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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft allgemein Drehmomentwandler und insbesondere Laufradgehäuse für Drehmomentwandler, die ein Kniestück und einen gekröpften Abschnitt aufweisen, der sich in den Innenraum des Laufradgehäuses erstreckt.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Angeflanschte Deckel oder Naben für Drehmomentwandler sind bereits bekannt. In der
US-Patentschrift 6 494 303 , die durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist, wird ein flanschähnlicher Gehäuseansatz offenbart, der sich in der Richtung zum Getriebe erstreckt, um das Gehäuse drehfest zu haltern. In der
US-Patentschrift 8 176 733 , die durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist, wird ein Deckel mit einem axial verlaufenden Flansch offenbart, der nach innen zu einer Turbinennabe gebogen ist, um ein Kugellager zu haltern.
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KURZDARSTELLUNG
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Beispielhafte Aspekte umfassen allgemein ein Laufrad in der dargestellten Form. Ein Laufrad für einen Drehmomentwandler umfasst: eine Drehachse; ein Laufradgehäuse, das umfasst: einen Torusabschnitt; einen radialen Wandabschnitt; ein Kniestück; einen Innenbereich; und einen axial verlaufenden gekröpften Abschnitt, der sich um die Drehachse herum und in den Innenbereich erstreckt und aufweist: eine erste Umfangsfläche; und eine zweite Umfangsfläche. Gemäß einem beispielhaften Aspekt verbindet das Kniestück den axial verlaufenden gekröpften Abschnitt unter einem Winkel von ungefähr 90 Grad mit dem radialen Wandabschnitt. Gemäß einem beispielhaften Aspekt umfasst das Laufradgehäuse ferner eine innere Umfangsfläche und eine äußere Umfangsfläche. Gemäß einem beispielhaften Aspekt umfasst das Laufrad ferner eine Vielzahl Schaufeln, die an der inneren Umfangsfläche des Laufradgehäuses angebracht sind.
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Beispielhafte Aspekte umfassen allgemein einen Drehmomentwandler in der dargestellten Form. Ein Drehmomentwandler umfasst: eine Drehachse; eine Turbine; ein Laufrad, das ein Laufradgehäuse umfasst, mit: einem Torusabschnitt; einem radialen Wandabschnitt; einem Innenraum; einem um die Drehachse herum axial verlaufenden gekröpften Abschnitt, der sich in den Innenraum erstreckt und aufweist: eine erste Umfangsfläche; und eine zweite Umfangsfläche; ein Kniestück, das den radialen Wandabschnitt mit dem gekröpften Abschnitt verbindet; und eine durch die zweite Umfangsfläche definierte Öffnung; und einem Stator. Gemäß einem beispielhaften Aspekt erstreckt sich der axial verlaufende gekröpfte Abschnitt in einer Richtung von einem Getriebe weg. Gemäß einem beispielhaften Aspekt ist der Drehmomentwandler zum Einbau zwischen einem Motor und einem Getriebe vorgesehen, wobei sich der axial verlaufende gekröpfte Abschnitt in einer Richtung zum Motor hin erstreckt. Gemäß einem beispielhaften Aspekt dient die Öffnung zum Aufnehmen einer Statorwelle und einer Getriebewelle. Gemäß einem beispielhaften Aspekt nimmt der gekröpfte Abschnitt einen Winkel von ungefähr 90 Grad in Bezug auf den radialen Wandabschnitt ein. Gemäß einem beispielhaften Aspekt umfasst das Laufradgehäuse ferner eine innere Umfangsfläche und eine äußere Umfangsfläche. Gemäß einem beispielhaften Aspekt umfasst das Laufrad ferner eine Vielzahl Schaufeln, die an der inneren Umfangsfläche des Laufradgehäuses angebracht sind. Gemäß einem beispielhaften Aspekt umfasst der Drehmomentwandler ferner eine Laufradnabe, die durch eine Schweißnaht an der äußeren Umfangsfläche des Laufradgehäuses angebracht ist. Gemäß einem beispielhaften Aspekt weist die Schweißnaht einen radial äußeren Ausläufer mit verringerten Rotationsbiegespannungen zwischen dem Ausläufer der Schweißnaht und dem Laufradgehäuse auf.
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Andere beispielhafte Aspekte umfassen allgemein einen Drehmomentwandler, der umfasst: eine Drehachse; eine Turbine; ein Laufrad, das ein Laufradgehäuse aufweist, mit: einer radialen Wand; einem um die Drehachse herum axial verlaufenden gekröpften Abschnitt; und einem Kniestück, das die radiale Wand und den axial verlaufenden gekröpften Abschnitt unter einem Winkel von ungefähr 90 Grad miteinander verbindet; einen Stator, und ein Lager, das durch den axial verlaufenden gekröpften Abschnitt gehaltert wird. Gemäß einem beispielhaften Aspekt ist der Drehmomentwandler zum Einbau zwischen einem Motor und einem Getriebe vorgesehen, wobei das Lager axial zwischen der radialen Wand und dem Motor angeordnet ist. Gemäß einem beispielhaften Aspekt handelt es sich bei dem Lager um ein Wälzlager oder ein Drucklager. Gemäß einem beispielhaften Aspekt handelt es sich bei dem Drucklager um ein dreiteiliges Drucklager, das eine erste gehärtete Druckscheibe, einen Käfig mit Wälzkörpern und eine zweite Druckscheibe aufweist. Gemäß einem beispielhaften Aspekt weist der axial verlaufende gekröpfte Abschnitt eine erste und eine zweite Umfangsfläche auf, wobei die zweite Umfangsfläche eine Öffnung definiert, die zum Aufnehmen einer Statorwelle und einer Antriebswelle des Getriebes dient. Gemäß einem beispielhaften Aspekt umfasst das Laufradgehäuse ferner eine innere Umfangsfläche und eine äußere Umfangsfläche. Gemäß einem beispielhaften Aspekt weist das Laufrad ferner eine Vielzahl Schaufeln auf, die an der inneren Umfangsfläche des Laufradgehäuses angebracht sind. Gemäß einem beispielhaften Aspekt umfasst der Drehmomentwandler ferner eine Laufradnabe, die durch eine Schweißnaht an der äußeren Umfangsfläche des Laufradgehäuses angebracht ist, wobei die Laufradnabe rohrförmig oder geschmiedet ist.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Das Wesen und die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung werden nunmehr ausführlich in der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Figuren beschrieben, wobei:
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1 eine seitliche Teilquerschnittsansicht eines Drehmomentwandlers gemäß einem beispielhaften Aspekt veranschaulicht;
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2 eine seitliche Teilquerschnittsansicht eines Laufradgehäuses gemäß einem beispielhaften Aspekt veranschaulicht;
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3A eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Bereichs des Kastens „B” in 1 veranschaulicht, der ein Lager gemäß einem beispielhaften Aspekt enthält; und
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3B eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Bereichs des Kastens „B” in 1 veranschaulicht, der ein alternatives Lager gemäß einem anderen beispielhaften Aspekt enthält.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Von vornherein sollte einsichtig sein, dass gleiche Zeichnungsnummern in verschiedenen Zeichnungsansichten identische oder funktionell gleichwertige Strukturelemente bezeichnen. Darüber hinaus ist klar, dass diese Erfindung nicht allein auf die einzelnen hierin beschriebenen Ausführungsformen, Verfahrensweisen, Werkstoffe und Modifikationen beschränkt ist und insofern natürlich variieren kann. Es ist auch klar, dass die hierin verwendeten Begriffe nur zum Beschreiben einzelner Aspekte dienen und nicht als Einschränkung des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung zu verstehen sind, der nur durch die beiliegenden Ansprüche eingeschränkt wird.
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Sofern nicht anderweitig definiert, weisen alle hierin verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe dieselbe Bedeutung auf, wie sie dem Fachmann geläufig sind, an den sich diese Erfindung richtet. Zwar können zum praktischen Umsetzen oder Testen der Erfindung beliebige Verfahren, Einheiten oder Werkstoffe verwendet werden, jedoch werden im Folgenden die folgenden beispielhaften Verfahren, Einheiten und Werkstoffe beschrieben.
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Die vorliegende Offenbarung stellt ein Laufradgehäuse für einen Drehmomentwandler mit einem gekröpften Abschnitt bereit, der sich axial in einer Richtung zum Motor hin und vom Getriebe weg erstreckt. Der gekröpfte Abschnitt kann als integraler Bestandteil durch Extrudieren oder „Kröpfen” während der Fertigung des Laufradgehäuses gebildet werden. Laufradnaben sind üblicherweise durch in der Technik bekannte Verfahren an Laufradgehäusen befestigt, darunter zum Beispiel durch Schweißen. Gemäß einem beispielhaften Aspekt wird davon ausgegangen, dass der axial verlaufende gekröpfte Abschnitt auf vorteilhafte Weise Spannungen an dem radial äußeren Ausläufer der Schweißnaht verringert, wobei die Laufradnabe an der äußeren Umfangsfläche des Laufradgehäuses angebracht ist. Dies führt zu einer höheren Haltbarkeit. Gemäß einem anderen beispielhaften Aspekt, der für Drehmomentwandler mit hohen Drehmomentanforderungen von Nutzen ist, haltert der axial verlaufende gekröpfte Abschnitt ein Lager, das zwischen der inneren Umfangsfläche des Laufradgehäuses und dem Stator angeordnet ist. Der axial verlaufende gekröpfte Abschnitt ist ferner beim Zentrieren des Lagers von Nutzen. Hierin wird der Begriff „Lager” austauschbar auch als „Drucklager”, „Druckscheibe” oder einfach als „Lager” oder „Scheibe” bezeichnet. Die „axial verlaufende Kröpfung” wird hierin austauschbar auch als „axial verlaufender gekröpfter Abschnitte”, „gekröpfter Abschnitt”, „gekröpfter Abschnitt des Laufradgehäuses” oder als „Laufradgehäusekröpfung” bezeichnet. Der „radiale Abschnitt” wird hierin austauschbar auch als „Flanschabschnitt” bezeichnet.
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Die folgende Beschreibung nimmt Bezug auf die 1 bis 3. Der axial verlaufende gekröpfte Abschnitt des Laufrades kann durch in der Technik bekannte Verfahren gebildet werden und wird gemäß einem beispielhaften Aspekt auf vorteilhafte Weise und wirtschaftlich durch Stanzen gebildet. Gemäß einem beispielhaften Aspekt wird der axial verlaufende gekröpfte Abschnitt durch Extrudieren während des Stanzens gebildet, wodurch auf alternative Verfahren wie spanabhebendes Bearbeiten verzichtet wird, was zu Kosten- und Zeiteinsparungen führt.
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1 veranschaulicht eine seitliche Teilquerschnittsansicht eines Drehmomentwandlers, der einen axial verlaufenden gekröpften Abschnitt gemäß einem beispielhaften Aspekt aufweist. Ein Drehmomentwandler 10 enthält einen Vorderdeckel 12 zum Verbinden mit einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors über eine Antriebsscheibe 48 und einen Zapfen 11 sowie einen Rückdeckel 16, der hierin austauschbar auch als Laufradgehäuse bezeichnet wird, für ein Laufrad 18. Laufräder werden in der Technik austauschbar auch als „Pumpe” bezeichnet. Der Vorderdeckel 12 und der Rückdeckel 16 werden bei der Endmontage durch eine Schweißnaht 15 miteinander verbunden. Der Deckel 12 ist durch eine Schweißnaht 97 mit einer Deckelführung 90 verbunden. Der Drehmomentwandler 10 enthält auch eine Turbine 20, ein Turbinengehäuse 22 und einen Stator 32 zwischen der Turbine 20 und dem Laufrad 18. Turbinen und Laufräder sind in der Technik bekannt und enthalten eine Vielzahl Schaufeln 21 beziehungsweise 19.
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Der Drehmomentwandler 10 enthält eine Freilaufkupplung 30, die den Stator 32 haltert, und enthält zum Beispiel einen inneren Laufring 88, Wälzkörper 92 und einen äußeren Laufring 94. Alternativ kann die Freilaufkupplung 30 wie in der Technik bekannt einen inneren Laufring und einen Kipphebel umfassen. Ein Seitenblech 36 hält die Freilaufkupplung 30 innerhalb des Stators 32 an Ort und Stelle. Der Drehmomentwandler 10 enthält einen Kolben 14, eine Kupplungsscheibe 38, eine Antriebsscheibe 54, die über Blattfedern 58 mit dem Kolben 14 verbunden ist, und einen Niet 28. Der Drehmomentwandler 10 enthält auch eine zwischen der Turbine 20 und dem Vorderdeckel 12 angeordnete Dämpferbaugruppe 40, die mit der Turbine 20 verbunden und durch diese antreibbar ist. Die Dämpferbaugruppe 40 enthält Federn 44, radial äußere Federn 45, einen Dämpferflansch 46 und ein Deckblech 42, das am Turbinengehäuse 22 befestigt ist, welches wiederum mit der Turbinennabe 26 und dem Deckblech 52 verbunden ist.
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Der Drehmomentwandler 10 enthält ein Lager 50, das durch den axial verlaufenden gekröpften Abschnitt des Laufradgehäuses 16 gehaltert ist, wie aus 3 detailliert zu erkennen ist, die den vergrößerten Kasten B von 1 zeigt. Der in 1 gezeigte Drehmomentwandler 10 enthält ferner ein Lager 86, eine Schweißnaht 96, eine Laufradnabe 98 und eine Dämpfernabe 56, die mit dem Flansch 46 verzahnt ist. 1 zeigt auch Getriebekomponenten, zu denen die Antriebswelle 82 eines Getriebes und eine Statorwelle 84 zählt. Am Zahnkranz 78 ist die Nabe 56 mit der Antriebswelle 82 und der innere Laufring 88 mit der Statorwelle 84 verbunden. Der Drehmomentwandler 10 weist eine Drehachse A auf, die auch einfach als Achse A bezeichnet wird. Der durch eine Strichlinie des Kastens „B” gekennzeichnete Abschnitt des Drehmomentwandlers 10 ist in 3 vergrößert dargestellt.
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2 zeigt eine seitliche Teilquerschnittsansicht des Laufradgehäuses 16 mit einer Drehachse A. Das Laufradgehäuse 16 weist einen axial verlaufenden gekröpften Abschnitt 60, ein Kniestück 62, einen radialen Wandabschnitt 64 und einen Torusabschnitt 66 auf, der austauschbar auch als abgerundeter Abschnitt 66 bezeichnet wird. Die Strichlinien C, D und E geben eine ungefähre schematische Darstellung der Abgrenzung zwischen Abschnitten des Gehäuses 16. Gemäß einem in 2 gezeigten beispielhaften Aspekt enthält das Laufradgehäuse 16 als integralen Bestandteil gebildete Abschnitte 60, 62, 64 und 66. Der radiale Wandabschnitt 64 wird austauschbar auch als radiale Wand 64 bezeichnet. Das Laufradgehäuse 16 weist eine innere Umfangsfläche 74 und eine äußere Umfangsfläche 76 auf; das Laufradgehäuse 16 weist eine Dicke t1 zwischen der inneren Umfangsfläche 74 und der äußeren Umfangsfläche 76 auf. Der gekröpfte Abschnitt 60 weist eine erste Umfangsfläche 70, eine zweite Umfangsfläche 72, ein Kröpfungsende 63 und eine Dicke t2 zwischen der ersten Umfangsfläche 70 und der zweiten Umfangsfläche 72 auf. Die Dicke t2 des gekröpften Abschnitts ist fast gleich der Dicke t1. Gemäß einem beispielhaften Aspekt ist die Dicke t2 geringer als die Dicke t1. Die Abgrenzungslinien X und Y von 2 dienen zum Definieren des Innenraums 68 des Laufradgehäuses 16. Die Linie X ist parallel zur Achse A und auf die zweite Umfangsfläche 72 ausgerichtet. Der Torusabschnitt 66 weist ein Torusende 65 auf. Die Linie Y liegt senkrecht zur Achse A und ist auf das Torusende 65 ausgerichtet. Die Linien X und Y definieren den Innenraum 68 des Laufradgehäuses 16. Der gekröpfte Abschnitt 60 verläuft axial um die Drehachse A herum und in den Innenraum 68 hinein. Mit anderen Worten, der gekröpfte Abschnitt 60 verläuft gemäß 2 in einer axialen Richtung AD2.
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Gemäß einem beispielhaften Aspekt umfasst das Laufrad 18 für den Drehmomentwandler 10 eine Drehachse A und ein Laufradgehäuse 16. Das Laufradgehäuse 16 umfasst: einen Torusabschnitt 66; einen radialen Wandabschnitt 64; ein Kniestück 62; einen Innenraum 68; und einen axial verlaufenden gekröpften Abschnitt 60, der um die Drehachse A herum und in den Innenraum 68 hinein verläuft. Der axial verlaufende gekröpfte Abschnitt 60 weist eine erste Umfangsfläche 70; und eine zweite Umfangsfläche 72 auf. Das Kniestück 62 verbindet den axial verlaufenden gekröpften Abschnitt 60 unter einem durch das Element 78 von 2 dargestellten Winkel mit dem radialen Wandabschnitt 64. Gemäß einem beispielhaften Aspekt beträgt der Winkel 78 ungefähr 90 Grad. Das Laufradgehäuse 16 umfasst ferner eine innere Umfangsfläche 74 und eine äußere Umfangsfläche 76. Ferner umfasst das Laufrad 18 eine Vielzahl in 1 gezeigter Schaufeln 19, die an der inneren Umfangsfläche 74 des Laufradgehäuses 16 angebracht sind. Gemäß einem beispielhaften Aspekt definiert die zweite Umfangsfläche 72 eine Öffnung 59. Die hierin austauschbar auch als Bohrung 59 bezeichnete Öffnung 59 dient zum Aufnehmen der Statorwelle 84 und der Antriebswelle 82 des Getriebes.
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Die 3A und 3B zeigen vergrößerte Darstellungen einer seitlichen Teilquerschnittsansicht mit einer Drehachse A des Drehmomentwandlers 10, die dem Kasten B von 1 entspricht. 3A zeigt einen beispielhaften Aspekt, der ein dreiteiliges Drucklager 50 beinhaltet. Der Drehmomentwandler 10 enthält ein Laufradgehäuse 16, das einen axial verlaufenden gekröpften Abschnitt 60 aufweist, ein Kniestück 62, einen radialen Wandabschnitt 64 und einen Torusabschnitt 66, der austauschbar auch als abgerundeter Abschnitt 66 bezeichnet wird. Das Laufradgehäuse 16 weist eine innere Umfangsfläche 74 und eine äußere Umfangsfläche 76 auf. Der gekröpfte Abschnitt 60 weist eine ersten Umfangsfläche 70, eine zweite Umfangsfläche 72 und ein Kröpfungsende 63 auf. Der Innenwinkel 78 zwischen dem radialen Wandabschnitt 64 und dem gekröpften Abschnitt 60 beträgt ungefähr 90 Grad. Der gekröpfte Abschnitt 60 definiert die Öffnung 59, die konzentrisch zur Achse A ist. Gemäß einem beispielhaften Aspekt handelt es sich bei dem Lager 50 um ein dreiteiliges Drucklager, das eine erste gehärtete Druckscheibe 51, einen Käfig 53 mit Wälzkörpern und eine zweite Druckscheibe 55 aufweist.
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Gemäß einem beispielhaften Aspekt umfasst der Drehmomentwandler 10 ferner eine Laufradnabe 98, die durch eine Schweißnaht 96 an der äußeren Umfangsfläche 76 des Laufradgehäuses 16 angebracht ist. Gemäß einem beispielhaften Aspekt ist die Laufradnabe 98 wie in der Technik bekannt rohrförmig oder geschweißt. Die Schweißnaht 96 stellt den Gesamtbereich dar, in dem der radiale Wandabschnitt 64 auf den Torusbereich 66 trifft. Die Schweißnaht weist einen radial äußeren Ausläufer 95 auf, der auf vorteilhafte Weise verringerte Rotationsbiegespannungen zwischen dem Ausläufer 95 der Schweißnaht 96 und dem Laufradgehäuse 16 aufweist. Dadurch werden der Verschleiß und die Haltbarkeit des Laufradgehäuses/der Laufradnabenbaugruppe verbessert.
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3B zeigt einen beispielhaften Aspekt mit einem Drucklager 150. Gemäß einem beispielhaften Aspekt kann ein beliebiges dem Fachmann bekanntes geeignetes Lager verwendet werden, beispielsweise, ohne darauf beschränkt zu sein, Flüssigkeitsfilm-Drucklager, Wälzlager oder Gleitlager. Der Drehmomentwandler 210 enthält ein Laufradgehäuse 16, das einen axial verlaufenden gekröpften Abschnitt 60, ein Kniestück 62, einen radialen Wandabschnitt 64 und einen Torusabschnitt 66 umfasst, der austauschbar auch als abgerundeter Abschnitt 66 bezeichnet wird. Das Laufradgehäuse 16 weist eine innere Umfangsfläche 74 und eine äußere Umfangsfläche 76 auf. Der gekröpfte Abschnitt 60 weist eine erste Umfangsfläche 70, eine zweite Umfangsfläche 72 und ein gekröpftes Ende 63 auf. Der Innenwinkel 78 zwischen dem radialen Wandabschnitt 64 und dem gekröpften Abschnitt 60 beträgt ungefähr 90 Grad.
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Gemäß einem beispielhaften Aspekt umfasst der in den 1 bis 3 dargestellte Drehmomentwandler 10 auf: eine Drehachse A und ein Laufrad 18 mit einem Laufradgehäuse 16. Das Laufradgehäuse 16 weist: eine radiale Wand 64; einen um die Drehachse A herum axial verlaufenden gekröpften Abschnitt 60; ein Kniestück 62, das die radiale Wand 64 unter einem Winkel von ungefähr 90 Grad mit dem axial verlaufenden gekröpften Abschnitt 60 verbindet; und ein Lager 50, 150, das durch den axial verlaufenden gekröpften Abschnitt 60 gehaltert wird. Gemäß einem beispielhaften Aspekt ist das Lager 50, 150 in einer Richtung von einem Getriebe weg in Bezug auf die radiale Wand axial innerhalb angeordnet. Mit anderen Worten, das Lager 50, 150 ist axial in einer Richtung AD2 in Bezug auf die radiale Wand 64 angeordnet. Außerdem ist das Lager 50, 150 in einer radialen Richtung RD1 in einer axialen Richtung AD2 in Bezug auf den axial verlaufenden gekröpften Abschnitt 60 angeordnet. Gemäß einem beispielhaften Aspekt handelt es sich bei dem Lager 50, 150 um ein Wälzlager oder um ein Drucklager. Gemäß einem anderen beispielhaften Aspekt handelt es sich bei dem Lager 50 um ein dreiteiliges Drucklager (Element 50 in 3A), das eine erste gehärtete Druckscheibe 51, einen Käfig 53 mit Wälzkörpern und eine zweite Druckscheibe 55 aufweist.
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Änderungen und Modifikationen der obigen Beispiele der Erfindung sollten dem Fachmann einleuchtend sein, ohne vom Wesensgehalt oder Schutzumfang der beanspruchten Erfindung abzuweichen. Zwar wird die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte bevorzugte und/oder beispielhafte Ausführungsformen beschrieben, jedoch ist klar, dass daran Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang oder Wesensgehalt der beanspruchten Erfindung abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 6494303 [0002]
- US 8176733 [0002]
