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Die Erfindung betrifft eine Getriebegehäuseeinheit mit einer Axialscheibe einer Ausgleichsanordnung zum Axialspielausgleich für die Getriebegehäuseeinheit.
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Z.B. aus der
EP 1 546 576 B1 ist eine Getriebe-Antriebseinheit - insbesondere zum Verstellen von beweglichen Teilen im Kraftfahrzeug - mit einem Getriebegehäuse und einer in diesem entlang einer Längsachse gelagerten Welle, die sich über eine axiale Anschlagsfläche an einer Gegenanschlagsfläche am Gehäuse abstützt, bekannt. Zur Erzeugung einer Axialkraft ist mindestens eine der Anschlagsflächen um einen Neigungswinkel gegen eine Ebene senkrecht zur Längsachse geneigt und ein Bauteil, das mit mindestens einer der Anschlagsflächen zusammenwirkt, ist senkrecht zur Längsachse verschiebbar angeordnet. Das Bauteil ist mittels eines vorgespannten elastischen Elements radial zur Längsachse verschiebbar, wobei der Reibungskoeffizient zwischen der mindestens einen Anschlagsfläche und dem Bauteil für eine Bewegung zur Axialkrafterniedrigung größer ist als der Tangens des Neigungswinkels. Das elastische Element ist als integraler Bestandteil des Bauteils mit diesem zusammen als Biege-Stanzteil ausgebildet.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Verbesserungen hinsichtlich einer Getriebegehäuseeinheit anzugeben.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Getriebegehäuseeinheit nach Anspruch 1. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sowie anderer Erfindungskategorien ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Die Getriebegehäuseeinheit enthält eine Ausgleichsanordnung. Diese dient zum Ausgleich eines Axialspiels (Axialspielausgleich) für eine Welle innerhalb der Getriebegehäuseeinheit. Die Erfindung geht davon aus, dass die Getriebegehäuseeinheit bestimmungsgemäß für die Welle mit bestimmten Eigenschaften ausgelegt bzw. eingerichtet ist. Die Getriebegehäuseeinheit enthält demnach einen Gehäusegrundkörper zur Aufnahme der sich entlang einer Axialrichtung erstreckenden Welle, insbesondere einer Abtriebswelle. Die Welle ist um die Axialrichtung rotierbar im Gehäusegrundkörper gelagert. Der Gehäusegrundkörper weist eine entgegen der Axialrichtung weisende erste Führungsfläche auf, die quer zur Axialrichtung verläuft. Der Gehäusegrundkörper weist eine in Axialrichtung weisende schräg zur Axialrichtung verlaufende zweite Führungsfläche aufweist.
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„Bestimmungsgemäß“ heißt, dass die Getriebegehäuseeinheit auf eine bestimmte oder einen bestimmten Typ von Welle konstruktiv abgestimmt ist und für deren Einsatz dort vorgesehen ist; z.B. für die dadurch bestimmten Geometrieanforderungen usw. ausgelegt ist.
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Die erste Führungsfläche verläuft also insbesondere senkrecht zur Axialrichtung, die zweite Führungsfläche ist um einen Neigungswinkel (insbesondere kleiner 60°, kleiner 45°, kleiner 30°) gegen eine Ebene senkrecht zur Axialrichtung geneigt.
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Die Welle ist mit einer ersten Stirnfläche an der ersten Führungsfläche abgestützt. Die Welle ist mit einer zweiten Stirnfläche - im Montagezustand - unter Zwischenlage der Ausgleichsanordnung an der zweiten Führungsfläche abgestützt. Die Abstützung kann jeweils direkt oder unter Zwischenlage weiterer Teile, z.B. Lager, Gleitflächen usw. erfolgen. Die Welle ist somit zwischen den beiden Führungsflächen abgestützt bzw. geführt bzw. verspannt. Um sich zwischen der zweiten Stirnfläche und der zweiten Führungsfläche abzustützen bzw. einzuliegen, weist die Ausgleichsanordnung mindestens zwei gegenüberliegende Flachseiten an ihren axialen Außenflächen auf. Weitere Flachseiten sind dann „innere“ Flachseiten, wie sei weiter unten näher erläutert werden.
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Die Ausgleichanordnung ist keilförmig ausgebildet. Zum Axialspielausgleich der Welle ist die Ausgleichsanordnung - oder bei deren mehrteiliger Ausführung zumindest ein Teil dieser Anordnung - entlang der zweiten Führungsfläche in einer Vorschubrichtung quer zur Axialrichtung verschiebbar. Durch die Verschiebung wird nach Art eines Keilgetriebes (keilförmige Ausgleichsanordnung und schräge zweite Führungsfläche) ein Abstand zwischen der zweiten Führungsfläche und der zweiten Stirnfläche vergrößert und dadurch ein eventuell vorhandenes Spiel verkleinert oder auf Null reduziert. Die Ausgleichsanordnung bildet mit anderen Worten ein Keilsystem zum Spielausgleich der Welle im Gehäusegrundkörper.
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Die Getriebegehäuseeinheit enthält insbesondere ein in Vorschubrichtung vorgespanntes Federelement, welches zwischen einem stumpfen Ende (dickere Seite der Keilform) der Ausgleichsanordnung und dem Gehäusegrundkörper angeordnet ist. Durch das Federelement wird also Druck auf die Ausgleichsanordnung ausgeübt, um diese in Vorschubrichtung vorzuschieben. Hierbei erfolgt also eine Nachstellung der Ausgleichsanordnung bzw. eine Reduzierung eines vorhandenen Spiels zwischen Welle und Gehäusegrundkörper.
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Die Ausgleichsanordnung weist ein an der zweiten Führungsfläche anliegendes keilförmiges Keilelement und eine planparallele, an der zweiten Stirnfläche anliegende Axialscheibe auf. Damit enthält die Ausgleichsanordnung insgesamt vier Flachseiten, davon zwei interne oder innere Flachseiten, die aneinander anliegen.
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Durch eine derartige Aufteilung der Ausgleichsanordnung in zwei Elemente können diese auf ihren jeweiligen Einsatzzweck hin optimiert werden. So kann insbesondere die Gleitlagerung zwischen der Axialscheibe und der Welle hinsichtlich z.B. geringer Reibung, hoher Standfestigkeit, guten Schmiereigenschaften usw. optimiert werden. Das Keilelement kann dagegen z.B. hinsichtlich Kosten, Standfestigkeit, Material usw. optimiert werden. Das Keilelement ist also zwischen der zweiten Führungsfläche und der Axialscheibe eingeklemmt. Insbesondere umgreift das Keilelement die Welle zumindest U- oder bogenförmig.
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Die Axialscheibe und der Gehäusegrundkörper weisen korrespondierende geometrische Unsymmetrien nach dem Poka-Yoke-Prinzip auf, so dass die Axialscheibe nur in einer einzigen Orientierung in den im Montagezustand befindlichen Gehäusegrundkörper einsetzbar ist bzw. ein sonstiges Einsetzen geometrisch bzw. mechanisch verhindert ist.
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Das Poka-Yoke-Prinzip führt dazu, dass die Axialscheibe nicht in anderen („falsch“) als der gewünschten Orientierung („richtig“, „fehlerfrei“) in die Getriebegehäuseeinheit einsetzbar ist bzw. dass die Getriebegehäuseeinheit nicht komplettierbar ist, wenn die Axialscheibe falsch eingesetzt wurde. Insbesondere ist dann ein weiterer Zusammenbau geometrisch bzw. mechanisch verhindert, z.B. lässt sich die Axialscheibe gar nicht in ein Basisteil einsetzen, weitere Komponenten lassen sich nicht anbringen oder ein Gehäusedeckel lässt sich nicht schließen.
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Es ergeben sich die bekannten Vorteile des Poka-Yoke-Prinzips, insbesondere sind so Montagefehler beim Zusammenbau der Getriebegehäuseeinheit hinsichtlich eines falschen Einbaus der Axialscheibe verhindert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Unsymmetrie in Form einer Orientierungssicherung ausgelegt, so dass die Axialscheibe nur so einsetzbar ist, dass deren gewünschte erste Flachseite der zweiten Stirnfläche und deren zweite Flachseite der zweiten Führungsfläche zugewandt ist.
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So kann ein Freiheitsgrad verbleiben, die Axialscheibe zumindest in verschiedenen Rotationspositionen um die Axialrichtung in die Getriebegehäuseeinheit einsetzen zu können, so lange die Orientierung der Flachseiten der gewünschten bzw. fehlerfreien Orientierung entspricht.
So ergibt sich zumindest die Orientierungssicherung, d.h. die Axialscheibe kann nur so richtig eingesetzt werden, dass deren gewünschte eine Flachseite der zweiten Stirnfläche und deren andere Flachseite der zweiten Führungsfläche zugewandt ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Unsymmetrie in Form einer Verdrehsicherung ausgelegt, so dass die Axialscheibe nur so einsetzbar ist, dass deren Rotationsposition um die Axialrichtung in Bezug auf den Gehäusegrundkörper festgelegt ist.
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So ist zumindest eine unerwünschte Verdrehung der Axialscheibe in Bezug auf den Gehäusegrundkörper verhindert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Unsymmetrie an der Axialscheibe durch deren unsymmetrische radiale Außenkontur gebildet, wobei der Gehäusegrundkörper eine entsprechende Innenkontur aufweist. Mit anderen Worten wird in der gewünschten Orientierung ein Formschluss zwischen Axialscheibe und Gehäusegrundkörper gebildet. Bei unerwünschten Orientierungen stoßen Axialscheibe und Gehäusegrundkörper so aneinander an, dass zum Beispiel die Axialscheibe überhaupt nicht in den Gehäusegrundkörper einbringbar ist oder ein Fortsetzen der Montage aufgrund nicht bestimmungsgemäß aneinanderliegender Komponenten verhindert ist.
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In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform ist die radiale Außenkontur durch einen radial auswärts vorspringenden Fortsatz der Axialscheibe gebildet, und die Innenkontur ist durch eine Aufnahmeöffnung für den Fortsatz gebildet. So lässt sich der oben genannte Formschluss besonders einfach ausführen.
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In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform enthält der Gehäusegrundkörper ein Basisteil und einen Deckel, und die Unsymmetrie begrenzt sich auf einen Abschnitt der Innenkontur und der Deckel enthält den entsprechenden unsymmetrischen Abschnitt. So muss nur ein entsprechender Deckel „unsymmetrisch“ ausgeführt werden, was zu einer einfacheren Fertigung des Basisteils führt.
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In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform im Zusammenhang mit der oben genannten Aufnahmeöffnung enthält der Deckel die Aufnahmeöffnung. So ist die Unsymmetrie am Deckel besonders einfach auszuführen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Axialscheibe quer zur Axialrichtung eine rechteckartige Grundform aufweist, und die Unsymmetrie ist als Abweichung von der Grundform ausgeführt. Eine entsprechende Form führt zu einer besonders einfachen und effektiven Verdrehsicherung.
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In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform ist die Abweichung der Fortsatz. Ein Fortsatz an einer rechteckartigen Grundform ist besonders einfach anzubringen.
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Weitere Merkmale, Wirkungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen, jeweils in einer schematischen Prinzipskizze:
- 1 eine Querschnittsansicht einer Getriebeeinheit mit Getriebegehäuseeinheit und Ausgleichsanordnung,
- 2 eine perspektivische Explosionsansicht der Getriebegehäuseeinheit mit Ausgleichsanordnung aus 1,
- 3 Seitenansichten der beiden Flachseiten der Axialscheibe aus 1 und 2,
- 4 die Axialscheibe in einer a) richtigen (ausgezogen) und a) und b) falschen (gestrichelt) Einbaupositionen im Gehäusegrundkörper.
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Die in 1 und 2 dargestellte Getriebeeinheit 1 besteht im Wesentlichen aus einer Getriebegehäuseeinheit 10, einer von einem nicht dargestellten Elektromotor antreibbaren, nur symbolisch auch durch ihre Axialrichtung angedeuteten, Antriebswelle 30, einem innerhalb der Getriebegehäuseeinheit 10 angebrachten Schneckengetriebe (Schnecke 31 und Schneckenrad 32) und einer in der Getriebegehäuseeinheit 10 vorhandenen Welle 40 in Form einer Abtriebswelle des Schneckengetriebes.
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Die Welle 40 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Spindel ausgeführt und kann insbesondere zum Verstellen beweglicher Teile in Kraftfahrzeugen verwendet werden. Ferner stellt die Welle 40 eine Welle im Sinn der vorliegenden Erfindung dar, deren Axialspiel AS durch ein weiter unten näher beschriebenes Element in Form einer Ausgleichsanordnung 2 ausgeglichen wird. Die Achse der Antriebswelle 30 ist zur Achse bzw. Axialrichtung 3 der Welle 40 um 90° versetzt.
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Die Getriebegehäuseeinheit 10 bildet durch einen Gehäusegrundkörper 11 (Basisteil 12a und Gehäusedeckel 12b) in ihrem Inneren einen Aufnahmeraum für das Schneckengetriebe.
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1 zeigt den Schnitt durch die Getriebegehäuseeinheit 10 mit deren Welle 40 und der Ausgleichsanordnung 2 unter Weglassung des Gehäusedeckels 12b entlang der Linie I-I in 2.
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Das Basisteil 12a und der Gehäusedeckel 12b sind über Schrauben 13 miteinander verbunden. Das Schneckengetriebe wird in der vorliegenden Ausführungsform aus einer auf der Antriebswelle 30 ausgebildeten Schnecke 31 gebildet, die mit einem Schneckenrad 32 kämmt. Das Schneckenrad 32 ist an der (Abtriebs-)Welle 40 angeordnet und überträgt die Bewegung der Schnecke 31 auf die als Spindel ausgeführte Welle 40.
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Der Gehäusegrundkörper 11 weist ein auf den Außendurchmesser der Welle 40 abgestimmtes Durchgangsloch auf.
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Innerhalb des im Gehäusegrundkörper 11 gebildeten Aufnahmeraums ist ferner ein keilförmiges Keilelement 50 angeordnet. Das Keilelement 50 dient zum Axialspielausgleich der Welle 40, mit anderen Worten zum Ausgleich des Axialspiels AS in axialer Richtung, also Axialrichtung 3 der Welle 40 (d.h. in axialer Wellenrichtung), welches sich zwischen der Welle 40 bzw. dem Schneckenrad 32 und dem Gehäusegrundkörper 11 z.B. aufgrund von Maßtoleranzen, Montageungenauigkeiten oder Verschleiß ausbilden kann. Das Keilelement 50 umgreift die Welle 40 U- oder bogenförmig.
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Am stumpfen Ende 4 des Keilelements 50 ist ein zylinderförmiger Fortsatz 51 ausgebildet. Auf diesen Fortsatz 51 ist ein Federelement 60 endseitig aufgesteckt. Auf der dem Fortsatz 51 gegenüberliegenden Seite ist das Federelement 60 in einer am Gehäusegrundkörper 11 ausgebildeten Sacklochbohrung 14 aufgenommen.
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Das Keilelement 50 weist zwei Schenkel 52a,b auf.
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Bei der Montage der Getriebeeinheit 1 wird nun zunächst die Welle 40 in den Gehäusegrundkörper 11 bzw. das Basisteil 12a eingebracht. Das Keilelement 50 wird dann zusammen mit den Federelementen 60 im Gehäusegrundkörper 11 bzw. Basisteil 12a platziert. Sodann wird der Gehäusedeckel bzw. Deckel 12b aufgeschraubt.
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Das Keilelement 50 wird aufgrund der Vorspannung des Federelements 60 ausgehend von der Situation in 1 (Axialspiel AS ungleich Null) in eine Wirkstellung gedrückt. In der Wirkstellung ist das Keilelement 50 durch das Federelement 60 derart in einer Vorschubrichtung 5, also radial in Richtung Wellenachse bzw. Axialrichtung 3 der Welle 40 verschoben, bis es zwischen einer am Gehäusegrundkörper 11 ausgebildeten zweiten Führungsfläche 18b und einer koaxial zur Welle 40 angeordneten, als Anschlagelement der Welle 40 wirkenden Axialscheibe 33, hier einer Anlaufscheibe eingeklemmt ist. Durch Vorschub in Vorschubrichtung 5 vergrößert sich aufgrund des entstehenden Keilgetriebes ein Abstand d zwischen der zweiten Führungsfläche 18b und der zweiten Stirnfläche 41b. In der Wirkstellung sorgt das Keilelement 50 damit für einen wirksamen Axialspielausgleich der Welle 40. Der Abstand d wird so weit erhöht, bis das Axialspiel AS auf Null reduziert ist, indem die Welle 40 zusammen mit dem Schneckenrad 32 auf eine erste Führungsfläche 18a zubewegt wird, bis die Welle 40 mit einer ersten Stirnfläche 19a (hier des Schneckenrades 32) an der Führungsfläche 18a anliegt.
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Das Keilelement 50 bildet zusammen mit der Axialscheibe 33 daher die oben genannte Ausgleichsanordnung 2.
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Dabei liegt dann auch eine zweite Stirnfläche 19b (hier des Schneckenrades 32) der Welle 40 unter Zwischenlage der Ausgleichsanordnung 2 an der zweiten Führungsfläche 18b an. Genauer gesagt liegt eine zweite Flachseite 34b der Axialscheibe 33 an der zweiten Stirnfläche 19b an. Eine zweite Flachseite 53b des Keilelements 50 liegt an der zweiten Führungsfläche 18b an und die erste Flachseite 34a der Axialscheibe 33 liegt an der ersten Flachseite 53a des Keilelements 50 an.
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Die Axialscheibe 33 und dadurch die Ausgleichsanordnung 2 ist durch eine an der ersten Flachseite 34a der Axialscheibe 33 angebrachte Strukturierung 35, hier eine Riffelung, reibkrafterhöhend ausgebildet. Die Strukturierung 35 verbeißt sich dabei in der ersten Flachseite 53a des Keilelements 50, das hier aus Kunststoff gefertigt ist. So wird ein Zurückrutschen des Keilelements 50 entgegen der Vorschubrichtung 5 verhindert.
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Die Axialscheibe 33 ist mit Hilfe des Poka-Yoke Prinzips gegen eine Falschmontage innerhalb des Gehäusegrundkörpers gesichert.
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3 zeigt die Axialscheibe 33 im Detail aus zwei Blickrichtungen: 3a zeigt die vergleichsweise glatte, zweite Flachseite 34b. 3b) zeigt die erste Flachseite 34a mit der Strukturierung 35 in Form einer Riffelung. Die Strukturierung 35 verläuft dabei quer, hier senkrecht, zur Vorschubrichtung 5 und ist durch eine Vielzahl paralleler Riffel eingebracht. Die Flachseite 34b ist dagegen durch Chromatierung reibkraftmindernd ausgebildet.
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Die Axialscheibe weist zur Realisierung des Poka-Yoke-Prinzips eine geometrische Unsymmetrie 70 auf. Diese bezieht sich auf eine radiale Außenkontur 72. Hierzu ein Fortsatz 74 an der Axialscheibe 33 angeformt.
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4 zeigt die Anordnung aus 1 in einem prinzipiellen bzw. symbolischen Schnitt (Ebene IV in 1). Demgemäß weist auch der Gehäusegrundkörper 11 die entsprechende Unsymmetrie 70 auf. Hier ist dies eine Aufnahmeöffnung 76 für den Fortsatz 74.
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Die Unsymmetrie 70 ist hier wie folgt ausgeführt: die Axialscheibe 33 weist eine rechteckige bzw. rechteckartige Grundform 78 auf. Die Unsymmetrie 70 in Form des Fortsatzes 74 ist eine Abweichung von dieser Grundform 78. Die Abweichung ist hierbei auf einen Abschnitt 80 der Außenkontur 72 beschränkt. Entsprechendes gilt für den Gehäusegrundkörper 11 bzw. dessen Innenkontur 82 und die Aufnahmeöffnung 76.
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4 illustriert, wie nur in der ausgezogen dargestellten Montageposition die Axialscheibe 33 in den Gehäusegrundkörper 11 „passt“. Nur hier ist der Deckel 12b passgenau und bestimmungsgemäß auf das Basisteil 12a aufsetzbar, so dass sich ein Montagezustand M ergibt. Weder ein Wenden der Axialscheibe um 180° um eine Senkrechte zur Axialrichtung 3 (gestrichelt in 4a dargestellt) noch eine jeweilige Drehung um 180° um die Axialrichtung 3 (die beiden Situationen in 4b) erlauben eine zulässige Montage der Axialscheibe 33 im Gehäusegrundkörper 11 und damit ein Aufsetzen des (nunmehr gestrichelt dargestellten) Deckels 12b. In allen drei gestrichelt dargestellten Situationen ist also der Deckel 12b wegen mechanischer Blockade durch die Axialscheibe 33 nicht entsprechend aufsetzbar. Daher kann der Montagezustand M nicht erreicht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebeeinheit
- 2
- Ausgleichsanordnung
- 3
- Axialrichtung
- 4
- Ende (stumpf)
- 5
- Vorschubrichtung
- 10
- Getriebegehäuseeinheit
- 11
- Gehäusegrundkörper
- 12a
- Basisteil
- 12b
- Deckel
- 13
- Schraube
- 14
- Sacklochbohrung
- 18a,b
- erste, zweite Führungsfläche
- 30
- Antriebswelle
- 31
- Schnecke
- 32
- Schneckenrad
- 33
- Axialscheibe
- 34a,b
- erste, zweite Flachseite der Anlaufscheibe
- 35
- Strukturierung
- 40
- Welle
- 41a,b
- erste, zweite Stirnfläche
- 50
- Keilelement
- 51
- Fortsatz
- 52a,b
- Schenkel
- 53a,b
- erste, zweite Flachseite des Keilelements
- 60
- Federelement
- 70
- Unsymmetrie
- 72
- Außenkontur
- 74
- Fortsatz
- 76
- Aufnahmeöffnung
- 78
- Grundform
- 80
- Abschnitt
- 82
- Innenkontur.
- d
- Abstand
- AS
- Axialspiel
- M
- Montagezustand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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