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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Lagern einer Zwischenwelle eines Getriebes.
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Die Kraft eines Verbrennungsmotors wird u. a. mittels eines Getriebes auf die Räder eines Fahrzeugs übertragen. Die Drehachse des Motors kann dazu in Fahrtrichtung oder quer zur Fahrtrichtung in das Fahrzeug eingebaut werden. Wenn der Motor quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs eingebaut wird, ist der Ausgang des Getriebes in der Regel nicht mittig im Fahrzeug angeordnet. Bei direkter Verbindung dieses außermittigen Getriebeausgangs mit den Rädern durch torsionsweiche Seitenwellen, kommt es zum sogenannten „Twisting“, bei dem die Seitenwellen unterschiedlich starker Torsion unterliegen, wodurch die Fahreigenschaften sehr negativ beeinflusst werden. Um dies zu verhindern, wird in der Regel eine „torsionssteife“ Zwischenwelle verwendet, um dadurch die Länge der torsionsweichen Seitenwellen annähernd gleich auszugestalten. Mittels der Zwischenwelle kann das „Twisting“ nahezu eliminiert werden. An der Verbindung zwischen der Zwischenwelle und der Seitenwelle muss die Zwischenwelle gelagert werden. Zum Ausgleich von Toleranzen und für verbesserte Akustik wird dieses Zwischenwellenlager durch eine Elastomerspur von dem Fahrzeug entkoppelt.
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Dazu ist bekannt, ein Lager für eine Zwischenwelle bereitzustellen, bei der ein Lagerträger zum Verbinden mit dem Fahrzeug eine mittige Aufnahme für die Zwischenwelle aufweist. Die Aufnahme umfasst eine Elastomerspur, die durch eine chemische Bindung zum Beispiel mittels eines Haftvermittlers während der Einvulkanisation des Elastomers unter hohem Druck und hoher Temperatur erzeugt wird. Daran schließt sich weiter innen ein Wälzlager oder eine innere Aufnahme für ein Wälzlager an. Die Einvulkanisation mittels chemischer Bindung und Haftvermittler verursacht hohe Kosten, wobei die an der Haftung beteiligten Oberflächen speziell zu diesem Zweck ausgestalten werden, damit die Bindung erfolgreich und nachhaltig zustande kommt.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung bereitzustellen, die kostengünstiger hergestellt werden kann.
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Hauptmerkmale der Erfindung sind in den Ansprüchen 1 und 13 angegeben. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 12.
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Bei einer Vorrichtung zum Lagern einer Zwischenwelle eines Getriebes, wobei die Vorrichtung: mindestens ein Lagerteil zum Lagern einer Zwischenwelle, das eine umlaufende Außenfläche aufweist; mindestens ein Trägerteil, das sich mit einer Innenfläche in einem ersten Abstand von dem Lagerteil um die Außenfläche erstreckt; und mindestens ein Formteil zur Entkopplung des Trägerteils von dem Lagerteil aufweist, wobei das Formteil zwischen der Innenfläche und der Außenfläche angeordnet ist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Formteil mit der Innenfläche und der Außenfläche reibschlüssig verbunden ist.
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Mit der Erfindung wird eine Vorrichtung bereitgestellt, bei der ein Formteil das Trägerteil und das Lagerteil voneinander entkoppelt. Dazu sind das Lagerteil und das Trägerteil in einem ersten Abstand zueinander angeordnet. Der erste Abstand kann sich im montierten Zustand entlang einer Normalen zu der Außenfläche des Lagerteils und zu der Innenfläche des Trägerteils erstrecken. Die Entkopplung bewirkt, dass Toleranzen bei der Herstellung der Komponenten der Vorrichtung ausgeglichen werden können. Weiter wird die Übertragung von Vibrationen von der Zwischenwelle auf das Trägerteil reduziert. Das Formteil ist dabei reibschlüssig mit der Innenfläche des Trägerteils und der Außenfläche des Lagerteils verbunden. Diese reibschlüssige Verbindung kann hergestellt werden, indem das Formteil zwischen das Trägerteil und das Lagerteil eingeführt wird. Speziell ausgestaltete Oberflächen für Haftvermittler an dem Formteil, dem Lagerteil und dem Trägerteil sind dazu nicht notwendig. Die Oberflächen des Formteils, die Außenfläche des Lagerteils und die Innenfläche des Trägerteils können daher ohne spezielle Voraussetzungen für Haftvermittler hergestellt werden. Das Trägerteil als auch das Lagerteil können als reine Montageteil ausgebildet werden. Dies verringert die Kosten der Vulkanisation, insbesondere wird die Zykluszeit verringert, es wird kein Haftvermittler benötigt, etc.. Dadurch werden die Kosten des gesamten Bauteils reduziert. Damit stellt die Erfindung eine Vorrichtung zum Lagern einer Zwischenwelle bereit, die kostengünstig hergestellt werden kann.
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Denkbar ist, dass die Außenfläche, die Innenfläche und/oder das Formteil zum Beispiel zumindest bereichsweise bogenförmig ausgebildet sein kann.
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Das Formteil kann damit als Ring bereitgestellt werden, der sich im montierten Zustand zwischen der Innenfläche des Trägerteils und der Außenfläche des Lagerteils erstreckt. Ringförmige Formteile können ohne großen Aufwand hergestellt werden.
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Weiter ist denkbar, dass das Formteil beispielsweise aus einem Elastomer bestehen kann.
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Elastomer weist gute Entkopplungseigenschaften auf, insbesondere werden Vibrationen zwischen dem Lagerteil und dem Trägerteil gedämpft. Auch Stöße können durch ein Formteil, das aus einem Elastomer besteht zumindest zum Teil abgefangen werden.
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Gemäß einem Beispiel ist denkbar, dass das Formteil eine innere Verbindungsfläche zum Verbinden mit der Außenfläche und eine äußere Verbindungsfläche zum Verbinden mit der Innenfläche aufweisen kann, wobei die innere und die äußere Verbindungsfläche in einem unmontierten Zustand in einem zweiten Abstand, der größer als der erste Abstand ist, zueinander angeordnet sein können.
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Im montierten Zustand können die Außenfläche und die Innenfläche den ersten Abstand zueinander aufweisen. Da das Formteil im unmontierten Zustand den zweiten Abstand zwischen seinen Verbindungsflächen aufweisen kann, der größer als der erste Abstand ist, weist das Formteil, bevor es zwischen das Lagerteil und das Trägerteil eingeführt wird, eine hohe Überdeckung mit den beiden Teilen auf. Der zweite Abstand kann sich entlang einer Normalen zu der inneren und äußeren Verbindungsfläche erstrecken
Beim Einführen zwischen das Lagerteil und das Trägerteil wird das Formteil deformiert und der Abstand zwischen der inneren und äußeren Verbindungsfläche auf den ersten Abstand reduziert. Dies bewirkt eine hohe Anpresskraft zwischen der inneren Verbindungsfläche des Formteils mit der Außenfläche des Lagerteils und zwischen der äußeren Verbindungsfläche und der Innenfläche des Trägerteils. Damit wird die Reibung der reibschlüssigen Verbindung erhöht und die Verbindung verbessert.
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Es ist weiter denkbar, dass das Formteil zum Beispiel durch Einpressen zwischen das Lagerteil und das Trägerteil von dem unmontierten Zustand in einen montierten Zustand überführbar sein kann, in dem das Formteil zwischen dem Trägerteil und dem Lagerteil angeordnet ist.
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Das Formteil kann dazu z. B. parallel zu der Außenfläche und der Innenfläche eingeführt werden. Die Kraft, die zum Einpressen des Formteils verwendet wird, muss dabei größer als die entstehende Reibung zwischen dem Formteil und der Innen- und Außenfläche sein. Die Überführung des Formteils von dem unmontierten Zustand in den montierten Zustand durch Einpressen vereinfacht die Herstellung der Vorrichtung.
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In einem anderen Beispiel ist denkbar, dass die Vorrichtung zwischen dem Formteil und zumindest einem Teil der Innenfläche und/oder zumindest einem Teil der Außenfläche einen Haftvermittler für ein Postbondingverfahren aufweisen kann.
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Nachdem zunächst eine reibschlüssige Verbindung hergestellt wurde, kann das Formteil damit nachträglich und zusätzlich mit einem Haftvermittler an die Außenfläche und/oder die Innenfläche gebondet werden. Dies kann z. B. durch eine nachträgliche Auslagerung bei hoher Temperatur erfolgen. Auf diese Weise kann die Verbindung zwischen dem Formteil und dem Lagerteil bzw. dem Trägerteil verbessert werden.
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Das Formteil kann in einem anderen Beispiel mindestens eine geschnittene Fläche aufweisen, die sich zwischen der Innenfläche und der Außenfläche erstreckt.
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Das Formteil kann damit zum Beispiel aus einem größeren Stück Material abgeschnitten bzw. abgelängt werden. Insbesondere, wenn das Formteil eine Ringform aufweist, kann das Formteil von einem Schlauch abgeschnitten werden. Damit kann die Herstellung der Vorrichtung weiter vereinfacht werden.
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Weiter kann das Lagerteil zum Beispiel einen zylidrischen Außendurchmesser oder ein Hülsenelement aufweisen, an der die umlaufende Außenfläche angeordnet ist.
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Das Hülsenelement kann z. B. ein Kugellager umschließen. Das Kugellager hat dann keinen unmittelbaren Kontakt zu dem Formteil.
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Gemäß einem anderen Beispiel ist denkbar, dass das Trägerteil mindestens eine Befestigungseinrichtung zum Verbinden der Vorrichtung mit einem Motor und/oder einem Motoranbauteil aufweisen kann.
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Die Befestigungseinrichtung kann zum Beispiel mindestens ein Flanschelement mit mindestens einer Öffnung aufweisen.
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Weiter kann das Lagerteil zum Beispiel ein Wälzlager oder ein Gleitlager sein.
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Denkbar ist weiterhin, dass das Lagerteil und/oder das Trägerteil zum Beispiel aus Metall und/oder Kunststoff und/oder Verbundwerkstoff bestehen kann.
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In Kombination mit der reibschlüssigen Verbindung zwischen dem Formteil, dem Lagerteil und dem Trägerteil wird eine spezielle Bearbeitung der Materialoberflächen vermieden. Das Formteil, das Lagerteil und das Trägerteil können damit kostengünstiger hergestellt werden.
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Die Erfindung betrifft weiter ein System umfassend eine Zwischenwelle und eine Vorrichtung nach der vorhergehenden Beschreibung, wobei die Zwischenwelle mit dem Lagerteil verbunden und in dem Lagerteil drehbar gelagert ist.
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Vorteile und Wirkungen sowie Weiterbildungen des Systems ergeben sich aus den Vorteilen und Wirkungen sowie Weiterbildungen der oben beschriebenen Vorrichtung. Es wird daher in dieser Hinsicht auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit der Vorrichtung;
- 2 eine schematische Darstellung der Vorrichtung;
- 3 eine schematische Darstellung der einzelnen Komponenten der Vorrichtung; und
- 4a, b eine schematische Darstellung der Vorrichtung im unmontierten Zustand (a) und montierten Zustand (b).
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Im Folgenden wird die Vorrichtung zum Lagern einer Zwischenwelle eines Getriebes in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 10 referenziert.
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1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 50 mit einem Motor 40, der über ein Getriebe 42 mit den Rädern 52, 54 verbunden ist. Das Getriebe 42 ist außermittig angeordnet und befindet sich näher am Rad 52 als am Rad 54. Mit dem Rad 52 ist das Getriebe über eine Seitenwelle 46 verbunden.
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Das Rad 54 ist über eine Zwischenwelle 48 und eine weitere Seitenwelle 44 mit dem Getriebe 42 verbunden. Die Zwischenwelle 48 ist in der Vorrichtung 10 gelagert und an dem Motor 40 befestigt. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung 10 an einem Motoranbauteil oder an weiteren Teilen der Karosserie befestigt sein.
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Die Zwischenwelle 48 und die Vorrichtung 10 sind zu einem System 15 zusammengefasst. Dabei ist die Zwischenwelle 48 drehbar in der Vorrichtung 10 gelagert.
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Die Vorrichtung 10 ist in 2 detaillierter dargestellt. Die Vorrichtung 10 umfasst ein Trägerteil 12, ein Lagerteil 14 und ein Formteil 16. Das Formteil 16 ist zwischen dem Trägerteil 12 und dem Lagerteil 14 angeordnet und über einen Reibschluss mit dem Trägerteil 12 und dem Lagerteil 14 verbunden.
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Der Abstand zwischen dem Lagerteil 14 und dem Trägerteil 12 wird als erster Abstand 34 bezeichnet.
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Zur Verbindung mit dem Motor 40 bzw. dem Motoranbauteil bzw. der Karosserie umfasst das Trägerteil 12 eine Befestigungseinrichtung 17, die ein Flanschelement 18 und mindestens eine Öffnung 20 aufweist. Durch die mindestens eine Öffnung 20 kann zum Verbinden mit dem Motor 40 bzw. dem Motoranbauteil oder der Karosserie ein Befestigungselement z. B. ein Bolzen mit Rasthaken, eine Schraube, ein Nagel oder eine Niete usw. durchgeführt werden.
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In 3 sind einzelne Komponenten der Vorrichtung 10 zu sehen. Das Formteil 16, das Trägerteil 12 und das Lagerteil 14 sind in 3 lediglich halb dargestellt, um eine bessere Übersicht zu gewähren.
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Das Formteil 16 ist ringförmig ausgestaltet und besteht aus einem Elastomer. Das Formteil 16 kann daher elastisch verformt werden. Weiter kann das Material des Formteils 16 durch Erhitzung leichter verformt werden.
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Weiter weist das Formteil 16 eine innere Verbindungsfläche 28 und eine äußere Verbindungsfläche 30 auf. Die innere und äußere Verbindungsfläche 28, 30 erstrecken sich um eine zentrale Achse 38 des ringförmigen Formteils 16. Die innere Verbindungsfläche 28 weist in den Ring hinein und die äußere Verbindungsfläche 30 weist aus dem Ring hinaus. Weiter sind die innere Verbindungsfläche 28 und die äußere Verbindungsfläche 30 an zwei voneinander wegweisenden Seiten des Formteils 16 angeordnet.
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Der Abstand zwischen der inneren Verbindungsfläche 28 und der äußeren Verbindungsfläche 30 wird als zweiter Abstand 36 bezeichnet. Der zweite Abstand 36 ist größer als der erste Abstand 34.
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Das Formteil 16 kann aus einem Schlauch abgelängt worden sein. Daher kann das Formteil 16 in axialer Richtung geschnittene Flächen 32 aufweisen. Das Formteil kann geschnittene Flächen 32 an zwei voneinander wegweisenden Seiten aufweisen. Weiter erstreckt sich die geschnittene Fläche 32zwischen der inneren Verbindungsfläche 28 und der äußeren Verbindungsfläche 30. Die mindestens eine geschnittene Fläche 32kann die innere Verbindungsfläche 28 mit der äußeren Verbindungsfläche 30 verbinden.
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Optional kann das Formteil 16 auf der inneren Verbindungsfläche 28 und/oder auf der äußeren Verbindungsfläche 30 einen Haftvermittler für ein Postbondingverfahren aufweisen.
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Das Trägerteil 12 ist in diesem Beispiel ebenfalls ringförmig ausgestaltet und kann aus einem Kunststoff, einem Metall oder einem Verbundwerkstoff bestehen. Alternativ kann das Trägerteil 12 auch eine andere Form aufweisen, die eine Öffnung zur Aufnahme des Formteils 16 und des Lagerteils 14 aufweist. Das Trägerteil 12 weist eine Aufnahme für ein Formteil 16 und ein Lagerteil 14 auf, die durch eine Innenfläche 24 begrenzt wird. Die Innenfläche 24 weist zu einer zentralen Achse 38 des Trägerteils 12 und erstreckt sich um diese zentrale Achse 38. Die Innenfläche 24 ist in diesem Beispiel ringförmig ausgebildet.
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Optional kann das Trägerteil 12 auf der Innenfläche 24 einen Haftvermittler für ein Postbondingverfahren aufweisen.
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Das Lagerteil 14 weist ebenfalls eine Ringform auf und kann ebenfalls aus einem Kunststoff, einem Metall oder einem Verbundwerkstoff bestehen. Das Lagerteil 14 kann alternativ auch eine andere Form aufweisen, die in die Aufnahme des Trägerteils 12 passt. Es weist eine Außenfläche 26 auf, die sich um die zentrale Achse 38 erstreckt und von dieser weg weist.
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In dem Lagerteil 14 kann eine Zwischenwelle 48 drehbar gelagert sein. Dazu kann das Lagerteil 14 optional ein Wälzlager oder ein Gleitlager sein.
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Alternativ kann das Lagerteil 14 optional ein Hülsenelement mit einer Aufnahme 22 für ein Wälzlager aufweisen. In dieser Alternative ist die Zwischenwelle 48 in dem Wälzlager drehbar gelagert, das seinerseits in der Aufnahme 22 des Hülsenelements des Lagerteils 14 aufgenommen ist.
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Optional kann das Lagerteil 14 auf der Außenfläche 26 einen Haftvermittler für ein Postbondingverfahren aufweisen.
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Das Trägerteil 12 und das Lagerteil 14 können als reine Montageteile ausgestaltet sein.
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Weiter können das Formteil 16, das Lagerteil 14 und das Trägerteil 12 derart ausgebildet sein, dass das Formteil 16, die Innenfläche 24 und die Außenfläche 26 lediglich abschnittsweise bogenförmig ausgebildet sind. Das Formteil 16, die Innenfläche 24 und die Außenfläche 26 können daher z. B. auch elliptisch ausgebildet sein.
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In den 4a und 4b ist die Vorrichtung 10 in verschiedenen Zuständen dargestellt.
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4a zeigt den unmontierten Zustand der Vorrichtung 10. Das Lagerteil 14 ist in das Trägerteil 12 eingesetzt, wobei die Außenseite 26 des Lagerteils 14 zu der Innenseite 24 des Trägerteils weist. Das Trägerteil 12 erstreckt sich um das Lagerteil 14. Zwischen der Außenseite 26 und der Innenseite 24 ist ein Spalt angeordnet, dessen Breite dem ersten Abstand 34 entspricht.
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In 4a ist weiter dargestellt, dass das Formteil 16 das Lagerteil 14 und das Träger 12 überdeckt, wenn es am Spalt angeordnet wird.
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In 4b ist die Vorrichtung im montierten Zustand dargestellt. Das Formteil 16 ist zwischen dem Lagerteil 14 und dem Trägerteil 12 angeordnet. Zum Anordnen des Formteils 16 zwischen dem Lagerteil 14 und dem Trägerteil 12 kann das Formteil 16 in den Spalt eingepresst werden, d. h. das Formteil 16 kann durch Einpressen von dem unmontierten Zustand in den montierten Zustand überführt werden. Optional kann das Formteil 16 dafür erwärmt werden, um die Elastizität des Formteils 16 zu erhöhen. Desweiteren kann für die Montage ein Gleitmittel verwendet werden, das die Reibung zwischen dem Formteil 16 und dem Lagerteil 14 bzw. dem Trägerteil 12 beim Einpressen reduziert.
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Beim Einpressen wird das Formteil 16 verformt, da es sich in radialer Richtung zur Achse 38 im unmontierten Zustand über den zweiten Abstand 36 erstreckt, der größer als die Spaltbreite ist, die dem ersten Abstand 34 entspricht. Das Formteil 16 wird mit der inneren Verbindungsfläche 28 beim Einpressen an die Außenfläche 26 des Lagerteils 16 angeordnet und mit der äußeren Verbindungsfläche 30 an die Innenfläche 24 des Trägerteils 12 angeordnet.
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Der Abstand zwischen der inneren Verbindungsfläche 28 und der äußeren Verbindungsfläche 30 verringert sich beim Einpressen auf den ersten Abstand 34.
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Aufgrund der elastischen Verformung des Formteils 16 beim Einpressen drückt das Material des Formteils die innere Verbindungsfläche 28 in radialer Richtung an die Außenfläche 28 und die äußere Verbindungsfläche 30 in radialer Richtung an die Außenfläche 26. Dies bewirkt eine reibschlüssige Verbindung zwischen dem Formteil 16 und dem Lagerteil 14 bzw. dem Trägerteil 12.
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Falls ein Postbondingverfahren vorgesehen ist, kann die Vorrichtung 10 das Postbondingverfahren im montierten Zustand durchlaufen.
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Die Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar.
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Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Vorrichtung zum Lagern einer Zwischenwelle
- 12
- Trägerteil
- 14
- Lagerteil
- 15
- System
- 16
- Formteil
- 17
- Befestigungseinrichtung
- 18
- Flanschelement
- 20
- Öffnung
- 22
- Aufnahme
- 24
- Innenfläche
- 26
- Außenfläche
- 28
- innere Verbindungsfläche
- 30
- äußere Verbindungsfläche
- 32
- geschnittene Fläche
- 34
- erster Abstand
- 36
- zweiter Abstand
- 38
- zentrale Achse
- 40
- Motor
- 42
- Getriebe
- 44
- Seitenwelle
- 46
- Seitenwelle
- 48
- Zwischenwelle
- 50
- Fahrzeug
- 52
- Rad
- 54
- Rad
