Verbindung in Form einer Passverzahnung.
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Das Aufschrumpfen von Zahnrädern auf eine Welle ist mit Nachteilen verbunden. So erhöht sich durch die erforderliche Erhitzung des Zahnrads das Verletzungsrisiko für Monteure. Zudem sind mehrere Fertigungsschritte erforderlich, welche die Fertigungszeit verlängern und zu erhöhten Kosten führen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zahnrad unter Umgehung der den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen innewohnenden Nachteile verfügbar zu machen. Insbesondere sollen die Fertigungszeit verringert und die anfallenden Kosten reduziert werden.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Zahnrad nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
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Das erfindungsgemäße Zahnrad ist einstückig ausgeführt. Es bildet eine äußere Laufbahn eines ersten Lagers und eine äußere Laufbahn eines zweiten Lagers aus.
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Eine äußere Laufbahn eines Lagers stützt sich mindestens in radialer Richtung gegen eine innere Laufbahn des Lagers ab. Die äußere Laufbahn und die innere Laufbahn verlaufen äquidistant und sind relativ zueinander drehbar. Eine Übertragung von Kräften zwischen der äußeren Laufbahn und der inneren Laufbahn - mindestens in axialer Richtung - findet entweder im Falle eines Gleitlagers auf direktem Wege statt oder im Falle eines Wälzlagers über Wälzkörper, die zwischen der äußeren Laufbahn und der inneren Laufbahn angeordnet sind und auf den Laufbahnen abrollen. Die äußere Laufbahn ist nach innen hin einer Drehachse des Lagers zugewandt. Insbesondere schneidet jede Flächennormale der äußeren Laufbahn die Drehachse.
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Die Drehachse des ersten Lagers und des zweiten Lagers sind identisch mit der Drehachse des Zahnrads. Erfindungsgemäß weist das Zahnrad eine befindliche Auskragung auf. Die Auskragung befindet sich axial zwischen der äußeren Laufbahn des ersten Lagers und der äußeren Laufbahn des zweiten Lagers. Dies bedeutet, dass sich eine erste radial verlaufende Ebene und eine zweite radial verlaufende Ebene so anordnen lassen, dass sich die Auskragung zwischen der ersten Ebene und der zweiten Ebene befindet. Die äußere Laufbahn des ersten Lagers befindet sich auf einer ersten Seite der ersten Ebene. Die Auskragung, die zweite Ebene und die äußere Laufbahn des zweiten Lagers befinden sich auf einer zweiten Seite der ersten Ebene. Umgekehrt befindet sich die äußere Laufbahn des zweiten Lagers auf einer ersten Seite der zweiten Ebene. Die Auskragung, die erste Ebene und die äußere Laufbahn des ersten Lagers befinden sich auf einer zweiten Seite der zweiten Ebene. Die erste Ebene verläuft also zwischen der äußeren Laufbahn des ersten Lagers und der Auskragung. Zwischen der äußeren Laufbahn des zweiten Lagers und der Laufbahn verläuft entsprechend die zweite Ebene.
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Bei der Auskragung handelt es sich um einen Bereich, der ausgehend von der äußeren Laufbahn des ersten Lagers und der äußeren Laufbahn des zweiten Lagers radial nach innen hin vorspringt. Die Auskragung springt sowohl ausgehend von einem beliebigen Punkt der äußeren Laufbahn des ersten Lagers als auch ausgehend von einem beliebigen Punkt der äußeren Laufbahn des zweiten Lagers nach innen hin vor. Die Auskragung ist vorzugsweise rotationssymmetrisch und umgibt rotationssymmetrischen Hohlraum. Damit begrenzt die Auskragung den Hohlraum radial nach außen hin einen. Der größte Durchmesser dieses Hohlraums an seiner weitesten Stelle ist kleiner als der Durchmesser der äußeren Laufbahn des ersten Lagers und der äußeren Laufbahn des zweiten Lagers an ihren engsten Stellen.
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Die Erfindung ermöglicht es, das Zahnrad ohne einen Schrumpfverband drehfest mit einer Sonnenwelle zu verbinden. Die Montage gestaltet sich somit effizienter. Zudem wird das Verletzungsrisiko der Monteure reduziert, da zur Montage keine Teile erhitzt werden müssen.
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Bei dem Zahnrad handelt es sich vorzugsweise um ein außenverzahntes Stirnrad. Bis auf die Verzahnung, bei der es sich auch um eine Schrägverzahnung handeln kann, ist das Zahnrad bevorzugt spiegelsymmetrisch zu einer axialen Ebene, d.h. zu einer Ebene, die orthogonal zu der Drehachse verläuft. Insbesondere die äußere Laufbahn des ersten Lagers und die äußere Laufbahn des zweiten Lagers sind zueinander bezüglich dieser Ebene spiegelsymmetrisch. Die Ebene schneidet bevorzugt die Auskragung.
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In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Auskragung ausgebildet, drehfest mit einer Welle verbunden zu werden. Die Auskragung ist also als Nabe weitergebildet.
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Insbesondere kann die Auskragung weitergebildet sein, mit einer Welle eine Passverzahnung zu bilden. Dabei ist die Auskragung mit einer Innenverzahnung versehen, die Welle mit einer Außenverzahnung. Die Innenverzahnung und die Außenverzahnung greifen ineinander und bilden die Passverzahnung.
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Alternativ ist die Auskragung weitergebildet, mit einem Zwischenstück verschraubt zu werden. Dieses Zwischenstück wiederum ist ausgebildet, mit der Welle eine Passverzahnung zu bilden. Das Zwischenstück weist dabei eine Außenverzahnung auf, die Welle eine Innenverzahnung. Die Außenverzahnung und die Innenverzahnung greifen ineinander und bilden die Passverzahnung.
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Das Zahnrad ist bevorzugt in eine Anordnung mit einer Welle enthalten. Die Auskragung ist dabei drehfest mit der Welle verbunden.
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In einer bevorzugten Weiterbildung der Anordnung ist die Auskragung mittels einer Passverzahnung drehfest mit der Welle verbunden. Die Passverzahnung wird durch die Auskragung und die Welle gebildet. Dabei weist die Auskragung eine Außenverzahnung auf, die Welle eine Innenverzahnung. Die Außenverzahnung und die Innenverzahnung greifen ineinander und bilden so die Passverzahnung.
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Eine alternativ bevorzugte Anordnung umfasst neben der Welle und dem Zahnrad ein Zwischenstück. Die Auskragung ist mit dem Zwischenstück verschraubt. Hierdurch kommt eine drehfeste Verbindung zwischen der Auskragung und dem Zwischenstück zustande. Weiterhin bildet das Zwischenstück mit der Welle eine Passverzahnung. Dabei weist das Zwischenstück eine Innenverzahnung auf, die Welle eine Außenverzahnung. Die Innenverzahnung und die Außenverzahnung greifen ineinander und bilden so die Passverzahnung.
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In einer bevorzugten Weiterbildung umfasst die Anordnung zudem eine ortsfeste Struktur, bei der es sich vorzugsweise um ein Getriebegehäuse handelt, das obengenannte erste Lager und das genannte zweite Lager. Mittels des ersten Lagers und des zweiten Lagers ist die Welle drehbar in einer ortsfesten Struktur gelagert. Dies impliziert, dass ein Innenring des ersten Lagers und ein Innenring des zweiten Lagers in der ortsfesten Struktur fixiert sind. Die Innenringe bilden jeweils eine innere Lauffläche des ersten Lagers bzw. des zweiten Lagers.
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Die ortsfeste Struktur weist in einer bevorzugten Weiterbildung einen Spalt auf, in dem die Auskragung hinein- oder hindurchragt. Der Spalt ist vorzugsweise rotationssymmetrisch zu der Drehachse des Zahnrads, des ersten Lagers und des zweiten Lagers. Die Welle und die Verzahnung des Zahnrads befinden sich auf unterschiedlichen Seiten des Spalts und werden durch die Auskragung miteinander verbunden. Bei Verwendung des Zwischenstücks kann die Passverzahnung in axialer Richtung breiter sein als der Spalt.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Übereinstimmende Bezugsziffern kennzeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale. Im Einzelnen zeigt:
- 1 ein drehfest mit einer Sonnenwelle verbundenes Zahnrad; und
- 2 ein verschraubtes Zwischenstück.
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Ein als außenverzahntes Stirnrad ausgefülltes Zahnrad 101 ist gemäß 1 mittels eines ersten Kegelrollenlagers 103 und eines zweiten Kegelrollenlagers 105 drehbar in einem Getriebegehäuse 107 gelagert. Das Getriebegehäuse 107 bildet einen Spalt 109 aus, der in Umfangsrichtung um eine Drehachse 111 des Zahnrads 101 herum verläuft.
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Auf einer äußeren Seite des Spalts 109 befindet sich eine Verzahnung 113 des Zahnrads 101. Eine Sonnenwelle 115 befindet sich auf einer Innenseite des Spalts 109. Durch den Spalt 109 hindurch verläuft eine Auskragung 117 des Zahnrads 101. Die Auskragung 117 verbindet einen Teil des Zahnrads 101 der sich auf der Außenseite des Spalts 109 befindet mit der Sonnenwelle 115. Über eine Passverzahnung 119 sind die Auskragung 117 und die Sonnenwelle 115 drehfest miteinander verbunden.
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In 2 ist ein Zwischenstück 201 dargestellt. Das Zwischenstück 201 ist mit der Auskragung 117 verschraubt. Anstelle der Auskragung 117 bildet nun das Zwischenstück 201 mit der Sonnenwelle 115 eine Passverzahnung
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Bezugszeichenliste
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- 101
- Zahnrad
- 103
- erstes Kegelrollenlager
- 105
- zweites Kegelrollenlager
- 107
- Getriebegehäuse
- 109
- Spalt
- 111
- Drehachse
- 113
- Verzahnung
- 115
- Sonnenwelle
- 117
- Auskragung
- 119
- Passverzahnung
- 201
- Zwischenstück