-
Die Erfindung betrifft im allgemeinen Kraftübertragungen und
Hinterachsen, die mit einer Kardanwelle kombiniert sind, sowie ähnliche
Maschinenteile und insbesondere Maschinenteile derjenigen Art, die Lager
aufweisen, die derart angebracht sind, daß unterschiedliche Wärmeausdehnung
und - Kontraktion zwischen Gehäusen und Wellen kompensiert werden.
-
Bei den Bemühungen, das Gewicht ihrer Fahrzeuge zu reduzieren, haben
sich Automobilhersteller zur Anwendung in Kraftübertragungen und
Hinterachsen den leichtgewichtigen Aluminiumlegierungen zugewandt. Jedoch
sind die Wellen, die sich in diesen Gehäusen drehen und Zahnräder tragen,
welche die Drehkraft übertragen, weiterhin aus Stahl, offensichtlich weil
Stahl eine große Festigkeit und Abriebwiderstandsfähigkeit aufweist. Es
besteht eine Vielfalt von Lageranordnungen zur Anbringung von Wellen in
Kraftübertragungs- und Hinterachs-Gehäusen, jedoch verwenden die
kompaktesten und dauerhaftesten Kegelrollenlager. In einer typischen in-
line-Kraftübertragung sind die Eingangs- und die Ausgangswelle axial
ausgerichtet und sind an entgegengesetzten Enden des Gehäuses in zwei
einreihigen Kegelrollenlagern eingeschlossen, die bezüglich einander direkt
angebracht sind, das heißt, die großen Enden der Rollen für jedes Lager
sind nach innen in Richtung des inneren des Gehäuses und in Richtung
zueinander ausgerichtet. Darüber hinaus weist die Eingansgwelle eine Tasche
auf, welche das Ende der Ausgangswelle aufnimmt, und hierbei ist die
Ausgangswelle mit einem weiteren einreihigen Kegelrollenlager versehen,
welches als ein Taschenlager bekannt ist, das ebenso unmittelbar bezüglich
des Lagers für die Ausgangswelle angebracht ist. Die Eingansgwelle und die
Ausgangswelle tragen Zahnräder, die mit Zahnrädern auf einer Gegenwelle
kämmen, und die Gegenwelle ist an deren Enden mit einreihigen
Kegelrollenlagern montiert, die in das Gehäuse ebenso in einer direkten
Ausbildung eingesetzt sind. Eine typische manuell zu schaltende Hinterachse
mit Kardangelenk weist eine Eingangswelle und eine parallele Gegenwelle
auf, die ebenso in direkt angebrachte Kegelrollenlager eingesetzt ist, die
an das Gehäuse angebracht sind, und die Gegenwelle ist ihrerseits durch
Zahnräder mit der Differentialwelle gekoppelt.
-
Die Kegelrollenlager tragen angesichts ihrer Größe extrem hohe
Belastungen. Ferner nehmen sie axiale oder Schiebelasten ebenso wie radiale
Lasten auf, und somit kann eine minimale Anzahl von Lagern sämtliche
Belastungen aufnehmen, welchen die Wellen unterworfen werden. Diese
Eigenschaften dienen dazu, daß Kraftübertragungen, die mit
Kegelrollenlagern ausgestattet sind, ausgesprochen kompakt werden.
-
Idealerweise sollten gegenüberliegende Kegelrollenlager innerhalb
eines optimalen Einstellbereichs arbeiten, der durch die Anforderungen der
Anwendung vorgegeben wird. Im allgemeinen liegt das Ziel darin, die axiale
und radiale Freibewegung in den Wellen zu minimieren, weil dies die
Lagerlebensdauer maximiert, den Lärm verringert und die Zahnradkämmung
verbessert. Die direkt angebrachten Lager, welche die ineinander
ausgerichtete Eingangswelle und Ausgangswelle und die Gegenwelle einer
typischen in-line-Kraftübertragung, sowie die parallele Eingangswelle, die
Hauptwelle und die Differentialwelle der typischen manuellen Hinterachse
wirksam lagern, fassen diese Wellen axial. Wenn das Kraftübertragungs- oder
Hinterachsgehäuse aus Stahl gemacht wäre, ebenso wie die Wellen und die
Lager, würden sich das Gehäuse und die Wellen sowie die Lager bei
Temperaturänderungen in ähnlicher Weise dehnen und die Einstellung der
Lager für jede Welle würde sich in einem breiten Temperaturbereich nicht
drastisch verändern. Jedoch weisen die Aluminiumlegierungen, aus denen
viele Gehäuse für die Kraftübertragung und die Hinterachse von derzeitigen
Herstellern gegossen sind, Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, die größer
sind als diejenigen von Stahl, aus denen die Wellen und die Lager gemacht
sind. Unter der Annahme, daß eine derartige Kraftübertragung einer
Hinterachse bei Raumtemperatur zusammengebaut wird, wobei die unmittelbar
angebrachten Lager in einem Zustand von null Endspiel angebracht werden,
erfahren die Lager eine Vorbelastung, wenn die Temperatur absinkt, weil
sich das Gehäuse stärker zusammenzieht als die Wellen. Auf die gleiche
Weise erfahren die Lager ein Endspiel, wenn sich die Temperatur über
Raumtemperatur erhöht, da sich das Gehäuse stärker ausdehnt als die Wellen.
Während die Ausdehnung und das Zusammenziehen der Kegelrollenlager infolge
der Geometrie der Lager dazu neigt, einige der Wirkungen der
unterschiedlichen Ausdehnung und des unterschiedlichen Zusammenziehens
zwischen den Gehäuse und den Wellen aufzunehmen, ist dies nicht annähernd
genug, um die Lagereinstellungen im allgemeinen über einen breiten
Temperaturbereich konstant zu halten. Übermäßige Vorbelastung verstärkt die
Bemühungen, die erforderlich sind, um zu schalten, insbesondere wenn aus
einem höheren Gang in einen niedrigeren Gang geschalten wird. Dies ist am
wahrscheinlichsten, daß es während eines Kaltstarts auftritt. Übermäßiges
Endspiel verringert andererseits die Größe der Zonen, durch welche
Belastungen in den Lagern übertragen werden, und dies verringert die
Lebensdauer der Lager. Es kann ferner das Zahnradgeräusch erhöhen. Da ein
Endspiel eine gewisse radiale und axiale Versetzung der Wellen ermöglicht,
kann dies ebenso die Positionen verändern, in denen die Zahnräder
miteinander Kämmen.
-
Die DE-A-32 39 305 beschreibt die Anbringung einer Welle in einem
Gehäuse mittels Kegelrollenlagern. Die Rückfläche des äußeren Rings eines
Kegelrollenlagers stößt an einen zusammenwirkenden Anschlag des Gehäuse
über einen Temperaturkompensationsring derart an, daß unterschiedliche
Ausdehnung des Gehäuses und der Welle bei Temperaturveränderungen
kompensiert wird.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird nach einem ersten Aspekt ein
Kegelrollenlager zur Anordnung zwischen Bauteilen mit unterschiedlichen
Wärmeausdehnungskoeffizienten geschaffen, das folgendes aufweist: einen
ersten Ring in Form eines Kegels mit einem nach außen gerichteten, sich
verjüngenden Laufring und einer Rückfläche, die jenseits des Ende des
Laufrings mit größerem Durchmesser angeordnet ist; einen zweiten Ring in
Form einer Pfanne, die um den Kegel angeordnet ist und einen nach innen
gerichteten Laufring und eine Rückfläche an dem Ende des Laufrings mit
kleinerem Durchmesser aufweist; Kegelrollen, die in einer einzigen Reihe
zwischen den Laufringen der Pfanne und des Kegels angeordnet sind; und
einen Kompensationsring gekennzeichnet dadurch, daß einer der Ringe ferner
eine Stützfläche aufweist, die in der gleichen Richtung wie seine
Rückfläche ausgerichtet ist, jedoch axial von der Rückfläche versetzt ist,
und ferner im allgemeinen radial jenseits des Laufrings des einen Rings
angeordnet ist, wobei der Kompensationsring durch den einen der Ringe
gegen die Stützfläche desjenigen Rings und gegen eines der Bauteile,
zwischen denen das Lager angeordnet ist, getragen wird, wobei im
wesentlichen der gesamte Kompensationsring zwischen den Enden des Rings
angeordnet ist, der ihn trägt, wobei der Ring aus einem Material
ausgebildet ist, das derart ausgewählt ist, daß es einen hohen
Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der derart ist, daß er
unterschiedliche Wärmeausdehnungen und -Kontraktionen zwischen den
Bauteilen kompensiert, so daß die Einstellung des Lagers im allgemeinen
über einen breiten Temperaturbereich gleichmäßig bleibt.
-
Gemäß dieser Erfindung wird in einem weiteren Aspekt eine Kombination
mit einem Gehäuse mit Anschlägen, einer Welle in dem Gehäuse, wobei die
Welle aus einem Material ausgebildet ist, das einen unterschiedlichen
Wärmeausdehnungskoeffizienten als das Material des Gehäuses aufweist und
Anschläge aufweist, die in Richtung der Anschläge des Gehäuses ausgerichtet
sind und axial von diesen beabstandet sind, und wenigstens zwei Lagern
geschaffen, welche die Welle in dem Gehäuse lagern, wobei die Lager derart
gestaltet sind, daß sie sowohl axiale als auch radiale Belastungen
aufnehmen und in dem Gehäuse und an der Welle zwischen den Anschlägen des
Gehäuses und der Welle angebracht sind, wo sie entgegengesetzt zueinander
sind, so daß die Lager die Welle sowohl axial als auch radial in dem
Gehäuse einschließen, wobei die Lager innere und äußere Ringe, von denen
jeder eine Endfläche aufweist, die entgegensetzt zu einem der Anschläge
ausgerichtet ist, und von denen jeder ferner mit einem Laufring versehen
ist, der zu dem Laufring des anderen Rings für sein Lager gerichtet ist,
und Rollenelemente aufweisen, die entlang der Laufringe rollen, wobei ein
Kompensationsring zwischen der Endfläche eines der Lagerringe und dem
Anschlag, zu dem die Endfläche des Rings ausgerichtet ist, angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen der gesamte Kompensationsring
zwischen den Enden des Rings angeordnet ist, der diesen trägt, und daß der
Kompensationsring einen Einsatz und erste und zweite ringförmige Bänder
aufweist, die zusammen den Einsatz im wesentlichen einkapseln, wobei der
Einsatz aus einem Material mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten
ausgebildet ist, der größer ist als die Wärmeausdehnungskoeffizienten für
die Materialien, aus denen das Gehäuse und die Wellen ausgebildet sind,
wobei das erste und zweite Band zusammen den Einsatz im wesentlichen radial
einschließen, jedoch in der Lage sind, sich axial bezüglich einander zu
versetzen, wenn sich der Einsatz axial als Reaktion auf
Temperaturveränderungen in dem Lager ausdehnt oder zusammenzieht, wodurch
der Ring unterschiedliche thermische Ausdehnung und Kontraktion zwischen
der Welle und dem Gehäuse kompensiert.
-
In den beigefügten Zeichnungen, die Teil der Beschreibung sind, und in
denen ähnliche Referenznummern und Buchstaben ähnliche Teile bezeichnen,
zeigen im einzelnen:
-
Fig. 1 eine Schnittansicht einer Kraftübertragung, die mit thermisch
kompensierten Lagern versehen ist, die gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebracht sind;
-
Fig. 2 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines der thermisch
kompensierten Lager;
-
Fig. 3 eine vergrößerte Schnittansicht einer Pfanne für eines der
thermisch kompensierten Lager, wobei die Pfanne einen
Kompensationsring trägt;
-
Fig. 4 eine Schnittansicht einer Pfanne, die mit einem modifizierten
Kompensationsring versehen ist;
-
Fig. 5 eine Schnittansicht einer Pfanne, die mit einem anderen
modifizierten Kompensationsring versehen ist;
-
Fig. 6 eine Schnittansicht einer Pfanne, die mit einem noch
modifizierten Kompensationsring versehen ist, der in einer
ringförmigen Nut angeordnet ist;
-
Fig. 7 ist eine Ansicht entlang der Linie 7-7 von Fig. 6, welche das
Ende der Pfanne zeigt;
-
Fig. 8 ist eine Schnittansicht einer Pfanne, die mit einem
Kompensationsring versehen ist, der derart eingeschlossen ist,
daß er eine volumetrische Dehnung aufweist;
-
Fig. 9 ist eine Schnittansicht einer mit einem Flansch versehenen
Pfanne und eines Kompensationsrings, der in einen Falz in dem
umgebenden Gehäuse eingepaßt ist;
-
Fig. 10 ist eine Schnittansicht einer mit einem Flansch versehenen
Pfanne, die radial einen Kompensationsring einschließt;
-
Fig. 11 ist eine Schnittansicht einer Hinterachse, die mit thermisch
kompensierten Lagern versehen ist; und
-
Fig. 12 ist eine Schnittansicht eines Kegels mit einem
Kompensationsring.
-
Wie die Zeichnungen zeigen, weist ein manuell betätigtes
Automobilgetriebe A (vgl. Fig. 1) ein Gehäuse 2 auf, das aus einem
Leichtmetall, zum Beispiel einer Aluminiumlegierung, gegossen ist. Das
Getriebe A weist ferner eine Eingangswelle 4 und eine Ausgangswelle 6 auf,
die axial entlang einer Drehachse x ausgerichtet sind, wobei die erstere
von einem Ende des Gehäuses 2 vorsteht, und die letztere von dem anderen
Ende vorsteht. Zusätzlich weist das Getriebe A eine Gegenwelle 8 auf, die
vollständig innerhalb des Gehäuses 2 aufgenommen ist, wo sie sich um eine
Achse x parallel zu der gemeinsamen Achse x der Eingangswelle und der
Ausgangswelle 4, 6 dreht. Sämtliche drei Wellen 4, 6 und 8 tragen Zahnräder
10, welche in unterschiedlichen Kombinationen miteinander kämmen, um
unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse zwischen der Eingangswelle 4 und
der Ausgangswelle 6 zu erzeugen. Die drei Wellen 4, 6 und 8 sind aus Stahl
gefertigt, ebenso wie die Zahnräder 10 auf diesen.
-
Die Eingangswelle 4 dreht sich in einem einreihigen Kegelrollenlager
20 (vgl. Fig. 1), das um sie gepaßt ist und in eine Bohrung 22 in der Wand
an einem Ende des Gehäuses 2 eingepaßt ist, wobei es zwischen Anschlägen
angeordnet ist, das heißt, an einer Schulter 24 an dem Ende der Bohrung 22
und einer weiteren Schulter 26 an der Welle 4. Die Ausgangswelle 6 dreht
sich in einem weiteren einreihigen Kegelrollenlager 30 (vgl. Fig. 1 und
2), das in einer Bohrung 32 an der entgegengesetzten Endwand des Gehäuse 2
angeordnet ist. Dieses ist ebenso zwischen Anschlägen in Form einer
Schulter 34 an dem Ende der Bohrung 32 und einer Stützfläche 36 an der
Welle 6 angeordnet. Innerhalb des Gehäuse 2 weist die Ausgangswelle 6 an
ihrem Ende einen Zapfen 40 (vgl. Fig. 1) auf, der in eine Tasche 42 in dem
Ende der Eingangswelle 4 vorsteht. Hierbei ist der Zapfen 40 in ein
weiteres Kegelrollenlager 44 eingepaßt. Die Kegelrollenlager 20 und 30 sind
entgegengesetzt zueinander in direkter Art und Weise angebracht, das heißt,
die langen Enden ihrer Kegelrollen sind nach innen zueinander ausgerichtet.
Das Kegelrollenlager 44 der Tasche 42 ist in unmittelbarer Anbringung
bezüglich des Lagers 30 der Ausgangswelle 6 angebracht.
-
Während das Taschenlager 44 ermöglicht, daß sich die Ausgangswelle 6
bezüglich der Eingangswelle 4 dreht, können sich die beiden Wellen 4 und 6
axial bezüglich einander oder bezüglich des Gehäuse 2 nicht bewegen, da die
Lager 20 und 30 sie letzten Endes in dem Gehäuse 2 fassen. Für die Zwecke
der vorliegenden Erfindung bilden sie letzten Endes eine einzige Welle.
-
Die Gegenwelle 8 ist vollständig innerhalb des Gehäuse 2
untergebracht, wobei ihre Enden in einreihigen Kegelrollenlagern 48 und 50
(vgl. Fig. 1) aufgenommen sind, die ihrerseits in Bohrungen 52 bzw. 54
aufgenommen sind, die in den Endwänden des Gehäuse 2 angeordnet sind. In
der Tat liegt die Bohrung 52 unterhalb der Bohrung 22, in der das Lager 20
für die Eingangswelle 4 angeordnet ist, während die Bohrung 54 unterhalb
der Bohrung 32 angeordnet ist, in der das Lager 30 über die Ausgangswelle 6
angeordnet ist. An ihren Enden weist die Gegenwelle 8 Anschläge auf, das
heißt eine Schulter 56, und die Lager 48 und 50 sind zwischen diesen
Schultern und entsprechenden Anschlägen oder Schultern 58 an den Enden der
Bohrungen 52 und 54 des Gehäuses 2 gefangen. Die Lager 48 und 50 fassen
ihrerseits die Gegenwelle 8 in dem Gehäuse 2 in dem Sinne, daß sie
verhindern, daß sich die Gegenwelle 8 radial oder axial in dem Gehäuse 2
bewegt, jedoch gestatten sie eine Drehung der Welle 8 mit minimalem
Reibungswiderstand.
-
Ein jedes der Lager 20, 30, 48 und 50 weist eine Drehachse x auf, die
koinzident mit der Achse x der Welle 4, 6 oder 8, welche sie lagert, ist,
und ist ein einreihiges Kegelrollenlager, und weist deshalb (vgl. Fig. 2)
einen Kegel 60 auf, der um eine der Wellen 4, 6 oder 8 paßt, sowie eine
Pfanne 62, welche in eine der Bohrungen 22, 32, 52 oder 54 und um den Kegel
60 paßt, sowie Kegelrollen 64, die in einer einzigen Reihe zwischen dem
Kegel 60 und der Pfanne 62 angeordnet sind, sowie einen Käfig 66 zum Halten
der geeigneten Beabstandung zwischen den Rollen 64. Die Pfanne 62 bleibt im
wesentlichen stationär in dem Gehäuse 2, während sich der Kegel 60 in
diesem dreht, wenn sich die jeweilige Welle 4, 6 oder 8 um ihre Drehachse x
dreht.
-
Der Kegel 60 weist eine Bohrung 68 (vgl. Fig. 2) auf, die ein wenig
kleiner ist als die Welle 4, 6 oder 8, über welche der Kegel 60 paßt, so
daß ein Preßsitz zwischen dem Kegel 60 und seiner Welle besteht. Er weist
ferner einen sich verjüngenden Laufring 70 auf, der nach außen in Richtung
der Pfanne 62 ausgerichtet ist. Der Laufring liegt zwischen einer
Schieberippe 72 und einer Halterippe 74, die beide nach außen über den
Laufring 70 hinausstehen. Die beiden Enden des Kegels 60 sind bezüglich der
Achse x ausgestellt, wobei das Ende an der Schieberippe 72 eine Kegel-
Rückfläche 76 bildet.
-
Die Pfanne 62 weist eine nach außen ausgerichtete zylindrische
Oberfläche 80 (vgl. Fig. 2) auf, die ein wenig kleiner oder ein wenig
größer als die Bohrung 22, 32, 52 oder 54 sein kann, in welche diese paßt,
abhängig davon, ob ein Paßsitz oder eine Spielpassung erwünscht ist.
Zusätzlich weist die Pfanne 62 einen sich verjüngenden Laufring 82 auf, der
nach innen in Richtung des sich verjüngenden Laufring 70 des Kegels 60
ausgerichtet ist. Die Enden der Pfanne 62 sind bezüglich der Achse x
ausgestellt, wobei die größere der Endflächen, die sich an den kleinen
Enden des sich verjüngenden Laufrings 82 befindet, eine Pfannen-Rückfläche
84 bildet.
-
Die Kegelrollen 64 liegen in einer einzigen Umfangsreihe zwischen den
Laufringen 70 und 82 des Kegels 60 und der Pfanne 62, wobei ihre großen
Endflächen in Richtung der Schieberippe 72 des Kegels 60 (vgl. Fig. 2)
ausgerichtet sind. Die Schieberippe 72 verhindert, daß die Rollen 64 aus
dem Raum zwischen den beiden Laufringen 70 und 82 ausgestoßen werden, wenn
eine radiale Last über die Rollen 64 übertragen wird. Darüber hinaus
befinden sich die Rollen 64 auf einem Scheitel, was bedeutet, daß, wenn die
Seitenflächen der Rollen 64 zu ihren jeweiligen Scheiteln verlängert
würden, diese Scheitel an einem gemeinsamen Punkt entlang der Achse x
liegen würden, und dies gilt in gleicher Weise bezüglich der beiden
Laufringe 70 und 82.
-
Die Verjüngung des Kegel-Laufrings 70 und des Pfannen-Laufrings 82
zusammen mit der Verjüngung der Rollen 64, welche zwischen diese passen,
ermöglicht, daß die Lager 20, 30, 48 und 50 radiale Belastungen und ebenso
axiale Belastungen übertragen, wobei den letzeren durch die Schultern 24,
34 und 58 an den Enden der Bohrungen 22, 32, 52 und 54 durch die Schultern
26, 36, 56 an den Wellen 4, 6 und 8 widerstanden wird.
-
In dieser Hinsicht paßt der Kegel 60 des Lagers 20 dicht um die
Eingansgwelle 4, wobei seine Rückfläche 76 gegen die Schulter 26 (vgl.
Fig. 1) gepaßt ist. Die Pfanne 62 dieses Lagers paßt dicht in die Bohrung
22, wobei seine Rückfläche 84 gegen die Schulter 24 angelegt ist. Während
der Kegel 60 für das andere Lager 30 dicht um die Ausgangswelle 6 paßt,
wobei seine Rückfläche 76 gegen die Stützfläche 36 angelegt ist, paßt die
Pfanne 62 dieses Lagers lose in die Bohrung 32, wobei ihre Rückfläche 84 in
Richtung der Schulter 34 an dem Ende der Bohrung 32 ausgerichtet ist, aber
diese nicht berührt wird. In ähnlicher Weise passen die Kegel 60 der beiden
Lager 48 und 50 für die Gegenwelle 8 dicht um die Gegenwelle 8, wobei ihre
Rückflächen gegen die Schultern 56 an der Welle 8 gelagert sind. Die Pfanne
62 des Lagers 48 paßt dicht in ihre Bohrung 52, wo ihre Rückfläche 84
gegen die Schulter 58 an dem Ende der Bohrung 52 gelagert ist. Andererseits
paßt die Pfanne 62 des Lagers 50 lose in die Bohrung 54, und während ihre
Rückfläche 82 in Richtung der Schulter 58 an dem Ende dieser Bohrung 52
ausgerichtet ist, berührt sie tatsächlich die Schulter 58 nicht.
-
Der Käfig 66 eines jeden Lagers 20, 30, 48 und 50 erhält eine leichte
Trennung zwischen den benachbarten Rollen 64 aufrecht. Ferner hält er die
Rollen um den Kegel-Laufring 70, wenn der Kegel 60 von der Pfanne 62
entfernt wird.
-
Das Taschenlager 44 ist weitgehend das gleiche wie die anderen Lager
20, 30, 48 und 50, mit der Ausnahme, daß es nicht in einer Wand des
Gehäuses 2 angeordnet ist, sondern anstelle dessen in dem Ende der
Eingangswelle 4 angeordnet ist. Darüber hinaus kann seine Pfanne ein
einstückiges Teil der Eingansgwelle 4 sein, wobei in diesem Fall sein
Laufring 82 die Tasche 42 bildet.
-
Die Lager 20, 30 und 44, die entlang der gemeinsamen Achse x der
Eingansgwelle und der Ausgangswelle 4 und 6 angeordnet sind, arbeiten in
einer gemeinsamen Ausrichtung, und diese Ausrichtung hängt von der
Anordnung der Pfannen 62 für die beiden Lager 20 und 30 ab, die in dem
Gehäuse sind, - oder wird wenigstens durch die Anordnung der Pfannen 62
gesteuert. Wenn beispielsweise die Pfannen 62 zu weit auseinander
angeordnet sind, sind die Wellen 4 und 6 lose zwischen diesen Pfannen 62,
oder mit anderen Worten, befinden sich in derartigen Verhältnissen, daß ein
Endspiel auftritt. Wenn andererseits die Pfannen 62 zu nahe beieinander
sind, befinden sich die Lager 20 und 30 und diejenigen Abschnitte der
Wellen 4 und 6, die zwischen diesen sind, ebenso wie das Taschenlager 44 in
einem Zustand des Zusammendrückens oder mit anderen Worten in einem
Vorbelastungszustand. Traditionell wurden die Einstellungen für die Lager
von Getrieben durch Beilagscheiben gesteuert, die zwischen den Rückflächen
der Pfannen und den Schultern angeordnet sind, zu denen die Rückflächen
ausgerichtet sind.
-
Wenn es Temperaturveränderungen unterliegt, macht das Gehäuse 2, das
aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet ist, größere Abmessungsänderungen
durch, als die Wellen 4 und 6, die aus Stahl ausgebildet sind. Tatsächlich
weisen Aluminiumlegierungen etwa den doppelten
Wärmeausdehnungskoeffizienten von Stahl auf. Somit verursacht eine
Temperaturerhöhung, daß sich die Endwände des Gehäuses 2 weit ausdehnen,
und daß selbstverständlich die Schultern 24 und 34, in welchen die Pfannen
62 der beiden Lager 20 und 30 angeordnet sind, mit diesen nach außen
getragen werden. Die Wellen 4 und 6 werden sich ebenso ausdehnen und dies
spreizt die Stützschultern 26 und 36 an den ausgerichteten Wellen 4 und 6
weiter voneinander. Jedoch ist die Abstandsvergrößerung zwischen den
Schultern 24 und 34 der Bohrungen 22 und 32 etwa doppelt so groß wie die
Abstandsvergrößerung zwischen den Stützschultern 26 und 36 an den Wellen 4
und 6. Diese unterschiedliche Ausdehnung könnte die Einstellung der Lager
20, 30 und 44 signifikant verändern, wenn nicht ein Kompensationsring 90 in
der Pfanne 62 des Lagers 30 vorhanden wäre (vgl. Fig. 2).
-
Insbesondere enthält die Pfanne 62 des Lagers 30 (vgl. Fig. 3) eine
Ausnehmung oder einen Falz 92, der sich aus seiner zylindrischen Oberfläche
80 und von seiner Rückfläche 82 öffnet, und während er eine gewisse Tiefe
und Länge aufweist, nicht von derartigen Ausmaßen ist, daß die
Unversehrtheit hinsichtlich der Konstruktion der Pfanne 62 beeinträchtigt
wird. Dies kommt in einem großen Ausmaß von der Tatsache, daß der Falz 92
innerhalb des Bereichs der Pfanne 62 liegt, der am dicksten ist, wobei dies
der Bereich unmittelbar außerhalb von dem Ende mit kleinem Durchmesser des
sich verjüngenden Laufrings 82 ist. Der Falz 92 weist eine zylindrische
Oberfläche 94, die parallel zu der zylindrischen Außenfläche 80, jedoch
trotzdem innerhalb von diesem angeordnet ist, und eine Endfläche 96 auf,
die bezüglich der Achse x ausgestellt ist, jedoch von der Pfannen-
Rückfläche 84 versetzt ist.
-
Der Kompensationsring 90 ist dicht in den Falz 92 eingepaßt (vgl. Fig.
3). Somit lagert er gegen die Endfläche 96, die als eine Stützfläche für
den Ring 90 dient. Der Ring 90 stützt einen kleinen Abstand über die
Rückfläche 84 der Pfanne vor, liegt jedoch bündig mit oder unterhalb der
zylindrischen Außenfläche 80. Somit paßt er ebenso lose in die Bohrung 32,
um den Zusammenbau zu erleichtern. Im überwiegenden Teil besteht der Ring
90 aus einem Einsatz 98 oder Band, das aus einem Material ausgebildet ist,
daß einen hohen Wärmeausdehungskoeffizienten aufweist, und zwar tatsächlich
eine Koeffizienten, der erheblich größer ist als der Ausdehnungskoeffizient
für die Aluminiumlegierung des Gehäuse 2. Einige Polymere sind für diesen
Zweck geeignet, einschließlich einiger Polymere, die Elastomere sind. Ein
derartiges Elastomer wird von E. I. du Pont de Nemours unter dem
Markennamen VITON verkauft. Dieses Elastomer weist einen
Wärmeausdehungskoeffizienten von etwa 216 · 10&supmin;&sup6; cm/cm/ºC (120 · 10&supmin;&sup6;
in/in/ºF) auf.
-
Zusätzlich zu dem Einsatz 98 weist der Kompensationsring 90 eine
ringförmige Stützplatte 100 aus Metall oder einem anderen Material auf, die
mit dem Einsatz 98 an einem Ende des Einsatzes 98 verbunden ist, das heißt
an dem Ende, das an der Rückfläche 84 nach außen ausgerichtet ist. Die
Platte 100 springt über die Rückfläche 84 vor oder steht von dieser nach
außen, und aus dem Gesichtspunkt der Wirkungsweise bildet diese die
Rückfläche der Pfanne 62. Somit ist die Stützplatte 100 gegen die Schulter
34 an dem Ende der Bohrung 32 gelagert, welche die Pfanne 62 enthält.
Dieses Nach-außen-Stehen besteht bei der niedrigsten Betriebstemperatur für
das Lager 30. Die Platte 100 ist nicht so dick wie der Einsatz 98, und
tatsächlich weist der Einsatz 98 zwei dünne Wände 102 auf, die sich axial
entlang des inneren und äußeren Randes der ringförmigen Platte 100
erstrecken. Der Einsatz 98 ist mit der Platte 100 entlang derjenigen Fläche
des Einsatzes 98 verbunden, die in Richtung der Platte 100 ausgerichtet
ist, und ebenso an den Bändern 102, die sich entlang der beiden Ränder der
Platte 100 erstrecken. Dies verhindert, daß der Einsatz 98 sich über die
Platte 100 hinausbewegt, wenn er zusammengedrückt wird. Der
Kompensationsring 90 kann eine andere Stützplatte 100 an dem
entgegengesetzten Ende seines Einsatzes 98 aufweisen, sollte ein
Ausschieben dazu neigen, an diesem Ende aufzutreten.
-
Der Kompensationsring 90 in der Pfanne 62 des Lagers 30 hält alle drei
Lager 20, 30 und 44, die sich entlang der beiden Wellen 4 und 6 befinden,
in einer im allgemeinen gleichmäßigen Einstellung über einen breiten
Bereich von Temperaturveränderungen. Sollte das Getriebe A eine
Temperaturerhöhung erfahren, dehnt sich sein Gehäuse 2 mehr aus als die
beiden Wellen 4 und 6, aber auch in diesem Zustand wird der
Kompensationsring 90 den Abstand zwischen den beiden Lagern 22 und 30 in
Übereinstimmung mit demjenigen der Ausdehnung der beiden axial
ausgerichteten Wellen 4 und 6 aufrecht erhalten. Zu diesem Zweck dehnt sich
mit der Dehnung des Gehäuses 2, wodurch die Schultern 24 und 34 bewegt
werden, welche die Pfannen 62 der beiden Lager 20 und 30 einschließen, der
Ring 90 ebenso axial, und zwingt die Pfanne 62 für das Lager weiter von der
Schulter 34 ihrer Bohrung 32 weg. Der Abstand, um den die Pfanne 62 für das
Lager 30 versetzt wird, entspricht in etwa der unterschiedlichen Ausdehnung
zwischen dem Gehäuse 2 und der beiden Wellen 4, 6, die in dem Bereich
zwischen den beiden Lagern 20 und 30 gemessen wird, weniger einer jeglichen
axialen Versetzung, die durch eine axiale Ausdehnung in den Lagern 20, 30
und 44 verursacht wird. Selbstverständlich passiert, wenn das Getriebe A
eine Verringerung seiner Betriebstemperatur erfährt, das entgegengesetzte.
Der Kompensationsring 90 wird sich axial um etwa das gleiche wie den
Unterschied zwischen der Kontraktion des Gehäuses 2 und der beiden Wellen
4, 6, weniger die axiale Versetzung, die durch das Zusammenziehen der Lager
20, 30 und 44 verursacht wird, zusammenziehen, so daß die Einstellung für
die drei Lager 20, 30 und 44 im wesentlichen die gleiche bleibt. Somit
kompensiert der Kompensationsring 90 unterschiedliche Wärmedehnungen und -
Zusammenziehungen zwischen dem Gehäuse 2 und den axial ausgerichteten
Wellen 4 und 6, die sich in dem Gehäuse 2 befinden.
-
Die beiden Lager 48 und 50, welche die Gegenwelle 8 lagern, arbeiten
ebenso bei einer im allgemeinen gleichmäßigen Einstellung über einen
breiten Temperaturbereich, da die Pfanne 62 des Lager 50 ebenso mit einem
Kompensationsring 90 versehen ist, der gegen die Schulter 58 an dem Ende
der Bohrung 54 gelagert ist, in dem das Lager angeordnet ist. Die
Kompensation für die Gegenwelle 8 kann an dem selben Ende des Gehäuses 2
stattfinden, wie die Kompensation für die miteinander ausgerichteten Wellen
4 und 6, so daß die Gegenwelle 8 nicht axial bezüglich der miteinander
ausgerichteten Wellen 4 und 6 versetzt wird. Dies stellt sicher, daß die
Zahnräder 10 der drei Wellen 4, 6 und 8 korrekt miteinander kämmen, und von
der Kompensation nicht betroffen sind, jedoch kann sich die Kompensation
für die Gegenwelle auch an dem anderen Ende des Gehäuses 2 befinden.
-
Als ein Ergebnis der thermischen Kompensation, die durch die
Kompensationsringe 90 der beiden Lager 30 und 50 geschaffen wird, erfahren
die Lager 20, 30 und 44 entlang der miteinander ausgerichteten Wellen 4 und
6 und die Lager 48 und 50 für die Gegenwelle 8 keine übermäßige
Vorbelastung bei kalten Temperaturen, und dies neigt dazu, den
Schaltaufwand während der Kaltstartphase zu verringern. Wichtiger jedoch
schalten die Ringe 90 ein übermäßiges Endspiel in den Lagern 22 und 30, 44
und 50 bei höheren Betriebstemperaturen aus, und dies erzeugt eine bessere
Verteilung von Belastungen innerhalb dieser Lager, verlängert ihre
Lebensdauer und verbessert die Verlässlichkeit der gesamten Anordnung.
Ferner dehnen sich die Ringe 90 radial, wenngleich auch nur ein wenig aus,
und dies neigt dazu, zu verhindern, daß sich die Pfannen 62, in denen sie
angeordnet sind, in den Bohrungen 32 und 54 für die Pfannen 62 drehen. Die
Kompensationsringe 90 können ferner dazu dienen, Vibrationen in den Wellen
6 und 8 zu dämpfen, und dies kann zusammen mit der Verringerung des
Endspiels den Lärm, der in dem Getriebe A erzeugt wird, verringern. Da die
Kompensationsringe 90 integral mit den Pfannen 62 für ihre jeweiligen Lager
30 und 50 vorgesehen sind, erfordern diese keine zusätzliche Handhabung
durch diejenigen, welche das Getriebe A zusammensetzen.
-
Wenn das Getriebe A verhältnismäßig lang ist, können die Pfannen 62
für die Lager 20 und 48 an dem entgegengesetzten Ende des Getriebe A ebenso
mit Kompensationsringen 90 versehen sein, so daß für die zusätzliche
Maßnahme einer Kompensation gesorgt wird, die für die Aufnahme der größeren
Länge erforderlich ist. Jedoch sind die zusätzlichen Kompensationsringe 90
im allgemeinen in Automobilgetrieben nicht notwendig, in denen der Abstand
zwischen den Lagern 20 und 30 für die Wellen 4 und 6, und der Abstand
zwischen den Lagern 48 und 50 für die Gegenwelle 8 nicht zu groß sind.
-
Die Länge des Einsatzes 98 für den Kompensationsring 90, der in dem
Lager 30 an der Welle 6 oder in dem Lager 50 der Welle 8 verwendet wird,
hängt von einer Anzahl von Faktoren einschließlich dem Abstand (dc)
zwischen den Gehäuseschultern 24 und 34, dem Abstand (ds) zwischen der
Wellenschulter 26 und der Stützfläche 36 und dem
Wärmeausdehnungskoeffizienten (CAl) für die Aluminiumlegierung des Gehäuses
2, dem Wärmeausdehungskoeffizienten (CSt) für den Stahl der Wellen 4, 6 und
8, dem Wärmeausdehungskoeffizienten (Cp) für den Einsatz 98 des
Kompensationsrings 90, dem Temperaturunterschied (AT) und der Geometrie der
Lager ab. Man berechnet zuerst die maximale Einstellungsveränderung
(maximum setting change - MSC), die von einem maximalen
Temperaturunterschied gegenüber der Umgebung herrührt. Diese Berechnung
bezieht nicht nur die Unterschiede zwischen der Ausdehnung des Gehäuses 2
und der Wellen 4, 6 und 8 ein, sondern ebenso den Versetzungsabstand in den
Ständen der Lager 20, 30 und 44, der in erster Linie als ein Ergebnis von
radialen und axialen Ausdehnungen innerhalb der Lager 20, 30 und 44 selbst
auftritt. In dieser Hinsicht ist die Geometrie eines einreihigen
Kegelrollenlagers derart, daß radiale und axiale Ausdehnungen, die von
einer Temperaturerhöhung entsteht, den Stand des Lagers vergrößert, das
will sagen, daß das Lager eine Vergrößerung Δb in dem Abstand zwischen der
Rückfläche 76 seines Kegels 60 und der Rückfläche 84 seiner Pfanne 62
erfährt. Formeln, die Lageringenieuren geläufig sind, gibt es zur
Berechnung der Vergrößerung Ab in dem Stand eines Kegelrollenlagers.
-
Die maximale Einstellungsveränderung (MSC) wird unter Verwendung der
folgenden Formel berechnet:
-
MSC = [dc(CAl) - ds (CST)](ΔT) - ΣΔb
-
wobei (ΣΔb) die Summe der Veränderungen in den Ständen für die Lager
20, 30 und 44 in dem Fall der Wellen 4 und 6 oder die Summe der
Veränderungen in den Ständen für die Lager 48 und 50 im Fall der Welle 8
ist.
-
Die Länge 1 des Einsatzes wird nach der folgenden Formel hergeleitet:
-
1 = MSC/(Cp)(ΔT)
-
Es sei angenommen, daß die Lager 48 und 50 an der Gegenwelle 8 aus
Stahl die Pfannen-Rückflächen 84 derart aufweisen, daß diese mit einem
Abstand von 33 cm (13 Inches) voneinander beabstandet sind; daß der Abstand
zwischen den Kegel-Rückflächen 76 25,4 cm (10 Inches) beträgt; daß die
Umgebungstemperatur 21ºC (70ºF) beträgt, und daß die übliche
Betriebstemperatur 104ºC (220ºF) beträgt, und daß der
Wärmeausdehungskoeffizienten (%) für den Einsatz 98 216 · 10&supmin;&sup6; cm/cm/ºC
(120 · 10&supmin;&sup6; in/in/ºF) beträgt. Aluminium weist einen
Wärmeausdehungskoeffizienten (CAl) von
23,4 · 10&supmin;&sup6; cm/cm/ºC (13 · 10&supmin;&sup6; in/in/ºF) auf, während der Koeffizient
(CSt) für Stahl 11,7 · 10&supmin;&sup6; cm/cm/ºC
(6,5 · 10&supmin;&sup6; in/in/ºF) beträgt. Es sei ferner angenommen, daß die Summen der
Veränderungen (ΣΔb) in den Ständen der beiden Lager 48 und 50 0,127 mm
(0,005 inches) beträgt. Die maximale Einstellveränderung (MSC) mit dem
Anstieg der Temperatur des Getriebes 8 von 21ºC (70ºF) auf 104ºC (220ºF)
bemißt sich zu:
-
MSC = [33(23.4 · 10&supmin;&sup6;) - 25.4(11.7 · 10&supmin;&sup6;)](104 - 21) - 0.0127 = 0.027 cm)
-
(MSC = [13(13 · 10&supmin;&sup6;) - 10(6.5 · 10&supmin;&sup6;)](220 - 70) - 0.005 = 0.0011in))
-
Der Einsatz 98 muß eine Länge 1 aufweisen von:
-
Wenn man sich nur auf die lineare Ausdehnung des Einsatzes 98 verläßt,
führt dies oft zu einem Einsatz 98, der einen Falz 92 erfordert, der größer
ist als eine einzige Pfanne 62 vernünftigerweise aufnehmen kann. Wen der
Einsatz 98 jedoch radial ebenso wie axial eingeschlossen ist, und
tatsächlich in einem Zustand axialen Zusammendrückens gehalten wird, wenn
sich die Kraftübertragung A bei Raumtemperatur befindet, ist die
Volumenausdehnung des Materials im Einsatz 98 letzten Endes in eine lineare
Ausdehnung umgewandelt. Mit anderen Worten erfährt der Einsatz 98, der
sowohl radial als auch in Umfangsrichtung eingeschlossen ist, nur eine
axiale Ausdehnung bei einer Temperaturerhöhung, und was anderenfalls als
radiale und Umfangsausdehnung auftreten könnte, manifestiert sich als
lineare Ausdehnung. In Kürze, das radiale Einschließen erzeugt eine
Volumenbedingung, in der der Koeffizient der Linearausdehnung durch einen
Faktor 3 vergrößert wird.
-
Somit gilt, wenn die Länge (1) des Einsatzes 98 für das vorangehende
Beispiel auf Basis eines Volumens berechnet wird, folgendes:
-
Um das Volumenprinzip der Kompensation zu verwenden, sollte das
Material des Einsatzes ein wenig nachgiebig sein, und zu diesem Zweck sind
Elastomere, wie zum Beispiel das Elastomer, das unter der Markenbezeichnung
VITON verkauft wird, im allgemeinen besser geeignet, als steifere Polymere.
Jedoch neigen Elastomere dazu, leichter als steifere Polymere ausgedrückt
zu werden, so daß der Kompensationsring 90 und der Falz 92 sowie die
Bohrung 32 oder 54, in welche dieser paßt, derart gestaltet sein sollten,
daß ein Ausdrücken des Einsatzes 98 verhindert wird.
-
Ein modifizierter Kompensationsring 110 (vgl. Fig. 4) paßt ebenso in
einen Falz 92, der sich aus der Pfanne 62 eines der Lager 30 der 50 öffnet.
Der Ring 110 weist einen Einsatz 112 aus, der aus einem weichen Elastomer,
wie zum Beispiel VITON-Elastomer ausgebildet ist. Der Ring 110 weist ferner
zwei Bänder 114 und 116 auf, von denen jedes einen U-förmigen Querschnitt
aufweist, die bezüglich einander teleskopierbar sind und den Einsatz 114
einkapseln. Die Bänder 114, 116 sind vorzugsweise aus einem vergleichsweise
steifen Polymer geformt, obwohl sie ebenso aus Metall ausgebildet sein
können. Der Buchtabschnitt des kleineren Bandes 116 ist gegen die Endfläche
96 des Falzes 92 gelagert, während der Buchtabschnitt des größeren Bades
140 über die Rückfläche 84 der Pfanne 62 hinaus ausgerichtet ist. Der
Einsatz 112 besitzt einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten, beträchtlich
größer als denjenigen des Gehäuses 2, und ist mit keinem der Bänder 114
oder 116 entlang seiner zylindrischen Fläche verbunden. Die beiden Bänder
114, 116 sind miteinander lose genug zusammengepaßt, so daß ermöglicht
wird, daß das eine bezüglich des anderen gleitet, und der Einsatz dehnt und
kontrahiert sich als Antwort auf Temperaturveränderungen.
-
Ein noch weiterer modifizierter Kompensationsring 120 (vgl. Fig. 5)
paßt ebenso in den Falz 62 der Pfanne 62 für das Lager 30 oder 50, jedoch
ist die Pfanne 62 entlang der Endfläche 96 ihres Falzes 92 ferner mit einer
flachen ringförmigen Nut 122 versehen, die sich aus der zylindrischen
Oberfläche 94 für den Falz 92 öffnet. Der Ring 120 weist einen Einsatz 124
auf, der aus einem Polymer oder Elastomer mit einem hohen
Wärmeausdehnungskoeffizienten ausgebildet ist. Der Einsatz 120 für
sämtliche Einsatzfälle und Zwecke füllt den Falz 92 und ist tatsächlich
entlang seiner Innenfläche mit einer Nase 126 versehen, die in die Nut 122
vorsteht, um den Ring 124 in dem Falz 92 zu halten. Zusätzlich zu dem
Einsatz 124 weist der Kompensationsring 120 ein Stützelement 128 mit U-
förmiger Gestalt auf. Ein Ende des Einsatzes 124 paßt in das Element 128,
wo es mit dem Element 128 verbunden ist. Der Buchtabschnitt des Elements
128 liegt jenseits der Rückfläche 84 der Pfanne 62. Das Element 128 kann
aus einem vergleichsweise steifen Polymer geformt sein, oder aus einem
Metall, wie zum Beispiel Stahl, gestanzt sein.
-
Ein noch weiterer modifizierter Kompensationsring 130, (vgl. Fig. 6
und 7) paßt in eine ringförmige Ausnehmung oder Nut 132, die nach innen von
der nach außen ausgerichteten Oberfläche 80 der Pfanne 62 versetzt ist, so
daß sie sich aus der Rückfläche 82 zwischen dem sich verjüngendem Laufring
82 und der nach außen gerichteten Oberfläche 80 öffnet. Der Ring 130 weist
einen Einsatz 134 und eine ringförmige Stützplatte 136 auf, die ähnlich zu
ihren Gegenstücken in dem Ring 90 sind. Die Platte 136 ist wenigstens
teilweise über die Rückfläche 84 der Pfanne 62 hinaus ausgerichtet.
Zusätzlich weist der Einsatz 134 eine Reihe von axial ausgerichteten Nuten
138 auf, die ermöglichen, daß Luft austritt, wenn der Kompensationsring 130
in die ringförmige Nut 132 der Pfanne 62 eingepaßt ist.
-
Ein noch weiter modifizierter Kompensationsring 140 (vgl. Fig. 8),
der in den Falz 92 der Pfanne 62 für eines der Lager 30 oder 50 eingepaßt
ist, ist derart gestaltet, daß hinsichtlich der Kompensation das
Volumenprinzip verwendet wird. Er weist einen Einsatz 142 auf, der aus
einem flexiblen Material, wie zum Beispiel dem VITON-Elastomer ausgebildet
ist, sowie zwei Stützplatten 144, eine an jedem Ende des Einsatzes 142. Da
der Einsatz 142 radial eingeschlossen ist, um eine volumetrische
Einstellung zu erreichen, paßt dieser dicht über die zylindrische
Oberfläche 94 des Falzes 92 und ebenso gegen die Oberfläche der Bohrung 32
oder 54, in der die Pfanne 62 mit dem Falz 92 angeordnet ist. Beide dieser
Oberflächen sind derart bearbeitet, daß eine gute Abdichtung mit den beiden
Stützplatten 142 und 144 bewirkt wird. In dieser Hinsicht weist jede
Stützplatte 144 einen nach rückwärts gerichteten Flansch 146 auf, der eine
Nut ausbildet, in welche das Ende des Einsatzes 142 paßt, und tatsächlich
ist der Einsatz 142 mit den Stützplatten 144 zwischen den beiden Flanschen
146 einer jeden verbunden. Die Flansche 146 weisen ihrerseits
Dichtungslippen auf, die bündig mit den beiden zylindrischen Flächen des
Einsatzes 142 liegen. Die Lippen an den Innenflanschen 146 lagern gegen die
zylindrischen Oberflächen 94 des Falzes 92, während die Lippen der äußeren
Flansche 146 gegen die zylindrische Fläche der Gehäusebohrung 32 oder 54
lagern, welche den Falz 92 und den Kompensationsring 140 umgibt. Die
Flansche 146 und ihre Dichtungslippen verhindern, daß flexibles Material
des Einsatzes 142 über die Stützplatten 144 bei der Anwesenheit von hohen
Axialkräften austritt. Die Stützplatten 144 können aus einem
vergleichsweise festen Polymer geformt sein, und diejenige, die in Richtung
des Schulter 34 oder 58 des Gehäuses ausgerichtet ist, kann ein stählernes
Verstärkungselement 148 in dieses eingebettet aufweisen.
-
Während der Falz 92 in der Pfanne 62 eines jeden Lagers 30 oder 50
ermöglicht, da diese Lager 30 oder 50 den Kompensationsring 90 aufnehmen,
oder einen beliebigen der anderen Ringe 110, 120, 130 oder 140, ist auf
eine höchst kompakte Art und Weise eine alternative Stelle in dem
umgebenden Gehäuse 2 verfügbar. In dieser Hinsicht ist die Gehäusebohrung
32 oder 54 in dem Bereich der großen. Enden der Kegelrollen 46 vergrößert,
um eine Gegenbohrung 150 (vgl. Fig. 9) zu schaffen. Das Lager 30 oder 50,
das in die Bohrung 32 oder 54 paßt, weist eine Pfanne 152 auf, die an dem
großen Ende ihres Laufrings 82 durch die Gegenbohrung 150 vorsteht und über
diese hinaus vorsteht, wo sie mit einem nach außengerichteten Flansch 154
versehen ist. Der Kompensationsring 90 paßt zwischen die Schulter an dem
Ende der Gegenbohrung 150 und den Flansch 154 der Pfanne 152, wo er die
nach außen gerichtete zylindrische Oberfläche 80 der Pfanne 152 umschließt.
Der Flansch 154 kann mit einer integralen Lippe 156 oder einem angebrachten
Ring radial und in Umfangsrichtung versehen sein, um den Kompensationsring
90 einzuschließen, um ein Ausdrücken zu verhindern, und somit das
Volumenprinzip der Ausdehnung (vgl. Fig. 10) zu verwirklichen.
-
Die Kompensation, die durch den Kompensationsring 90 bzw. einen
beliebigen der anderen Ringe 110, 120, 130, 140 geschaffen wird, kann in
einer Hinterachse mit Kardangelenk B (vgl. Fig. 11) verwendet werden, die
in vieler Hinsicht zu dem in-line-Getriebe A ähnlich ist.
-
Die Hinterachse B weist ein Gehäuse 160 auf, das aus einer
Aluminiumlegierung gegossen ist, und zusätzlich eine Eingangswelle 162,
eine Hauptwelle 164 und eine Differentialwelle 166, die sich allesamt in
dem Gehäuse 160 drehen und aus Stahl ausgebildet sind. Die Eingangswelle
162 und die Hauptwelle 164 liegen parallel zueinander und tragen Zahnräder
168, die in unterschiedlichen Kombinationen miteinander kämmen, um das
Übersetzungsverhältnis zwischen den Wellen 162 und 164 zu verändern. Die
Hauptwelle 164 ist mit der Differntialwelle 166 durch weitere Zahnräder
gekoppelt. Die Eingangswelle 162 dreht sich auf zwei einreihigen
Kegelrollenlagern 170 und 172, die in entgegengesetzte Enden des Gehäuse
160 in einer unmittelbaren Art und Weise eingesetzt sind. Die Hauptwelle
164 dreht sich ebenso in zwei einreihigen Kegelrollenlagern 174, 176, die
in unmittelbarer Art und Weise in das Gehäuse 160 eingesetzt sind. Dies
gilt ebenso für die Getriebezüge der Differentialwelle 166; diese dreht
sich in einem Paar von unmittelbar angebrachten Kegelrollenlagern 178, die
in das Gehäuse 160 eingepaßt sind, jedoch ist der Abstand zwischen den
beiden Lagern 178 nicht so groß, wie der Abstand zwischen dem Lager 170 und
172 der Eingangswelle 162 oder zwischen den Lagern 174 und 176 der
Hauptwelle 164.
-
Entweder eines oder beide der Lager 170 und 172 der Eingangswelle 162
können mit dem Kompensationsring 90 oder einem beliebigen der anderen Ringe
110, 120, 130, 140 versehen sein, und dies gilt ebenso bezüglich der Lager
175 und 176 der Gegenwelle 164. In ähnlicher Weise kann entweder eines der
Lager 178 der Differntialwelle 166 mit einem Kompensationsring 90 versehen
sein, jedoch verringert der geringere Abstand zwischen den Lagern 178 eine
Wellenausdehnung und -Kontraktion, und für die meisten Hinterachsen B ist
der Ring 90 nicht an den Differentialwellen-Lagern 178 erforderlich.
-
Während die Kompensationsringe 90, 110, 120, 130 derart gezeigt sind,
daß sie an einer Pfanne angebracht sind, können sie ebenso an einem Kegel
angebracht sein (vgl. Fig. 11) Diese Erfindung kann ebenso auf Automatik-
Getriebe und automatische Hinterachsen angewendet werden.