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Die Erfindung betrifft eine Wellenanordnung mit einer Welle, einer Nabe und zumindest einem zwischen der Welle und der Nabe angeordneten Dämpfungselement zum Dämpfen von Schwingungen zwischen der Welle und der Nabe, wobei die Welle eine Außenverzahnung und die Nabe eine mit Spiel mit der Außenverzahnung zusammenwirkende Innenverzahnung aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Montieren einer Wellenanordnung.
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Die Wellenanordnung ist beispielsweise Bestandteil eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs und liegt insbesondere zwischen einer Antriebseinrichtung und einem Getriebe des Kraftfahrzeugs vor. Vorzugsweise ist die Welle der Antriebseinrichtung und die Nabe dem Getriebe zugeordnet, sodass durch eine mittels der Außenverzahnung und der Innenverzahnung hergestellte drehfeste Verbindung zwischen Welle und Nabe das Getriebe an die Antriebseinrichtung angeschlossen beziehungsweise mit dieser wirkverbunden ist. Die Wellenanordnung ist insbesondere im Sinne einer Steckverbindung ausgebildet. Das bedeutet, dass bei einer Montage des Kraftfahrzeugs beziehungsweise einer Antriebsvorrichtung des Kraftfahrzeugs, welche zumindest die Antriebseinrichtung und das Getriebe aufweist, die Wirkverbindung zwischen der Antriebseinrichtung und dem Getriebe durch Zusammenfügen beziehungsweise Zusammenstecken der Welle und der Nabe hergestellt werden kann.
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Um ein einfaches Zusammenfügen der die Außenverzahnung aufweisenden Welle und der die Innenverzahnung aufweisenden Nabe zu ermöglichen, ist das Spiel zwischen der Innenverzahnung und der Außenverzahnung vorgesehen. Das bedeutet, dass beispielsweise in radialer Richtung ein Kopfkreis der Außenverzahnung von einem Fußkreis der Innenverzahnung und/oder ein Fußkreis der Außenverzahnung von einem Kopfkreis der Innenverzahnung beabstandet ist. Zusätzlich oder alternativ können in Umfangsrichtung Zahnflanken der Außenverzahnung und der Innenverzahnung mit Abstand voneinander vorliegen.
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Durch während eines Betriebs der Wellenanordnung auftretende Lastwechsel, kann es aufgrund des Spiels zu einem (geringfügigen) Verdrehen von Welle und Nabe und mithin zu einer Relativbewegung von Zähnen der Außenverzahnung und Zähnen der Innenverzahnung zueinander kommen. Insbesondere bei starken Lastwechseln kommt es dabei zu einem Aufeinanderschlagen der Zahnflanken, wodurch unerwünschte Geräusche hervorgerufen werden. Zum einen sind jedoch nun diese Geräusche einem Fahrkomfort des Kraftfahrzeugs abträglich und zum anderen können sie negative Auswirkungen auf die Dauerfestigkeit der Wellenanordnung haben. Aus diesem Grund ist das Dämpfungselement vorgesehen, welches zwischen der Welle und der Nabe angeordnet ist, um die, insbesondere in Umfangsrichtung wirkenden, Schwingungen zwischen der Welle und der Nabe zu dämpfen oder gänzlich zu beseitigen.
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Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die
DE 37 18 848 C2 bekannt, welche eine Kupplungsscheibe mit Leerlaufdämpfeinrichtung und reibschlüssiger, fliehkraftabhängiger Überbrückung betrifft. Dabei soll zwischen einer Nabe und einer Nabenscheibe eine fliehkraftgesteuerte Reibeinrichtung angeordnet sein, welche oberhalb der Leerlaufdrehzahl eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Nabe und Nabenscheibe herstellt. Die beschriebene Ausführungsform ist jedoch aufwendig hinsichtlich ihrer Montage und auch nicht dazu geeignet, ein schnelles Verbinden von Welle und Nabe, beispielsweise durch Herstellen der Steckverbindung, während einer Montage zu gewährleisten.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Wellenanordnung vorzuschlagen, welche den eingangs genannten Nachteil nicht aufweist, sondern zum einen ein zuverlässiges Dämpfen der Schwingungen zwischen der Welle und der Nabe vornimmt und zum anderen auf einfache Art und Weise zwischen der Welle und der Nabe anordenbar ist.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einer Wellenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass das Dämpfungselement zumindest eine in radialer Richtung nach außen gerichtete Kippstütze zum schwenkbeweglichen Abstützen an der Nabe und eine in radialer Richtung nach innen gerichtete Halteverzahnung zum Zusammenwirkung mit der Außenverzahnung aufweist. Dabei ist es bevorzugt vorgesehen, dass das Dämpfungselement durch Fliehkrafteinfluss bei einem Betreiben der Wellenanordnung und mithin einem gemeinsamen Rotieren von Welle und Nabe, um die Kippstütze herum in eine von der Drehzahl abhängige Kippstellung verlagert wird. Die Kippstütze liegt dabei auf einem Bereich der Nabe auf, sodass eine Kippachse des Dämpfungselements von der Kippstütze beziehungsweise ihrem Kontaktbereich mit der Nabe definiert ist.
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Die Kippstütze ist in radialer Richtung nach außen gerichtet, steht also bevorzugt in dieser Richtung über einen Grundkörper des Dämpfungselements über. Dieser Grundkörper wird beispielsweise von einer Außenkontur begrenzt, welche – im Querschnitt bezüglich einer Drehachse der Welle beziehungsweise der Nabe gesehen – entlang einer Kurve, insbesondere eines Teilkreises, verläuft. Die Kippstütze steht dabei in radialer Richtung nach außen über diese Außenkontur des Grundkörpers über. Beispielsweise weist die Nabe eine Ausnehmung auf, in welcher das Dämpfungselement wenigstens bereichsweise angeordnet ist. In diesem Fall ist die Außenkontur an eine Ausnehmungsinnenkontur dieser Ausnehmung angepasst beziehungsweise entspricht dieser. Die Kippstütze ist – wiederum im Querschnitt gesehen – beispielsweise kreisförmig beziehungsweise teilkreisförmig. Sie wird also insbesondere von einem Zylinder gebildet, welcher seine Längsachse parallel zu der Drehachse aufweist.
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Neben der Kippstütze weist das Dämpfungselement zudem die Halteverzahnung auf, die in radialer Richtung nach innen gerichtet ist, um in die Außenverzahnung der Welle einzugreifen. Der vorstehend genannte Grundkörper des Dämpfungselements wird beispielsweise in radialer Richtung nach innen von einer Innenkontur begrenzt, welche zumindest bereichsweise parallel zu der Außenkontur verläuft, also ebenfalls teilkreisförmig ist. Dabei steht die Halteverzahnung in radialer Richtung nach innen über diese Innenkontur über. An wenigstens einer Stelle der Innenkontur kann eine Ausnehmung in das Dämpfungselement beziehungsweise dessen Grundkörper eingebracht sein.
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Es nicht notwendig, dass die Halteverzahnung in jeder Kippstellung des Dämpfungselements mit der Außenverzahnung zusammenwirkt beziehungsweise in diese eingreift, obgleich dies selbstverständlich vorteilhaft ist. Die Halteverzahnung ist dabei mit Vorteil derart ausgebildet, dass sie in einer Ruhestellung des Dämpfungselements, welche einer der Kippstellungen entspricht, ebenso wie die Innenverzahnung ein Spiel zu der Außenverzahnung aufweist. Insbesondere ist das Spiel ebenso groß wie das Spiel zwischen der Innenverzahnung und der Außenverzahnung. In einer von der Ruhestellung verschiedenen Haltestellung soll die Halteverzahnung jedoch derart in die Außenverzahnung weisen, dass das, insbesondere in Umfangsrichtung vorliegende Spiel, reduziert oder sogar gänzlich beseitigt ist. Das Verlagern des Dämpfungselements um die von der Kippstütze definierte Kippachse herum, also insbesondere zwischen der Ruhestellung und der Haltestellung, wird bevorzugt durch Fliehkrafteinfluss bewirkt, welcher durch das gemeinsame Rotieren der Welle und der Nabe hervorgerufen wird.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Dämpfungselement in einer die Innenverzahnung wenigstens bereichsweise durchgreifenden Ausnehmung der Nabe angeordnet ist. Wie bereits vorstehend ausgeführt, liegt das Dämpfungselement zumindest bereichsweise in der Ausnehmung vor. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass lediglich die Halteverzahnung aus der Ausnehmung heraus in Richtung der Außenverzahnung ragt. Die Ausnehmung durchgreift die Innenverzahnung in radialer Richtung wenigstens bereichsweise, insbesondere vollständig. Beispielsweise ist die Erstreckung der Ausnehmung in radialer Richtung größer als die der Innenverzahnung, also der Differenz zwischen dem Kopfkreis und dem Fußkreis der Innenverzahnung. Insbesondere ist die Erstreckung der Ausnehmung zumindest doppelt so groß, zumindest dreimal so groß, zumindest viermal so groß oder zumindest fünfmal so groß wie die Erstreckung der Innenverzahnung in radialer Richtung.
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Bevorzugt ist die Ausnehmung in Umfangsrichtung durchgehend ausgebildet, umgreift also die Welle in dieser Richtung vollständig. Die Ausnehmung weist einen Ausnehmungsgrund auf, welcher als Lagerfläche für die Kippstütze dient. Die Kippstütze liegt also zur Ausbildung der Kippachse des Dämpfungselements auf dem Ausnehmungsgrund auf. Bevorzugt sind alle weiteren Bereiche des Dämpfungselements, also alle von der Kippstütze verschiedenen Bereiche, in jeder Kippstellung von dem Ausnehmungsgrund beabstandet angeordnet. Selbstverständlich kann alternativ jedoch auch in wenigstens einer der Kippstellungen ein Berührkontakt zwischen weiteren Bereichen des Dämpfungselements und dem Ausnehmungsgrund vorliegen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Halteverzahnung an einem ersten Teil des Dämpfungselements angeordnet ist und auf der dem ersten Teil abgewandten Seite der Kippstütze ein zweiter Teil des Dämpfungselements vorliegt, wobei der erste Teil eine geringere Masse aufweist als der zweite Teil. Das Dämpfungselement ist insoweit zumindest funktional mehrteilig ausgebildet, wobei die mehreren Teile selbstverständlich einstückig ausgebildet und mithin miteinander verbunden sein können. Zumindest der erste Teil und der zweite Teil sind von der Kippstütze in Umfangsrichtung gesehen voneinander separiert. Darunter ist üblicherweise lediglich zu verstehen, dass ein Scheitelpunkt beziehungsweise eine Scheitellinie, welcher mithin den in radialer Richtung am weitesten außen liegenden Punkt der Kippstütze bezeichnet, in Umfangsrichtung zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil vorliegt. Selbstverständlich kann die Kippstütze selbst beziehungsweise der die Kippstütze ausbildende Radialvorsprung sowohl an dem ersten Teil als auch an dem zweiten Teil vorliegen. Anders ausgedrückt soll der erste Teil auf der einen Seite der Kippachse und der zweite Teil auf der in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seite der Kippachse vorliegen.
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Um eine zufriedenstellende Funktion des Dämpfungselements sicherzustellen, soll nun die Masse des zweiten Teils größer sein als die des ersten Teils. Insbesondere ist die Masse deutlich größer, beispielsweise zumindest um den Faktor 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20 oder 25. Während das Dämpfungselement vorzugsweise einstückig und materialeinheitlich ausgeführt ist, kann die unterschiedliche Masse selbstverständlich auch durch eine entsprechende Materialwahl realisiert sein. Beispielsweise besteht zumindest ein Teil des zweiten Teils aus einem Material, welches eine höhere Dichte aufweist, als das Material des ersten Teils.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der erste Teil mit dem zweiten Teil über ein Federelement elastisch verbunden ist. Während selbstverständlich auch eine starre Verbindung zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil vorliegen kann, ist sie vorzugsweise mittels des Federelements elastisch ausgebildet. Das bedeutet, dass der zweite Teil des Dämpfungselements bedingt durch Fliehkrafteinfluss in radialer Richtung weiter nach außen gedrängt werden kann, als der erste Teil in radialer Richtung nach innen auf die Welle zutreten kann. Mittels der in diesem Fall in dem Federelement gespeicherten Energie können jedoch auch kleine Veränderungen des Spiels zwischen der Welle und der Nabe schnell und zuverlässig durch die Halteverzahnung ausgeglichen werden. Das Federelement besteht vorzugsweise aus demselben Material wie die weiteren Bereiche des Dämpfungselements. Seine Federwirkung wird beispielsweise durch eine Reduzierung der Stärke des Dämpfungselements in Umfangsrichtung, mithin also durch das Einbringen einer Ausnehmung erzielt. Selbstverständlich kann das Dämpfungselement alternativ jedoch auch mehrstückig ausgebildet sein, wobei das Federelement aus einem elastischen Material besteht, welches von dem Material des ersten Teils und/oder dem Material des zweiten Teils verschieden ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Haltezahn der Halteverzahnung entsprechend eines Innenzahns der Innenverzahnung ausgebildet ist. Die Halteverzahnung verfügt über den wenigstens einen Haltezahn, insbesondere mehrere Haltezähne. Entsprechend verfügt die Innenverzahnung über eine Vielzahl von Innenzähnen, welche vorzugsweise in gleichmäßigen Abständen über einen Innenumfang der Nabe verteilt angeordnet sind. Der zumindest eine Haltezahn, besonders bevorzugt alle Haltezähne, sollen nun identisch zu dem Innenzahn beziehungsweise allen Innenzähnen der Innenverzahnung ausgebildet sein. Auf diese Weise wird, wenn der Haltezahn beziehungsweise die Haltezähne fluchtend zu dem Innenzahn beziehungsweise den Innenzähnen angeordnet wird/werden, ein einfaches Einbringen der Welle in die Nabe bei gleichzeitig in der Ausnehmung angeordnetem Dämpfungselement, ermöglicht.
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Im Rahmen einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Dämpfungselement um eine an der Kippstütze vorliegende Kippachse in mehrere Stellungen verschwenkbar ist, wobei der Haltezahn in wenigstens einer der Stellungen, insbesondere einer Ruhestellung, mit dem Innenzahn fluchtet. Hinsichtlich der Definition der Kippachse und dem Verschwenken beziehungsweise Kippen des Dämpfungselements wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen. Auch dass der Haltezahn beziehungsweise alle Haltezähne des Dämpfungselements in der wenigstens einen Stellung mit dem Innenzahn beziehungsweise mehreren Innenzähnen der Innenzahnung fluchten, wurde bereits erwähnt. Dies soll nun insbesondere in der Ruhestellung der Fall sein, wobei die Ruhestellung diejenige Stellung ist, in welcher das Dämpfungselement zunächst bei der Montage der Wellenanordnung zwischen der Welle und der Nabe, bevorzugt in der Ausnehmung, angeordnet wird. Bei einer derartigen Ausführungsform ist das Einbringen der Welle in die Nabe, während das Dämpfungselement bereits an der Nabe angeordnet ist, auf besonders einfache Art und Weise möglich.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass an dem Dämpfungselement wenigstens ein Rastelement vorliegt, das in einer Haltestellung des Dämpfungselements mit einem an der Nabe vorgesehenen Rastgegenelement rastend zusammenwirkt, wobei in der Haltestellung die Halteverzahnung wenigstens teilweise in die Außenverzahnung der Welle eingreift. Wie bereits erläutert, kann das Dämpfungselement zwischen mehreren Stellungen verschwenkt werden, insbesondere zwischen der Ruhestellung und der Haltestellung. In der Haltestellung ist das Dämpfungselement derart angeordnet, dass die Halteverzahnung mit der Außenverzahnung zum Beseitigen oder Verringern des Spiels zwischen der Außenverzahnung und der Innenverzahnung zusammenwirkt. Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen ist das Dämpfungselement frei um die Kippachse schwenkbar beziehungsweise kippbar.
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Um die mittels des Dämpfungselements erzielbare Dämpfungswirkung noch zu verbessern, sind nun zusätzlich das Rastelement sowie das Rastgegenelement vorgesehen. Diese bilden zusammen eine Rasteinrichtung, welche das Verlagern beziehungsweise Kippen des Dämpfungselements zwar von der Ruhestellung weg, also insbesondere in Richtung der Haltestellung, zulässt, jedoch nicht in die umgekehrte Richtung, also in Richtung der Ruhestellung. Auf diese Art und Weise wird eine einmal erreichte Spannung beziehungsweise Dämpfung auch dann aufrechterhalten, wenn die Drehzahl von Welle und Nabe wieder verringert wird. Insbesondere ist es vorgesehen, dass das Rastelement durch in Abhängigkeit von der Drehzahl vorliegenden Fliehkrafteinfluss bezüglich des Rastgegenelements derart verlagert wird, dass es rastend mit diesem zusammenwirkt.
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Besonders bevorzugt ist das Rastelement an dem Dämpfungselement und das Rastgegenelement an der Nabe vorgesehen. Sowohl das Rastelement als auch das Rastgegenelement können – in axialer Richtung gesehen – auf lediglich einer Seite des Dämpfungselements vorliegen. Besonders bevorzugt ist jedoch eine beidseitige Ausführung, sodass jeweils ein Rastelement und jeweils ein Rastgegenelement auf beiden Seiten des Dämpfungselements in axialer Richtung vorgesehen sind.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Ausnehmung in axialer Richtung beidseitig von der Nabe begrenzt oder randoffen in ihr ausgebildet ist. Bei der erstgenannten Ausführungsform wird das Dämpfungselement mithin allein von der Nabe in axialer Richtung gehalten, kann also nicht aus der Ausnehmung herausgelangen, sobald die Welle in diese eingebracht ist. Bei der randoffenen Ausgestaltung der Ausnehmung ist üblicherweise ein zusätzliches Element vorgesehen, um die randoffen vorliegende Seite der Ausnehmung zu verschließen und entsprechend das Dämpfungselement in der Ausnehmung zu halten. Beispielsweise ist das Dämpfungselement in Richtung der randoffenen Seite der Ausnehmung mittels eines Sicherungsrings oder einer Tellerfeder in der Ausnehmung abgestützt. In axialer Richtung betrachtet stützt sich das Dämpfungselement also auf der einen Seite an der Nabe und auf der anderen Seite an dem Sicherungsring beziehungsweise der Tellerfeder ab, welche ihrerseits bevorzugt an der Nabe befestigt ist. Um ein zuverlässiges Halten des Dämpfungselements in axialer Richtung zu realisieren, entspricht vorzugsweise die Erstreckung der Ausnehmung in axialer Richtung der Erstreckung des Dämpfungselements in dieselbe Richtung.
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Schließlich kann vorgesehen sein, dass mehrere, insbesondere gleichmäßig über den Umfang der Welle verteilte Dämpfungselemente vorgesehen sind. In diesem Fall weisen die Dämpfungselemente mithin eine Erstreckung in Umfangsrichtung auf, welche höchstens 180° entspricht. Entsprechend können mehrere Dämpfungselemente, insbesondere in der Ausnehmung angeordnet werden. Besonders bevorzugt ist eine gerade Anzahl an identischen Dämpfungselementen zwischen der Welle und der Nabe angeordnet, um eine durch die Dämpfungselemente verursachte Unwucht zu vermeiden.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Montieren einer Wellenanordnung, insbesondere einer Wellenanordnung gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei die Wellenanordnung über eine Welle, eine Nabe und zumindest ein zwischen der Welle und der Nabe angeordnetes Dämpfungselement zum Dämpfen von Schwingungen zwischen der Welle und der Nabe verfügt. Dabei weist die Welle eine Außenverzahnung und die Nabe eine mit Spiel mit der Außenverzahnung zusammenwirkende Innenverzahnung auf. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das Dämpfungselement zumindest eine in radialer Richtung nach außen gerichtete Kippstütze zum schwenkbeweglichen Abstützen an der Nabe und eine in radialer Richtung nach innen gerichtete Halteverzahnung zum Zusammenwirken mit der Außenverzahnung aufweist, und dass das Dämpfungselement vor oder nach einem Zusammenfügen von Welle und Nabe in einer Ausnehmung der Nabe angeordnet und nachfolgend in eine Haltestellung verlagert wird. Auf die Vorteile, die mit Hilfe der erfindungsgemäßen Wellenanordnung realisiert werden können, wurde bereits hingewiesen, Die Wellenanordnung beziehungsweise das Verfahren zum Montieren kann selbstverständlich gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
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Das Dämpfungselement wird besonders bevorzugt vor oder nach dem Zusammenfügen von Welle und Nabe, also vor dem Einstecken der Welle in die Nabe, in die Ausnehmung eingelegt. Dabei nimmt das Dämpfungselement eine Ruhestellung ein. Bei dem Anordnen des Dämpfungselements vor dem Zusammenfügen ist üblicherweise die in axialer Richtung randgeschlossene Ausführungsform der Ausnehmung vorgesehen, wobei diese in axialer Richtung beidseitig von der Nabe begrenzt ist. Für das nach dem Zusammenfügen erfolgende Anordnen ist bevorzugt die Ausnehmung in axialer Richtung einseitig randoffen ausgebildet. Entsprechend kann zunächst die Welle in die Nabe eingebracht und anschließend das Dämpfungselement durch die randoffene Ausgestaltung der Ausnehmung in diese eingebracht werden.
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Nachfolgend wird das Dämpfungselement in die Haltestellung verlagert. Dies geschieht bevorzugt durch das Betreiben der Wellenanordnung, wobei die Welle gemeinsam mit der Nabe in Drehbewegung versetzt wird. Bei ausreichend großer, von Null verschiedener Drehzahl bewirkt die Fliehkraft ein Kippen des Dämpfungselements um die Kippstütze beziehungsweise die von dieser ausgebildete Kippachse, sodass die Halteverzahnung mit der Außenverzahnung zum Reduzieren des Spiels zwischen Welle und Nabe zusammenwirkt. Entsprechend wird insbesondere bei hohen Drehzahlen ein Schwingen von Welle und Nabe gegeneinander gedämpft oder sogar gänzlich verhindert.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt
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1 einen Querschnitt durch eine Wellenanordnung, die eine Welle, eine Nabe sowie ein Dämpfungselement aufweist, und
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2 einen Längsschnitt durch einen Bereich der Nabe sowie das Dämpfungselement.
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Die 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Wellenanordnung 1, die eine Welle 2, eine Nabe 3 sowie mehrere, nämlich zwei, Dämpfungselemente 4 und 5 aufweist. Der Querschnitt liegt dabei senkrecht zu einer Drehachse 6 von Welle 2 und Nabe 3 vor. Die Welle 2 und die Nabe 3 bilden beispielsweise eine drehmomentübertragende Steckverbindung zwischen einer Antriebseinrichtung, beispielsweise einer Brennkraftmaschine, und einem Getriebe, die Bestandteil eines Kraftfahrzeugs sein können. Zu diesem Zweck sind die Welle 2 und die Nabe 3 drehmomentübertragend beziehungsweise drehfest miteinander gekoppelt. Dazu weist die Welle 2 eine Außenverzahnung 7 mit einer Vielzahl von Außenzähnen und die Nabe 3 eine Innenverzahnung 8 mit einer Vielzahl von Innenzähnen auf.
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Nach einer Montage der Wellenanordnung 1, bei welcher die Welle 2 in die Nabe 3 eingebracht wird, greifen die Außenverzahnung 7 und die Innenverzahnung 8 ineinander ein, kämmen also miteinander. Dabei liegt jedoch ein Spiel vor, welches in zumindest geringem Umfang eine Verlagerung der Welle 2 bezüglich der Nabe 3 in Umfangsrichtung und/oder in radialer Richtung zulässt. Zu diesem Zweck ist die Nabe 3 bezüglich der Welle 2 beispielsweise mit Übermaß beziehungsweise die Welle 2 bezüglich der Nabe 3 mit Untermaß ausgeführt. Dieses Spiel ermöglicht eine einfache Montage der Wellenanordnung 1 beziehungsweise ein einfaches Einbringen der Welle 2 in die Nabe 3. Es sorgt zusätzlich jedoch dafür, dass während des Betriebs der Wellenanordnung 1, also bei einer gemeinsamen Rotation der Welle 2 und Nabe 3, die Innenzähne und Außenzähne nicht stets gegeneinander festgesetzt sind, sondern insbesondere bei Lastwechseln gegeneinanderstoßen. Dies verursacht störende Geräusche.
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Aus diesem Grund sind die Dämpfungselemente 4 und 5 zwischen der Welle 2 und der Nabe 3 angeordnet. Dabei liegen beide Dämpfungselemente 4 und 5 in einer Ausnehmung 9 der Nabe 3 vor, die die Innenverzahnung 8 wenigstens bereichsweise in radialer Richtung durchgreift. In dem hier vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Erstreckung der Ausnehmung 9 in radialer Richtung deutlich größer als die der Innenverzahnung 8, also insbesondere der Differenz zwischen einem Kopfkreis und einem Fußkreis der Innenverzahnung 8.
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Jedes der Dämpfungselemente 4 und 5 besteht aus einem Grundkörper 10, der im Querschnitt gesehen in radialer Richtung nach außen von einer Außenkontur 11 und in radialer Richtung nach innen von einer Innenkontur 12 begrenzt ist. Beide Außenkonturen 11 und 12 sind bevorzugt teilkreisförmig und laufen zumindest bereichsweise parallel zueinander. Die Dämpfungselemente 4 und 5 sind in einen ersten Teil 13 und einen zweiten Teil 14 unterteilt. Bei einem ersten Teil 13 ist eine Halteverzahnung 15 mit jeweils zwei Haltezähnen 16 ausgebildet, wobei sich die Halteverzahnung 15 in radialer Richtung nach innen über die Innenkontur 12 heraus erstreckt. Zudem liegt in radialer Richtung nach außen weisend und bevorzugt über den Grundkörper 10 in diese Richtung überstehend eine Kippstütze 17 an jedem Dämpfungselement 4 und 5 vor.
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Die Kippstütze 17 dient dem schwenkbeweglichen Abstützen des Dämpfungselements 4 beziehungsweise 5 an der Nabe 3, insbesondere an einem Grund 18 der Ausnehmung 9. Die Kippstütze 17 bildet gemeinsam mit der Nabe 3 beziehungsweise dem Grund 18 der Ausnehmung 19 eine Kippachse 19 aus, um welche die Dämpfungselemente 4 und 5 jeweils bezüglich der Nabe 3 schwenkbar beziehungsweise kippbar gelagert sind. Der erste Teil 13 liegt dabei auf der einen Seite der Kippachse 19, der zweite Teil 14 auf der der Kippachse 19 gegenüberliegenden Seite vor. Dabei wird deutlich, dass der zweite Teil 14 in Umfangsrichtung eine deutlich größere Erstreckung aufweist als der erste Teil 13. Insbesondere ist die Erstreckung des zweiten Teils 14 in dieser Richtung mindestens zweimal, mindestens dreimal, mindestens viermal oder mindestens fünfmal so groß wie die des ersten Teils 13. Daraus resultiert eine deutlich größere Masse des zweiten Teils 14 im Vergleich zu dem ersten Teil 13.
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Die beiden Teile 13 und 14 sind jeweils über ein Federelement 20 miteinander verbunden, wobei dieses Federelement 20 beispielsweise Bestandteil des ersten Teils 13 und/oder des zweiten Teils 14 sein kann. Das Federelement 20 ist bevorzugt durch eine Verringerung der Stärke des Dämpfungselements 4 beziehungsweise 5 in radialer Richtung ausgebildet. Es ist deutlich zu erkennen, dass die Haltezähne 16 der Dämpfungselemente 4 und 5 entsprechend den Innenzähnen der Innenverzahnung 8 ausgebildet sind. Daher ist das Dämpfungselement 4 beziehungsweise 5 bei einem Verkippen um die Kippachse 19 in eine Kippstellung bringbar, in welcher die Haltezähne 16 mit den Innenzähnen der Innenverzahnung 8 fluchten, also mit ihnen in Überdeckung vorliegen. Dies ist insbesondere in einer Ruhestellung der Fall, in welcher das dargestellte Dämpfungselement 4 vorliegt. In einer Haltestellung dagegen ragt die Halteverzahnung 15 beziehungsweise ragen die Haltezähne 16 weiter in die Außenverzahnung 7 hinein als in der Ruhestellung. Die Haltestellung ist hier für das Dämpfungselement 5 dargestellt. Dabei wird deutlich, dass in der Ruhestellung der zweite Teil 14 des Dämpfungselements 4 in radialer Richtung beabstandet von dem Grund 18 der Ausnehmung 9 vorliegt, während er für das Dämpfungselement 5 auf dem Grund 18 aufliegt. Die Haltestellung wird bedingt durch die größere Masse des zweiten Teils 14 bei einer Rotation von Welle 2 und Nabe 3, also bei einem Betrieb der Wellenanordnung 1, erreicht.
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Die 2 zeigt einen Längsschnitt durch die Nabe 3 sowie eines der Dämpfungselemente 4 und 5. Im Folgenden wird lediglich auf das Dämpfungselement 4 eingegangen, die Ausführungen sind jedoch selbstverständlich analog auf das Dämpfungselement 5 übertragbar. Die Welle 2 ist nicht dargestellt. Es wird nun deutlich, dass die Ausnehmung 9, in welcher das Dämpfungselement 4 angeordnet ist, in axialer Richtung beidseitig von der Nabe 3 begrenzt ist. Zudem ist mindestens eine Rasteinrichtung 21 vorgesehen, wobei für die hier dargestellte Ausführungsform zwei Rasteinrichtungen 21 realisiert sind. Diese bestehen jeweils aus zumindest einem Rastelement 22, das an dem Dämpfungselement 4 vorliegt, sowie einem Rastgegenelement 23, das an der Nabe 3 ausgebildet ist.
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Bei ausreichender Auslenkung des Dämpfungselements 4 wirkt das Rastelement 22 mit dem Rastgegenelement 23 zusammen, um ein Zurückkippen des Dämpfungselements 4 um die Kippachse 19 in Richtung der Ruhestellung zu verhindern. Das Dämpfungselement 4 ist mithin in seiner Haltestellung festgesetzt, in welcher auch die Halteverzahnung 15 derart in die Außenverzahnung 7 eingreift, dass das zwischen Welle 2 und Nabe 3 vorliegende Spiel verringert oder sogar vollständig beseitigt ist. Die Rasteinrichtungen 21 verhindern folglich ein Zurückkippen des Dämpfungselements 4 bei Reduzierung der Drehzahl von Welle 2 und Nabe 3. Somit ist ein dauerhaftes und zuverlässiges Halten des Dämpfungselements 4 in seiner Haltestellung erreicht, sodass nachfolgend auch bei lediglich geringen Drehzahlen von Welle 2 und Nabe 3, welche nicht ausreichend sind, um das Dämpfungselement 4 in Richtung seiner Haltestellung zu verkippen, das Spiel zwischen Welle 2 und Nabe 3 verringert ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wellenanordnung
- 2
- Welle
- 3
- Nabe
- 4
- Dämpfungselement
- 5
- Dämpfungselement
- 6
- Drehachse
- 7
- Außenverzahnung
- 8
- Innenverzahnung
- 9
- Ausnehmung
- 10
- Grundkörper
- 11
- Außenkontur
- 12
- Innenkontur
- 13
- 1. Teil
- 14
- 2. Teil
- 15
- Halteverzahnung
- 16
- Haltezahn
- 17
- Kippstütze
- 18
- Grund
- 19
- Kippachse
- 20
- Federelement
- 21
- Rasteinrichtung
- 22
- Rastelement
- 23
- Rastgegenelement
