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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der
Dicke einer Axialausgleichsscheibe eines, in einem Achsgehäuse
eines Hinterachsgetriebes gelagerten Antriebskegelrades.
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Aus
der
DE 36 20 863 C2 ist
ein Verfahren zum Axialspielausgleich bei einem Getriebe bekannt, wobei
nach dem Zusammenbau des Getriebes eine Anlagefläche für
ein Getrieberad oder für eine zwischen dem Getrieberad
und der Anlagefläche befindliche Abstützscheibe
durch Verformungen, welche von außen in einen Gehäusedeckel
oder in ein Gehäuse mit einer begrenzten Kraft eingepresst
werden, so verformt wird, dass das ursprünglich vorhandene
Axialspiel eingeengt wird. Hierbei soll das Axialspiel nach der
Montage bei geschlossenem Gehäuse ausgeglichen werden,
wodurch der Arbeitsaufwand und damit die Kosten der Herstellung
des Getriebes gesenkt werden sollen.
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Aus
der
US 5,836,076 ist
ein Verfahren zur Montage eines Vorlegegetriebes bekannt, bei welchem
die Dicke einer Ausgleichsscheibe berechnet wird. Das Vorlegegetriebe
weist dabei einen taillenartig verjüngten Schneckentrieb
sowie ein damit kämmendes Schneckenrad auf.
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Weitere
Verfahren zur Bestimmung der Dicken von Ausgleichsscheiben, insbesondere
bei Vorlegegetrieben, sind beispielsweise aus der
US 5,502,882 , aus der
US 5,590,561 sowie aus der
US 5,634,371 bekannt.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem,
ein Verfahren zur Bestimmung der Dicke einer axialen Ausgleichsscheibe
eines, in einem Achsgehäuse eines Hinterachsgetriebes gelagerten
Antriebskegelrades anzugeben, mit welchem eine Montage des Hinterachsgetriebes
wesentlich schneller und dadurch kostengünstiger durchführbar ist.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand
des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Die
Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Dicke einer Axialausgleichsscheibe nicht
wie bisher üblich, im so genannten „Push-Pull-Verfahren"
experimentell und mit dementsprechend hohem Montageaufwand zu ermitteln, sondern
anhand von an einzelnen Getriebeteilen gemessenen Abständen
bei noch zerlegtem Hinterachsgetriebe zu berechnen und die so berechnete Axialausgleichsscheibe
einfach während der Montage des Hinterachsgetriebes zu
montieren. Beim bisher bekannten Push-Pull-Verfahren wurde zunächst eine
so genannte „Masterscheibe" montiert und anschließend
ein Spaltmaß ermittelt, welches dann von der Masterscheibe
abgezogen wurde. Dies erfolgte bei nahezu vollständig montiertem
Hinterachsgetriebe. Anschließend erfolgte eine Demontage
der Masterscheibe inklusive eines Antriebskegelrollenlagers, woraufhin
eine entsprechend den Spaltmaßen beziehungsweise der Dicke
der Masterscheibe ausgewählte Axialausgleichsscheibe eingesetzt
und danach das Hinterachsgetriebe wieder erneut montiert wurde.
Das Montieren mit der Masterscheibe, das anschließende
Demontieren und das erneute Montieren mit der ausgewählten
Axialausgleichsscheibe bedingt einen extrem hohen Montageaufwand
zur Herstellung des Hinterachsgetriebes, welcher mittels des erfindungsgemäßen
Verfahrens deutlich reduziert werden kann. Das erfindungsgemäße
Verfahren zeichnet sich dabei dadurch aus, dass ein Antriebskegelrad
zunächst über ein erstes Lager im Achsgehäuse
des Hinterachsgetriebes gelagert wird und in diesem Zustand ein
Abstand x zwischen einem ersten Messpunkt am Antriebskegelrad sowie
einem zweiten Messpunkt am Achsgehäuse gemessen wird. Der
erste Messpunkt am Antriebskegelrad kann dabei an einer Radialstufe,
kurz auch „Schulter" genannt gewählt werden, während
der zweite Messpunkt am Achsgehäuse üblicherweise
im Bereich einer Anlagefläche eines zweiten, zu diesem
Zeitpunkt jedoch noch nicht montierten Lagers des Antriebskegelrades
gewählt wird. Separat von dieser Messung wird an dem zweiten,
zu diesem Zeitpunkt noch nicht montierten Lager des Antriebskegelrades
ein Lagerüberstand L1 gemessen,
der sich aus einer Differenz eines Lagerinnen- und eines Lageraußenrings
ergibt. Unter Zugrundelegung der beiden gemessenen Werte x und L1 wird mittels einer Rechnereinrichtung die Dicke
s1 der, für einen möglichst
leichtgängigen Betrieb des Hinterachsgetriebes, erforderlichen
Ausgleichsscheibe berechnet. Abschließend wird die so rechnerisch
ermittelte Axialausgleichsscheibe am Antriebskegelrad befestigt,
insbesondere verpresst, und zusammen mit dem zweiten Lager des Antriebskegelrades
verbaut. Die Messung des Abstandes x sowie des Lagerüberstandes
L1 kann dabei unter definierten Belastungen
erfolgen, um einen Betriebszustand des Hinterachsgetriebes zu simulieren.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt
sich dabei nicht nur der Montageaufwand zur Herstellung des Hinterachsgetriebes
deutlich reduzieren, sondern auch dessen Qualität deutlich
steigern, da eine Demontage sowie eine erneute Montage verbunden
mit den dabei auftretenden Belastungen der Lager- beziehungsweise
des Antriebskegelrades entfallen. Mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren ist es möglich, das Hinterachsgetriebe als Full-Economy-Getriebe auszubilden
und mittels lediglich eines einzigen Montagevorganges herzustellen,
wodurch sich erhebliche Kostenvorteile realisieren lassen. Ein weiterer Vorteil
des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt im Abbau
der Komplexität im Montagesystem, da die bisher erforderlichen
und aufwendigen Montage- beziehungsweise Demontagevorgänge
zumindest teilweise entfallen und der Herstellungsprozess damit insgesamt
gestrafft werden kann.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Lösung, erfolgt die Messung des Abstandes x und/oder des
Lagerüberstandes L1 mittels mechanischer
und/oder optoelektronischer Messvorrichtungen. Denkbar sind hierbei
insbesondere mechanische Messeinrichtungen mit Messtastern, welche
auf das jeweilige Achsgehäuse einfach aufsetzbar sind und
in diesem aufgesetzten Zustand beispielsweise den Abstand x zwischen
einem ersten am Antriebskegelrad angeordneten Messpunkt und den
zweiten am Achsgehäuse angeordneten Messpunkt bestimmen.
Selbstverständlich sind insbesondere auch moderne, berührungsfreie
Messverfahren denkbar, so dass eine Ermittlung des Abstandes x beziehungsweise
eine Ermittlung des Lagerüberstandes L1 beispielsweise
mittels eines Lasers erfolgen kann.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Lösung, wird in die Berechnung der Dicke s1 der
erforderlichen Ausgleichsscheibe eine laufleistungsabhängige
Abnutzung des Antriebkegelrads einbezogen. Da das Hinterachsgetriebe
und insbesondere das in diesem gelagerte Antriebskegelrad auch nach
langer Laufleistung noch die Anforderungen eines Full-Economy-Getriebes
erfüllen sollen, ist es erforderlich, zeitbeziehungsweise
laufleistungsabhängige Verschleißerscheinungen
in die Berechnung der Ausgleichsscheibe einzubeziehen, um den leichtgängigen
Betrieb des Hinterachsgetriebes vorzugsweise über die gesamte
Lebensdauer des Hinterachsgetriebes gewährleisten zu können.
Da auch bei modernen Getrieben aufgrund des mechanischen Ineinandergreifens
von Zahnrädern Abnutzungserscheinungen an denselben auftreten,
ist es sinnvoll, diese Abnutzungseffekte zumindest in bestimmten
Maßen bereits in die Berechnung für die Ausgleichsscheibe einzubeziehen.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen
Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils
angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder
in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche
oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Es
zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine
Schnittdarstellung durch eine Messvorrichtung zur Bestimmung des
Abstandes x,
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2 eine
Messvorrichtung zur Bestimmung eines Lagerüberstandes L1 an einem zweiten, noch nicht eingebauten
Lager des Antriebskegelrades.
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Entsprechend 1 ist
ein Teil eines im Übrigen nicht gezeigten Hinterachsgetriebes 1 mit
einem darin gelagerten Antriebskegelrad 2 dargestellt. Das
Antriebskegelrad 2 ist dabei über ein erstes Lager 3 gegenüber
einem Achsgehäuse 4 des Hinterachsgetriebes 1 drehbar
gelagert. Das erste Lager 3 ist bei dem gemäß 1 dargestellten
Beispiel als konisches Wälzlager ausgeführt, wobei
ein die Wälzkörper 5 tragender Teil 6 des
Lagers 3 mit dem Antriebskegelrad 2 verpresst
ist, während der als Lagerschale ausgebildete Teil 7 vorzugsweise
mit dem Achsgehäuse 4 verpresst ist.
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Das
Antriebskegelrad 2 weist einen aus dem Achsgehäuse 4 herausragenden
Schaft 8 auf, welcher gemäß der 1 in
eine oberhalb des Hinterachsgetriebes 1 angeordnete Messvorrichtung 9 eingreift. Über
die Messvorrichtung 9 kann ein Abstand x zwischen einem
ersten Messpunkt am Antriebskegelrad 2 und einem zweiten
Messpunkt am Achsgehäuse 4 gemessen werden. Der
erste Messpunkt am Antriebskegelrad 2 ist dabei beispielsweise
an einer Radialstufe 10 des Antriebskegelrades 2 vorgesehen,
während der zweite Messpunkt an einer Radialstufe 10' des
Achsgehäuses 4 vorgesehen ist. An der Radialstufe 10' liegt
bei montiertem Hinterachsgetriebe 1 ein zweites Lager 12 des
Antriebskegelrades 2 an. Die Messung des Abstands x erfolgt
dabei über einen Messtaststift 11, welcher an
der Messvorrichtung 9 angeordnet ist.
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Nach
der erfolgten Messung des Abstandes x wird die Messvorrichtung 9 wieder
vom Hinterachsgetriebe 1 entfernt und im Bereich der Radialstufe 10' des
Achsgehäuses 4 ein zweites, zu diesem Zeitpunkt
noch nicht montiertes Lager 12 (vgl. 2)
auf dem Antriebskegelrad 2 verpresst.
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Zunächst
erfolgt jedoch die Messung eines Lagerüberstandes L1 am zweiten, noch nicht montierten Lager 12 in
einer Messvorrichtung 9', wie diese beispielsweise in 2 dargestellt
ist. Der Lagerüberstand L1 setzt
sich dabei aus dem axialen Überstand Lageraußenrings über
einen Lagerinnenring zusammen. Unter Zugrundelegung der beiden gemessenen
Werte x und L1 wird mittels einer nicht
dargestellten Rechnereinrichtung die Dicke s1 einer
für einen möglichst leichtgängigen Betrieb
des Hinterachsegetriebes 1 erforderlichen und nicht dargestellten
Ausgleichsscheibe berechnet. Diese Ausgleichsscheibe wird später
im Bereich der Radialstufe 10' mit bzw. auf dem Antriebskegelrad 2 verpresst.
Die so berechnete Ausgleichsscheibe dient dabei als Axialausgleich
für das Antriebskegelrad 2 und wird zusammen mit
diesem und dem zweiten Lager 12 im Achsgehäuse 4 des
Hinterachsgetriebes 1 eingebaut. Die Berechnung der Dicke
s1 der Ausgleichsscheibe erfolgt dabei durch
eine einfache Differenzbildung zwischen dem Abstand x und dem Lagerüberstand
L1.
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Im
Unterschied zu bekannten Verfahren zur Ermittlung der Dicke der
axialen Ausgleichsscheibe ist mit den erfindungsgemäßen
Messvorrichtungen 9, 9' bzw. dem erfindungsgemäßen
Verfahren eine Montage des Hinterachsgetriebes 1 mit einer
Masterscheibe, einem anschließenden Bestimmen von Spaltmaßen
sowie einem darauffolgenden Zerlegen des Hinterachsgetriebes 1,
dem Entnehmen der Masterscheibe, dem Einlegen der anhand der Spaltmaße
ermittelten Ausgleichsscheibe und dem erneuten Montieren des Hinterachsgetriebes 1 nicht
mehr erforderlich, wodurch sich der Montageaufwand und damit auch
die Montagekosten des Hinterachsgetriebes 1 deutlich senken
lassen. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird
lediglich der Abstand x am in das Achsgehäuse 4 eingebaute
Antriebskegelrad 2 sowie separat dazu der Lagerüberstand
L1 am zweiten Lager 12 ermittelt,
wobei anschließend unter Zugrundelegung der beiden gemessenen
Werte x und L1 die erforderliche Dicke s1 der Ausgleichsscheibe berechnet wird. Anschließend
wird lediglich noch die Ausgleichsscheibe mit/auf dem Antriebskegelrad 2 verpresst
und das zweite Lager 12 montiert. Ein komplettes Demontieren
sowie ein anschließendes erneutes Montieren kann dadurch
entfallen.
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Selbstverständlich
ist dabei denkbar, dass die Messung des Abstandes x und/oder des
Lagerüberstandes L1, wie in den 1 und 2 gezeigt, mittels
mechanischer und/oder wie nicht gezeigt, mittels optoelektronischer
Messvorrichtungen, beispielsweise mittels eines Lasers, erfolgt.
Um eine möglichst genaue Berechnung der Dicke s1 der Ausgleichsscheibe zu ermöglichen,
erfolgt die Messung des Abstandes x bzw. des Lagerüberstandes
L1 und damit auch die Berechnung der Dicke
s1 der erforderlichen Ausgleichsscheibe
unter einer dynamischen Belastung, beispielsweise unter einer Belastung
von 5 bis 7 kN und bei einer Umdrehungszahl von 100 U/min. Des Weiteren
können weitere Effekte in die Berechnung der Dicke s1 der erforderlichen Ausgleichsscheibe einfließen,
welche insbesondere einen laufleistungsabhängigen Verschleiß einzelner Bauteile
berücksichtigen. Ein derartiger Verschleiß kann
beispielsweise in der Zerspannung des Antriebskegelrades 2 liegen.
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Durch
das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung
der Dicke s1 der axialen Ausgleichsscheibe,
kann nicht nur der Montagevorgang des Hinterachsgetriebes 1 gestrafft
und damit kostengünstiger gestaltet werden, vielmehr ist
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch eine
Qualitätsverbesserung verbunden, da bei diesem Verfahren
lediglich eine einmalige Montage unter Verzicht auf einer zwischenzeitlichen
Demontage sowie einer erneuten Montage erforderlich ist. Die Qualitätsverbesserung
resultiert dabei insbesondere aus zum Teil unsichtbaren Beschädigungen
einzelner Komponenten des Hinterachsgetriebes 1, die beim
mehrmaligen Zerlegen bzw. montieren des Hinterachsgetriebes 1 auftreten.
Darüber hinaus kann mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren auch die Komplexität des Systems reduziert werden.
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- 1
- Hinterachsgetriebe
- 2
- Antriebskegelrad
- 3
- erstes
Lager
- 4
- Achsgehäuse
- 5
- Wälzkörper
des ersten Lagers 3
- 6
- mit
dem Antriebskegelrad 2 verpresster Teil des ersten Lagers 3
- 7
- mit
dem Achsgehäuse 4 verpresster Teil des ersten
Lagers 3
- 8
- Schaft
des Antriebskegelrades
- 9
- Messvorrichtung
- 10
- Radialstufe
- 11
- Messtaststift
- 12
- zweites
Lager
- x
- Abstand
- L1
- Lagerüberstand
- s1
- Dicke
der Ausgleichsscheibe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 3620863
C2 [0002]
- - US 5836076 [0003]
- - US 5502882 [0004]
- - US 5590561 [0004]
- - US 5634371 [0004]