DE102004054716B3 - Verfahren und Vorrichtung zur Montage und Spieleinstellung eines Ausgleichsgetriebes - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Montage eines Ausgleichsgetriebes in einem Getriebegehäuse sowie ein derart montiertes Ausgleichsgetriebe. Das Verfahren läuft dabei in den folgenden Schritten ab: Zunächst erfolgt die Aufnahme der Gehäuseschale und der Gehäusedeckel in entsprechenden Werkstückaufnahmen. Dann werden das Ausgleichselement mit Tellerrad und das Antriebsritzel in die Gehäuseschale eingelegt. Anschließend wird eine Vorspannung aufgebracht, so dass die Gehäusedeckel derart mit den Abtriebswellen des Ausgleichselements und/oder dem Antriebsritzel verbunden sind, dass sie gemeinsam verschoben werden können. Anschließend erfolgt eine räumliche Verschiebung des Zusammenbaus aus Gehäusedeckeln und Ausgleichselement und/oder Gehäusedeckel und Antriebsritzel zur Zuordnung der Verzahnungen von Tellerrad und Antriebsritzel. Zuletzt werden die Gehäusedeckel mit der Gehäuseschale mithilfe eines Schweißverfahrens verschweißt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Montage und Spieleinstellung eines Ausgleichsgetriebes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, ein Verfahren zur Montage und Spieleinstellung eines Ausgleichsgetriebes gemäß Patentanspruch 6 sowie ein Ausgleichsgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 12.
  • Beim Befahren einer Kurve müssen die kurvenäußeren Räder eines Kraftfahrzeugs eine größere Strecke zurücklegen als die kurveninneren Räder. Auch durch unebene Straßenoberflächen legen die Räder unterschiedliche Wegstrecken zurück. Um ein gleichmäßiges Abrollen der Antriebsräder in diesen Fällen zu gewährleisten, sind die Antriebsräder nicht über starre Wellen, sondern über ein Ausgleichsgetriebe miteinander verbunden, welches unterschiedliche Drehzahlen der Antriebsräder ermöglicht.
  • Die im Motor erzeugte Leistung wird dabei über eine Antriebswelle, an deren Ende sich ein Antriebsritzel in Form eines Kegelrads befindet, weitergeleitet. Dieses Antriebsritzel greift mit seiner Verzahnung in die Verzahnung eines Tellerrades ein, welches drehfest mit einem inneren Ausgleichsgehäuse verbunden ist und dieses antreibt. In dem Ausgleichsge häuse befinden sich Ausgleichskegelräder, welche mit den zu den Rädern führenden Abtriebswellen verbunden sind und deren unterschiedliche Geschwindigkeiten ausgleichen. Der Zusammenbau aus Ausgleichsgehäuse, Ausgleichskegelrädern, Abtriebswellen sowie dem Tellerrad soll im Folgenden als Ausgleichselement bezeichnet werden.
  • Bei der Montage und Spieleinstellung eines Ausgleichsgetriebes muss nun dieses Ausgleichselement und die Antriebswelle mit Antriebsritzel in einem Getriebegehäuse montiert werden. Eine der Hauptschwierigkeiten dabei liegt in der Ermittlung der optimalen Zahnlage zwischen Tellerrad und Antriebsritzel. In der Praxis erfolgt diese Ermittlung üblicherweise, indem Ausgleichselement und Antriebswelle in einer definierten Position eingelegt werden, das Getriebegehäuse verschlossen und dann die Zahnlage beurteilt wird. Ist die Zahnlage nicht optimal, so wird das Getriebegehäuse wieder geöffnet, die Zahnlage durch das Einlegen von Distanzscheiben oder -ringen verändert, das Gehäuse wieder geschlossen, die neue Zahnlage beurteilt, und so fort, bis eine gute Einstellung erreicht ist. Dies ist eine sehr aufwändige Vorgehensweise, welche viel Expertenwissen erfordert. Weiterhin erfordert diese übliche Vorgehensweise unter Umständen eine hohe Anzahl an Bauteilen. Zum Schließen des Getriebegehäuses ist bei dieser Vorgehensweise ferner eine lösbare Verbindung des Gehäusedeckels mit der Gehäuseschale in Form von Schrauben erforderlich.
  • Aus der gattungsbildenden DE 195 44 588 A1 ist bereits ein Montageverfahren für ein Ausgleichsgetriebe bekannt. Dort wird vorgeschlagen, das Ausgleichselement über eine mit einem Gehäusedeckel verschließbare Öffnung in das Getriebegehäuse einzulegen. Anschließend kann das Ausgleichselement dann in Richtung der tellerradseitigen Getriebegehäusewand, also entlang seiner Längsachse, verschoben werden.
  • Diese Verschiebbarkeit dient jedoch lediglich zum einfacheren Montieren, da die Verzahnungen von Tellerrad und Antriebsritzel auf diese Weise erst nach dem Einlegen des Ausgleichselements in Eingriff gebracht werden können. Das Problem der iterativen Vorgehensweise zur Bestimmung einer guten Zahnlage wird durch das Verfahren nicht gelöst.
  • Ein ähnliches Verfahren ist in dem Artikel „Automatische Montage von Hinterachsgetrieben", H. Schneller, Werkstatt und Betrieb 116 (1983)3, S. 127-132 vorgestellt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Montage sowie Spieleinstellung eines Ausgleichsgetriebes sowie ein derart montiertes und eingestelltes Ausgleichsgetriebe vorzuschlagen, dass die Anzahl der verwendeten Bauteile sowie die Anzahl der Iterationen zur Herstellung einer optimalen Zahnlage minimiert werden.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1, 6 und 12 gelöst.
  • Danach wird eine Vorrichtung zur Montage vorgeschlagen, bei der die Werkstückaufnahmen einen Zusammenbau aus dem Ausgleichselement und den Gehäusedeckeln und/oder einen Zusammenbau aus dem Antriebsritzel und dem Gehäusedeckel unter Vorspannung halten und durch eine Steuerung in axialer und radialer Richtung oder einer freien Kombination aus beiden Richtungen in Bezug auf die in einer eigenen Werkstückaufnahme gehaltene Gehäuseschale verschiebbar sind, wobei über eine Auswerteeinheit die optimale Position ermittelt wird. Weiterhin umfasst die Vorrichtung eine Strahlschweißvorrichtung zur Verbindung der Gehäusedeckel mit der Gehäuseschale in der optimalen Position.
  • Dadurch, dass der durch die Werkstückaufnahmen gehaltene Zusammenbau aus Ausgleichselement und Gehäusedeckeln und/oder Antriebsritzel und Gehäusedeckel verschiebbar in Bezug auf das Getriebegehäuse angeordnet sind, kann vor dem Schließen des Getriebegehäuses bereits eine optimale Zahnlage hergestellt werden, indem das Ausgleichselement und die Antriebswelle relativ zueinander bewegt werden, bis die Verzahnungen von Tellerrad und Antriebsritzel mit ausreichender Güte ineinander greifen.
  • Durch das Verschweißen mit Hilfe der Strahlschweißvorrichtung wiederum ist es möglich, die optimale Lage ohne zusätzliche Bauteile wie Distanzringe oder Schraubelemente dauerhaft zu fixieren.
  • Mit Hilfe dieser Vorrichtung ist man weiterhin in der Lage, Bauteiltoleranzen der einzelnen Bestandteile des Ausgleichsgetriebes auszugleichen.
  • Vorteilhafterweise umfasst die Vorrichtung Bremsen für die Abtriebswellen sowie einen Hilfsantrieb für die Antriebswelle. Mit diesen Hilfsmitteln kann bei der Beurteilung der Zahnlage zwischen Antriebsritzel und Tellerrad ein realitätsnahes, d.h. dem im späteren Betrieb auftretenden realen Drehmoment entsprechendes, Drehmoment im Ausgleichsgetriebe dargestellt werden (Anspruch 2).
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung handelt es sich bei der Strahlschweißvorrichtung um eine Laserschweißvorrichtung. Das Laserschweißen stellt dabei ein effektives, verzugsarmes und präzises Fügeverfahren dar (Anspruch 3).
  • Weiterhin umfasst die Vorrichtung vorteilhafterweise eine Schwenkeinrichtung zur Verschwenkung des Getriebegehäuses um die Mittelachse des Antriebsritzels. Mit Hilfe dieser Schwenkeinrichtung kann während des Verschweißens der Gehäusedeckel mit dem Getriebegehäuse mit einer ortsfesten Schweißanlage gearbeitet werden, indem zur besseren Erreichbarkeit der Fügestellen das Gehäuse selbst verschwenkt wird (Anspruch 4).
  • In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung ein Endoskop. So kann direkt innerhalb des Getriebegehäuses die Zahnlage durch einen Bediener oder ein Aufzeichnungsgerät beobachtet werden (Anspruch 5).
  • Weiterhin wird ein Verfahren zur Montage eines Ausgleichsgehäuses vorgeschlagen, welches die folgenden Verfahrensschritte umfasst: Zunächst erfolgt die Aufnahme der Gehäuseschale des Getriebegehäuses und der Gehäusedeckel in entsprechenden Werkstückaufnahmen. Anschließend werden das Ausgleichselement mit Tellerrad und die Antriebswelle mit Antriebsritzel in das Getriebegehäuse eingelegt. Danach wird eine Vorspannung aufgebracht, so dass die Gehäusedeckel fest mit den Abtriebswellen des Ausgleichselements und/oder der Antriebswelle verbunden sind. Im nächsten Verfahrensschritt wird die Zahnlage zwischen Tellerrad und Antriebsritzel durch räumliche Verschiebung des Zusammenbaus aus Gehäusedeckeln und Ausgleichselement und/oder Gehäusedeckel und Antriebswelle relativ zu der in einer eigenen Werkstückaufnahme gehaltenen Gehäuseschale durch eine Steuerung eingestellt. Durch eine Auswerteeinheit erfolgt die Ermittlung der optimalen Position. Im letzten Schritt erfolgt das Verschweißen der Gehäusedeckel mit der Gehäuseschale mit Hilfe eines Strahlschweißverfahrens.
  • Dieses Verfahren ist schnell und effizient ohne aufwändige manuelle Iterationsschleifen durchführbar und eignet sich dadurch besonders für den Einsatz in der Serienfertigung. Es kann eine hohe Automatisierung und Reproduzierbarkeit des Verfahrens mit einem Minimum an manuellen Eingriffen erreicht werden (Anspruch 6).
  • Vorteilhafterweise wird während der räumlichen Verschiebung des Zusammenbaus das Tragbild der ineinander greifenden Verzahnungen von Tellerrad und Antriebsritzel erfasst. Die Ermittlung des Tragbilds ist ein bekanntes, verlässliches und einfach anzuwendendes Beurteilungsverfahren (Anspruch 7).
  • In einer alternativen Ausgestaltung wird während der räumlichen Verschiebung des Zusammenbaus der Drehfehler der ineinander greifenden Verzahnungen von Tellerrad und Antriebsritzel erfasst. Die Ermittlung des Drehfehlers ermöglicht eine weitgehende Automatisierung des Verfahrens mit einer schnellen und sehr präzisen Online-Beurteilung der Zahnlage (Anspruch 8).
  • Zweckmäßigerweise wird die Schweißnaht an der Stelle begonnen, an der der Spalt zwischen Gehäusedeckel und Gehäuseschale minimal ist. So wird erreicht, dass der beim Schweißen entstehende Verzug durch Schrumpfung der Bauteile relativ zueinander so gering wie möglich ist (Anspruch 10).
  • Alternativ wird der Gehäusedeckel vor dem Verschweißen an zwei Stellen entlang seines Umfangs durch Heften mit Hilfe der Schweißvorrichtung mit der Gehäuseschale verbunden. Auf diese Weise kann die aufgefundene, optimale Position mit minimalem Verzug durch das Schweißen fixiert werden (Anspruch 11).
  • Weiterhin wird ein Ausgleichsgetriebe mit einem Getriebegehäuse vorgeschlagen, welches durch dieses Verfahren hergestellt ist, und bei dem die Gehäusedeckel durch ein Strahlschweißverfahren am Getriebegehäuse fixiert sind. Weiterhin weist der Zusammenbau aus dem Ausgleichselement und den Gehäusedeckeln vor dem Verschweißen Spiel in radialer und axialer Richtung in Bezug auf das Getriebegehäuse und das Antriebsritzel auf (Anspruch 12).
  • Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gehen aus den übrigen Unteransprüchen und der Beschreibung hervor.
  • In den Zeichnungen ist die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
  • 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Ausgleichsgetriebes,
  • 2 eine Explosionsdarstellung einer Ausführungsform des Ausgleichsgetriebes,
  • 3 eine Prinzipskizze einer Vorrichtung zur Montage eines Ausgleichsgetriebes in einer Bestückungsposition,
  • 4 die Vorrichtung mit eingelegtem Getriebegehäuse sowie
  • 5 die Vorrichtung in einer Testposition.
  • In 1 ist eine schematische Darstellung eines Ausgleichsgetriebes 1 gezeigt. Dieses Ausgleichsgetriebe 1 dient dem Drehzahlausgleich zwischen den Antriebsrädern eines Kraftfahrzeugs. Das Ausgleichsgetriebe 1 umfasst als Hauptbestandteile ein Ausgleichselement 3 sowie ein Antriebsritzel 7. Das Antriebsritzel 7 weist einen Lagerschaft 5 und einen Ritzelkopf 6 in Form eines Kegelrades auf. Das Ausgleichselement 3 umfasst seinerseits ein Ausgleichsgehäuse 9 mit einem drehfest damit verbundenen Tellerrad 11. Im Ausgleichgehäuse 9 befinden sich auf Ausgleichsbolzen 13 die Ausgleichskegelräder 15, die in Kegelräder 15' eingreifen. Diese Kegelräder 15' sind ihrerseits mit den Abtriebswellen 17,17' verbunden, die zu den Rädern des Kraftfahrzeugs führen.
  • Das Antriebsritzel 7 überträgt das vom Motor kommende Drehmoment auf das mit dem Antriebsritzel 7 kämmende Tellerrad 11, welches auch das Ausgleichsgehäuse 9 in Drehung versetzt. Befindet sich das Fahrzeug auf ebener Strecke und findet keine Kurvenfahrt statt, so drehen sich die Ausgleichkegelräder 15 nicht und das Drehmoment wird auf die Abtriebswellen 17,17' weitergeleitet. Bei Drehzahlunterschieden zwischen den Ab triebswellen 17,17' jedoch werden diese durch Drehung der Ausgleichskegelräder 15,15' relativ zueinander ausgeglichen.
  • Antriebsritzel 7 und Ausgleichselement 3 sollen nun in einem Getriebegehäuse 19 montiert werden. Dieses Getriebegehäuse 19, das nicht mit dem innen liegenden Ausgleichsgehäuse 9 verwechselt werden darf, und die Einzelteile Ausgleichselement 3 und Antriebsritzel 7 einschließt, weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Gehäuseschale 21 sowie drei Gehäusedeckel 23,29,33 auf. Dies sind im Einzelnen:
    • – Ein oberer Gehäusedeckel 23, dessen Öffnungsrichtung parallel zur Mittelachse 25 des Ausgleichselements 3 liegt. Der obere Gehäusedeckel 23 ist relativ groß ausgeführt, da von dieser Seite her das Ausgleichselement 3 mit dem Tellerrad 11 in die Gehäuseschale 21 eingelegt wird. Der obere Gehäusedeckel 23 besitzt eine Durchtrittsöffnung für eine Abtriebswelle 17 und ist mit dieser im montierten Zustand über ein Lager 27 verbunden.
    • – Ein unterer Gehäusedeckel 29 mit einem kleineren Querschnitt, welcher dem oberen Gehäusedeckel 23 gegenüberliegt und auch eine Öffnungsrichtung parallel zur Mittelachse 25 aufweist. Dieser Gehäusedeckel 29 besitzt eine Durchtrittsöffnung für die andere Abtriebswelle 17' und ist mit dieser im montierten Zustand über ein Lager 31 verbunden.
    • – Ein seitlicher Gehäusedeckel 33, dessen Öffnungsrichtung parallel zur Mittelachse 35 des Antriebsritzels 7 liegt. Dieser Gehäusedeckel 33 besitzt eine Durchtrittsöffnung für die Antriebsritzel 7 und ist mit dieser im montierten Zustand über ein am Lagerschaft 5 angreifendes Lager 37 verbunden.
  • Die Gehäusedeckel 23,29,33 bzw. die dafür in der Gehäuseschale 21 vorgesehenen Öffnungen sind so gestaltet, dass die Ge häusedeckel 23,29,33 Spiel in den Öffnungen haben, bzw. dass entlang der späteren Fügestellen 67, 69 und 71 ein Spalt entsteht. Die Funktion dieser Spalte wird in Zusammenhang mit dem Montageverfahren genauer beschrieben.
  • 2 zeigt eine weitere Ausführungsform des Ausgleichsgetriebes 1 in einer Explosionsdarstellung. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in 1 dargestellten dadurch, dass das Getriebegehäuse 19 hier nur zwei Gehäusedeckel, einen oberen 23 und einen unteren 29, aufweist.
  • In 3 ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 39 zur Montage des Ausgleichsgetriebes 1 schematisch dargestellt. Sie umfasst zunächst Werkstückaufnahmen 41,43,45,47 zur Aufnahme der einzelnen zu montierenden Teile des Ausgleichsgetriebes 1, und zwar:
    • – Eine Werkstückaufnahme 41 für die Gehäuseschale 21,
    • – eine Werkstückaufnahme 43 für den oberen Gehäusedeckel 23,
    • – eine Werkstückaufnahme 45 für den unteren Gehäusedeckel 29,
    • – sowie optional eine Werkstückaufnahme 47 für den seitlichen Gehäusedeckel 33, die in 3 jedoch nicht dargestellt ist.
  • Diese Werkstückaufnahmen 41,43,45 und 47 sind durch Schiebeelemente 49 relativ zueinander beweglich angeordnet, wie durch die beiden Pfeile angedeutet.
  • Weiterhin umfasst die Vorrichtung 39 eine Prüfeinrichtung 62 zur Bestimmung der Zuordnung der Verzahnungen sowie eine hier nicht im Detail dargestellte Schweißvorrichtung 51, die in diesem Ausführungsbeispiel als Laserschweißvorrichtung 53 ausgeführt ist. Denkbar sind aber alle Schweißvorrichtungen 51, mit denen ein verzugsarmes Verschweißen der Gehäusedeckel 21 mit dem Getriebegehäuse 19 durchgeführt werden kann, wie z.B. eine Elektronenstrahl-Schweiß-Vorrichtung. Neben Elektronenstrahlschweißen kann alternativ auch ein Plasmaschweißverfahren zur Anwendung kommen.
  • Des Weiteren umfasst die Vorrichtung 39 in diesem Ausführungsbeispiel Bremsen 55, mit denen die Abtriebswellen 17,17' gebremst werden können sowie einen Hilfsantrieb 57, mit dem während der Montage ein Drehmoment auf das Antriebsritzel 7 eingeprägt werden kann.
  • Einen zusätzlichen optionalen Bestandteil der Vorrichtung 39 stellt eine Schwenkeinrichtung 59 dar, mit der das Getriebegehäuse 19 während der Montage um die Mittelachse 35 des Antriebsritzels 7 verschwenkt werden kann. Denkbar ist auch eine Einrichtung, die eine Verschwenkbarkeit um eine zusätzliche Achse zulässt.
  • Ein weiterer optionaler Teil der Vorrichtung 39, der in 3 dargestellt ist, ist ein Endoskop 61, mit dem der Bediener oder ein Bildauswertungssystem in der Lage ist, in das Innere des Getriebegehäuses 19 hineinzusehen, um beispielsweise die Lage der Verzahnungen zueinander zu beurteilen.
  • Das Verfahren zur Montage des Ausgleichsgetriebes 1 mit Hilfe der vorgestellten Vorrichtung 39 läuft nun in den folgenden Schritten ab:
    Zunächst werden, wie in 3 dargestellt, die Werkstückaufnahmen 41, 43 und 45 mit den entsprechenden Werkstücken 21, 23 und 29 bestückt. Dabei werden die Gehäuseschale 21 sowie die Gehäusedeckel 23 und 29 geeignet auf den Werkstückaufnahmen 41,43,45 fixiert. Dies kann beispielsweise, wie in 3 gezeigt, über Zentrierbolzen 63 oder durch eine Einspannung 65 erfolgen. Alternativ könnte die Fixierung auch magnetisch durchgeführt werden.
  • Im nächsten Schritt, der in 4 dargestellt ist, wird sowohl das Antriebsritzel 7 als auch das Ausgleichselement 3 von oben durch die Öffnung für den oberen Gehäusedeckel 23 in die Gehäuseschale 21 eingelegt. In einer alternativen Ausführungsform wird das Antriebsritzel 7 bereits vormontiert in der Gehäuseschale 21 geliefert, befindet sich also vor der Durchführung des Verfahrens bereits in der Gehäuseschale 21. Die genaue Lage des Antriebsritzels 7 innerhalb der Gehäuseschale 21 wird dabei in jedem Fall gemessen, damit eventuell bei der Montage aufgetretene Lagefehler zu diesem Zeitpunkt korrigiert werden können. Zu diesem Zeitpunkt greifen die Verzahnungen von Tellerrad 11 und Antriebsritzel 7 noch nicht ineinander, das Ausgleichselement 3 befindet sich in Bezug auf seine Mittelachse 25 in etwas erhöhter Lage.
  • Ist die Gehäuseschale 19 fertig bestückt, werden die Gehäusedeckel 23 und 29 sowie, falls vorhanden, der seitliche Gehäusedeckel 33 mit Hilfe der Schiebeelemente 49 in ihre jeweiligen Öffnungen eingebracht. Anschließend wird die Vorspannung, unter der die Lager 27, 31 stehen müssen, aufgebracht, so dass das Ausgleichselement 3 so mit den beiden gegenüberliegenden Gehäusedeckeln 23 sowie 29 verbunden ist, dass sie gemeinsam verschoben werden können. Dabei ist unter gemeinsamer Verschiebbarkeit zu verstehen, dass der Zusammenbau aus Ausgleichselement 3 und Gehäusedeckeln 23,29 außer der Drehbewegung der Abtriebswellen 17,17' in den Lagern 27,31 keine Relativbewegungen mehr zueinander ausführen kann. Ist zusätzlich ein weiterer seitlicher Gehäusedeckel 33 vorhanden, wird auch hier die Lagervorspannung für das Lager 37 aufgebracht, so dass Antriebsritzel 7 und seitlicher Gehäusedeckel 33 derart miteinander verbunden sind, dass sie gemeinsam verschoben werden können. Für diese Verbindung gilt analog, dass Antriebsritzel 7 und Gehäusedeckel 33 keine Relativbewegung außer der Drehung des Antriebsritzels 7 durchführen können. Die dafür aufzubringenden Lagervorspannungen betragen üblicherweise etwa 4000 Newton.
  • Nun beginnt der, exemplarisch in 5 dargestellte, Vorgang der Ermittlung einer optimalen Zuordnung der Verzahnungen von Tellerrad 11 und Antriebsritzel 7. Dieser Vorgang wird hier exemplarisch durch eine automatisierte Ermittlung des Drehfehlers beschrieben:
    Zunächst werden die Peripheriegeräte Bremsen 55 mit den Abtriebswellen 17,17' sowie der Hilfsantrieb 57 mit dem Antriebsritzel 7 verbunden. Auf diese Weise kann eine Last auf das Ausgleichsgetriebe 1 aufgebracht werden. Nun findet ein Testdurchlauf statt, bei dem ein Drehmoment auf das Antriebsritzel 7 ausgeübt wird. Währenddessen wird der Zusammenbau aus Ausgleichselement 3 und den beiden Gehäusedeckeln 23 und 29 im Raum verschoben, und zwar in Bezug auf die Mittelachse 25 sowohl in radialer als auch in axialer Richtung oder in einer freien Kombination aus beiden Richtungen. Die Verschiebung erfolgt im Rahmen der Toleranzen, die zwischen Gehäusedeckel 23,29 und entsprechender Öffnung vorgesehen ist.
  • Besitzt das Getriebegehäuse 19 einen seitlichen Gehäusedeckel 33, so ist es analog möglich, den Zusammenbau aus seitlichem Gehäusedeckel 33 und Antriebsritzel 7 im Rahmen des Testdurchlaufs räumlich zu verschieben.
  • Prinzipiell sind hier also drei verschiedene Möglichkeiten der Verschiebung möglich:
    • – Das Antriebsritzel 7 ist gegenüber der Gehäuseschale 21 fixiert und der Zusammenbau aus Ausgleichselement 3 und Gehäusedeckeln 23,29 wird relativ zueinander verschoben oder
    • – das Ausgleichselement 3 ist gegenüber der Gehäuseschale 21 fixiert und der Zusammenbau aus Antriebsritzel 7 und Gehäusedeckel 33 wird relativ zueinander verschoben oder
    • – sowohl der Zusammenbau aus Antriebsritzel 7 und Gehäusedeckel 33 als auch der Zusammenbau aus Ausgleichselement 3 und Gehäusedeckeln 23,29 werden verschoben.
  • Während dieses Durchlaufs durch die verschiedenen Positionen von Tellerrad 11 zum Antriebsritzel 7 wird nun für jede dieser Positionen mit Hilfe der Prüfeinrichtung 62 die aktuelle Lage der Verzahnungen zueinander aufgezeichnet. Dies kann zum einen über eine Erfassung des Tragbildes erfolgen. Exakt gefertigte Zahnräder greifen so ineinander, dass die Zahnflanken sich auf ellipsenförmigen Flächen berühren. Die Einhüllende der Berührellipsen wird als Tragbild bezeichnet. Größere Abweichungen vom idealen Tragbild führen zu ungleichmäßigen Übertragungsverhalten und damit zu erhöhter Geräuschentwicklung und verringerter Lebensdauer. Um das Tragbild zu überprüfen, werden die Zahnräder mit Tuschierpaste bestrichen und belastet. Das Tragbild wird durch die Verdrängung der Paste sichtbar und kann durch einen erfahrenen Bediener beurteilt werden. Zur optischen Überprüfung des Tragbildes kann das Endoskop 61 verwendet werden.
  • Alternativ kann die Ermittlung der optimalen Zuordnung über eine Analyse des Drehfehlers mit Hilfe von an den Abtriebswellen 17,17' und am Antriebsritzel 7 wirkenden Sensoren erfolgen. Unter Drehfehler ist dabei zu verstehen, dass die Drehbewegung der Abtriebswellen 17,17' und des Antriebsritzels 7 aufgezeichnet wird und man aus Unstetigkeiten bei der Drehbewegung der Ausgleichskegelräder 15,15', d.h. der Lauf ruhe, darauf schließen kann, wie gut die Verzahnungen ineinander greifen.
  • Nach Beendigung des Testlaufs, nachdem also viele im Rahmen der Toleranzen einstellbare Positionen durchlaufen sind, erfolgt die Auswertung der Ergebnisse. Dies kann manuell durch einen Bediener oder durch eine numerische, automatisierte Auswertung erfolgen. Diese Auswertung ergibt aus vielen möglichen eine optimale räumliche Zuordnung des Zusammenbaus aus Ausgleichselement 3 und Gehäusedeckeln 23 und 29 zu Antriebsritzel 7.
  • Diese optimale räumliche Zuordnung wird anschließend angefahren.
  • Im letzten Verfahrensschritt wird die nun erreichte optimale Lage der Einzelteile des Ausgleichsgetriebes 1 zueinander fixiert. Dies erfolgt durch möglichst verzugsarmes Schweißen mit Hilfe der Schweißvorrichtung 51.
  • Zu diesem Zweck werden Bremsen 55 und Hilfsantrieb 57 wieder aus ihrer Arbeitsposition wegbewegt. Dann wird zunächst der obere Gehäusedeckel 23 entlang der in 1 bezeichneten Fügestelle 67 mit der Gehäuseschale 21 durch Schweißen dauerhaft verbunden. Da es sich um ein verzugsarmes Schweißverfahren handelt, ist der Verzug zwischen den beiden Bauteilen 23,21 so gering wie möglich, so dass die optimale Position des Ausgleichselements 3 innerhalb der Gehäuseschale 21 erhalten bleibt. Um den Verzug durchs Schweißen zusätzlich zu minimieren, beginnt der Schweißvorgang an der Stelle, an der der Spalt zwischen Gehäusedeckel 23 und Gehäuseschale 21 so klein wie möglich, möglichst gleich Null, ist. So kann sich der Gehäusedeckel 23 beim Schweißen gegenüber der Gehäuseschale 21 abstützen.
  • Alternativ dazu kann der Gehäusedeckel 23 mit Hilfe der Schweißvorrichtung 51 an zwei über seinen Umfang verteilten, möglichst um näherungsweise 120° gegeneinander versetzten Stellen durch Heften mit der Gehäuseschale 21 verbunden werden, bevor dann an einer dritten Stelle, welche wiederum etwa 120° von den beiden Heftstellen entfernt ist, mit der Schweißnaht begonnen wird.
  • Ist diese Schweißnaht hergestellt, wird das Getriebegehäuse 19 mit Hilfe der Schwenkeinrichtung 59 geschwenkt, so dass die Fügestelle 69 zwischen unterem Gehäusedeckel 29 und Gehäuseschale 21 in analoger Weise geschlossen werden kann.
  • Das Verfahren ist aber auch ohne ein Verschwenken des Getriebegehäuses 19 durchführbar. Dann muss die Schweißvorrichtung 51 entsprechend geführt werden.
  • Anschließend wird, sofern ein seitlicher Gehäusedeckel 33 vorhanden ist, auch die Fügestelle 71 zwischen diesem Gehäusedeckel 33 und der Gehäuseschale 21, wie oben beschrieben, geschlossen.
  • Nach dem Schweißvorgang ist das Ausgleichsgetriebe 1 fertig montiert. Ausgleichselement 3 und Antriebsritzel 7 nehmen nun als Resultat eine optimale räumliche Position zueinander ein, in der sie fixiert wurden.
  • Dabei kann es verfahrensbedingt dazu kommen, dass durch die Verschiebung bei der als gut beurteilten und somit fixierten Zuordnung der Verzahnungen die Symmetrieachse der Gehäusedeckel 23,29 bzw. 33, welche jeweils den Mittelachsen 25 bzw. 35 entspricht, nicht mehr mit der entsprechenden Symmetrieachse 26 bzw. 36 der Gehäuseschale 21 zusammenfällt.
  • Das Verfahren, das Ausgleichsgetriebe 1 und die Vorrichtung 39 sind nicht beschränkt auf die dargestellten Ausführungsbeispiele.
  • Insbesondere bei der Vorrichtung 39 sind die Bremsen 55 sowie der Hilfsantrieb 57 keine notwendigen Bestandteile, es können auch andere Mittel zur Bestimmung einer geeigneten Zuordnung verwendet werden. Weiterhin ist die Schwenkeinrichtung 59 nicht notwendig, es kann auch die Schweißvorrichtung 51 selbst anstelle des Getriebegehäuses 19 verschwenkt werden.
  • Ferner kann die Vorrichtung auch ohne Endoskop 61 verwendet werden.
  • Was das Verfahren betrifft, hat ferner die oben beschriebene Schweißreihenfolge nur exemplarischen Charakter.

Claims (14)

  1. Vorrichtung (39) zur Montage eines Ausgleichsgetriebes (1), umfassend eine Antriebswelle (5) mit einem Antriebsritzel (7) und ein Ausgleichselement (3) mit einem Tellerrad (11), in einem Getriebegehäuse (19), welches eine Gehäuseschale (21) und mindestens zwei Gehäusedeckel (23,29,33) umfasst, wobei die Vorrichtung (39) Werkstückaufnahmen (41,43,45,47) zur Aufnahme der Gehäuseschale (21) und der Gehäusedeckel (23,29,33) sowie eine Messeinrichtung (62) zur Bestimmung der Zahnlage zwischen Antriebsritzel (7) und Tellerrad (11) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückaufnahmen (43,45,47) einen Zusammenbau aus dem Ausgleichselement (3) und den Gehäusedeckeln (23,29) und einen Zusammenbau aus dem Antriebsritzel (7) und dem Gehäusedeckel (33) unter Vorspannung halten und durch eine Steuerung in axialer und radialer Richtung oder einer freien Kombination aus beiden Richtungen in Bezug auf die in einer eigenen Werkstückaufnahme (41) gehaltene Gehäuseschale (21) verschiebbar sind, wobei über eine Auswerteeinheit eine optimale Position ermittelt wird, und dass die Vorrichtung (39) eine Strahlschweißvorrichtung (51) zur Verbindung der Gehäusedeckel (23,29,33) mit der Gehäuseschale (21) in der optimalen Position umfasst.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (39) Bremsen (55) für die Abtriebswellen (17) sowie einen Hilfsantrieb (57) für die Antriebswelle (5) umfasst.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Strahlschweißvorrichtung (51) um eine Laserschweißvorrichtung (53) handelt.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (39) eine Schwenkeinrichtung (59) zur Verschwenkung des Getriebegehäuses (19) um die Mittelachse (35) der Antriebswelle (5) umfasst.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (39) ein Endoskop (61) umfasst.
  6. Verfahren zur Montage und Spieleinstellung eines Ausgleichsgetriebes (1) in einem Getriebegehäuse (19) mit einer Gehäuseschale (21) und wenigstens zwei Gehäusedeckeln (23,29,33), umfassend die folgenden Verfahrensschritte: – Aufnahme der Gehäuseschale (21) und der Gehäusedeckel (23,29,33) in entsprechenden Werkstückaufnahmen (41,43,45,47), – Einlegen des Ausgleichselements (3) mit Tellerrad (11) und der Antriebswelle (5) mit Antriebsritzel (7) in die Gehäuseschale (21), – Aufbringen einer Vorspannung, so dass die Gehäusedeckel (23, 29) fest mit den Antriebswellen (17, 17') des Ausgleichselements (3) und der Gehäusedeckel (33) fest mit der Antriebswelle (5) verbunden sind, – Räumliches Verschieben des Zusammenbaus aus Gehäusedeckeln (23,29) und Ausgleichselement (31) und/oder Gehäusedeckel (33) und Antriebswelle (5) relativ zu der in einer eigenen Werkstückaufnahme (41) gehaltenen Gehäuseschale (21) durch eine Steuerung zur Einstellung der Zahnlage zwischen Tellerrad (11) und Antriebsritzel (7), – Ermitteln der optimalen Position über eine Auswerteeinheit sowie – Verschweißen der Gehäusedeckel (23,29,33) mit der Gehäuseschale (21) mit Hilfe eines Strahlschweißverfahrens.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass während der räumlichen Verschiebung des Zusammenbaus das Tragbild der ineinander greifenden Verzahnungen von Tellerrad (11) und Antriebsritzel (7) erfasst wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass während der räumlichen Verschiebung des Zusammenbaus der Drehfehler der ineinander greifenden Verzahnungen von Tellerrad (11) und Antriebsritzel (7) erfasst wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verschweißen der Gehäusedeckel zunächst der erste Gehäusedeckel (23) geschweißt und vor dem Verschweißen des zweiten Gehäusedeckels (29) das Getriebegehäuse (19) um eine Schwenkachse geschwenkt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht an der Stelle begonnen wird, an der der Spalt zwischen Gehäusedeckel (23,29,33) und Gehäuseschale (21) minimal ist.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Verschweißen der Gehäusedeckel (29,33,33) an zwei Stellen entlang seines Umfangs durch Heften mit Hilfe der Schweißvorrichtung (51) mit der Gehäuseschale verbunden wird.
  12. Ausgleichsgetriebe, umfassend ein Getriebegehäuse (19) mit einer Gehäuseschale (21) und wenigstens zwei mit der Gehäuseschale (21) verbundenen Gehäusedeckeln (23,29,33), sowie ein im Getriebegehäuse (19) montiertes Ausgleichselement (3), sowie eine Antriebswelle (5) mit einem Antriebsritzel (7), wobei die Abtriebswellen (17,17') des Ausgleichselements (3) und die Antriebswelle (5) mit jeweils einem der Gehäusedeckel (23,29,33) über Lager (27,31,37) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsgetriebe durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11 hergestellt ist und die Gehäusedeckel (23,29,33) durch ein Strahlschweißverfahren am Getriebegehäuse (19) fixiert sind, wobei der Zusammenbau aus dem Ausgleichselement (3) und den Gehäusedeckeln (23,29) vor dem Verschweißen Spiel in radialer und axialer Richtung in Bezug auf die Gehäuseschale (21) und das Antriebsritzel (7) aufweist.
  13. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Gehäusedeckeln um zwei gegenüberliegende Deckel (23,29) handelt, deren Öffnungsachsen parallel zur Mittelachse (25) des Ausgleichselements (3) verlaufen.
  14. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Gehäusedeckel weiterhin um einen seitlichen Gehäusedeckel (33) handelt, dessen Öffnungsachse parallel zur Mittelachse (35) der Antriebswelle (5) verläuft.
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