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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem Gelenkwellentilger zur Anordnung an einer Kardanwelle, umfassend einen Schwungring und eine Tilgernabe, wobei die Tilgernabe mittels eines Elastomers mit dem Schwungring verbunden ist, wobei der Schwungring die Tilgernabe aufnimmt und umgibt und wobei der Schwungring und die Tilgernabe konzentrisch zu einer Rotationsachse angeordnet sind. Die Tilgernabe weist eine Aufnahme für einen mehrarmigen Flansch auf, welche sich in Richtung der Rotationsachse erstreckt und konzentrisch zu dieser angeordnet ist. Die Anordnung umfasst ferner einen mehrarmigen Flansch, welcher einen zylindrischen Vorsprung aufweist und in der Aufnahme des Gelenkwellentilgers aufgenommen ist.
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Stand der Technik
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Zur Isolation der Vibrationen und Geräusche von Gelenkwellen eines Hinter- bzw. Allradantriebs werden häufig Elastomerkupplungen, sog. Hardyscheiben, verwendet. Bestimmte Segmente einer Gelenkwelle können durch Drehungleichförmigkeiten im Antriebsstrang zur Resonanz angeregt werden. Dies kann zu Geräusch- oder Vibrationsentwicklungen und damit zu einem Komfortverlust führen. Zusätzlich zu den Elastomerkupplungen werden daher oft auch noch torsionale Gelenkwellentilger verwendet.
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Bei diesen Gelenkwellentilgern ist nachteilig, dass die Tilgernabe im Drehmomentenkraftfluß liegt. Das heisst konkret, dass die Tilgernabe zusammen mit einer Gummigelenkscheibe und einem 3- bzw. 4-Arm-Flansch verschraubt wird. Als Tiefziehbauteil ist die Festigkeit der Tilgernabe jedoch stark begrenzt und zeigt bei dynamischer Belastung des Öfteren ein größeres Setzverhalten. Hierbei werden Schraubverbindungen gelockert. Dies kann zu Schraubenbrüchen führen.
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Zur Kompensierung von Unwuchten ist durch die
DE 10 2005 055 800 B4 eine Einheit aus einem Gelenkwellentilger und einer Zentrierhülse bekannt geworden. Diese Einheit aus Gelenkwellentilger und Zentrierhülse liegt zwar nicht mehr im Drehmomentenkraftfluss, zeigt jedoch einen anderen Nachteil. Im Servicefall, wenn sich nämlich ein Kraftfahrzeug in einer Autowerkstatt befindet, um den defekten Gelenkwellentilger auszutauschen, muss die Zentrierhülse mit entfernt werden. Nach Montage der neuen Einheit aus Gelenkwellentilger und Zentrierhülse kann die Unwucht der Gelenkwelle relativ groß sein. Hierdurch können Geräusche entstehen. Des Weiteren entstehen bei diesem Konzept ungünstige Bauraumverhältnisse, da der Schwungring die Gummikupplung umgreift.
DE 10 2008 059 082 A1 beschreibt einen Schwingungstilger zur Reduzierung von Schwingungen einer Welle, welcher einen mehrarmigen Flansch und eine Tilgermasse aufweist.
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Darstellung der Erfindung
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Anordnung mit einem Gelenkwellentilger der eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass sie bei kompaktem Aufbau nach problemloser Montage eine lange Lebensdauer aufweist.
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Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Danach weist die Tilgernabe der Anordnung eine Aufnahme für einen Vorsprung eines mehrarmigen Flanschs auf, welche sich in Richtung der Rotationsachse erstreckt und konzentrisch zu dieser angeordnet ist.
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Die Anordnung umfasst neben dem Gelenkwellentilger einen mehrarmigen Flansch, welcher einen zylindrischen Vorsprung aufweist und in der Aufnahme des Gelenkwellentilgers aufgenommen ist, wobei der mehrarmige Flansch mit einer Gummigelenkscheibe verschraubt ist und wobei in der Gummigelenkscheibe ein Durchgang ausgebildet ist, in welchen sich der Vorsprung gemeinsam mit der Aufnahme erstreckt.
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Bei diesem Aufbau liegt die Tilgernabe nicht mehr im Kraftfluss der Drehmomentenübertragung. Konkret ist erkannt worden, dass die Tilgernabe nicht mehr im Kraftfluss der Gelenkwelle zur Drehmomentenübertragung liegt. Erfindungsgemäß können durch eine Presspassung des Vorsprungs oder eine Verschraubung des Vorsprungs mit einer Sicherungsmutter Schraubenbrüche im Kraftfluss durch ein eventuelles Setzverhalten der Tilgernabe vermieden werden.
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Des Weiteren ist eine einfache Demontage des Gelenkwellentilgers im Servicefall ohne Entfernung einer Zentrierhülse möglich, da lediglich eine Presspassung oder eine Sicherungsmutter mit einem Gegenstück gelöst werden muss, wobei die Zentrierhülse im Gegenstück verbleiben kann. Hierdurch kann die Unwucht der Gelenkwelle beibehalten werden.
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Durch die Realisierung einer Presspassung oder Verschraubung kann des Weiteren Bauraum für den Schwungring im Bereich eines 3-Arm- oder 4-Arm-Flansches gespart werden. Hierdurch kann nämlich der maximale Außendurchmesser des Gelenkwellentilgers relativ gering gestaltet werden. Ein kompakter Aufbau des Gelenkwellentilgers ist somit ebenfalls möglich. Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber der aus der
DE 10 2005 055 800 B4 bekannten Einheit aus Gelenkwellentilger und Zentrierhülse, bei welcher der Schwungring außerhalb der Gummikupplung liegen muss, um ein Taumeln zu verhindern. Bei dieser bereits bekannten Einheit wird der Außendurchmesser des Schwungrings erhöht.
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Insoweit ist durch die beanspruchte Lehre eine Anordnung mit einem Gelenkwellentilger angegeben, der bei kompaktem Aufbau nach problemloser Montage eine lange Lebensdauer aufweist.
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Folglich ist die eingangs genannte Aufgabe gelöst.
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Die Aufnahme könnte zumindest teilweise in einer Radialebene liegen, die axial zu den Radialebenen versetzt ist, in welchen der Schwungring und das Elastomer liegen. Das aktive Elastomer und der Schwungring liegen auf einer axial zur Aufnahme versetzten Ebene. Hierdurch kann der maximale Außendurchmesser des Gelenkwellentilgers reduziert werden, da am äußeren Randbereich der Tilgernabe keine Schraubverbindungen vorgesehen sind. Des Weiteren kann durch eine zentrumsnahe Positionierung des Elastomers eine Restunwucht optimiert werden.
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Die Aufnahme könnte als zylindrischer Hohlstutzen zur Herstellung einer Presspassung ausgebildet sein. Hierdurch ist eine Befestigung des Gelenkwellentilgers durch ein Aufpressen der Tilgernabe auf einen zentralen Vorsprung eines mehrarmigen Flanschs, insbesondere eines 3-Arm- oder 4-Arm-Flanschs, im Bereich einer Gummigelenkscheibe möglich.
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Der zylindrische Hohlstutzen könnte einen Wulst aufweisen. Der Wulst erlaubt ein Ergreifen des Gelenkwellentilgers und dessen relativ leichtes Abziehen von einem Vorsprung eines mehrarmigen Flanschs.
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Die Aufnahme könnte als Durchgangsöffnung zur Durchführung eines mit einer Sicherungsmutter verschraubbaren Vorsprungs ausgebildet sein. Hierdurch kann ein mit einem Gewinde versehener Vorsprung problemlos durch eine Sicherungsmutter mit dem Gelenkwellentilger fest verschraubt werden. Hierdurch ist eine Axialsicherung des Gelenkwellentilgers gewährleistet. Es ist ein Zentriersitz mit axialem Reibschluss durch Mutternsicherung möglich.
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Die Tilgernabe könnte an ihrem Außenrand erste Aussparungen für den Durchgriff von Schrauben aufweisen. Durch die ersten Aussparungen liegt die Tilgernabe nicht mehr im Kraftfluss der Drehmomentenübertragung. Diese Schrauben sind nicht mit der Tilgernabe verschraubt. Hierdurch kann es auch nicht zu einer Lockerung von Schraubverbindungen durch ein eventuelles Setzverhalten der Tilgernabe kommen. Folglich werden Schraubenbrüche vermieden.
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Der Schwungring könnte eine sich in radialer Richtung erstreckende Ringfläche aufweisen, in welcher Durchgänge für den Durchgriff von Schrauben ausgebildet sind. Hierdurch kann ein 3- bzw. 4-Arm-Flansch mit einer Gummigelenkscheibe verschraubt werden.
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Der Schwungring könnte eine sich in radialer Richtung erstreckende Ringfläche aufweisen, in welcher zweite Aussparungen für den Durchgriff von Schrauben ausgebildet sind. Hierdurch können Torsionsanschläge gegen eine Überlastung im Missbrauchsfall geschaffen werden.
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Im Schwungring könnte ein Einpressring aufgenommen sein, welcher dritte und vierte Aussparungen aufweist. Der Einpressring könnte aus Grauguss bestehen. Durch den Einpressring wird die Schwungmasse vorteilhaft erhöht. Die dritten und vierten Aussparungen werden ausgebildet, um eine Berührung des Einpressrings mit Schrauben zu vermeiden. Vorzugsweise umgeben die dritten Aussparungen die Durchgänge im Schwungring und fluchten die vierten Aussparungen des Einpressrings mit den zweiten Aussparungen im Schwungring. Denkbar ist auch, dass die vierten Aussparungen die zweiten Aussparungen umgeben.
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Die Tilgernabe und der Schwungring könnten aus tiefgezogenem Sahlblech gefertigt sein. Durch diese konkrete Ausgestaltung ist ein kostengünstiger Fertigungsprozess realisierbar. Des Weiteren können Schwungringe und Tilgernaben aus Stahl problemlos mit Elastomeren durch Vulkanisation verbunden werden. Vor diesem Hintergrund ist denkbar, dass als Elastomer Gummi verwendet wird.
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Die Tilgernabe könnte als Tilgerflansch mit drei oder vier Flanscharmen ausgebildet sein. Die Vorkehrung von drei Flanscharmen erlaubt eine besonders feste Anbindung des Gelenkwellentilgers an einer Welle. Das Elastomer könnte an Umkehrstellen zwischen den Flanscharmen angeordnet sein. Vor diesem Hintergrund ist denkbar, dass die Umkehrstellen als höchste Erhebungen bogenförmiger Segmente ausgestaltet sind. Durch diese konkrete Ausgestaltung wird eine besonders hohe Radialsteifigkeit des Gelenkwellentilgers erzielt. Hierdurch kann der Unwuchteintrag durch den Gelenkwellentilger stark begrenzt werden.
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Auf den Vorsprung könnte eine Sicherungsmutter aufgeschraubt sein. Hierdurch ist eine Axialsicherung des Gelenkwellentilgers sichergestellt. Im mehrarmigen Flansch könnte eine Zentrierhülse aufgenommen sein.
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Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung auf vorteilhafte Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Patentansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen.
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In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert.
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Figurenliste
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In der Zeichnung zeigen
- 1 eine teilweise perspektivische Ansicht eines Gelenkwellentilgers,
- 2 eine Schnittanscht des Gelenkwellentilgers gemäß 1, in welchen ein Drei-Arm-Flansch eingepresst ist,
- 3 eine Draufsicht auf den Gelenkwellentilger gemäß 1,
- 4 eine perspektivische Ansicht des Gelenkwellentilgers gemäß 1 und eines Drei-Arm-Flanschs,
- 5 eine perspektivische Schnittansicht des Gelenkwellentilgers gemäß 1, eines Drei-Arm-Flanschs und einer Gummigelenkscheibe,
- 6 eine Anordnung, welche einen Gelenkwellentilger und eine Zentrierhülse aufweist, die in einem mehrarmigen Flansch aufgenommen ist,
- 7 eine perspektivische Ansicht eines Gelenkwellentilgers mit einer Aufnahme für den Vorsprung eines Drei-Arm-Flanschs, des Drei-Arm-Flanschs und einer Sicherungsmutter, wobei die Sicherungsmutter auf den Vorsprung aufschraubbar ist, und
- 8 eine Anordnung, bei der der Vorsprung mit einem Außengewinde versehen ist, wobei auf den Vorsprung eine Sicherungsmutter aufgeschraubt ist.
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Ausführung der Erfindung
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1 zeigt einen Gelenkwellentilger 1 zur Anordnung an einer Kardanwelle, umfassend einen Schwungring 2 und eine Tilgernabe 3, wobei die Tilgernabe 3 mittels eines Elastomers 4 mit dem Schwungring 2 verbunden ist, wobei der Schwungring 2 die Tilgernabe 3 aufnimmt und umgibt und wobei der Schwungring 2 und die Tilgernabe 3 konzentrisch zu einer Rotationsachse 5 angeordnet sind. Die Tilgernabe 3 weist eine Aufnahme 6 für einen Vorsprung 20 eines nicht gezeigten mehrarmigen Flanschs 11 auf, welche sich in Richtung der Rotationsachse 5 erstreckt und konzentrisch zu dieser angeordnet ist.
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Die Tilgernabe 3 weist in 1 konkret eine Aufnahme 6 für eine Presspassung auf, welche sich in Richtung der Rotationsachse 5 erstreckt und konzentrisch zu dieser angeordnet ist.
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Durch die Presspassung erfolgt eine Verlegung der Befestigungsstellen aus dem Randbereich der Tilgernabe 3 in deren Zentrum. Die Presspassung liegt außerhalb des Kraftflusses für die Drehmomentübertragung einer Welle. Das Elastomer 4 ist sehr zentrumsnah angeordnet, um eine Restunwucht zu optimieren.
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Die Tilgernabe 3 ist als Tilgerflansch mit drei Flanscharmen 3a ausgebildet. Das Elastomer 4 ist an Umkehrstellen 4a zwischen den Flanscharmen 3a angeordnet. Vor diesem Hintergrund sind die Umkehrstellen 4a als höchste Erhebungen bogenförmiger Segmente ausgestaltet. Das Elastomer 4 ist an drei Umkehrstellen 4a angeordnet.
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Die Tilgernabe 3 ist relativ zum Schwungring 2 beweglich. Das zentrumsnahe Elastomer 4 kann bei einer Radialauslenkung der Tilgernabe 3 relativ zum Schwungring 2 eine Zug-Druck-Beanspruchung erfahren. Bei einer Torsionsauslenkung erfährt das Elastomer 4 eine Schub-Beanspruchung.
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2 zeigt, dass die Aufnahme 6 zumindest teilweise in einer Radialebene 7 liegt, die axial zu den Radialebenen 8, 9 versetzt ist, in welchen der Schwungring 2 und das Elastomer 4 liegen.
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Die Aufnahme 6 ist als zylindrischer Hohlstutzen ausgebildet. An dem Schwungring 2 abgewandten Ende der Aufnahme 6 ist ein Wulst 10 ausgebildet, der ein Ergreifen des Gelenkwellentilgers 1 erlaubt. Der Gelenkwellentilger 1 kann hierdurch von einem mehrarmigen Flansch 11 abgezogen werden, der in die Aufnahme 6 eingepresst ist. Die Aufnahme 6 ist aus der Ebene der Tilgernabe 3 als axial hervorstehender Hohlstutzen herausgezogen.
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1 zeigt, dass die Tilgernabe 3 an ihrem Außenrand 12 erste Aussparungen 13 für den Durchgriff von Schrauben aufweist. Die ersten Aussparungen 13 sind durch abgerundete Ränder ausgebildet.
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Der Schwungring 2 weist eine sich in radialer Richtung erstreckende Ringfläche 14 auf, in welcher Durchgänge 15 für den Durchgriff von Schrauben ausgebildet sind. Der Schwungring 2 weist eine sich in radialer Richtung erstreckende Ringfläche 14 auf, in welcher zweite Aussparungen 16 für den Durchgriff von Schrauben und Armen des 3- bzw. 4-Arm-Flansches ausgebildet sind. Im Schwungring 2 ist ein Einpressring 17 aufgenommen.
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3 zeigt in einer Draufsicht auf den Gelenkwellentilger 1, dass im Einpressring 17 dritte Aussparungen 18 und vierte Aussparungen 19 ausgebildet sind. Der Einpressring 17 besteht aus Grauguss. Die dritten Aussparungen 18 umgeben die Durchgänge 15 im Schwungring 2. Die vierten Aussparungen 19 des Einpressrings 17 fluchten mit den zweiten Aussparungen 16 im Schwungring 2.
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Die Tilgernabe 3 und der Schwungring 2 sind aus tiefgezogenem Sahlblech gefertigt.
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4 zeigt einen Gelenkwellentilger 1 und einen mehrarmigen Flansch 11, welcher einen zylindrischen Vorsprung 20 aufweist. Dieser Vorsprung 20 soll, wie dies in 2 gezeigt ist, in der Aufnahme 6 des Gelenkwellentilgers 1 durch eine Presspassung aufgenommen werden.
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5 zeigt eine Anordnung, umfassend einen Gelenkwellentilger 1 und einen mehrarmigen Flansch 11, welcher einen zylindrischen Vorsprung 20 aufweist und in der Aufnahme 6 des Gelenkwellentilgers durch Presspassung aufgenommen ist, wobei der mehrarmige Flansch 11 mit einer Gummigelenkscheibe 21 verschraubt ist und wobei in der Gummigelenkscheibe ein Durchgang 22 ausgebildet ist, in welchen sich der Vorsprung 20 gemeinsam mit der Aufnahme 6 mit ausreichend Freiraum erstreckt. Die Schrauben, welche in den Schraubhülsen 23 der Gummigelenkscheibe aufgenommen werden, sind nicht dargestellt.
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5 zeigt, dass die Gummigelenkscheibe 21 axial neben dem Schwungring 2 positioniert ist.
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6 zeigt eine Anordnung, bei der im mehrarmigen Flansch 11 eine Zentrierhülse 24 aufgenommen ist. Die Tilgernabe 3 kann vom mehrarmigen Flansch 11 herabgezogen werden, ohne die Zentrierhülse 24 zu entfernen. Hierdurch entsteht ein großer Montagevorteil. 6 zeigt keinen Gelenkwellentilger gemäß den 1 bis 5. 6 soll lediglich den Vorteil einer Presspassung aufzeigen, wenn nämlich die Zentrerhülse 24 im mehrarmigen Flansch 11 verbleiben kann, wenn dieser vom Gelenkwellentilger getrennt wird.
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7 zeigt in einer perspektivischen, teilweise geschnittenen Ansicht einen Gelenkwellentilger 1', einen mehrarmigen Flansch 11' und eine Sicherungsmutter 20a vor der Endmontage. Bei dem Gelenkwellentilger 1' ist die Aufnahme 6' als Durchgangsöffnung zur Durchführung eines mit einer Sicherungsmutter 20a verschraubbaren Vorsprungs 20 ausgebildet. Die Aufnahme 6' ist nicht als von der Tilgernabe 3' abragender Hohlstutzen ausgebildet, sondern lediglich als Durchgangsöffnung. Auf dem zylindrischen Vorsprung 20' ist ein Gewinde 20b aufgebracht, welches mit der Sicherungsmutter 20a verschraubbar ist.
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Der mehrarmige Flansch 11' weist einen relativ zum Vorsprung 20' abgestuften Rand 20c auf, der eine Zentrierung des mehrarmigen Flanschs 11' in der Aufnahme 6' gewährleisten soll. Der Rand 20c weist zumindest teilweise einen größeren Außendurchmesser auf als der Vorsprung 20'. Er weist des Weiteren abgeplattete Bereiche auf, an denen der Außendurchmesser des Rands 20c mit dem Außendurchmesser des Vorsprungs 20' identisch ist. In der Aufnahme 6' sind Anlageränder 3'c ausgebildet, an welchen die abgeplatteten Bereiche des Rands 20c zur Anlage kommen. Die Aufnahme 6' ist aufgrund der Anlageränder 3'c nicht als kreisrunde Durchgangsöffnung sondern als abgeplattete Durchgangsöffnung ausgestaltet. Hierdurch wird eine Verdrehsicherung des mehrarmigen Flanschs 11' relativ zum Gelenkwellentilger 1' gewährleistet.
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8 zeigt eine Anordnung, umfassend einen Gelenkwellentilger 1' und einen mehrarmigen Flansch 11, welcher einen zylindrischen Vorsprung 20' aufweist und in der Aufnahme 6' des Gelenkwellentilgers 1' durch Verschraubung mit einer Sicherungsmutter 20a aufgenommen ist, wobei der mehrarmige Flansch 11' mit einer Gummigelenkscheibe 21 verschraubt ist und wobei in der Gummigelenkscheibe ein Durchgang 22 ausgebildet ist, in welchen sich der Vorsprung 20' mit ausreichend Freiraum erstreckt. Die Schrauben, welche in den Schraubhülsen 23 der Gummigelenkscheibe aufgenommen werden, sind nicht dargestellt. Der Vorsprung 20' weist eine Gewinde 20b auf, welches mit der Sicherungsmutter 20a in Eingriff steht.
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Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lehre wird einerseits auf den allgemeinen Teil der Beschreibung und andererseits auf die beigefügten Patentansprüche verwiesen.
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Abschließend sei ausdrücklich hervorgehoben, dass das zuvor ausgewählte Ausführungsbeispiel lediglich zur Erörterung der erfindungsgemäßen Lehre dient, diese jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel einschränkt.
