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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage einer Getriebemechanismusanordnung
mit einem Gehäuse,
einer ersten Achse, einer zweiten Achse, wobei die erste und die
zweite Achse mit dem Gehäuse
drehbar verbunden und in einem Winkel in Bezug aufeinander ausgerichtet
sind, einem ersten Zahnrad, kegelig, fest mit der ersten Achse verbunden
und innerhalb des Gehäuses
befindlich, und einem zweiten Zahnrad, kegelig, fest mit der zweiten
Achse verbunden, innerhalb des Gehäuses befindlich und mit dem
ersten Zahnrad im Eingriff.
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Hintergrund
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Ein
Getriebemechanismus des anfangs beschriebenen Typs kann in der Form
eines Hypoid-Antriebs sein. Ein derartiger Antrieb könnte in
einem Fahrzeug zum Übertragen
eines Drehmoments von einem (Übersetzungs-)Getriebe
installiert werden, das quer zu einer Längsantriebswelle angeordnet
ist.
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1 zeigt
ein Beispiel des Stands der Technik eines Hypoid-Antriebs. Ein ähnliches
Getriebe ist in
GB 2223068
A offenbart. Eine Einhausung für einen derartigen Mechanismus
umfasst normalerweise zwei Teile A, B, die durch eine Reihe von
Bolzen C verbunden werden, die um die Einhausung herum beabstandet
sind. Die Ausrichtung der Trennlinie der zwei Einhausungsteile ist
derart, dass die Montage des Hypoid-Getriebes, was ein Positionieren des
Kegelrads und des Antriebskegelrads mit sich bringt, bewerkstelligt
werden kann. Deshalb ist die Trennlinie in einem Winkel zu den Achsen
des Getriebes ausgerichtet, so dass die Getriebeteile in einem der Einhausungsteile
angebracht werden können,
während
das andere Einhausungsteil entfernt ist.
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Eine
Hypoid-Antriebsanordnung wie diejenige, die 1 gezeigt
wird, bietet eine Anzahl von Nachteilen. Sie bringt eine relativ
große
Anzahl von Teilen mit sich, was sich mit hohen Herstellungskosten
widerspiegelt. Die zwei Einhausungsteile benötigen zwei separate komplizierte
Werkzeuge für
ihre jeweilige Produktion. Sandguss von Aluminium geht häufig einher
mit der Herstellung von Einhausungen für diese Art von Getrieben,
und Werkzeuge dafür sind
teuer.
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Auch
wird eine große
Anzahl von Bolzen benötigt,
was relativ große
Kosten für
die involvierten Teile bewirkt und außerdem die Montage der Einhausung
kompliziert macht, da sie viele Schritte umfasst.
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Zusätzlich ist
der gesamte Montageablauf des bekannten Hypoid-Antriebs kompliziert.
Er bringt ein genaues maschinelles Bearbeiten der Oberflächen von
der Verbindungsstelle der Einhausungsteile mit sich. Zum genauen
Positionieren der zwei Einhausungsteile in Bezug aufeinander, werden
Führungsstifte
mit hoher Toleranz benötigt,
da die Bolzen der Verbindungsstelle nicht ausreichend seitliche Stabilität vorsehen
können.
Sobald die Einhausungsverbindungsstelle maschinell bearbeitet bzw.
hergestellt wurde, müssen
die Sitze für
das Lager, das die Antriebskegelrad-Achse stützt, maschinell bearbeitet werden.
Dies muss mit der montierten Einhausung durchgeführt werden. Danach wird die
Einhausung noch einmal demontiert, so dass Teile, wie beispielsweise
das Kegelrad, positioniert werden können. Nachfolgend wird die
Einhausung noch einmal montiert und eine Verstellmutter D, siehe 1,
wird koaxial zu der Antriebskegelrad-Achse positioniert, um die
Vorspannungen des Lagers für
die Achse anzupassen.
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Ein
anderer Nachteil bei der Art von in 1 gezeigtem
Hypoid-Antrieb ist wie folgt. Das Kegelrad muss mit großer Genauigkeit
positioniert werden, um Geräusche
während
eines Betriebs des Getriebes zu vermeiden. Die Längsposition des Kegelradgetriebes muss
innerhalb einer Toleranz von 0,01 mm liegen, und wird durch ein
geeignetes Klemmstück
E (siehe 1) an einem Sitz des Kegelrads
angepasst. Ein speziell ausgestaltetes Messwerkzeug, das in die Position
der Antriebskegelrad-Achse platziert wird, bevor Letztere in der Einhausung
platziert wird, wird verwendet, um die Längsposition des Kegelrads zu überprüfen. Um
einen Zugang dieses Werkzeugs zuzulassen, muss eines der Einhausungsteile
B entfernt werden. Das Messwerkzeug wird gegen eine Lageroberfläche für die Antriebskegelrad-Achse
in dem verbleibenden Einhausungsteil A gestützt. Da die Größe der Stützoberfläche des
Werkzeugs gewöhnlich
klein ist, verglichen mit dem Abstand zwischen der Stützoberfläche und
dem Bereich der Messung, ist eine genaue Messung schwierig, da eine Bewegung
des Messwerkzeugs nicht ausreichend verhindert wird.
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Noch
ein anderes Problem bei dem bekannten Design, das in 1 gezeigt
wird, ist, dass, da eines der die Antriebskegelrad-Achse stützenden
Kegelrollenlager gegen ein Einhausungsteil ruht und das andere die
Antriebskegelrad-Achse stützende Kegelrollenlager
gegen das andere Einhausungsteil ruht, wodurch eine Kraft wirkt,
die so gerichtet ist, dass sie die Lager auseinander drückt, die
Trennlinie eine Kraftkomponente in der seitlichen Richtung der Bolzen
und Führungsstifte
der Verbindungsstelle erfahren wird. Während eines Langzeitbetriebs
kann diese seitliche Kraft eine Relativbewegung der Einhausungsteile
verursachen, und dies ruft ein Qualitätsproblem der Getriebeanordnung
hervor.
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US 5,806,371 offenbart ein
Verfahren zur Montage mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch
1.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Getriebemechanismus
des anfangs beschriebenen Typs zu präsentieren, dessen Herstellungsablauf
einfacher als bei bekannter Technik ist.
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Eine
andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Getriebemechanismus
des anfangs beschriebenen Typs zu präsentieren, dessen Herstellungskosten
geringer als bei bekannter Technik sind.
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Noch
eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Getriebemechanismus
des anfangs beschriebenen Typs zu präsentieren, der eine bessere
Dauerbeständigkeit
gegen Abnutzung beim Betrieb präsentiert,
als ähnliche
Getriebemechanismen bei bekannter Technik.
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Eine
Getriebemechanismusanordnung umfasst ein Gehäuse, eine erste Achse, eine
zweite Achse, wobei die erste und die zweite Achse mit dem Gehäuse drehbar
verbunden und in einem Winkel in Bezug aufeinander ausgerichtet
sind, ein erstes Zahnrad bzw. Getriebe, kegelig bzw. abgeschrägt, fest
mit der ersten Achse verbunden und innerhalb des Gehäuses befindlich,
und ein zweites Zahnrad, kegelig, fest mit der zweiten Achse verbunden,
wobei es sich innerhalb des Gehäuses
befindet und mit dem ersten Zahnrad im Eingriff ist, wobei das Gehäuse mit
einer Öffnung
versehen ist, an der das Gehäuse
eine erste Oberfläche
mit Gewinde in dem Bereich der Öffnung
präsentiert,
wobei das Gewinde der ersten Oberfläche mit Gewinde im Wesentlichen
koaxial mit der ersten Achse ist, insofern als der Getriebemechanismus
ein Stützelement
umfasst, das mit einer zweiten Oberfläche mit Gewinde versehen ist
und geeignet ist, mit dem Gehäuse
durch das Gewinde der zweiten Oberfläche mit Gewinde verbunden zu
werden, welches das Gewinde der ersten Oberfläche mit Gewinde in Eingriff
nimmt, und insofern als das Gehäuse
in einem Stück
ausgebildet ist.
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Das
Gehäuse
oder die Einhausung, das/die in einem Stück ausgebildet ist, oder in
lediglich einem Teil hergestellt ist, weist eine Anzahl von Vorteilen auf.
Wo Sandguss aus Aluminium in den Herstellungsprozess involviert
ist, werden beträchtliche
Kosteneinsparungen gemacht, da lediglich ein Sandguss-Werkzeug benötigt wird.
Das Stützelement kann
in Aluminium durch Druckguss produziert werden, was viel weniger
teuer ist als Sandguss. Auch beseitigt dies die Notwendigkeit für eine große Anzahl
von Bolzen, um zwei Gehäuseteile
zu montieren.
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Ein
Gehäuse
in zwei Teilen mit einer Trennlinie in einem Winkel zu den Achsen
des Getriebes zu vermeiden, führt
zu einer stabileren Ausgestaltung. Das Problem der Abnutzung, was
eine Relativbewegung zwischen den Gehäuseteilen verursacht, wird vermieden.
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Vorzugsweise
stützen
ein erstes und ein zweites Lager die erste Achse, wobei das erste
Lager die erste Achse mit dem Gehäuse verbindet, das zweite Lager
die erste Achse mit dem Stützelement verbindet.
Dies lässt
zu, dass auf eine einfache Art und Weise der Druck auf die Lager
angepasst wird, welche die erste Achse stützen, durch Drehen des Stützelements
in Bezug auf das Gehäuse
und dadurch Bewegen von ihm in seine axiale Richtung.
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Die
Größe der Öffnung in
dem Gehäuse
wird so gewählt,
dass die erste und die zweite Achse, mit dem ersten beziehungsweise
dem zweiten Zahnrad, durch die Öffnung
während
einer Montage an dem Getriebemechanismus durchgehen können. Dies
beseitigt die Notwendigkeit für
das Gehäuse,
dass es während
der Montage in zwei Teile aufgespalten werden muss, um die Getriebemechanismusteile
zu positionieren.
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Das
Gehäuse
umfasst in dem Bereich der Öffnung
eine Stützoberfläche, die
geeignet ist, ein Messwerkzeug zum Positionieren des zweiten Zahnrads
zu stützen.
Dies lässt
während
einer Montage zu, dass ein speziell ausgestaltetes Messwerkzeug, das
mit großer
Stabilität
in der Position der ersten Achse platziert ist, die Längsposition
des zweiten Zahnrads überprüft. Die
Stabilität
wird dadurch erhalten, dass das Messwerkzeug an beiden Seiten des Bereichs
der Messung gestützt
wird, d. h. das Werkzeug wird gegen die Stützoberfläche des Gehäuses und eine Lageroberfläche für das erste
Lager für
die erste Achse gestützt.
Dies wird eine genaue Messung sicherstellen, da eine Bewegung des
Messwerkzeugs effektiv verhindert wird.
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Die
oben angegebenen Aufgaben werden auch durch ein Verfahren zur Montage
des Getriebemechanismus gemäß Anspruch
1 erreicht, mit den Schritten des Einführens des zweiten Zahnrads
in das Gehäuse
durch die Öffnung,
des Anbringens des zweiten Zahnrads in dem Gehäuse, des Einführens der
ersten Achse in das Gehäuse
durch die Öffnung, des
Verbindens des Stützelements
mit dem Gehäuse an
der Öffnung,
und des Anbringens der ersten Achse in dem Gehäuse, so dass die erste Achse
zumindest teilweise durch das Stützelement
gestützt wird. Dadurch
können
beide Achsen und Zahnräder
während
einer Montage durch die gleiche Öffnung
eingeführt
werden, welche auch als ein Teil einer Montageanordnung für das Stützelement
dient, welches wiederum zum Anpassen des Lagerdrucks auf die erste
Achse verwendet wird.
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Beschreibung der Figuren
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Die
Erfindung wird nun ausführlicher
mit der Hilfe der beigefügten
Zeichnungen beschrieben, in denen
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1 eine
Querschnittansicht einer Getriebemechanismusanordnung gemäß des Stands
der Technik zeigt,
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2 eine
Querschnittansicht einer Getriebemechanismusanordnung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung zeigt, und
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3 eine
Querschnittansicht eines Teils des Getriebemechanismus in 2 teilweise
montiert zeigt, mit einem Messgerät.
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Ausführliche
Beschreibung
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2 zeigt
eine Hypoid-Antriebsanordnung 1 mit einem Gehäuse 2,
einer ersten 3 und einer zweiten Achse 4. Die
erste und die zweite Achse 3, 4 sind mit dem Gehäuse 2 drehbar
verbunden und in einem 90°-Winkel
in Bezug aufeinander ausgerichtet. Die Mittellinien der Achsen befinden
sich in einem Abstand voneinander, d. h. die Mittellinie der zweiten Achse 4 zeigt
in eine Richtung, die sich nicht mit der Mittellinie der ersten
Achse 3 schneidet. In 2 sollte
die Mittellinie der ersten Achse 3 so angesehen werden,
dass sie sich näher
an dem Beobachter befindet, als die Mittellinie der zweiten Achse 4.
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Ein
erstes Zahnrad bzw. Getriebe 5, in der Form eines Antriebskegelrads 5,
das auf der ersten Achse positioniert ist und sich innerhalb des
Gehäuses 2 befindet,
ist geeignet, mit einem zweiten Zahnrad bzw. Getriebe 6,
in der Form eines Kegelrads 6, in Eingriff zu gelangen,
das auf der zweiten Achse positioniert ist und sich innerhalb des
Gehäuses
befindet.
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Das
Gehäuse 2 ist
mit einer Öffnung 7 versehen,
die eine kreisförmige
Form aufweist, an der das Gehäuse 2 eine
erste Oberfläche 8 mit
Gewinde in dem Bereich der Öffnung 7 präsentiert.
Das Gewinde der ersten Oberfläche 8 mit
Gewinde, das ein Innengewinde in der Öffnung 7 ausbildet,
ist im Wesentlichen koaxial mit der ersten Achse 3. Das
Gehäuse 2 ist
geeignet, in der Öffnung 7 ein
Stützelement 9 aufzunehmen,
das eine kreisförmige
Form aufweist und mit einer zweiten Oberfläche 10 mit Gewinde
versehen ist, das ein Außengewinde
ausbildet, das geeignet ist, mit der ersten Oberfläche 8 mit
Gewinde in Eingriff zu gelangen.
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Das
Stützelement 9 ist
mit einer Mittelöffnung
versehen, durch welche die erste Achse 3 vorstehen kann.
Alternativ ist das Stützelement 9 nicht mit
einer derartigen Öffnung
versehen, wodurch sich die erste Achse 3 nicht hinter das
Stützelement
erstreckt.
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Die
erste Achse 3 wird durch ein erstes 11 und ein
zweites 12 Lager gestützt,
wobei jedes vom Typ des Kegelrollenlagers ist. Alternativ könnte eine andere
Art von Lager verwendet werden. Geeigneterweise ist eine beliebige
verwendete Lagerart geeignet, Lasten sowohl in der Längs- als
auch in der Querrichtung zu tragen. Das erste Lager 11 verbindet die
erste Achse 3 mit dem Gehäuse 2 und das zweite Lager 12 verbindet
die erste Achse 3 mit dem Stützelement 9.
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Während eines
Zusammenbaus des Hypoid-Antriebs 1, wird das Kegelrad 6 mit
der zweiten Achse 4 in der in 2 gezeigten
operativen Position positioniert, bevor das Stützelement 9 und die
erste Achse 3 mit dem Antriebskegelrad 5 positioniert
werden. Die Öffnung 7 des
Gehäuses 2 ist
groß genug um
ein Eintreten des Kegelrads 6 durch die Öffnung 7 zuzulassen,
um das Kegelrad 6 zu positionieren.
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Wenn
das Kegelrad 6 mit der zweiten Achse 4 am Platz
ist, wird die erste Achse 3 durch die Öffnung 7 herein gebracht
und positioniert. Daraufhin wird das Stützelement 9 an dem
Gehäuse 2 mittels der
Oberflächen 8, 10 mit
Gewinde angebracht, wodurch das Stützelement mit dem zweiten Lager 12 in Kontakt
gelangt und dadurch eine Stütze
für die
erste Achse 3 ausbildet. Wenn das Stützelement 9 um seine
Mittelachse gedreht und durch den wechselseitigen Eingriff der ersten 8 und
zweiten 10 Oberfläche mit
Gewinde geführt
wird, bewegt es sich in der Längsrichtung
der zweiten Achse 3. Dadurch wird das Stützelement
verwendet, um die Vorspannkraft an dem ersten und dem zweiten Lager 11, 12 anzupassen.
In dem Fall von Kegelrollenlagern sollte die Vorspannung davon normalerweise
in der Nähe
von 10 kN liegen.
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Somit
stellt die Erfindung eine Hypoid-Antriebsanordnung bereit, und die
zwei Funktionen des Öffnens
des Gehäuses
zum Zusammenbau und des Anpassens der Vorspannkraft an den Lagern
von einer der Achsen werden durch das gleiche Teil vorgesehen.
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In 3 kann
ein Messgerät 13 in
dem Gehäuse 2 der
Hypoid-Antriebsanordnung positioniert gesehen werden. Dabei sind
die erste Achse mit dem Antriebskegelrad und das Stützelement
entfernt. Es sollte angemerkt werden, dass die Öffnung 7 groß genug
ist, um zuzulassen, dass das Antriebskegelrad für ein leichtes Entfernen durchgeht.
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Das
Messgerät 13 wird
leicht durch die Öffnung
herein gebracht und wird verwendet, um die Längsposition des Kegelrads 6 zu
messen. In einem Messbereich oberhalb des Kegelrads 6 umfasst
das Messgerät 13 einen
Abstandshalter 14, der, wenn das Messgerät 13 in
Position ist, die richtige Längsposition
des Kegelrads 6 durch Kontakt mit dem Letzteren anzeigte.
Alternativ können
andere Einrichtungen zum genauen Überprüfen der Kegelradposition verwendet
werden, wie beispielsweise ein Laser.
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Das
Messgerät 13 wird
durch Kontakt gegen eine Oberfläche 15 an
dem Gehäuse
oder an einem Teil, der gegen das Gehäuse ruht, gestützt. Es
wird auch gegen eine Stützoberfläche 16 an
dem Gehäuse
in dem Bereich der Öffnung 7 gestützt. Dadurch wird
das Messgerät 13 fest
befestigt, um eine genaue Messung sicherzustellen.
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Die
Längsposition
des Kegelrads 6 wird durch die Dicke von zumindest einem
Klemmstück 17 bestimmt,
das sich an einem der Lager für
das Kegelrad 6 befindet. Falls es herausgefunden wird,
dass die Position des Kegelrads 6 angepasst werden muss,
werden das Messgerät
und das Kegelrad mit der zweiten Achse 4 leicht durch die Öffnung 7 entfernt,
und das Klemmstück 17 wird
ausgetauscht, woraufhin das Kegelrad 6 erneut positioniert
wird.
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Ein
Verfahren zur Montage des Getriebemechanismus gemäß der Erfindung
wird im Allgemeinen die Schritte des Einführens des zweiten Zahnrads 6 in
das Gehäuse 2 durch
die Öffnung 7 umfassen,
des Anbringens des zweiten Zahnrads 6 in dem Gehäuse 2,
des Einführens
der ersten Achse 3 in das Gehäuse 2 durch die Öffnung 7,
des Verbindens des Stützelements 9 mit
dem Gehäuse
an der Öffnung 7, und
des Anbringens der ersten Achse 3 in dem Gehäuse 2,
so dass die erste Achse zumindest teilweise durch das Stützelement 9 gestützt wird.
Wie bereits ausgeführt
wurde, ist ein Vorteil der Erfindung, dass beide Achsen und Zahnräder 5, 6 während einer Montage
durch die gleiche Öffnung
eingeführt
werden können,
die auch als ein Teil einer Montageanordnung für das Stützelement 9 dient,
das wiederum zum Anpassen des Lagerdrucks der ersten Achse verwendet
wird.
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Wie
bereits diskutiert wurde, umfasst das Verfahren zur Montage des
Getriebemechanismus auch die Schritte des Einführens des Messwerkzeugs 13 in
das Gehäuse 2 durch
die Öffnung 7,
des Positionierens des Messwerkzeugs 13, so dass es zumindest
teilweise durch die Stützoberfläche 16 gestützt wird,
und des Messens der Position des zweiten Zahnrads 6 unter
Verwendung des Messwerkzeugs 13. Die Stützoberfläche 16 sieht ein leichtes Positionieren
des Messwerkzeugs 13 vor. Sowohl das Messwerkzeug als auch
das zweite Zahnrad 6 können
leicht positioniert und durch die gleiche Öffnung 7 entfernt
werden, während
des Ablaufs des richtigen Positionierens des zweiten Zahnrads 6.
Verglichen mit bekannter Technik, vereinfacht dies den Montageablauf
des Getriebemechanismus und verringert die Montagezeit.
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Die
Erfindung ist nicht auf Hypoid-Getriebe beschränkt. Sie kann auch für eine beliebige
Art von Antrieb verwendet werden, umfassend Kegelradantriebe.