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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Montieren eines Winkeltriebs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie einen Winkeltrieb für einen Kraftwagen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 7.
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Ein solches Verfahren zum Montieren eines Winkeltriebs sowie ein solcher Winkeltrieb in Form eines Achsgetriebe-Aggregats für einen Kraftwagen sind beispielsweise aus der
DE 103 14 679 A1 als bekannt zu entnehmen. Im Zuge des Verfahrens wird ein erstes Winkeltriebelement über wenigstens zwei als Wälzlager ausgebildete erste Radiallager an einem Gehäuse des Winkeltriebs um eine erste Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar gelagert. Ferner wird ein zweites Winkeltriebelement über wenigstens zwei als Wälzlager ausgebildete zweite Radiallager an dem Gehäuse des Winkeltriebs um eine zweite Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar gelagert. Die erste Drehachse erstreckt sich dabei senkrecht zur zweiten Drehachse. Mit anderen Worten sind die Drehachsen nicht parallel zueinander sondern sie schließen einen von 0 Grad bzw. 180 Grad unterschiedlichen Winkel miteinander ein. Dies bedeutet, dass die Winkeltriebelemente nicht achsparallel zueinander angeordnet sind.
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Bei dem ersten Winkeltriebelement handelt es sich beispielsweise um eine Eingangswelle, während es sich bei dem zweiten Winkeltriebelement beispielsweise um ein Tellerrad handelt. Ein solcher Winkeltrieb kommt beispielsweise bei einem Differenzial eines Kraftwagens zum Einsatz. Winkeltriebe mit nicht-achsparallelen Winkeltriebelementen kommen ferner bei Nebenantrieben von Verteilergetrieben, Achsgetrieben sowie anderen Aggregaten insbesondere in einem Antriebsstrang eines Kraftwagens zum Einsatz. Durch die nicht-parallele Anordnung der Drehachsen ist es beispielsweise möglich, einen über die Winkeltriebelemente verlaufenden Drehmomentenfluss umzulenken.
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Im Rahmen des Verfahrens werden die Winkeltriebelemente über jeweilige Verzahnungen miteinander gekoppelt. Mit anderen Worten werden jeweilige Verzahnungen der Winkeltriebelemente in gegenseitigen Eingriff gebracht, um dadurch die Winkeltriebelemente miteinander zu koppeln. Hierdurch ist es möglich, dass Drehmomente vom ersten Winkeltriebelement auf das zweite Winkeltriebelement oder umgekehrt über die Verzahnungen übertragen werden, so dass beispielsweise das zweite Winkeltriebelement vom ersten Winkeltriebelement oder umgekehrt antreibbar ist.
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Der
DE 103 15 884 A1 ist ein längs eingebauter Allrad-Antriebsstrang als bekannt zu entnehmen. Bei dem Allrad-Antriebsstrang ist ein Antriebsmoment vom Fahrzeuggetriebe über ein sich diesem anschließendes Verteilergetriebe und zumindest ein Zahnrad auf eine Seitenwelle übertragbar, deren in Fahrzeugrichtung hinten liegendes Seitenwellenende (hintere Gelenkwellenhälfte) gelenkig innerhalb des Zahnrades angeordnet ist. Dabei ist es vorgesehen, dass die Seitenwelle zwei diametral zueinander angeordnete Zapfen aufweist, die Längsnuten innerhalb des Zahnrades axial verschieblich bezüglich dessen Rotationsachse unschwenkbar gelagert sind.
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Die
DE 103 33 945 A1 offenbart einen Allrad-Antriebsstrang, bei welchem ein Antriebsmotor und ein sich diesem anschließendes Getriebe in Fahrzeuglängsrichtung eingebaut sind. Zumindest ein Teil eines Antriebsmomentes ist von einer Getriebeausgangswelle des Getriebes über ein Achsversatzgetriebe auf eine Seitenwelle übertragbar, die in einem sich öffnenden Winkel am Getriebe vorbei zur Vorderachse führt. Dabei ist es vorgesehen, dass axial zwischen dem Getriebe und einer Antriebskomponente des Achsversatzgetriebes eine Kupplung angeordnet ist, mittels welcher ein Drehmoment zwischen der Antriebskomponente und der Getriebeausgangswelle übertragbar ist.
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Aus der
DE 10 2011 111 812 A1 ist ein Verfahren zum Montieren eines Ausgleichsgetriebes für ein Hinterachsgetriebe mittels wenigstens eines von einem jeweiligen Roboter geführten Werkzeugs mit einem jeweiligen Kraft- und/oder Wegsensor bekannt. Bei dem Verfahren wird das Ausgleichsgetriebe in ein Hinterachsgetriebegehäuse eingesetzt. Anschließend werden Lagerschalen am Hinterachsgetriebegehäuse montiert und ein Verdrehspiel und/oder eine Gehäusespreizung mittels des wenigstens einen Werkzeugs gemessen. Dabei ist es vorgesehen, dass mittels des wenigstens einen Werkzeugs wenigstens ein weiterer, das Hinterachsgetriebe charakterisierender Parameter gemessen wird.
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Schließlich offenbart die
DE 10 2012 014 054 A1 eine Lagereinheit eines Antriebsstrangs eines Kraftwagens, mit einer Welle, einem Gehäuse und einem Deckel, wobei der Deckel eine Durchführung zur Lagerung der Welle aufweist. Der Deckel weist ein Außenteil auf, welches mit dem Gehäuse mittels einer Verbindungsvorrichtung lösbar verbindbar ist. Der Deckel weist ein Innenteil auf, welches mit dem Außenteil durch ein Gussverfahren flächig entlang einer Wellenlängsachse nicht verschiebbar verbunden ist. Dabei ist es vorgesehen, dass sich die flächige Gussverbindung des Innenteils mit dem Außenteil in die Verbindungsvorrichtung hinein erstreckt.
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Üblicherweise werden als die Wälzlager zum Lagern der Winkeltriebelemente Wälzlager mit kegeliger Grundgeometrie verwendet, um dadurch insbesondere einen achsparallelen Fügevorgang entlang einer der Drehachsen zu realisieren. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, ein erstes Gehäuseteil des Gehäuses achsparallel entlang einer der Drehachsen mit einem zweiten Gehäuseteil des Gehäuses zu fügen. In der Regel werden als die Wälzlager Kegelrollen-, Schrägkugel- oder Schrägrollenlager verwendet.
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Somit kommen bei den herkömmlichen Winkeltrieben angestellte und somit vorgespannte Lagerungskonzepte zum Einsatz. Bauartbedingt benötigen solche angestellten Lager für eine ordnungsgemäße Funktion eine Mindestvorspannkraft in allen Betriebspunkten. Diese Vorspannkraft bewirkt jedoch vor allem bei tiefen Temperaturen hohe Reibungsverluste und kann bei fehlerhafter Dimensionierung oder Einstellung in der Fertigung zum Verschleiß und ggf. sogar zu einem Ausfall der Lagerung führen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren sowie einen Winkeltrieb der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchem sich eine besonderes einfache Montage des Winkeltriebs sowie eine besonders reibungsarme Lagerung der Winkeltriebelemente realisieren lassen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch einen Winkeltrieb mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchem sich eine besonders einfache Montage des Winkeltriebs sowie eine besonders reibungsarme Lagerung der Winkeltriebelemente realisieren lassen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass in einem ersten Schritt des Verfahrens zunächst das erste Winkeltriebelement über die vollständig montierten ersten Radiallager am Gehäuse gelagert wird. Ferner wird in dem ersten Schritt zunächst das zweite Winkeltriebelement über ein vollständig montiertes der zweiten Radiallager am Gehäuse gelagert. Mit anderen Worten werden im ersten Schritt die ersten Radiallager vollständig montiert, so dass das erste Winkeltriebelement über die vollständig montierten ersten Radiallager gelagert wird. Ferner wird im ersten Schritt zunächst nur eines der zweiten Radiallager vollständig montiert, um das zweite Winkeltriebelement am Gehäuse zu lagern. Während des ersten Schritts unterbleibt die Lagerung des zweiten Winkeltriebelements über das andere der zweiten Radiallager. Mit anderen Worten ist während des ersten Schritts das andere der zweiten Radiallager noch nicht oder lediglich teilweise, jedoch noch nicht vollständig montiert ist, so dass eine radiale Lagerung des zweiten Winkeltriebelements über das andere der zweiten Radiallager noch nicht erfolgen kann.
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In einem sich zeitlich an den ersten Schritt anschließenden zweiten Schritt des Verfahrens wird die Lagerung des zweiten Winkeltriebelements über das vollständig montierte andere der zweiten Radiallager ausgebildet. Mit anderen Worten wird das andere der zweiten Radiallager erst im zweiten Schritt vollständig montiert und kann daher erst dann verwendet werden, um das zweite Winkeltriebelement am Gehäuse zu lagern.
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Die jeweiligen Radiallager dienen dabei dazu, die jeweiligen Winkeltriebelemente in radialer Richtung am Gehäuse zu lagern. Mit anderen Worten sind die Winkeltriebelemente in dem am Gehäuse über die Radiallager gelagerten Zustand in radialer Richtung am Gehäuse abgestützt.
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Dadurch, dass im ersten Schritt die Lagerung des zweiten Winkeltriebelements über das andere der zweiten Radiallager zunächst unterbleibt bzw. das andere der zweiten Radiallager zunächst noch nicht vollständig montiert wird, ist es möglich, eine jeweilige, nicht-angestellte Lagerung, d. h. nicht-angestellte und somit nicht-schräge Wälzlager zum Lagern der Winkeltriebelemente zu verwenden. Derartige, nicht-angestellte Lagerungen bzw. Lagerungskonzepte weisen gegenüber angestellten Lagerungskonzepten Vorteile hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit und hinsichtlich ihrer Unempfindlichkeit gegenüber Schwankungen von Vorspannkräften auf. Darüber hinaus weisen nicht-angestellte Lagerungen gegenüber angestellten Lagerungen einen höheren Wirkungsrad und geringere Kosten auf. Zudem ist im Gegensatz zu angestellten Lagerungskonzepten bei nicht-angestellten Lagerungen eine Lagervorspannkraft nicht vorgesehen und nicht erforderlich, oder es ist nur eine sehr geringe Lagervorspannkraft vorgesehen. Hierdurch können insbesondere bei geringen Temperaturen Reibungsverluste des Winkeltriebs besonders gering gehalten werden, so dass ein reibungsarmer und in der Folge energieeffizienter Betrieb des Winkeltriebs darstellbar ist.
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Darüber hinaus ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine besonders einfache und somit zeit- und kostengünstige Durchführung der Montage des Winkeltriebs. Insbesondere ist im Rahmen des ersten Schritts ein achsparalleles Fügen entlang der ersten Drehachse möglich, wobei beispielsweise wenigstens zwei Gehäuseteile des Gehäuses miteinander verbunden werden. Die Lagerung des zweiten Winkeltriebelements über das andere der zweiten Radiallager erfolgt erst nach diesem achsparallelen Fügevorgang.
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Darüber hinaus ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine individuelle Dimensionierung von jeweiligen Lagerstellen der Winkeltriebelemente, wobei diese individuelle Dimensionierung vor dem Hintergrund von jeweiligen Lastanforderungen möglich ist. Dabei ist zur Realisierung eines zentrierten Laufs keine Vorspannung erforderlich, so dass Reibungsverluste gering gehalten werden können.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird in einem ersten Teilschritt des ersten Schritts das erste Winkeltriebelement über ein vollständig montiertes der ersten Radiallager an einem ersten Gehäuseteil des Gehäuses gelagert. Ferner wird in dem ersten Teilschritt das zweite Winkeltriebelement über das eine, vollständig montierte der zweiten Radiallager an dem ersten Gehäuseteil gelagert. In einem sich an den ersten Teilschritt zeitlich anschließenden und dem zweiten Schritt vorweggehenden, zweiten Teilschritt des ersten Schritts wird ein zweites Gehäuseteil mit dem ersten Gehäuseteil verbunden, d. h. gefügt. Dieses Verbinden bzw. Fügen kann achsparallel entlang der ersten Drehachse des ersten Winkeltriebelements erfolgen.
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Darüber hinaus ist vorgesehen, dass in dem zweiten Teilschritt das erste Winkeltriebelement über das vollständig montierte andere der ersten Radiallager an dem zweiten Gehäuseteil gelagert wird. Nach Abschluss des zweiten Teilschritts und vor dem zweiten Schritt des Verfahrens ist somit das erste Winkeltriebelement über die vollständig montierten ersten Radiallager am ersten Gehäuseteil und am zweiten Gehäuseteil gelagert. Das zweite Winkeltriebelement jedoch ist lediglich über das eine, vollständig montierte der zweiten Radiallager am ersten Gehäuseteil gelagert. Die Lagerung des zweiten Winkeltriebelements über das andere der zweiten Radiallager ist noch nicht vorgesehen und wird erst im zweiten Schritt ausgebildet.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das zweite Winkeltriebelement im zweiten Schritt über das vollständig montierte andere der zweiten Radiallager an dem zweiten Gehäuseteil gelagert wird. Hierbei wird beispielsweise das andere der zweiten Radiallager komplett oder zumindest ein Teil des anderen der zweiten Radiallager achsparallel entlang der zweiten Drehachse und bezogen auf das Gehäuse von außen montiert, so dass dadurch die Lagerung des zweiten Winkeltriebelements über das andere der zweiten Radiallager ausgebildet wird. Hierdurch kann eine besonders einfache Montage realisiert werden.
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Zur Realisierung einer besonders einfachen und somit zeit- und kostengünstigen Montage ist bei einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass im zweiten Schritt ein Lageraußenring und/oder ein Lagerinnenring und/oder Wälzkörper des anderen der zweiten Radiallager montiert werden. Alternativ kann vorgesehen sein, dass im zweiten Schritt das andere der zweiten Radiallager komplett, d. h. als Ganzes montiert wird.
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Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn als die Radiallager Zylinderrollenlager verwendet werden. Hierdurch können das Gewicht, die Kosten und der Bauraumbedarf der Lagerung zum Lagern der Winkeltriebelemente besonders gering gehalten werden. Bei Zylinderrollenlagern handelt es sich um nicht-angestellte Lager, welche im Gegensatz zu angestellten Lagern wie beispielsweise Kegelrollenlager keine oder nur eine geringe Vorspannkraft benötigen.
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Zur Realisierung einer besonders einfachen, bauraum- und gewichtsgünstigen Lagerung der Winkeltriebelemente ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Winkeltriebelemente, insbesondere im ersten Schritt, über jeweils wenigstens zwei von den jeweiligen Radiallagern unterschiedliche Axiallager an dem Gehäuse gelagert werden. Hierdurch ist eine Funktionstrennung geschaffen. Die Radiallager dienen dabei zum Lagern der Winkeltriebelemente in radialer Richtung an dem Gehäuse. Mit anderen Worten sind die Winkeltriebelemente ausschließlich über die Radiallager in radialer Richtung an dem Gehäuse abgestützt, wobei die Radiallager keine oder nur sehr geringe Kraft in axialer Richtung übernehmen können.
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Die von den Radiallagern unterschiedlichen und zusätzlich dazu vorgesehenen Axiallager übernehmen die Funktion einer axialen Lagerung der Winkeltriebelemente. Mit anderen Worten sind die Winkeltriebelemente über die Axiallager in axialer Richtung, d. h. entlang der jeweiligen Drehachsen am Gehäuse abgestützt. Dabei können die Axiallager keine oder nur geringfügige, in radialer Richtung wirkende Kräfte aufnehmen. Durch den Einsatz von Radiallagern und zusätzlich dazu vorgesehenen Axiallagern ist eine Radial-/Axial-Lagerkombination geschaffen, wodurch eine besonders leistungsfähige Lagerung der Winkeltriebelemente gewährleistet ist.
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Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Axiallager als Wälzlager, insbesondere als Rollenlager, ausgebildet sind. Hierdurch kann eine besonders reibungsarme Lagerung der Winkeltriebelemente realisiert werden.
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Zur Erfindung gehört auch ein Winkeltrieb für einen Kraftwagen, wobei es zur Realisierung einer besonders einfachen Montage sowie einer besonders reibungsarmen Lagerung der Winkeltriebelemente erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass der Winkeltrieb dazu ausgebildet ist, in einem ersten Schritt zunächst das erste Winkeltriebelement über die vollständig montierten ersten Radiallager und das zweite Winkeltriebelement über ein vollständig montiertes der zweiten Radiallager am Gehäuse zu lagern, während die Lagerung des zweiten Winkeltriebelements über das andere der zweiten Radiallager unterbleibt, und in einem sich in an den ersten Schritt zeitlich anschließenden, zweiten Schritt die Lagerung des zweiten Winkeltriebelements über das vollständig montierte andere der zweiten Lager auszubilden. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Winkeltriebs anzusehen und umgekehrt.
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Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Winkeltriebelemente über jeweils wenigstens zwei von den jeweiligen Radiallagern unterschiedliche Axiallager an dem Gehäuse gelagert sind.
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Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Radiallager als Zylinderrollenlager ausgebildet sind.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. 1a, 1b und 2 dienen dabei zur Veranschaulichung des Hintergrunds der Erfindung.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1a–b jeweils eine schematische Schnittansicht eines Winkeltriebs gemäß einer ersten Ausführungsform, wobei der Winkeltrieb zwei Winkeltriebelemente umfasst, welche über jeweilige, angestellte Lager in Form von Kegelrollenlager an einem Gehäuse des Winkeltriebs um jeweilige Drehachsen relativ zu dem Gehäuse drehbar gelagert sind;
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2 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht des Winkeltriebelements gemäß einer zweiten Ausführungsform, wobei als Radiallager Schrägkugellager verwendet werden;
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3a–c jeweils ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht eines Winkeltriebs, bei welchem die Winkeltriebelemente mittels nicht-angestellter Radiallager sowie mittels zusätzlich vorgesehener Axiallager am Gehäuse gelagert sind, wobei die Montage des Winkeltriebs nach einem Verfahren gemäß einer ersten Ausführungsform erfolgt;
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4 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht dieses Winkeltriebs gemäß 3a–c, wobei die Montage des Winkeltriebs nach dem Verfahren gemäß einer zweiten Ausführungsform erfolgt;
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5 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht des Winkeltriebs gemäß 3a–c, wobei 5 zur Veranschaulichung des Verfahrens gemäß einer dritten dient;
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6 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht des Winkeltriebs gemäß 3a–c, wobei die Montage des Winkeltriebs nach dem Verfahren gemäß einer vierten Ausführungsform erfolgt; und
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7 eine schematische Darstellung des Winkeltriebs gemäß 3a–c in Verwendung eines Antriebsstrangs eines Kraftwagens.
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In den Figuren sind gleiche oder Funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1a und 1b zeigen einen im Ganzen mit 10 bezeichneten Winkeltrieb für einen Kraftwagen, wobei 1a und 1b eine erste Ausführungsform des Winkeltriebs 10 zeigen. Ferner ist anhand von 1a und 1b ein Verfahren zum Montieren des Winkeltriebs 10 veranschaulicht. Wie aus 1a und 1b erkennbar ist, umfasst der Winkeltrieb 10 ein Gehäuse 12 mit einem ersten Gehäuseteil 14 und einem zweiten Gehäuseteil 16.
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Ferner umfasst der Winkeltrieb 10 ein erstes Winkeltriebelement 18. Das erste Winkeltriebelement 18 umfasst eine erste Welle 20 sowie ein erstes Zahnrad 22, welches mit der ersten Welle 20 drehfest verbunden ist. Es kann vorgesehen sein, dass das erste Zahnrad 22 und die erste Welle 20 einstückig miteinander ausgebildet sind.
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Darüber hinaus umfasst der Winkeltrieb 10 ein zweites Winkeltriebelement 24 mit einer zweiten Welle 26 und einem zweiten Zahnrad 28. Das zweite Zahnrad 28 ist drehfest mit der zweiten Welle 26 verbunden, wobei vorgesehen sein kann, dass das zweite Zahnrad 28 einstückig mit der zweiten Welle 26 ausgebildet ist.
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1b zeigt einen fertig montierten Zustand des Winkeltriebs 10. Hierbei ist das erste Winkeltriebelement 18 über zwei erste Radiallager 30, 32 am Gehäuse 12 um eine erste Drehachse 34 relativ zum Gehäuse 12 drehbar gelagert. Die Radiallager 30 und 32 sind als Wälzlager ausgebildet. Vorliegend sind die ersten Radiallager 30 und 32 als Kegelrollenlager ausgebildet, so dass die ersten Radiallager 30 und 32 als angestellte Lager ausgebildet sind. Die ersten Radiallager 30, 32 umfassen jeweils einen Lageraußenring 36 und 38 und einen damit korrespondierenden Lagerinnenring 40 und 42. Darüber hinaus umfassen die ersten Radiallager 30 und 32 Wälzkörper 44 und 46, welche bei einer Drehung des ersten Winkeltriebelements 18 um die Drehachse 34 relativ zum Gehäuse 12 an jeweiligen Laufbahnen der Lageraußenringe 36 und 38 und der Lagerinnenringe 40 und 42 abwälzen. Der Lageraußenring 36 ist beispielsweise am Gehäuseteil 14 festgelegt, wobei der Lagerinnenring 40 an der Welle 20 festgelegt ist. Dementsprechend kann der Lagerinnenring 42 an der Welle 20 festgelegt sein, wobei der Lageraußenring 38 am Gehäuseteil 16 festgelegt ist.
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Das zweite Winkeltriebelement 24 ist über zweite Radiallager 48 und 50 am Gehäuse 12 um eine zweite Drehachse 52 relativ zum Gehäuse 12 drehbar gelagert. Auch die zweiten Radiallager 48 und 50 sind als Wälzlager und vorliegend als Kegelrollenlager ausgebildet. Somit sind auch die zweiten Radiallager 48 und 50 als angestellte Lager ausgebildet.
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Hierdurch ist ein angestelltes Lagerungskonzept geschaffen, mittels welchem die Winkeltriebelemente 18 und 24 am Gehäuse 12 gelagert sind.
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Die zweiten Radiallager 48 und 50 umfassen jeweils einen Lageraußenring 54 und 56 sowie einen damit korrespondierenden Lagerinnenring 58 und 60. Die Lagerinnenringe 58 und 60 sind beispielsweise an der Welle 26 festgelegt, wobei die Lageraußenringe 54 und 56 jeweils am Gehäuse 12 festgelegt sind. Hierbei ist beispielsweise der Lageraußenring 54 am Gehäuseteil 14 festgelegt, wobei der Lageraußenring 56 am Gehäuseteil 16 festgelegt ist. Auch die Radiallager 48 und 50 umfassen jeweilige Wälzkörper 64 und 66. Bei einer Drehung des zweiten Winkeltriebelements 24 um die zweite Drehachse 52 relativ zum Gehäuse 12 rollen auch die Wälzkörper 64 und 66 an jeweiligen Laufbahnen der Lageraußenringe 54, 56 und der Lagerinnenringe 58 und 60 ab.
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Aus 1a und 1b ist ferner ein Sicherungsring 62 erkennbar, welcher in eine korrespondierende Nut des Gehäuseteils 16 eingreift. Der Lageraußenring 56 des Radiallagers 50 ist dabei in axialer Richtung an dem Sicherungsring 62 abgestützt und somit mittels des Sicherungsrings 62 in axialer Richtung am Gehäuseteil 16 festgelegt.
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Die Radiallager 30, 32, 48 und 50 übernehmen nicht nur eine Lagerung der Winkeltriebelemente 18 und 24 in radialer Richtung, sondern auch eine Lagerung der Winkeltriebelement 18 und 24 in axialer Richtung. Dies bedeutet, dass die Kegelrollenlager nicht nur Kräfte in radialer Richtung sondern auch Kräfte in axialer Richtung aufnehmen.
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Aus 1a und 1b ist erkennbar, dass die Drehachsen 34 und 52 nicht parallel zueinander verlaufen. Dies bedeutet, dass die Winkeltriebelemente 18 und 24 nicht achsparallel zueinander angeordnet sind. Vorliegenden schließen die Drehachsen 34 und 52 einen Winkel miteinander ein, welcher von 0 Grad bzw. 180 Grad sowie von 90 Grad unterschiedlich ist. Demzufolge verlaufen die Drehachsen 34 und 52 schräg zueinander.
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Der Winkeltrieb 10 wird beispielsweise als Nebenabtrieb eines Verteilergetriebes genutzt, um beispielsweise Drehmomente, welche von einer als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine des Kraftwagens bereitgestellt und zu Hinterrädern einer Hinterachse überragen werden, auf dem Weg von der Verbrennungskraftmaschine zu den Hinterrädern abzuzweigen und zu Vorderrädern einer Vorderachse zu übertragen. Dies bedeutet, dass der Winkeltrieb 10 beispielsweise in einem Allrad-Antriebsstrang eines vierradgetriebenen Kraftwagens zum Einsatz kommt.
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Die Montage des Winkeltriebs 10 erfolgt derart, dass – wie aus 1a erkennbar ist – die Lageraußenringe 36 und 54 zunächst am Gehäuseteil 14 montiert werden. Die damit korrespondierenden Lagerinnenringe 40 und 58 sowie die Wälzkörper 46 und 64 werden an den Wellen 20 und 26 montiert. Darüber hinaus werden zunächst die Lageraußenringe 38 und 56 am Gehäuseteil 16 montiert. Die damit korrespondierenden Lagerinnenringe 42 und 60 sowie die Wälzkörper 46 und 66 werden an den Wellen 20 und 26 montiert.
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Schließlich wird das ersten Winkeltriebelement 18 mit den daran montierten Lagerinnenringen 40 und 42 und den daran montierten Wälzkörpern 44 und 46 in axialer Richtung entlang der Drehachse 34 in das Gehäuseteil 14 eingesteckt, so dass das Radiallager 30 vollständig montiert, d. h. vollständig ausgebildet oder vervollständigt wird. Ferner wird das zweite Winkeltriebelement 24 mit den daran montierten Lagerinnenringen 58 und 60 und den daran montierten Wälzkörpern 64 und 66 in axialer Richtung entlang der Drehachse 52 in das Gehäuseteil 14 eingesteckt, so dass dadurch das Radiallager 48 vollständig montiert, d. h. vervollständigt oder vollständig ausgebildet wird.
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Im Anschluss daran werden die Gehäuseteile 14, 16 über jeweilige Fügeflansche 68 miteinander verbunden, d. h. miteinander gefügt. Hierbei wird das Gehäuseteil 16 achsparallel entlang der ersten Drehachse 34 auf das Gehäuseteil 14 zu bewegt. Wie in 1a durch einen Richtungspfeil angedeutet ist, geht damit einher, dass das erste Winkeltriebelement 18 mit dem daran montierten Lagerinnenring 42 und den daran montierten Wälzkörpern 46 in das Gehäuseteil 16 eingesteckt wird, so dass das Radiallager 32 montiert wird. Ferner geht mit dem Fügen der Gehäuseteile 14 und 16 einher, dass das zweite Winkeltriebelement 24 mit dem daran montierten Lagerinnenring 60 und den daran montierten Wälzkörpern 66 in das Gehäuseteil 16 eingesteckt wird, so dass das Radiallager 50 montiert wird.
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Durch die kegelige Geometrie der Kegelrollenlager ist es möglich, auch bei Winkelgetrieben wie dem Winkeltrieb 10 beide Lagerungen, d. h. beide Radiallager 32 und 50 in einem Fügevorgang, d. h. im Rahmen des Verbindens der Gehäuseteile 14, 16 achsparallel zu montieren. Der anhand von 1a und 1b veranschaulichte Montageprozess wäre nicht durchführbar, wenn die Radiallager 30, 32, 48 und 50 als nicht-angestellte Lager, beispielsweise als Zylinderrollenlager ausgebildet wären. Dann würde es nämlich beispielsweise zu einer Kollision des Gehäuseteils 16 mit dem Lageraußenring 56 kommen, welcher dann bereits am zweiten Winkeltriebelement 24 montiert wäre.
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2 zeigt den Winkeltrieb 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Aus 2 ist anhand des Beispiels des Radiallagers 50 erkennbar, dass bei der zweiten Ausführungsform anstelle der Kegelrollenlager Schrägkugellager verwendet werden. Auch bei solchen Schrägkugellagern handelt es sich um angestellte Lager, die den zuvor geschilderten Montageprozess mit dem achsparallelen Fügevorgang ermöglichen.
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Nachteil von angestellten Lagern gegenüber nicht-angestellten Lagern ist jedoch, dass die angestellten Lager eine Lagervorspannkraft benötigen. Hierdurch kann es insbesondere bei geringen Temperaturen zu hohen Reibungen und somit zu hohen Reibungsverlusten kommen. Darüber hinaus benötigen angestellte Lager im Vergleich zu nicht-angestellten Lagern einen höheren Bauraumbedarf insbesondere in radialer Richtung.
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Um nun diese Probleme zu vermeiden sowie eine besonders einfache Montage des Winkeltriebs 10 zu ermöglichen, ist bei einem anhand von 3a–c veranschaulichten Winkeltrieb 10 ein nicht-angestelltes Lagerungskonzept zur Lagerung der Winkeltriebelemente 18 und 24 vorgesehen. Aus 3a–c ist erkennbar, dass als die Radiallager 30, 32, 48 und 50 nicht-angestellte Lager in Form von Zylinderrollenlagern verwendet werden. Die Radiallager 30, 32, 48 und 50 übernehmen dabei die radiale Lagerung der Winkeltriebelemente 18 und 24. Zur axialen Lagerung der Winkeltriebelemente 18 und 24 sind Axiallager 69, 70, 72 und 74 vorgesehen, welche vorzugsweise ebenfalls als Wälzlager ausgebildet sind. Aus 3a–c ist erkennbar, dass die Axiallager 69, 70, 72 und 74 von den Radiallagern 30, 32, 48 und 50 unterschiedliche und zusätzlich dazu vorgesehene Lager sind. Über die Axiallager 69, 70, 72 und 74 sind die Winkeltriebelemente 18 und 24 in axialer Richtung am Gehäuse 12 abgestützt. Anhand von 3a–c ist auch ein Verfahren zum Montieren des Winkeltriebs 10 gemäß erkennbar.
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In einem aus 3b erkennbaren ersten Schritt des Verfahrens wird zunächst das erste Winkeltriebelement 18 über die vollständig montierten ersten Radiallager 30 und 32 am Gehäuse 12 gelagert. Ferner wird in dem ersten Schritt das zweite Winkeltriebelement 24 über das vollständig montierte Radiallager 48 am Gehäuse 12 gelagert. Während des ersten Schritts unterbleibt die Lagerung des zweiten Winkeltriebelements 24 über das Radiallager 50. Aus 3b ist nämlich erkennbar, dass das zweite Radiallager 50 während des ersten Schritts nicht vollständig, d. h. nicht oder nur teilweise montiert ist.
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In einem aus 3c in Zusammenschau mit 3b erkennbaren und sich zeitlich an den ersten Schritt anschließenden, zweiten Schritt des Verfahrens wird die Lagerung des zweiten Winkeltriebelements 24 über das vollständig montierte Radiallager 50 ausgebildet. Mit anderen Worten wird das Radiallager 50 erst im zweiten Schritt vollständig montiert, d. h. vervollständigt oder vollständig ausgebildet, so dass das zweite Winkeltriebelement 24 erst zeitlich nach dem zweiten Schritt über das vollständig montierte Radiallager 50 am Gehäuse 12 gelagert ist.
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In einem aus 3 erkennbaren ersten Teilschritt des ersten Schritts wird das erste Winkeltriebelement 18 über das vollständig montierte erste Radiallager 30 am ersten Gehäuseteil 14 gelagert. Ferner wird in dem ersten Teilschritt das zweite Winkeltriebelement 24 über das vollständig montierte zweite Radiallager 48 am ersten Gehäuseteil 14 gelagert. In einem sich an dem ersten Teilschritt zeitlich anschließenden und dem zweiten Schritt vorweggehenden, zweiten Teilschritt des ersten Schritts wird das zweite Gehäuseteil 16 mit dem ersten Gehäuseteil 14 verbunden, d. h. gefügt. Hierbei wird ferner das erste Winkeltriebelement 18 über das vollständig montierte erste Radiallager 32 an dem zweiten Gehäuseteil 16 gelagert. Aus 3a ist erkennbar, dass das Gehäuseteil 16 im Rahmen des zweiten Teilschritts achsparallel entlang der Drehachse 34 auf das erste Gehäuseteil 14 zu bewegt wird.
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Hierdurch ist auch bei dem Winkeltrieb 10 gemäß 3a–c ein axialer Fügevorgang der Gehäuseteile 14 und 16 darstellbar, wobei dieser axiale Fügevorgang im Zuge des zweiten Teilschritts des ersten Schritts des Verfahrens ohne das letzte komplette Zylinderrollenlager in Form des Radiallagers 50 erfolgt. Nach dem Fügen der Gehäuseteile 14, 16 kann dieses letzte Zylinderrollenlager in Form des Radiallagers 50 im sich an den zweiten Teilschritt anschließenden, zweiten Schritt komplettiert werden. Die Gehäuseteile 14, 16 werden beispielsweise derart miteinander verbunden, dass sie miteinander verschraubt werden.
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Anhand von 3a–c ist dabei eine erste Ausführungsform des Verfahrens zum Montieren des Winkeltriebs 10 gemäß 3a–c veranschaulicht. Aus 3b ist erkennbar, dass im Zuge des zweiten Schritts die Wälzkörper 66 sowie der Lagerinnenring 60 des im ersten Schritt noch nicht vollständig montierten Radiallagers 50 montiert werden. Hierdurch wird das Radiallager 50 komplettiert. Der Lageraußenring 56 jedoch war – wie aus 3a erkennbar ist – bereits während des ersten Schritts am Gehäuseteil 16 montiert. Dies bedeutet, dass im Rahmen des zweiten Schritts das Radiallager 50 nur teilweise montiert wird. Im Rahmen des zweiten Schritts werden der Lagerinnenring 60 und die Wälzkörper in axialer Richtung entlang der Drehachse 52 und bezogen auf das Gehäuse 12 von außen auf die Welle 26 aufgesteckt.
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Anhand von 4 ist eine zweite Ausführungsform des Verfahrens zum Montieren des Winkeltriebs 10 gemäß 3a–c veranschaulicht. Bei der zweiten Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass während des ersten Schritts des Verfahrens der Lagerinnenring 60 und die Wälzkörper 66 bereits an der Welle 26 moniert sind. Im Rahmen des zweiten Schritts wird der Lageraußenring 56 in axialer Richtung entlang der Drehachse 52 in das Gehäuseteil 16 eingesteckt, wodurch das Radiallager 50 vollständig montiert bzw. fertig montiert wird.
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Anhand von 5 ist eine dritte Ausführungsform des Verfahrens zum Montieren des Winkeltriebs 10 gemäß 3a–c veranschaulicht. Aus 5 ist erkennbar, dass das Radiallager 50 bei der dritten Ausführungsform des Verfahrens überhaupt nicht während des ersten Schritts montiert ist. Dies bedeutet, dass das komplette Radiallager 50 erst im zweiten Schritt montiert wird. Hierzu wird das Radiallager 50 als Ganzes in axialer Richtung entlang der Drehachse 52 in das Gehäuseteil 16 ein- und auf die Welle 26 aufgesteckt. Hierbei wird das Radiallager 50 beispielsweise als Zusammenbau montiert. Dies bedeutet, dass der Lageraußenring 56, die Wälzkörper 66 und der Lagerinnenring 60 in miteinander verbundenem Zustand montiert werden.
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Anhand von 6 ist eine vierte Ausführungsform des Verfahrens zum Montieren des Winkeltriebs 10 gemäß 3a–c veranschaulicht. Bei der vierten Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass während des ersten Schritts der Lagerinnenring 60 des Radiallagers 50 bereits an der Welle 26 montiert ist. Ferner ist während des ersten Schritts der Lageraußenring 56 am Gehäuseteil 16 montiert. Im zweiten Schritt erfolgt dann die Montage der Wälzkörper 66, welche beispielsweise mittels eines Lagerkäfigs des Radiallagers 50 zusammengehalten werden und zusammen mit dem Lagerkäfig in axialer Richtung entlang der Drehachse 52 zwischen dem Lageraußenring 56 und dem Lagerinnenring 60 geschoben werden. Ferner wird hierbei eine aus 6 erkennbare Stützscheibe 76 montiert.
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Aus 3a–c ist ferner erkennbar, dass die Winkeltriebelemente 18 und 24 bereits im ersten Schritt über die jeweiligen Axiallager 69, 70, 72 und 74 am Gehäuse 12 gelagert werden.
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7 zeigt den Winkeltrieb 10 gemäß 3a–c in Verwendung in einem Allrad-Antriebsstrang eines Kraftwagens. In 7 sind die jeweiligen Verzahnungen der Zahnräder 22 und 28 jedoch zylindrisch dargestellt, so dass die Wellen 20 und 26 achsparallel erscheinen. Der Allrad-Antriebsstrang umfasst ein Getriebe, welches auch als „Grundgetriebe” bezeichnet wird. Das Grundgetriebe ist über eine Kupplung mit der Verbrennungskraftmaschine koppelbar und dadurch antreibbar. Über eine Ausgangswelle des Grundgetriebes ist die Welle 20 des ersten Winkeltriebelements 18 antreibbar. Die Welle 20 ist darüber hinaus mit einem in 7 erkennbaren Differenzial 78 gekoppelt, so dass das Differenzial 78 über die Welle 20 antreibbar ist. Über das Differenzial 78 werden dann die Hinterräder des Kraftwagens angetrieben. In 7 sind auch Kugellager 80 erkennbar.
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Aus 7 ist erkennbar, dass sich ein Drehmomentenfluss von der Verbrennungskraftmaschine über das Grundgetriebe, das erste Winkeltriebelement 18 und das Differenzial 78 zu den Hinterrädern ausbilden kann. Von diesem Drehmomentenfluss werden mittels des Winkeltriebs 10 und insbesondere mittels des zweiten Winkeltriebelements 24 Drehmomente abgezweigt und zurück zur Vorderachse geleitet. Dies bedeutet, dass sich ein Drehmomentenfluss über das zweite Winkeltriebelement 24 hin zu den Vorderrädern ausbilden kann. Durch den Winkeltrieb 10 ist somit ein Seitenantrieb eines Verteilergetriebes darstellbar.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Winkeltrieb
- 12
- Gehäuse
- 14
- Gehäuseteil
- 16
- Gehäuseteil
- 18
- erstes Winkeltriebelement
- 20
- erste Welle
- 22
- erstes Zahnrad
- 24
- zweites Winkeltriebelement
- 26
- zweite Welle
- 28
- zweites Zahnrad
- 30
- erstes Radiallager
- 32
- erstes Radiallager
- 34
- erste Drehachse
- 36
- Lageraußenring
- 38
- Lageraußenring
- 40
- Lagerinnenring
- 42
- Lagerinnenring
- 44
- Wälzkörper
- 46
- Wälzkörper
- 48
- zweites Radiallager
- 50
- zweites Radiallager
- 52
- zweite Drehachse
- 54
- Lageraußenring
- 56
- Lageraußenring
- 58
- Lagerinnenring
- 60
- Lagerinnenring
- 62
- Sicherungsring
- 64
- Wälzkörper
- 66
- Wälzkörper
- 68
- Fügflansche
- 69
- Axiallager
- 70
- Axiallager
- 72
- Axiallager
- 74
- Axiallager
- 76
- Stützschalter
- 78
- Differenzial
- 80
- Kugellager
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10314679 A1 [0002]
- DE 10315884 A1 [0005]
- DE 10333945 A1 [0006]
- DE 102011111812 A1 [0007]
- DE 102012014054 A1 [0008]
