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Die Erfindung betrifft eine Kurbelwellenanordnung und ein Verfahren zum Herstellen einer Kurbelwellenanordnung.
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An einer Kurbelwelle, die als Komponente eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs ausgebildet ist, kann ein Zweimassenschwungrad angeordnet sein. Zum Verbinden der Kurbelwelle mit dem Zweimassenschwungrad können unterschiedliche Verbindungselemente und/oder Verbindungsmaßnahmen eingesetzt werden.
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Eine Verschraubung für eine Nabe mit einer Welle ist aus der Druckschrift
DE 10 2007 054 195 A1 bekannt. Hierbei weisen die Welle und die Nabe eine gemeinsame Drehachse auf. Die Nabe ist mit einer in einer Drehachsenrichtung ausrichtbaren Schraube, die durch eine Axialbohrung in der Nabe hindurch führbar und in eine Gewindebohrung in der Welle einschraubbar ist, auf der Welle lagefixierbar. Dabei ist vorgesehen, dass die Schraube und die Gewindebohrung exzentrisch zur Drehachse angeordnet sind.
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Eine Befestigungsanordnung und ein Verfahren zur Befestigung eines Schwungrads an einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine sind in der Druckschrift
DE 10 2009 025 151 A1 beschrieben. Dabei wird das Schwungrad formschlüssig mit der Kurbelwelle in Eingriff gebracht und mittels einer zur Drehachse der Kurbelwelle koaxialen Dehnschraube an der Kurbelwelle befestigt. Um die Kurbelwelle und das Schwungrad im Bereich des formschlüssigen Eingriffs mit einer sehr hohen und definierten Kraft gegeneinander anzupressen, weist die Dehnschraube zwei Differenzgewinde mit unterschiedlichen Gewindesteigungen auf, die mit einem Gewinde der Kurbelwelle und mit einem Gewinde eines Bauteils, das das Schwungrad gegen die Kurbelwelle presst, in Gewindeeingriff gebracht werden.
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Eine aus der Druckschrift
EP 0 617 209 B1 bekannte Baugruppe umfasst eine um eine Drehachse drehbare Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs und eine an einem Abtriebsende der Kurbelwelle mittels einer Presssitzkupplung befestigte Eingangskomponente einer Kupplung. Die Eingangskomponente und das Abtriebsende sind im wesentlichen zu axial verlaufenden Fügeflächen an einem Innenumfang einer zentrischen Öffnung der Eingangskomponente und am Außenumfang eines in diese Öffnung axial hineinreichenden Bereichs des Abtriebsendes einander zugeordnet, wobei die Eingangskomponente relativ zur Kurbelwelle axial positionierende, radial verlaufende Ringanschlagflächen aufweist.
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Die Druckschrift
EP 1 630 437 B1 beschreibt eine Nabenwellenverbindung mit einer Bauteileachse zwischen einer Kurbelwelle mit einer ersten ringförmigen, stirnseitigen Kontaktfläche einer Verbrennungskraftmaschine und zumindest einem Kettenrad und/oder einer Nabe mit einer zweiten ringförmigen, stirnseitigen Kontaktfläche eines Torsionsschwingungsdämpfers, wobei eine Vorspannkraft mittels einer Zentralschraube zwischen den zu verbindenden Bauteilen aufgebracht ist, wobei zumindest eine der ringförmigen Kontaktflächen zwischen der Welle und der Nabe teilweise nicht senkrecht verlaufend zu der Bauteileachse ausgebildet ist.
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Eine Anbindung einer Schwungmasse einer Modulkupplung an ein abtriebsseitiges Ende einer Kurbelwelle als zu verbindende Bauteile ist in der Druckschrift
DE 195 18 678 C1 beschrieben. Hierbei werden die beiden Bauteile mit einer Hirth-Verzahnung unter axialer Federvorspannung miteinander verbunden.
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Eine Verbindungsstruktur zwischen einem Schwungrad und einer Kurbelwelle ist aus der Druckschrift
US 4 668 116 A bekannt. Hierbei wird ein Spiel zwischen dem Schwungrad und der Kurbelwelle durch ein ringförmiges Bauteil mit einer konischen Außenwandung, die sich mit dem Schwungrad in Verbindung befindet, und eine gezahnte Innenwandung, die sich mit der Kurbelwelle in Verbindung befindet, reduziert.
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Eine Nabe für eine Welle-Nabe-Verbindung ist in der Druckschrift
DE 10 2010 054 283 A1 beschrieben. Diese Nabe umfasst eine Nabenscheibe, die eine erste Innenverzahnung aufweist, die mit einer Außenverzahnung einer Welle korrespondiert. Außerdem sind ein Federelement und eine Gegenscheibe vorgesehen, die eine zweite Innenverzahnung aufweist, die mit der Außenverzahnung der Welle korrespondiert.
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Eine Anordnung zur koaxialen Befestigung einer Eingangskomponente einer Kupplung an einem Antriebsende einer um eine Drehachse drehbaren Kurbelwelle ist in der Druckschrift
DE 43 23 392 A1 beschrieben. Hierbei ist das Antriebsende der Kurbelwelle als ein zur Drehachse konzentrisches Rohrende ausgebildet. Hierbei wird zusätzlich ein Schraubelement, das an seinem Außenumfang ein konisches Außengewinde aufweist, mit seinem kleineren Durchmesser voraus in ein Innengewinde des Rohrendes eingeschraubt, wodurch das Rohrelement von dem Schraubelement axial aufgeweitet wird.
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Eine Flüssigkeitsreibungskupplung, die eine Primärscheibe sowie eine damit verbundene Antriebswelle aufweist, ist aus der Druckschrift
DE 36 40 776 A1 bekannt. Dabei besteht die Primärscheibe aus einem weicheren Material als die Antriebswelle und ist mit einem von ihrem Zentrum axial abragenden Ansatz versehen, der unter spanender Verformung in eine umlaufende Kerbverzahnung der Antriebswelle gepresst ist.
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Die Druckschrift
EP 1 564 437 A1 beschreibt ein System mit einer Kurbelwelle und einem Schwungrad, die beide einteilig ausgebildet sind, so dass das System ein monolithisches Bauteil bildet, die miteinander stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbunden sind.
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Vor diesem Hintergrund werden eine Kurbelwellenanordnung und ein Verfahren zum Herstellen einer Kurbelwellenanordnung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgestellt. Ausführungsformen der Kurbelwellenanordnung und des Verfahrens gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.
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Die erfindungsgemäße Kurbelwellenanordnung umfasst eine Kurbelwelle und ein Zweimassenschwungrad. Dabei umfasst ein Endabschnitt der Kurbelwelle eine zylindrische Außenwandung mit einer Außenverzahnung. Eine hohlzylindrische Innenwandung des Zweimassenschwungrads weist eine Innenverzahnung auf. Das Zweimassenschwungrad ist auf dem Endabschnitt der Kurbelwelle unter Bereitstellung einer Steckverzahnung zwischen der Außenverzahnung des Endabschnitts und der Innenverzahnung des Zweimassenschwungrads aufgesteckt und somit aufgesetzt.
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Hierbei ist vorgesehen, dass Zähne der Außenverzahnung in Zähne der Innenverzahnung eingreifen.
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Die Kurbelwellenanordnung umfasst zumindest zwei Komponenten, nämlich die Kurbelwelle, die um eine zentrale Achse drehbar ist, sowie das Zweimassenschwungrad, das ebenfalls um eine zentrale Achse drehbar ist. Hierbei ist die Außenwandung der Kurbelwelle zentrisch zu deren zentraler Achse angeordnet. Außerdem ist die Innenwandung des Zweimassenschwungrads zentrisch zu dessen zentraler Achse angeordnet. Das Zweimassenschwungrad wird auf der Kurbelwelle axial aufgesetzt, die beiden dadurch zueinander fluchtenden zentralen Achsen der beiden Komponenten bilden wiederum eine zentrale Achse der Kurbelwellenanordnung, um die diese bei deren Betrieb zu drehen ist.
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Die Kurbelwelle umfasst zudem einen Ringabschnitt, der an einer zylindrischen Außenwandung der Kurbelwelle angeordnet ist.
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Hierbei ist alternativ oder ergänzend, je nach Definition, vorgesehen, dass der Ringabschnitt den Endabschnitt der Kurbelwelle begrenzt. Außerdem ist das Zweimassenschwungrad auf dem Ringabschnitt der Kurbelwelle aufgesetzt.
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Weiterhin weist die Kurbelwelle eine hohlzylindrische Innenwandung und das Zweimassenschwungrad einen Ringabschnitt auf. Ein Becher, der als Überdeckung vorgesehen ist und eine zylindrische Außenwandung sowie einen Flansch umfasst, ist auf der Kurbelwelle und dem Zweimassenschwungrad axial zu deren Achse bzw. Achsen aufgesetzt, wobei die Außenwandung des Bechers in der Innenwandung der Kurbelwelle eingesetzt und der Flansch des Bechers auf dem Ringabschnitt des Zweimassenschwungrads aufgesetzt ist. Bei dieser Ausführungsform überdeckt der Becher die Steckverzahnung. Der Becher ist über eine erste Befestigungsschraube, die in ein Innengewinde der Innenwandung der Kurbelwelle eingeschraubt ist, an der Kurbelwelle befestigt.
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In weiterer Ausgestaltung ist der Ringabschnitt des Zweimassenschwungrads auf dem Ringabschnitt der Kurbelwelle aufgesetzt, wobei die beiden Ringabschnitte über mindestens eine zweite Befestigungsschraube miteinander befestigt sind.
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Bei dem Verfahren zum Herstellen einer Kurbelwellenanordnung, die eine Kurbelwelle und ein Zweimassenschwungrad aufweist, wobei ein Endabschnitt der Kurbelwelle eine zylindrische Außenwandung mit einer Außenverzahnung und das Zweimassenschwungrad eine hohlzylindrische Innenwandung mit einer Innenverzahnung aufweist, wird das Zweimassenschwungrad auf den Endabschnitt der Kurbelwelle axial aufgesteckt bzw. aufgesetzt, wobei zwischen der Außenverzahnung des Endabschnitts und der Innenverzahnung des Zweimassenschwungrads eine Steckverzahnung bereitgestellt wird.
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Nach Aufsetzen bzw. Aufstecken des Zweimassenschwungrads auf den Endabschnitt der Kurbelwelle wird eine Montageschraube durch eine Scheibe geführt und in ein Innengewinde, das einen Abschnitt der Innenwandung der Kurbelwelle bildet, eingeschraubt, wobei die Scheibe mit der Montageschraube auf einen Ringabschnitt des Zweimassenschwungrads gedrückt, üblicherweise gepresst wird. Das Zweimassenschwungrad wird zusätzlich auf den Endabschnitt der Kurbelwelle gedrückt bzw. gepresst. Nachfolgend werden die Montageschraube und die Scheibe wieder entfernt.
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Weiterhin wird ein als Überdeckung ausgebildeter Becher, der eine zylindrische Außenwandung und einen Flansch aufweist, auf der Kurbelwelle und dem Zweimassenschwungrad aufgesetzt, wobei die Außenwandung des Bechers in einer hohlzylindrischen Innenwandung der Kurbelwelle eingesetzt wird. Ferner wird der Flansch des Bechers auf den Ringabschnitt des Zweimassenschwungrads aufgesetzt. In ergänzender Ausgestaltung wird der Becher über eine erste Befestigungsschraube, die in ein Innengewinde der Innenwandung der Kurbelwelle eingeschraubt wird, an der Kurbelwelle befestigt.
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Hierbei wird die erste Befestigungsschraube in Ausgestaltung mit demselben Innengewinde der Innenwandung verschraubt, in das die Montageschraube zum Befestigen des Zweimassenschwungrads an dem Endabschnitt der Kurbelwelle eingeschraubt und nachfolgend wieder abgeschraubt wird. Demnach weisen die Montageschraube sowie die erste Befestigungsschraube Außengewinde mit demselben Durchmesser und derselben Ganghöhe zwischen zwei Gewindespitzen auf.
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In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens wird der Ringabschnitt des Zweimassenschwungrads auf einen Ringabschnitt der Kurbelwelle aufgesetzt, wobei die beiden Ringabschnitte über mindestens eine zweite Befestigungsschraube miteinander befestigt werden.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen schematisch und ausführlich beschrieben.
- 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kurbelwellenanordnung in schematischer Darstellung.
- 2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kurbelwellenanordnung in schematischer Darstellung während einer Herstellung und nach abgeschlossener Herstellung.
- 3 zeigt eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kurbelwellenanordnung in schematischer Darstellung.
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Die in 1 schematisch dargestellte erste Ausführungsform der Kurbelwellenanordnung 2 umfasst eine Kurbelwelle 4, die um eine Achse drehbar ist, sowie ein Zweimassenschwungrad 6, das ebenfalls um eine Achse drehbar ist, die bei einem Verfahren zum Herstellen der Kurbelwellenanordnung 2 miteinander verbunden und somit aneinander befestigt werden. Die Kurbelwellenanordnung 2 ist ebenfalls um eine Achse drehbar, die nach Zusammenbau der Kurbelwelle 4 und des Zweimassenschwungrads 6 zu der Kurbelwellenanordnung 2 der Achse der Kurbelwelle 4 sowie der Achse des Zweimassenschwungrads 6 entspricht.
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Es ist vorgesehen, dass an einer zylindrischen Außenwandung eines Endabschnitts der Kurbelwelle 4, wobei die Außenwandung der Kurbelwelle 4 deren Achse zentrisch umschließt, eine Außenverzahnung 8 angeordnet ist. Außerdem ist an einer zylindrischen Innenwandung des Zweimassenschwungrads 6 eine Innenverzahnung 10 angeordnet. Dabei umschließt diese Innenwandung die Achse des Zweimassenschwungrads 6 zentrisch.
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Zum Herstellen der Kurbelwellenanordnung 2 wird das Zweimassenschwungrad 6 auf den Endabschnitt der Kurbelwelle 4 aufgesteckt, wobei Zähne der Außenverzahnung 8 an dem Endabschnitt der Kurbelwelle 4 und Zähne der Innenverzahnung 10 an der zylindrischen Innenwandung des Zweimassenschwungrads 6 konzentrisch ineinander greifen. Hierbei wird weiterhin das Zweimassenschwungrad 6 auf einen Ringabschnitt 12 an der zylindrischen Außenwandung der Kurbelwelle 4 gedrückt und/oder gepresst.
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Die zweite Ausführungsform der Kurbelwellenanordnung 20 ist in 2a während einer Herstellung und in 2b nach abgeschlossener Herstellung schematisch dargestellt. Dabei umfasst die Kurbelwellenanordnung 20 eine Kurbelwelle 22, die um eine Achse drehbar ist, sowie ein Zweimassenschwungrad 24, das ebenfalls um eine Achse drehbar ist. Auch bei dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass an einer zylindrischen Außenwandung eines Endabschnitts 23 der Kurbelwelle 22 eine Außenverzahnung angeordnet ist, wohingegen an einer zylindrischen Innenwandung des Zweimassenschwungrads 24 eine entsprechende Innenverzahnung angeordnet ist. Auch in diesem Fall ist die zylindrische Außenwandung der Kurbelwelle 22 zu deren Achse und die zylindrische Innenwandung des Zweimassenschwungrads 24 zu dessen Achse zentrisch angeordnet.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass die Kurbelwelle 22 an einer weiteren zylindrischen Innenwandung ein Innengewinde 26 aufweist. Ferner weist die Kurbelwelle 22 an der Außenwandung des Endabschnitts 23 einen Ringabschnitt 28 auf. Zum Herstellen der Kurbelwellenanordnung 20 wird das Zweimassenschwungrad 24 axial auf die Kurbelwelle 22 aufgesteckt, wobei das Zweimassenschwungrad 24 auf dem Ringabschnitt 28 der Kurbelwelle 22 aufgesetzt wird.
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Hierbei ist zudem vorgesehen, dass Zähne der Außenverzahnung der Kurbelwelle 22 und Zähne der Innenverzahnung des Zweimassenschwungrads 24 ineinander greifen, wobei zwischen der Innenverzahnung und der Außenverzahnung eine Steckverzahnung 30 bereitgestellt wird.
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Zur weiteren Befestigung des Zweimassenschwungrads 24 auf der Kurbelwelle 22 wird, wie 2a explizit zeigt, auf einen Ringabschnitt 32 des Zweimassenschwungrads 24 zunächst eine zylinderförmige Scheibe 34 aufgesetzt und durch ein zentrales Loch 36 der Scheibe 34 eine Montageschraube 38 axial zu der Achse der Kurbelwelle 22 sowie des Zweimassenschwungrads 24 geführt. Ein Außengewinde 40 der Montageschraube 38 wird in das Innengewinde 26 der Kurbelwelle 22 axial zu deren Achse geschraubt. Dabei wird die Scheibe 34 über einen Kopf 42 der Montageschraube 38 auf den Ringabschnitt 32 des Zweimassenschwungrads 24 sowie auf den Endabschnitt der Kurbelwelle 22 gedrückt und/oder gepresst, wobei das Zweimassenschwungrad 24 zusätzlich auf den ringabschnitt 28 der Kurbelwelle 22 gedrückt und/oder gepresst wird. Nach dieser ergänzenden Befestigung des Zweimassenschwungrads 24 auf der Kurbelwelle 22 wird das Außengewinde 40 der Montageschraube 38 wieder aus dem Innengewinde 26 der Kurbelwelle 22 herausgeschraubt, wodurch die Montageschraube 38 und die Scheibe 34 von der Kurbelwellenanordnung 20 wieder entfernt werden.
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Wie 2b schematisch zeigt, ist in weiterer Ausgestaltung möglich, die Kurbelwellenanordnung 20, die als Komponenten zumindest die Kurbelwelle 22 und das Zweimassenschwungrad 24 aufweist, die hier über die Steckverzahnung 30 miteinander verbunden sind, durch weitere Komponenten, nämlich einen Becher 134 und eine Befestigungsschraube 136 zu ergänzen. Hierbei weist der Becher 134 eine zylindrische Außenwandung 138 und einen umlaufenden Flansch 140 auf. Zum Herstellen der Kurbelwellenanordnung 20 wird die zylindrische Außenwandung 138 des Bechers 134 in eine zu der Achse der Kurbelwelle 22 zentrisch angeordnete, zylindrische Innenwandung 142 der Kurbelwelle 22 gesteckt, wobei der Flansch 140 des Bechers 134 auf dem Ringabschnitt 32 des Zweimassenschwungrads 24 sowie dem Endabschnitt 23 der Kurbelwelle 22 aufgesetzt wird.
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Weiterhin wird durch ein Loch 144 an einem Boden des Bechers 134 eine Befestigungsschraube 136 axial zu der Achse der Kurbelwelle 22 und des Zweimassenschwungrads 24 geführt und ein Außengewinde 146 dieser Befestigungsschraube 136 in das Innengewinde 26 der Kurbelwelle 22 geschraubt. Dabei wird ein Kopf 148 der Befestigungsschraube 136 in den Becher 134 gedrückt, wodurch wiederum das Zweimassenschwungrad 24 auf den Ringabschnitt 28 der Kurbelwelle 22 gedrückt und das Zweimassenschwungrad 24 sowie die Kurbelwelle 22 zusätzlich aneinander fixiert werden.
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Die in 3 schematisch dargestellte dritte Ausführungsform der Kurbelwellenanordnung 60 umfasst eine Kurbelwelle 62, die um eine Achse drehbar ist, sowie ein Zweimassenschwungrad 64, das ebenfalls um eine Achse drehbar ist, wobei die Kurbelwelle 62 und das Zweimassenschwungrad 64 in 3 jeweils nur teilweise bzw. abschnittsweise dargestellt sind. Auch hier ist vorgesehen, dass das Zweimassenschwungrad 64 auf einen Ringabschnitt 66 an einer zylindrischen Außenwandung der Kurbelwelle 62 aufgesetzt wird. Außerdem ist an der zylindrischen Außenwandung der Kurbelwelle 62 eine umlaufende Außenverzahnung 68 und an einer zylindrischen Innenwandung des Zweimassenschwungrads 64 eine entsprechende Innenverzahnung 70 angeordnet.
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Zum Herstellen der Kurbelwellenanordnung 60 wird das Zweimassenschwungrad 64 auf den Ringabschnitt 66 der Kurbelwelle 62 aufgesetzt. Dabei greifen Zähne der Innenverzahnung 70 des Zweimassenschwungrads 64 in Zähne der Außenverzahnung 68 an dem Endabschnitt und/oder der Außenwandung der Kurbelwelle 62, wobei zwischen der Außenverzahnung 68 und der Innenverzahnung 70 eine Steckverbindung 72 bereitgestellt wird. Dabei weisen die zylindrische Außenwandung und die zylindrische Innenwandung eine gemeinsame Achse auf, um die die hergestellte Kurbelwellenanordnung 60 zu drehen ist.
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Bei der hier vorgestellten Ausführungsform der Kurbelwellenanordnung 60 ist zusätzlich vorgesehen, dass das Zweimassenschwungrad 64 über Befestigungsschrauben 74 auf dem Endabschnitt der Kurbelwelle 62 aufgeschraubt wird. Hierzu weisen sowohl die Kurbelwelle 62 als auch das Zweimassenschwungrad 64 umlaufende Löcher auf. Die Befestigungsschrauben 74 werden in die umlaufenden Löcher des Zweimassenschwungrads 64 eingeführt und in Innengewinde der umlaufenden Löcher an dem Endabschnitt der Kurbelwelle 62 eingeschraubt.
