[0001] Die Erfindung betrifft einen Baggerzahn nach dem Oberbegriff des Patentanspruches
1.
[0002] Praktisch alle Baggerschaufeln sind mit einer Anzahl Baggerzähnen bestückt. Aber
auch andere Baumaschinen, beispielsweise Lader, Grader, Erdbohrer, sind an ihren Arbeitsgeräten
mit Grabzähnen derselben Art wie an den Baggerschaufeln ausgerüstet. Der Baggerzahn
setzt sich im wesentlichen aus zwei Teilen, einem Zahnhalter und einer Zahnkappe,
zusammen. Der Zahnhalter dient der Befestigung des Zahns am Arbeitsgerät und ist an
einem Ende mit einer Zahnnase versehen, die annähernd Keilform aufweist und Träger
der Zahnkappe ist. Die Zahnkappe ist ein mit einem einseitig offenen Hohlraum versehener,
keilförmiger Körper, der auf die Zahnnase aufgeschoben und befestigt wird. Mit der
zweiteiligen Ausführung des Baggerzahns wird dem Umstand Rechnung getragen, dass vor
allem die Zahnkappe im Betrieb einer erheblichen Abnützung unterliegt. Sie muss deshalb
nach Bedarf ausgewechselt werden, während der Zahnhalter intakt bleibt.
[0003] Im Hinblick auf die grossen Kräfte, die im Betrieb an der Zahnkappe angreifen, ist
eine gute Verbindung zwischen der Zahnnase und der Zahnkappe erforderlich. Die Erfahrung
hat gezeigt, dass ein gutes Zusammenfügen zwischen Zahnnase und Zahnkappe schwierig
zu verwirklichen ist. Die grosse Zahl solcher Verbindungen, die bisher vorgeschlagen
wurden, beweist diese Feststellung. Zwar verfügt man über geeignete Herstellungsverfahren,
um die Baggerzähne mit üblichen Toleranzen herzustellen, sei es durch Giessen oder
durch Gesenkschmieden. Trotzdem werden zusätzliche Haltemittel vorgesehen, die der
Zahnkappe einen besseren Halt geben sollen.
[0004] Die DE-C-2 605 211 beschreibt einen zweiteiligen Schaufelzahn, bei der die Zahnnase
an der Nasenwurzel an beiden Seiten Abstützflächen aufweist, an denen sich Nocken
an der Mündung des Hohlraumes der Zahnkappe abstützen. Eine weitere Abstützung der
Zahnkappe befindet sich am Grund des Hohlraumes der Zahnkappe. Dadurch erfolgt die
Abstützung der Zahnkappe punkt-bzw. linienförmig und die Abstützstellen werden im
Betrieb hochbelastet und deshalb schnell abgenützt. Dies führt dazu, dass auch der
die Zahnkappe auf der Zahnnase sichernde Sicherungsbolzen als massiver und spielfreier
Befestigungsbolzen ausgebildet ist, der an der Uebertragung der an der Zahnkappe angreifenden
Kräfte mitwirkt. Aber auch in diesem Fall treten grosse örtliche Beanspruchungen auf,
die zu entsprechend grosser Abnützung führen.
[0005] Die DE-C-1 255 595 zeigt ebenfalls eine solche Ausführung eines Baggerzahns. Die
keilförmig ausgebildete Zahnnase weist eine als Rotationskörper geformte gewölbte
Keilfläche auf, wobei die Längsachse des Befestigungsbolzens annähernd mit der Achse
des Rotationskörpers übereinstimmt. Die Zahnkappe soll eine der Keilform der Zahnnase
angepasste Ausnehmung aufweisen. Damit aber die Kräfte von der Zahnkappe zuverlässig
übertragen werden können, sind an der Mündung der Ausnehmung der Zahnkappe Zungen
angeformt, die von Aussparungen an der Nasenwurzel aufgenommen werden. Zusammen mit
an den Seitenwänden der Zahnnase angeordneten bogenförmigen und mit Flächen der Zahnkappe
zusammenwirkenden Ausnehmungen wird die Zahnnase örtlich abgestützt und weist somit
Stellen erhöhter Beanspruchung mit entsprechend grosser Abnützung auf. Zudem ist es
notwendig, dass diese ineinandergreifenden Stellen zusammengehalten werden, wofür
ein Befestigungsbolzen unter Verwendung einer elastischen Sicherung eingesetzt wird.
[0006] Auch aus der US-A-2 050 014 ist ein Baggerzahn bekannt, dessen Zahnnase mit gewölbten
Keilflächen geformt ist, die jedoch einwärts gewölbt sind, so dass die Ecken der Ausnehmung
der Zahnkappe einen spitzen Winkel kleiner als 90° aufweisen. Die Zahnkappe ist zudem
verhältnismässig dünnwandig und soll sich bei der Montage verformen. Die Anwendung
solcher Baggerzähne ist somit nur bei leichtem, beispielsweise sandigem Erdreich denkbar.
[0007] Die Erfindung betrifft ebenfalls einen zweiteiligen Baggerzahn, der jedoch die Einschränkungen
der bekannten Baggerzähne nicht aufweisen soll. Vielmehr sollen bei diesen die Keilflächen
der Zahnnase und der Ausnehmung der Zahnkappe so ausgebildet sein, dass eine Flächenauflage
der Keilflächen erfolgt, über die die an der Zahnnase auftretenden Kräfte weitergeleitet
werden, unabhängig davon, aus welcher Richtung sie an der Zahnnase angreifen.
[0008] Zu dieser Lösung führt ein Baggerzahn, der mit den kennzeichnenden Merkmalen des
Patentanspruches 1 ausgeführt ist.
[0009] Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, das in den Figuren
zeichnerisch dargestellt ist. Es zeigen:
Fig.1 einen Seitenriss des Zahnhalters eines Baggerzahns mit einer keilförmigen Zahnnase,
Fig.2 einen Grundriss der Zahnnase des Baggerzahns nach Fig.1,
Fig.3 einen Querschnitt längs der Linie III - III in Fig.2
Fig.4 einen Querschnitt längs der Linie IV - IV in Fig.2
Fig.5 einen Längsschnitt der Zahnkappe eines Baggerzahns mit einer keilförmigen Ausnehmung,
passend auf die Zahnnase nach Fig.2 bis 4,
Fig.6 einen Grundriss dar Zahnkappe nach Fig.5 und
Fig.7 einen Querschnitt längs der Linie VII - VII in Fig.6.
[0010] Der in Fig.1 dargestellte Zahnhalter 1 setzt sich aus einem Befestigungsteil 2 und
einer Zahnnase 3 zusammen . Mit dem Befestigungsteil 2 wird der Zahnhalter 1 an einem
Arbeitsgerät einer Baumaschine, beispielsweise an dem Schaufelrand einer Baggerschaufel
befestigt, vorzugsweise angeschweisst. Der Befestigungsteil 2 kann beliebig geformt
sein, wobei seine Stirnfläche 4 als unmittelbar mit der Zahnnase 3 verbundener Teil
zweckmässig unverändert bleibt oder nur soweit geändert wird, dass die Zahnnase 3
nicht beeinflusst wird. Ob der Befestigungsteil 2 einarmig oder doppelarmig geformt
ist, ist ohne Bedeutung. Die Erfindung betrifft ausschliesslich die Zahnnase 3 und
die auf dieselbe aufsteckbare Zahnkappe 5, siehe Fig.2 und 5.
[0011] Die Zahnnase 3 ist ein keilförmiger Körper mit einer abgerundeten Nasenkante 7. Seine
beiden Keilflächen 8,9 sind durch Seitenflächen 10,11 begrenzt, die zu der Mittenebene
12 der Keilflächen 8,9 leicht dachförmig geformt sind. Die Keilflächen 8,9 der Zahnnase
3 sind konvex gewölbt und weisen ein kreisbogenförmiges Profil 15 auf. Der Krümmungsradius
R des Profils 15 senkrecht zur Längsachse 16 variiert kontinuierlich von der Nasenwurzel
17 zur Nasenkante 7 und zwar mit zunehmendem Krümmungsradius R. Das Verhältnis der
Radien R an diesen Stellen beträgt etwa 1:1,38...1,64, vorzugsweise 1:1,5.
[0012] Auf den Keilflächen 8,9 der Zahnnase 3 ist ein Führungssteg 18 angeformt, der sich
über den Mittenbereich der Längsachse der Zahnnase 3 erstreckt und mit Abstand von
der Nasenkante 7 in die Keilfläche 8,9 übergeht. Die Breite des Führungssteges 18
ist kleiner als etwa ein Drittel der Breite der Keilflächen 8,9 und seine Höhe beträgt
nur einige Millimeter, beispielsweise 3...5 mm.
[0013] Eine Bohrung 20 durchquert die Zahnnase 3. Ihre Achse 21 verläuft in oder parallel
zu der Mittenebene 12 der Zahnnase 3. Zudem ist an den Bohrungsenden ihr Durchmesser
3...4 mm grösser als der Durchmesser im Mittelteil der Bohrung 20 und geht mit einer
Anschrägung 19 in den mittleren Bohrungsteil über. Mit dieser Anordnung stehen die
Keilflächen 8,9 vollständig für die Abstützung der Zahnkappe 5 zur Verfügung.
[0014] Die Seitenflächen 10,11 verlaufen etwas konisch zur Längsachse. Sie werden für die
Aufnahme von Seitenkräften nicht benötigt; diese erfolgt durch die Wölbung der Keilflächen
und in geringerem Masse durch den Führungssteg 18.
[0015] An der Nasenwurzel 17 wird die Zahnnase 3 durch die Stirnfläche 4 des Befestigungsteils
2 begrenzt, die die Form eines stumpfen Keils aufweist, dessen Kante in der Mittenebene
12 der Zahnnase 3 liegt. Die Stirnfläche 4 ragt über die Kanten der Nasenwurzel 17,
siehe Fig.4, und weist etwa die Ausdehnung des Randes der Zahnkappe 5 auf.
[0016] Die Zahnkappe 5, siehe Fig.5 und 6, ist ein keilförmiger Körper, dessen Kante 23
dachförmig zur Längsachse 16 verläuft. Die Zahnkappe 5 weist einen keilförmigen Hohlraum
24 auf, dessen Dimensionen mit denjenigen der Zahnnase 3 identisch übereinstimmen
und dessen Keilflächen 25,26 in genau gleichem Masse konkav gewölbt sind, wie die
Keilflächen 8,9 der Zahnnase 3 konvex gewölbt sind. Dementsprechend verlaufen auch
die Krümmungsradien R der senkrecht zur Längsachse 16 liegenden Kreisprofile 15 in
gleicher Weise wie bei der Zahnkappe 3, d.h. kontinuierlich vom Grund 28 des Hohlraumes
24 bis zur Mündung 29 mit kleiner werdendem Krümmungsradius. Entsprechend den Führungsstegen
18 der Zahnnase 3 ist in den Keilflächen 25,26 des Hohlraumes 24 eine Nut 30 ausgespart,
die der Aufnahme des Führungssteges 18 der Zahnnase 3 dient, siehe Fig.7. Diese erstreckt
sich, siehe Fig.5, nicht bis zum Rand der Mündung 29, sondern läuft vorher aus und
geht in die Keilflächen 25,26 über. Damit wird erreicht, dass im Bereich der Mündung
29 eine unterbrechungsfreie Wandpartie des Hohlraumes 24 vorliegt, die auf einer ebenfalls
unterbrechungsfreien Wandpartie der Nasenwurzel 17 aufliegt. Jrgendwelche Haltemittel
zur örtlichen Halterung der Zahnkappe, wie sie bei Baggerzähnen zur Anwendung kommen,
fehlen und auch die Bohrung für einen Befestigungsbolzen durchquert die Zahnnase 3
und die Zahnkappe 5 ausserhalb der Keilflächen 8,9,25,26.
[0017] Die Aussenform der Zahnkappe 5, siehe Fig.6 und 7, weist eine grössere Breite an
der Keilkante 23 auf als im Mündungsbereich. Rippen 35 erstrecken sich an den Längsrändern,
während an den Seitenflächen 32,33 eine Bohrung 34 für die Aufnahme des Sicherungsbolzens,
vorzugsweise eines Schwerspannstiftes, vorgesehen ist, deren Durchmesser etwas grösser
als die Bohrung in der Zahnnase 3 ist.
[0018] Der Sicherungsbolzen hat hier nicht die Aufgabe, grosse Kräfte von der Zahnkappe
5 an die Zahnnase 3 zu leiten - dies wird durch die Flächenauflage der Keilflächen
8,9,25,26 erreicht -, sondern dient als Sicherung des Zusammenhaltes von Zahnkappe
5 und Zahnnase 3.
[0019] Der Zahnhalter 1 und die Zahnkappe 5 werden zweckmässig als im Gesenk geschmiedete
Teile hergestellt. Auch das Giessen dieser Teile ist anwendbar, jedoch erreicht man
mit dem Gesenkschmieden wegen der Verwendungsmöglichkeit hochlegierter Stähle höhere
Festigkeit. Die Profile 15 der Keilflächen 8,9 der Zahnnase 3 erhalten an den Rändern
eine Rundung 36, siehe Fig.3, ebenso die Keilflächen 25,26 der Zahnkappe 5, siehe
Fig.7.
[0020] Durch die Ausbildung der Zahnnase 3 und der Zahnkappe 5 gemäss der beschriebenen
Art wird überraschenderweise trotz der üblichen Toleranzen eine grossflächige Flächenauflage
auf den Keilflächen 8,9,25,26 verwirklicht. Oertliche hochbelastete Stellen werden
dadurch vermieden. Der Sicherungsbolzen durchquert nicht wie bei bekannten Ausführungen
die tragenden Keilflächen, sondern wenig belastete Stellen in den Seitenflächen 10,11,32,33.
Deshalb kann auch die Bohrung 20 an den Enden etwas grösser als im Mittelteil sein.
Dies erleichtert die Montage des Sicherungsbolzens, wenn bei einem Arbeitsgerät der
Abstand der Baggerzähne verhältnismässig klein ist. In diesem Fall kann der Sicherungsbolzen
schräg in die Bohrung 20 eingeführt und mit dem Hammer eingeschlagen werden, wobei
er über die Anschrägung 19 in den mittleren Bohrungsteil gleitet. Die Bohrung 34 in
den Seitenflächen 32,33 der Zahnkappe 5 ist noch etwas grösser als die Bohrung 20
der Zahnnase 3 an ihren Enden, siehe Fig.2, doch ist sie etwas gegen die Kappenspitze
23 versetzt, so dass der Sicherungsbolzen an der mündungsseitigen Bohrungswand anliegt
und so die Zahnkappe 5 auf der Zahnnase 3 festhält.

1. Baggerzahn zur Befestigung an dem Schaufelrand einer Baggerschaufel, der sich aus
einem Zahnhalter (1) mit einer über den Schaufelrand zu ragen bestimmten keilförmigen
Zahnnase (3) und einer auf- die Zahnnase (3) aufschiebbaren und darauf mit einem Sicherungsbolzen
befestigbaren Zahnkappe (5) zusammensetzt, wobei die Zahnnase (3) auf beiden Seiten
konvex gewölbte Keilflächen (8,9) aufweist und in einen, im Körper der Zahnkappe (5)
ausgesparten keilförmigen Hohlraum (24) ragt, dessen Keilflächen (25,26) den Keilflächen
(8,9) der Zahnnase (3) angepasst sind, dadurch gekennzeichnet, dass die konvex gewölbten
Keilflächen (8,9) der Zahnnase (3) und die konkav gewölbten Keilflächen (25,26) des
Hohlraumes (24) der Zahnkappe (5) senkrecht zu ihren Längsachsen (16) dieselben kreisbogenförmigen
Profile (15) aufweisen, deren Krümmungsradius (R) kontinuierlich von der Nasenkante
(7) zur Nasenwurzel (17) der Zahnnase (3) bzw. vom Grund (28) zur Mündung (29) des
Hohlraumes (24) abnimmt.
2. Baggerzahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Krümmungsradien
(R) kontinuierlich im Verhältnis 1:1,38...1,64 ändern, vorzugsweise 1:1,5.
3. Baggerzahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (20,34) des Sicherungsbolzens
mit Abstand von der Nasenwurzel (17) bzw. der Mündung (29) des Hohlraumes (24) in
oder parallel zu der Mittenebene (12) der Keilflächen (8,9,25,26) angeordnet ist.
4. Baggerzahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Keilflächen (8,9)
der Zahnnase (3) ein Führungssteg (18) angeordnet ist, der mit Abstand vor der Nasenwurzel
(17) im Mittenbereich der Keilflächen (8,9) liegt.
5. Baggerzahn nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (20) in der Zahnnase
(3) zur Aufnahme des Sicherungsbolzens an beiden Enden einen grösseren Durchmesser
als im Mittelteil aufweist, wobei der Uebergang von dem grösseren zu dem kleineren
Durchmesser als Anschrägung (19) ausgebildet ist.
6. Baggerzahn nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Bohrung (20,34)
des Sicherungsbolzens von der Nasenwurzel (17) bzw. der Mündung (29) des Hohlraumes
(24) etwa ein Drittel der Gesamtlänge der Zahnnase (3) bzw. des Hohlraumes (24) beträgt.
7. Baggerzahn nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in den Keilflächen (25,26)
des Hohlraumes (24) der Zahnkappe (5) eine Längsnut (30) zur Aufnahme des Führungssteges
(18) der Zahnnase (3) ausgespart ist, die sich gegen die Mündung (29) des Hohlraums
(24) in die Keilfläche (25,26) der Zahnkappe (5) abflacht und in die Keilfläche ausläuft.
8. Baggerzahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ränder der Keilflächen
(8,9,25,26) sowohl der Zahnnase (3) als auch des Hohlraumes (24) der Zahnkappe (5)
mit einer Rundung (36) versehen sind.