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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des axialen Abstandes
zwischen zwei Festkegelscheiben eines stufenlosen Umschlingungsgetriebes
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Aus
der
EP 0 004 130 A1 ist
ein stufenlos übersetzendes
Automatgetriebe bekannt, bei dem auf einer Primärwelle und einer Sekundärwelle jeweils
ein Kegelscheibensatz angeordnet ist. Jeder Kegelscheibensatz umfasst
zwei Kegelscheiben, die zwischen sich einen im wesentlichen V-förmigen Spalt bilden. In diesem
Spalt ist ein Umschlingungsmittel angeordnet, das beispielsweise
als Riemen, als Schubgliederband oder als Kette ausgebildet sein kann.
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Bei
jedem der beiden Kegelscheibensätze
ist eine Kegelscheibe fest mit der jeweils zugeordneten Getriebewelle
verbunden, während
die jeweils andere Kegelscheibe axial verschiebbar und drehfest
auf der zugehörigen
Getriebewelle gelagert ist. Zur Einstellung des gewünschten
Getriebeübersetzungsverhältnisses
sowie zur Einstellung des Anpressdrucks auf das Umschlingungsmittel
sind die axial beweglichen Kegelscheiben über jeweils zugeordnete hydraulisch
betätigbare
Stellmittel mit der notwenigen Anpresskraft beaufschlagbar. Derartige Übersetzungseinstell-
und Drehmomentübertragungsmittel werden
zusammenfassend auch als Getriebevariator bezeichnet.
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Zur
Gewährleistung
einer langen Lebensdauer der Variatorbauteile ist es notwenig, dass
das Umschlingungsmittel während
aller Übersetzungseinstellungen
beziehungsweise bei allen zu übertragenden
Drehmomenten derart im Getriebe ausgerichtet ist, dass die durch
das Umschlingungsmittel gebildete Umschlingungsebene möglichst
senkrecht zu den Längsachsen
der Primärwelle
und der Sekundärwelle
ausgerichtet ist. Dies wird dadurch erreicht, dass die beiden Festkegelscheiben
auf der Primär- beziehungsweise
Sekundärwelle
einen vorbestimmten axialen Abstand zueinander haben.
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Sofern
dies nicht der Fall ist, entsteht ein in 2 schematisch
dargestellter Schräglauf
des Umschlingungsmittels 13, bei dem dieses mit einem von der
90°-Ausrichtung
abweichenden Winkel die genanten Wellen 2, 3 umgreift.
Bei der Betrachtung der in 2 dargestellten
Situation wird dem Fachmann schnell klar, dass eine solche Ausrichtung
des Umschlingungsmittels 13 schnell zu Schäden an diesem sowie
an den Kegelscheiben 9, 10, 11, 12 führen wird.
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Bei
der Konstruktion, aber auch bei der serienmäßigen Herstellung ist es daher
von großer
Bedeutung, dass ein solcher Schräglauf
vermieden wird oder aufgrund von fertigungstechnischen Tolleranzen nur
in vorgegebenen engen Grenzen stattfindet. Der Schräglauf ergibt
sich dabei aufgrund von geometrischen Gegebenheiten in Abhängigkeit
von der Variatorübersetzung
sowie von der speziellen Variatorkonstruktion.
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Vor
diesem Hintergrund ist daher es die Aufgabe an die Erfindung, ein
Verfahren vorzustellen, mit dem der axiale Abstand zwischen zwei
Festkegelscheiben eines stufenlosen Umschlingungsgetriebes bestimmt,
sowie im Sinne einer Fer tigungsqualitätskontrolle überprüft werden
kann, ob bei einem Umschlingungsgetriebe die konstruktiv vorgegebenen Schräglaufgrenzen
eingehalten sind.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs,
während
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den
Unteransprüchen
entnehmbar sind.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Abweichungen vom dem
beschriebenen Geradeauslauf des Umschlingungsmittels sich durch
Abweichungen vom konstruktiv vorgesehenen Festscheibenabstandsmaß infolge
von Bauteiltoleranzen und durch Betriebseinflüsse während der Nutzung des Getriebes
ergeben können.
Ein betriebsbedingter Schräglauf
wird beispielsweise verursacht durch eine elastische Verformung
der relevanten Getriebebauteile, durch Axialbewegungen der Primär- und/oder
Sekundärwelle
im Rahmen vom Betriebslagerspiel der Variatorfestlager und durch
betriebsbedingten Verschleiß.
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Dabei
ist das Festscheibenabstandsmaß ein Einstellmaß, dessen
Wert und Toleranz so zu definieren sind, dass der Schräglauf des
Umschlingungsmittels im Betrieb des Getriebes hinsichtlich der Funktion
und der Dauerhaltbarkeit des Getriebes innerhalb zulässiger Grenzen
bleibt.
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In
der Entwicklung und Erprobung ist daher eine Messmethode für das Festscheibenabstandsmaß nützlich,
um Erprobungsträger
mit Einstellmaß-Toleranzgrenzmuster
aufbauen zu können,
mit denen das Betriebs- und Verschleißverhalten der betroffenen
Bauteile bei unterschiedlichen Toleranzgrenzen hinsichtlich laufzeitbedingter
Abstandsmaßveränderungen sowie
von freien Festlageraxialspielen untersucht werden kann. Dabei kann
beispielsweise das Festscheibenabstandsmaß für verschiedene Ausrichtungen
des Primärscheibensatzes
zu dem Sekundärscheibensatz
im Rahmen des jeweils gemessenen freien Festlageraxialspiels ausgewertet werden.
Eine solche Untersuchung kann manuell oder automatisiert mittels
einer geeigneten EDV-Anlage erfolgen.
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Außerdem kann
bei der Serienherstellung eines Umschlingungsgetriebes durch die
Ermittlung des getriebeindividuellen Festscheibenabstandsmaßes sowie
des jeweiligen freien Festlageraxialspiels die Fertigungsqualität überwacht
und dokumentiert werden. Sofern notwenig, kann im Herstellungsprozess
des Getriebes aufgrund dieser Daten durch Einflussnahme auf diesbezügliche Stelleinrichtungen am
Getriebe eine Abweichung von dem genannten Festscheibenabstandsmaß korrigiert
werden.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ist
daher vorgesehen, dass der axiale Abstand zwischen den Festscheiben
eines Variators eines stufenlosen Umschlingungsgetriebes bestimmt
wird aus der Differenz zwischen einer ersten axialen Länge, die
sich von einem vorgegebenen Umschlingungsdurchmesser an der axial
unverschieblichen Primärkegelscheibe
bis zu einem Bauteil erstreckt, welches am getriebeeingangfernen
Ende der Primärwelle
angeordnet ist, sowie einer zweiten axialen Länge, die sich aus einer Strecke
zwischen einem vorgegebenen Umschlingungsdurchmesser an der axial
unverschieblichen Sekundärkegelscheibe
bis zu einem Bauteil ergibt, welches am getriebeeingangfernen Ende
der Sekundärwelle
angeordnet ist, plus dem axialen Abstand zwischen diesen beiden
Bauteilen.
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In
einer konkreten Ausführungsform
dieser Erfindung kann dabei folgende Verfahrenschrittreihenfolge
vorgesehen sein:
- a) Bilden einer ersten Summe
aus der axialen Länge
zwischen einem vorgegebenen Umschlingungsdurchmesser an der axial
unverschieblichen Primärkegelscheibe
und einem Ringbund an der Primärwelle,
der
primärwellennahen
Wandstärke
eines Druckzylindertopfes für
die axiale verschiebliche Primärkegelscheibe,
der
axialen Länge
des Innenringes eines Primärwellenradiallagers
und
der axialen Länge
einer Befestigungsmutter an der Primärwelle, die das Lager und den
Druckzylindertopf gegen den Ringbund an der Primärwelle axial festlegt;
- b) Bilden einer zweiten Summe aus der axialen Länge zwischen
einem vorgegebenen Umschlingungsdurchmesser an der axial unverschieblichen
Sekundärkegelscheibe
und einem Axialanschlag an der Sekundärwelle für ein Sekundärwellenradiallager,
der
axialen Länge
des Innenringes des Lagers,
der axialen Länge einer Befestigungsmutter
an der Sekundärwelle,
die das Lager gegen einen Axialanschlag der Primärwelle axial festlegt
und
dem Abstand zwischen der jeweils axial freien Stirnseite der beiden
Befestigungsmuttern sowie
- c) Bilden einer Differenz zwischen der Summe a) und der Summe
b) zur Bestimmung axialen Abstandes zwischen den beiden Festscheiben.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung werden die axialen Begrenzungen der beiden genannten
Stre cken an Bauteile gemessen werden, die als Befestigungsmuttern
ausgebildet sind. Diese Befestigungsmuttern weisen jeweils auf Maβ plan geschliffene
Stirnseiten auf.
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Hinsichtlich
der Umschlingungsdurchmesser am Primärund am Sekundärscheibensatz
ist vorgesehen, dass diese identisch sind.
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Gegenstand
der Erfindung ist auch, dass bei dem vorgestellten Verfahren nur
der axiale Abstand zwischen den freien Stirnseiten der beiden Befestigungsmuttern
gemessen wird, während
die anderen Bauteilmaße
aus Bauteilspezifikationen ermittelt werden. Demnach lassen sich
alle Fertigungstoleranzen der in die Maßketten einbezogenen Bauteile
letztlich in dem axialen Abstand zwischen den beiden genannten freien
Stirnseiten der Befestigungsmuttern abbilden.
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Um
nun auch das Axiallagerspiel der hier relevanten Axiallager des
Umschlingungsgetriebes bei der Messung des axialen Abstandes zwischen
den Festscheiben berücksichtigen
zu können,
wird in einer Variante zum erfindungsgemäßen Verfahren das weitgehend
fertig montierte Umschlingungsgetriebe auf eine Flanschfläche für einen
noch nicht angebauten Drehmomentwandler abgestellt, so dass das
Eigengewicht der Kegelscheibensätze
als Prüflast dient.
Dabei ist das Umschlingungsmittel sinnvollerweise noch nicht zwischen
die Kegelscheiben eingebaut.
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Die
Messung des axialen Abstandes zwischen den freien Stirnseiten der
beiden Befestigungsmuttern erfolgt dann an der nach oben weisen den
Getriebegehäuseseite,
wobei in diesem Bereich anbaubare Getriebegehäusedeckel noch nicht montiert
sind und daher der freie Zugang zu den Befestigungsmuttern möglich ist.
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Zur
Bestimmung des axialen Abstandes zwischen den beiden Festkegelscheiben
kann in einer anderen Variante der Erfindung vorgesehen sein, dass
dabei auch das freie Axialspiel an den Variatoraxiallagern in Richtung
zu den Befestigungsmuttern berücksichtigt
wird. Dazu wird auf das im Bereich der Befestigungsmuttern offene
Getriebegehäuse eine
Zugvorrichtung befestigt, mit der die Sekundärwelle und die Primärwelle mit
einer solchen Kraft axial vom Befestigungsort des Drehmomentwandlers weggezogen
wird, die vorzugsweise dem zweifachen der Gewichtskraft der beiden
Wellen samt der Kegelscheiben und allen axialspielbehafteten Getriebebauteilen
entspricht.
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Zur
Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung
beigefügt.
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In
dieser zeigt:
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1 einen
Querschnitt durch ein Umschlingungsgetriebe sowie
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2 eine schematische Darstellung des Getriebevariators
mit einem schräg
laufenden Umschlingungsmittel.
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Bei
dem in 1 dargestellten Unschlingungsgetriebe 1 handelt
es sich demnach um ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe, welches
hinsichtlich seines Aufbaus an sich bekannt ist. So verfügt dieses
Getriebe 1 über
ein Getriebegehäuse 4,
in dem eine Primärwelle 2 und
eine Sekundärwelle 3 gelagert
sind. Zur Radiallagerung dienen unter an derem die Radiallager 5, 6 an
den von einem hydrodynamischen Drehmomentwandler 32 wegweisenden Enden
der Primärwelle 2 und
der Sekundärwelle 3. Der
antriebstechnisch der Primärwelle 2 vorgelagerte Drehmomentwandler 32 ist
in dieser Darstellung mit seinem Gehäuse 30 an dem Getriebegehäuseflansch 31 angeflanscht.
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Auf
der Primärwelle 2 ist
ein Primärkegelscheibensatz
und auf der Sekundärwelle 3 ein
Sekundärkegelscheibensatz
angeordnet, wobei zu jedem dieser Kegelscheibensätze eine fest mit der jeweiligen
Welle 2, 3 verbundene festkegelscheibe 9 beziehungsweise 11,
sowie jeweils eine drehfest und axial verschiebbar auf diesen Wellen 2, 3 angeordnete
Kegelscheibe 10, 12 gehört. Den axial verschiebbaren
Kegelscheiben 10, 12 ist zudem jeweils ein Druckraum
für ein
Druckmittel zugeordnet, die durch Druckzylindertöpfe 28, 29 räumlich begrenzt
sind.
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Zwischen
den beiden Kegelscheiben 9, 10 beziehungsweise 11,
12 ist ein Umschlingungsmittel 13 angeordnet, welches
beispielsweise als ein Schubgliederband oder als eine Kette ausgebildet sein
kann. Zur Einstellung des gewünschten Übersetzungsverhältnisses
des Getriebes 1 werden die axial verschieblichen Kegelscheiben 10, 12 druckmittelbetätigt axial
soweit in bezug auf die jeweils gegenüberliegende Festkegelscheibe 9, 11 verschoben, dass
das Umschlingungsmittel 13 auf unterschiedlichen Antriebs-
beziehungsweise Abtriebsradien mit den genannten Kegelscheiben in
Kontakt gerät.
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Der
Abtrieb von der Sekundärwelle 3 erfolgt in
an sich bekannter Weise mittels eines Festzahnrades 14 auf
der Sekundärwelle 3,
das mit einem nicht näher
bezeichneten Zahn rad auf einer Zwischenwelle kämmt, über die schließlich ein
Differentialgetriebe antreibbar ist.
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Wie
bereits eingangs erwähnt
wurde, ist es für
einen dauerhaft schadlosen Betrieb eines solchen Getriebes 1 wichtig,
dass das Umschlingungsmittel 13 keinem erheblichen Schräglauf unterworfen
ist. Dies bedeutet, dass das Umschlingungsmittel 13 die Primär- und Sekundärwelle 2, 3 auf
einer Umschlingungsebene umläuft,
die möglichst
senkrecht zu den Längsachsen
dieser beiden Wellen 2, 3 ausgerichtet ist. Der
in 2 schematisch dargestellte Schräglauf soll
daher vermieden werden.
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Um
dieses Ziel zu erreichen kommt es vor allen darauf an, dass ein
bei der Konstruktion des Getriebes 1 vorgegebenes Festscheibenabstandsmaß 23 für den axialen
Abstand der beiden Festscheiben 9, 11 zueinander
so gut wie möglich
eingehalten wird. Dieses Einstellmaß 23 ist auf einen
vorbestimmten Umschlingungsdurchmesser 24, 25 an
den Festkegelscheiben 9, 11 der Primär- und Sekundärwelle 2, 3 bezogen
definiert. Ein solches Festscheibenabstandsmaß 23 kann bei einem
konkreten Getriebe 1 bei einem Umschlingungsdurchmesser 24, 25 von 110
mm beispielsweise 31,1 mm betragen.
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Die
Fertigungstoleranzen der Variatorbauteile sowie das freie Axiallagerspiel
der Axiallager dieses Getriebes 1 führen allerdings dazu, dass
das vorgegebene Einstellmaß 23 außerhalb
der vorgegebenen Toleranzgrenzen liegen kann. Um nun beispielsweise
beim Proto typenbau aber auch in der Serienfertigung in Sinne einer
Funktions- und/oder Qualitätskontrolle
herausfinden zu können,
ob das Festscheibenabstandsmaß 23 zwischen
den Festkegelscheiben im Sinne der Vorgaben eingehalten wird, schlägt die Erfindung
ein Verfahren vor, mit dem dieses Festscheibenabstandsmaß 23 mit
vergleichsweise geringem Messaufwand bestimmbar ist.
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Mit
wenigen Worten beschrieben wird dazu von einem durch den vorgegebenen
Umschlingungsdurchmesser 24 vorgegebenen Punkt auf der
Festscheibe 9 des Primärkegelscheibensatzes 7 ausgehend
die axiale Strecke bis zu einem Bauteil 26 im Bereich des
drehmomentwandlerfern Endes der Primärwelle 2 ermittelt.
Dieses Bauteil ist wie in 1 dargestellt
als Schraubenmutter 26 ausgebildet, die das Radiallager 5 auf
der Primärwelle 2 über die Wand
eines Druckzylindertopfes 28 gegen einen Ringbund 35 auf
der Primärwelle 2 axial
festlegt. Im einzelnen setzt sich diese erste Strecke zusammen aus
der Länge 15 von
dem Umschlingungsdurchmesser 24 bis zu dem genanten Ringbund 35 an
der Primärwelle 2,
der axial wirksamen Wandstärke 16 des
Druckzylindertopfes 26, der axialen Länge 17 des Innenringes
des Radiallagers 5 sowie der axialen Länge 18 der Befestigungsmutter 26.
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Die
genannte erste Strecke kann dabei als Gesamtlänge gemessen oder aber durch
Summation der axialen Längen
der zwischen den beiden Streckenendpunkten errechnet werden, wobei
diese axialen Längen
beispielsweise aus Bauteilzeichnungen entnommen werden können.
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Außerdem wird
auf gleiche Weise diejenige axiale Länge am Kegelscheibensatz 8 der
Sekundärwelle 3 bestimmt,
die zwischen einem durch den vorgegebenen Umschlingungsdurchmesser 25 auf
der Festkegelscheibe 11 und einem Bauteil am drehmomentwandlerfernen
Ende der Sekundärwelle 3 liegt. Auch
bei dieser zweiten Strecke ist dieses Bauteil eine Befestigungsmutter 27,
mit der ein Sekundärwellenradiallager 6 axial
auf der Sekundärwelle 3 festgelegt
ist. Im ein zelnen setzt sich diese Strecke zusammen aus der Länge 19 von
dem Umschlingungsdurchmesser 25 bis zu einem Axialanschlag 36 für das Radiallager 6,
der axialen Länge 20 des
Innenrings des Radiallagers 6 und der axialen Länge 21 der
Befestigungsmutter 27 auf der Sekundärwelle 3.
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Nachdem
die genannten primär-
und sekundärseitigen
Strecken bestimmt sind, muss dann nur noch in einer einzigen oder
einer weiteren Messung derjenige Abstand 22 bestimmt werden,
der zwischen den freien Stirnseiten der Befestigungsmuttern 26 und 27 der
beiden genannten Getriebewellen 2, 3 liegt. Dieser
Abstandwert 22 wird dann ebenso wie der hinsichtlich der
Sekundärwelle 3 ermittelte
Streckenwert von dem primärwellenseitigen
ersten Streckenwert subtrahiert, so dass als Ergebnis dieser Differenzbildung
das gesuchte Festscheibenabstandsmaß 23 berechnet ist.
Ein anschließender
Vergleich mit dem konstruktiv vorgegebenen Festscheibenabstandsmaß zeigt
dann, ob das Getriebe 1 einen im Toleranzbereich liegenden
Geradelauf des Umschlingungsmittels 13 gewährleistet.
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Die
Messung des Abstandes 22 zwischen den freien Stirnseiten
der Befestigungsschrauben 26, 27 kann vorteilhaft
bei einem weitgehend fertig montierten Getriebe erfolgen, da diese
Befestigungsschrauben 26, 27 über Deckel 33, 34 an
dem Getriebegehäuse 4 frei
zugänglich
sind.
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Zudem
ist es empfehlenswert, die genannte Messung des Abstandes 22 zwischen
den freien Stirnseiten der Befestigungsschrauben 26, 27 bei
einem Getriebe 1 vorzunehmen, welches bei noch nicht montiertem
Drehmomentwandler 32 auf dem Gehäuseflansch 31 für den Drehmomentwandler 32 abgestellt
ist, so dass die Gewichtskraft der Kegelscheiben 9, 10, 11, 12 sowie
aller anderen in diesem Sinne wirksamen Getriebebauteile auf die
Axiallager des Getriebes 1 wirkt und unter anderem deren
Axialspiel anhand des genanten Abstandes 22 der Befestigungsschrauben 26, 27 deutlich
erkennbar wird.
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Zur
Messung des Festscheibenabstandsmaßes 23 unter Berücksichtigung
des Axiallagerspiels in Richtung zu den Befestigungsschrauben 26, 27 beziehungsweise
zu den Getriebegehäusedeckeln 33, 34 wird
wie eingangs schon beschrieben eine Vorrichtung an dem Getriebegehäuse befestigt,
mit deren Hilfe die Primär-
und Sekundärwellen 2, 3 samt aller
daran verbauten Getriebeteile mit einer vorbestimmten Kraft in die
genannte Richtung gezogen werden können. Die Ermittlung des Festscheibenabstandsmaß 23 erfolgt
dann wie bereits beschrieben zunächst
durch die Bestimmung des axialen Abstandes 22 zwischen
den Befestigungsschrauben 26, 27 an der Primär- und der
Sekundärwelle 2, 3 und
der erfindungsgemäßen Maßkettenbestimmung.
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- 1
- Umschlingungsgetriebe
- 2
- Primärwelle
- 3
- Sekundärwellwelle
- 4
- Getriebegehäuse
- 5
- Radiallager
- 6
- Radiallager
- 7
- Kegelscheibensatz
auf der Primärwelle
- 8
- Kegelscheibensatz
auf der Sekundärwellwelle
- 9
- Festkegelscheibe
primärseitig
- 10
- axial
verschiebbare Scheibe primärseitig
- 11
- Festkegelscheibe
sekundärseitig
- 12
- axial
verschiebbare Scheibe sekundärseitig
- 13
- Umschlingungsmittel
- 14
- Abtriebszahnrad
- 15
- Länge Primärwellenabschnitt
- 16
- axial
wirksame Wandstärke
des Druckzylindertopfes
- 17
- Axiallänge Lagerinnenring
auf Primärwelle
- 18
- Axiallänge Befestigungsmutter
auf Primärwelle
- 19
- Axiallänge Sekundärwellenabschnitt
- 20
- Axiallänge Lagerinnenring
auf Sekundärwelle
- 21
- Axiallänge Befestigungsmutter
auf Sekundärwelle
- 22
- axialer
Abstand zwischen den Befestigungsmuttern
- 23
- Festscheibenabstandsmaß, Einstellmaß
- 24
- Umschlingungsdurchmesser
Primärwelle
- 25
- Umschlingungsdurchmesser
Sekundärwelle
- 26
- Befestigungsmutter
an der Primärwelle
- 27
- Befestigungsmutter
an der Primärwelle
- 28
- Druckzylindertopf
Primärkegelscheibe
- 29
- Druckzylindertopf
Sekundärkegelscheibe
- 30
- Drehmomentwandlergehäuse
- 31
- Flansch
zum Drehmomentwandlergehäuse
- 32
- Drehmomentwandler
- 33
- Deckel
Getriebegehäuse
- 34
- Deckel
Getriebegehäuse
- 35
- Ringbund
an der Primärwelle
- 36
- Axialanschlag
an Sekundärwelle