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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wellenkupplung zum Verbinden zweier Wellenabschnitte eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs umfassend einen Torsionsschwingungstilger und eine elastische Gelenkscheibe.
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Bei heck- oder allradgetriebenen Kraftfahrzeugen wird das Drehmoment von einem Kraftfahrzeugmotor auf ein Hinterachsgetriebe über eine Kardan- oder Gelenkwelle übertragen. Dabei werden die Drehschwingungen des Kraftfahrzeugmotors über das Getriebe in die Kardan- oder Gelenkwelle übertragen, die im Fahrgastraum als störend empfunden werden.
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Zur Bedämpfung dieser Drehschwingungen wird eine Wellenkupplung der eingangs genannten Art verwendet. Die Wellenkupplung sollte möglichst nahe am Ort der Entstehung dieser Drehschwingungen, das heißt im Bereich des Schaltgetriebes, positioniert werden. Herkömmliche Wellenkupplungen weisen einen Torsionsschwingungstilger und eine elastische Gelenkscheibe, die auch als Hardyscheibe bezeichnet wird, auf. Die Einbindung der Wellenkupplung in den Kraftfahrzeugantriebsstrang erfolgt über einen dem Getriebe zugeordneten getriebeseitigen Anschlussflansch und einen der Kardan- oder Gelenkwelle zugeordneten gelenkwellenseitigen Anschlussflansch. Die Anschlussflansche sind zumeist als mehrarmige Flansche ausgebildet und über eine Schraubverbindung mit der Gelenkscheibe verbunden. Da die schwingungstechnischen Probleme erst gegen Ende eines Kraftfahrzeug-Entstehungsprozesses auftreten, muss die Wellenkupplung entsprechend der vorhandenen Einbausituation ausgelegt und dimensioniert werden. Insbesondere kann es dafür nötig sein, die Flansche anzupassen.
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Aus
WO 2015/032691 A1 geht eine Wellenkupplung hervor, die einen Schwungring, eine Nabe und eine innerhalb des Schwungrings angeordnete elastische Gelenkscheibe aufweist. Die Nabe weist eine zentrale Aufnahme zur Aufnahme eines Zentraldoms eines mehrarmigen Flansches auf. In die Aufnahme ist ein Elastomerelement eingebracht, das radialinnnenseitig von einer Hülse umgeben ist. Die Nabe weist zudem Aussparungen auf, in die Zwischenelemente formschlüssig eingebracht sind. Über die Zwischenelemente erfolgt die Befestigung der Flanscharme an der Gelenkscheibe. Unter Last baucht die Gelenkscheibe in Radialrichtung ungleichmäßig aus. Damit sich die Gelenkscheibe in Radialrichtung ausbauchen kann, ist zwischen der Gelenkscheibe und der Nabe ein über den Umfang nicht gleichmäßig verlaufender Spalt ausgebildet. Erst nach Überschreiten einer vorbestimmten Drehzahl und/oder vorbestimmten Drehmoments baucht die Gelenkscheibe so stark in Radialrichtung aus, dass die Gelenkscheibe an der Nabe anliegt.
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Aus
DE 10 2011 010 191 B4 geht eine Wellenkupplung hervor, die einen Tilger umfasst, der einen Schwungring und eine Nabe aufweist. Die Nabe weist eine zentrale Aufnahme auf, in die ein Elastomerelement eingebracht ist, das radialinnenseitig von einer Innenhülse umgeben ist. Die Nabe weist ferner vier Verschraubungsdome auf, die mit einem getriebeseitigen Flansch und einem wellenseitigen Flansch verschraubt sind. Die Verschraubungsdome ragen in axialer Richtung von einer Basisebene ab und sind von einer Anschlagsgummierung umgeben. Die Anschlagsgummierungen wirken dabei als Anschläge bei einer torsionalen Auslenkung des Schwungrings.
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DE 20 2014 009 419 U1 offenbart eine Wellenkupplung umfassend einen Torsionsschwingungstilger und einen elastischen Gelenkkörper. Der elastische Gelenkkörper ist als Scheibe ausgebildet. Ein Freiraum zwischen der Tilgernabe und einer Aufnahme der Schwungmasse wird durch Stützelemente ausgefüllt. Dadurch wird eine radiale Auslenkbarkeit der Schwungmasse relativ zu der Tilgernabe eingeschränkt.
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Eine weitere Wellenkupplung, bei der eine radiale Auslenkbarkeit der Schwungmasse relativ zu der Tilgernabe eingeschränkt ist, ist aus
DE 10 2010 021 192 A1 bekannt.
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Aus
DE 10 2008 059 082 A1 geht ein Schwingungstilger für eine Welle hervor, bei dem ein Kopplungselement mit einer Tilgermasse über einen Elastomerkörper miteinander verbunden sind. Der Elastomerkörper umfasst zwei oder mehr in Reihe geschaltete Elastomerelemente.
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In 1 ist eine bekannte Wellenkupplung 1 gezeigt, die eine Schwungmasse 2, eine elastisches Gelenkscheibe 3 und eine Nabe 4 aufweist. Die Nabe 4 ist mit einer zentralen Aufnahme 5 versehen, die mit einem zentralen Elastomerelement 6 verbunden ist. Auf das Elastomerelement 6 ist eine Innenhülse 7 aufgepresst, die zur Aufnahme eines Zentraldoms 8 eines mehrarmigen Flansches 9 dient. Die Nabe 4 ist zudem mit Aussparungen 10 versehen, durch welche sich Verschraubungsdome 11 des mehrarmigen Flansches 9 erstrecken, um den Flansch 9 mit der Gelenkscheibe 3 zu verbinden, insbesondere zu verschrauben. Zur Begrenzung der torsionalen Auslenkung der Schwungmasse sind die Aussparungen mit in Axialrichtung A erstreckenden Vorsprüngen 12 versehen, die mit einem Elastomer ummantelt sind. Bei einer torsionalen Auslenkung der Schwungmasse 2 schlagen die mit Elastomer ummantelten Vorsprünge 12 an den Verschraubungsdomen 11 an und begrenzen so die torsionale Auslenkung der Schwungmasse 2.
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Die bekannte Wellenkupplung 1 hat jedoch den Nachteil, dass zur Begrenzung der torsionalen Auslenkung der Schwungmasse 2 der Flansch 9 angepasst werden muss. Hierzu ist es erforderlich, zusätzliche in Axialrichtung A erstreckende Verschraubungsdome 11 anzupassen und/oder hinzuzufügen. Dies ist jedoch gegen Ende des Kraftfahrzeug-Entstehungsprozesses oft nicht mehr möglich. Zudem ist das Anpassen und/oder Hinzufügen der Verschraubungsdome 11 sehr aufwendig und kostenintensiv, da die Verschraubungsdome 11 mittels Schmieden angepasst und/oder hinzugefügt werden müssen. Darüber hinaus muss die Nabe 4 orientiert in ein Vulkanisationswerkzeug eingelegt werden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wellenkupplung zu schaffen, die einfach und kostengünstig in den Kraftfahrzeugantriebsstrang integriert werden kann, ohne dass eine Anpassung eines Anschlussflansches erforderlich ist.
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Zur Lösung der Aufgabe wird eine Wellenkupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Wellenkupplung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Wellenkupplung zum Verbinden zweier Wellenabschnitte eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs umfasst einen Torsionsschwingungstilger und eine elastische Gelenkscheibe, wobei die Gelenkscheibe eine Anschlageinrichtung aufweist, die eine torsionale Auslenkung des Torsionsschwingungstilgers begrenzt, wobei die Gelenkscheibe einen Elastomerkörper und mehrere Buchsen zur Befestigung eines mehrarmigen Flansches aufweist, wobei wenigstens eine der Buchsen in Axialrichtung über eine Stirnfläche des Elastomerkörpers hinausragt und die Anschlageinrichtung bildet, wobei ein überstehender Abschnitt der wenigstens einen Buchse umfangsseitig mit einem Elastomer ummantelt ist. Die Verbindung der Wellenabschnitte erfolgt über Anschlussflansche oder Flansche, die mit den Wellenabschnitten verbunden sind. Die Anschlussflansche können als mehrarmige Flansche ausgebildet sein, wobei ein Flansch dem Getriebe und der andere Flansch der Kardan- oder Gelenkwelle zugeordnet ist. Über die Arme erfolgt die Befestigung der Anschlussflansche an der Wellenkupplung, insbesondere der Gelenkscheibe. Durch die Integration der Anschlageinrichtung in die Gelenkscheibe kann die Wellenkupplung nachträglich, also am Ende des Kraftfahrzeug-Entstehungsprozesses, zu dem Kraftfahrzeugantriebsstrang hinzugefügt werden, ohne dass eine Anpassung der Anschlussflansche, insbesondere des gelenkwellenseitigen Flansches, und damit eine Erweiterung des Bauraums erforderlich ist. Des Weiteren ist es nicht mehr erforderlich, die Anschlussflansche, insbesondere den gelenkwellenseitigen Flansch, mit aufwendigen und teuren zusätzlichen Flanschdomen auszustatten. Zudem muss der Torsionsschwingungstilger nicht mehr orientiert in das Vulkanisationswerkzeug eingelegt werden.
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Bevorzugt ragt ein Abschnitt der Buchse über eine Stirnfläche des Elastomerkörpers hinaus. Weiterhin bevorzugt ragt wenigstens eine derjenigen Buchsen über die Stirnfläche des Elastomerkörpers hinaus, die mit dem gelenkwellenseitigen Flansch verbunden ist. Die über die Stirnfläche hinausragende Buchse, insbesondere der über die Stirnfläche hinausragende Abschnitt der Buchse, wirkt mit dem Torsionsschwingungstilger zusammen und begrenzt dessen torsionale Auslenkung. Vorteilhaft erstreckt sich die Buchse durch eine in dem Torsionsschwingungstilger ausgebildete Aussparung, so dass bei einer torsionalen Auslenkung des Torsionsschwingungstilgers die Buchse an den Rand der Aussparung anschlägt und so die torsionale Auslenkung oder den Schwingweg des Torsionsschwingungstilgers begrenzt. Die Buchsen können in den Elastomerkörper einvulkanisiert oder nachträglich in während der Vulkanisation in den Elastomerkörper eingebrachte Öffnungen eingepresst werden.
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Vorteilhaft ragt eine Gruppe von Buchsen in Axialrichtung über die Stirnfläche des Elastomerkörpers hinaus und bildet die Anschlageinrichtung. Weiterhin vorteilhaft ragen Abschnitte einer Gruppe von Buchsen über die Stirnfläche des Elastomerkörpers hinaus und bilden die Anschlageinrichtung. Die über die Stirnfläche hinausragende Gruppe von Buchsen, insbesondere die über die Stirnfläche hinausragenden Abschnitte der Buchsen, wirken mit dem Torsionsschwingungstilger zusammen und begrenzen dessen torsionale Auslenkung. Bevorzugt ragt diejenige Gruppe von Buchsen in Axialrichtung über die Stirnfläche des Elastomerkörpers hinaus, die mit dem gelenkwellenseitigen Flansch verbunden ist. Neben einer Gruppe von Buchsen können auch alle Buchsen in Axialrichtung über die Stirnfläche des Elastomerkörpers hinausragen und die Anschlageinrichtung bilden. Ferner ist es auch denkbar, dass eine erste Gruppe von Buchsen in eine erste Axialrichtung über eine erste Stirnfläche des Elastomerkörpers hinausragt und eine zweite Gruppe von Buchsen in eine zweite Axialrichtung über eine zweite Stirnfläche des Elastomerkörpers hinausragt, wobei beide Gruppen die Anschlageinrichtung bilden. So kann beispielsweise die erste Gruppe von Buchsen in Richtung des getriebeseitigen Flansches über eine erste Stirnfläche des Elastomerkörpers hinausragen und die zweite Gruppe von Buchsen in Richtung des gelenkwellenseitigen Flansches über eine zweite Stirnfläche des Elastomerkörpers hinausragen. Vorteilhaft sind die Buchsen derart in dem Elastomerkörper angeordnet, dass diese wechselweise in die erste Axialrichtung über die erste Stirnfläche des Elastomerkörpers und in die zweite Axialrichtung über die zweite Stirnfläche des Elastomerkörpers hinausragen.
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Weiterhin vorteilhaft sind die überstehenden Abschnitte der Gruppe von Buchsen umfangsseitig mit einem Elastomer ummantelt. Das Elastomer stellt während einer torsionalen Auslenkung des Torsionsschwingungstilgers einen elastisch gedämpften Endanschlag dar. Vorteilhaft lässt sich dadurch ein progressiver Endanschlag für den Torsionsschwingungstilger bilden. Das den überstehenden Abschnitt ummantelnde Elastomer kann materialeinheitlich mit dem Elastomer des Elastomerkörpers verbunden sein.
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Vorteilhaft ist eine Stirnseite der wenigstens einen Buchse frei von einem Elastomer und dient zur Anlage eines Armes des mehrarmigen Flansches. Weiterhin vorteilhaft sind die Stirnseiten der Gruppe von Buchsen frei von einem Elastomer und dienen zur Anlage der Arme des mehrarmigen Flansches. Dadurch kann der Dom des anliegenden Armes auf die Gelenkscheibe übertragen und verbunden werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Torsionsschwingungstilger einen Schwungring, eine Tilgernabe und ein Elastomerelement auf, wobei die Tilgernabe mit Aussparungen versehen ist, wobei sich die Anschlageinrichtung durch wenigstens eine Aussparung erstreckt und mit dieser zur Begrenzung der Auslenkung des Torsionsschwingungstilgers zusammenwirkt. Bei einer torsionalen Auslenkung des Torsionsschwingungstilgers schlägt die Anschlageinrichtung an den Rand der Aussparung an. Bevorzugt erstreckt sich die über die Stirnfläche hinausragende Buchse durch wenigstens eine Aussparung und wirkt mit dieser zur Begrenzung der torsionalen Auslenkung des Torsionsschwingungstilgers zusammen. Weiterhin vorteilhaft erstreckt sich die über die Stirnfläche des Elastomerkörpers hinausragende Gruppe von Buchsen durch Aussparungen und wirken mit diesen zur Begrenzung der torsionalen Auslenkung des Torsionsschwingungstilgers zusammen. Die Tilgernabe ist bevorzugt als Tiefziehteil ausgebildet, wobei der Schwungring radialaußenseitig auf die Tilgernabe aufgepresst ist. Der Schwungring kann aus einem Grauguss hergestellt sein. Ferner kann die Tilgernabe auch derart ausgebildet sein, dass sie auf der Seite des getriebeseitigen Flansches und auf der Seite des gelenkwellenseitigen Flansches jeweils Aussparungen aufweist, wobei sich eine erste Gruppe von Buchsen durch die Aussparungen auf Seiten des gelenkwellenseitigen Flansches und eine zweite Gruppe von Buchsen durch die Aussparungen auf Seiten des getriebeseitigen Flansches erstrecken und mit diesen zusammenwirken, um so eine torsionale Auslenkung des Torsionsschwingungstilgers zu begrenzen.
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Die Ränder derjenigen Aussparungen, durch welche sich Abschnitte der Buchsen erstrecken, können mit einer Ummantelung aus einem Elastomer versehen sein. Dadurch kann die Dämpfung bei einem Anschlagen nochmals erhöht werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Tilgernabe eine zentrale Aufnahme auf, die sich in Axialrichtung erstreckt und zur Aufnahme eines Zentraldoms eines mehrarmigen Flansches dient. Vorteilhaft ist die Aufnahme als zylindrischer Hohlstutzen ausgebildet. Weiterhin vorteilhaft ist der Zentraldom in die Aufnahme eingepresst.
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Weiterhin vorteilhaft ist das Elastomerelement innerhalb der zentralen Aufnahme angeordnet. Dadurch kann eine zentrumsnahe Gummispur geschaffen werden.
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Vorteilhaft ist das Elastomerelement radialinnnenseitig von einer Innenhülse eingefasst. Die Innenhülse dient zur formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Aufnahme des Zentraldoms. Die Innenhülse kann kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit dem Elastomerelement verbunden sein.
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Nachfolgend wird die Wellenkupplung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in den Figuren schematisch dargestellt ist. Hierbei zeigen:
- 1 einen Längsschnitt durch eine bekannte Wellenkupplung;
- 2 einen Längsschnitt durch eine Wellenkupplung; und
- 3 eine perspektivische Darstellung der in 2 gezeigten Wellenkupplung.
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In den 2 und 3 ist eine Wellenkupplung 20 gezeigt, die zum Verbinden zweier Wellenabschnitte, insbesondere eines getriebeseitigen Wellenabschnitts und eines gelenkwellenseitigen Wellenabschnitts, eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugantriebsstrangs dient. Die Wellenkupplung 20 ist bevorzugt über mehrarmige Flansche, insbesondere über einen getriebeseitigen Flansch und einen gelenkwellenseitigen Flansch, mit den Wellenabschnitten verbunden. Die Flansche wiederrum sind mit den Enden der Wellenabschnitte verbindbar.
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Die Wellenkupplung 20 weist einen Torsionsschwingungstilger 22 und eine elastische Gelenkscheibe 24 auf. In den 2 und 3 ist ferner ein gelenkwellenseitiger Flansch 26 gezeigt, der mit einer nicht dargestellten Gelenkwelle oder Kardanwelle verbindbar ist. Der Flansch 26, der vorliegend als mehrarmiger Flansch ausgebildet ist, weist mehrere Arme 28 mit Öffnungen 30 und einen Zentraldom 32 auf.
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Der Torsionsschwingungstilger 22 weist einen Schwungring 34, eine Tilgernabe 36 und ein Elastomerelement 38 auf. Der Schwungring 34 ist bevorzugt aus einem Grauguss hergestellt und weist eine Aufnahmeöffnung 40 auf, in welche die Tilgernabe 36 eingepresst ist. Die Tilgernabe 36 ist als Tiefziehteil aus einem Blech ausgebildet und weist eine zentrale Aufnahme 42, die als zylindrischer Hohlstutzen ausgebildet ist, einen umgebogenen Rand 44, der an dem Schwungring 34 anliegt, und mehrere Aussparungen 46 auf, wie insbesondere in 3 ersichtlich ist.
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Das Elastomerelement 38 ist in der Aufnahme 42 aufgenommen, insbesondere daran anvulkanisiert, und bildet eine zentrumsnahe Gummispur. Das Elastomerelement 38 ist radialinnenseitig von einer Innenhülse 48 eingefasst. Wie in 2 ersichtlich ist, ist der Zentraldom 32 in die Innenhülse 48 eingesetzt, insbesondere eingepresst.
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Die Gelenkscheibe 24 ist zwischen der Aufnahme 42 und dem Rand 44 angeordnet und weist einen Elastomerkörper 50 und mehrere Buchsen 52 auf. Die Buchsen 52 können entweder in den Elastomerkörper einvulkanisiert oder nachträglich in während der Vulkanisation ausgebildeten Öffnungen des Elastomerkörpers eingepresst werden.
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Bevorzugt ist der Flansch 26, insbesondere sind dessen Arme 28, mit der Gelenkscheibe 24 verschraubt. Dazu werden die Gelenkscheibe 24 und der Flansch 26 derart zueinander positioniert, dass die Durchgänge 53 der Buchsen 52 mit den Öffnungen 30 der Arme 28 fluchten. Anschließend werden nicht dargestellte Schrauben in die Durchgänge 53 und Öffnungen 30 eingesetzt und mittels nicht dargestellter Muttern fixiert.
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Die Gelenkscheibe 24 weist ferner eine Anschlageinrichtung 54 auf, die aus einer Gruppe von Buchsen 52 gebildet ist, die in Axialrichtung A über eine Stirnfläche 56 des Elastomerkörpers 50 hinaus ragen. Wie insbesondere in den 2 und 3 ersichtlich ist, ist die die Anschlageinrichtung 54 bildende Gruppe von Buchsen 52 mit dem Flansch 26 verbunden. Die überstehenden Abschnitte 58 der Buchsen 52 ragen durch die Aussparungen 46 der Tilgernabe 36 und sind umfangsseitig mit einem Elastomer, insbesondere mit dem Elastomer des Elastomerkörpers 50, ummantelt. Die Stirnseite 60 der überstehenden Abschnitte 60 sind frei von dem Elastomer, so dass der Flansch 26, insbesondere dessen Arme 28, an den Buchsen 52 anliegen kann.
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Während einer torsionalen Auslenkung des Torsionsschwingungstilgers 22 schlägt die Tilgernabe 36 an den Buchsen 52, insbesondere an den überstehenden und mit Elastomer ummantelten Abschnitten 58, an, so dass eine Auslenkung, insbesondere eine torsionale Auslenkung, des Torsionsschwingungstilgers 22 begrenzt wird.
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In einer nicht dargestellten Ausführungsform ist es auch möglich, die Ränder der Aussparungen 46 mit einer Ummantelung aus einem Elastomer zu versehen. Ferner ist es auch denkbar, dass alle Buchsen 52 in Axialrichtung A über die Stirnfläche 56 des Elastomerkörpers 50 hinausragen und so die Anschlageinrichtung 54 bilden. Zudem ist es auch denkbar, dass eine erste Gruppe von Buchsen in einer ersten Axialrichtung über eine erste Stirnfläche des Elastomerkörpers hinausragt und sich durch erste Aussparungen der Tilgernabe erstreckt, und dass eine zweite Gruppe von Buchsen in eine zweite Axialrichtung über eine zweite Stirnfläche des Elastomerkörpers hinausragt und sich durch zweite Aussparungen der Tilgernabe erstreckt, wobei beide Gruppen von Buchsen die Anschlageinrichtung bilden.
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Durch die Integration der Anschlageinrichtung 54 in die Gelenkscheibe 24 kann die Wellenkupplung 20 nachträglich, also am Ende des Kraftfahrzeug-Entstehungsprozesses, zu dem Kraftfahrzeugantriebsstrang hinzugefügt werden, ohne dass eine Anpassung der Anschlussflansche, insbesondere des gelenkwellenseitigen Flansches 26, und damit eine Erweiterung des Bauraums erforderlich ist. Des Weiteren ist es nicht mehr erforderlich, die Anschlussflansche, insbesondere den gelenkwellenseitigen Flansch 26 mit aufwendigen und teuren zusätzlichen Flanschdomen auszustatten. Zudem muss der Torsionsschwingungstilger 22 nicht mehr orientiert in ein Vulkanisationswerkzeug eingelegt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wellenkupplung
- 2
- Schwungmasse
- 3
- Gelenkscheibe
- 4
- Nabe
- 5
- Aufnahme
- 6
- Elastomerelement
- 7
- Innenhülse
- 8
- Zentraldom
- 9
- mehrarmiger Flansch
- 10
- Aussparung
- 11
- Verschraubungsdom
- 12
- Buchse
- 20
- Wellenkupplung
- 22
- Torsionsschwingungstilger
- 24
- Gelenkscheibe
- 26
- gelenkwellenseitiger Flansch
- 28
- Arm
- 30
- Öffnung
- 32
- Zentraldom
- 34
- Schwungring
- 36
- Tilgernabe
- 38
- Elastomerelement
- 40
- Aufnahmeöffnung
- 42
- Aufnahme
- 44
- Rand
- 46
- Aussparung
- 48
- Innenhülse
- 50
- Elastomerkörper
- 52
- Buchse
- 53
- Durchgang
- 54
- Anschlageinrichtung
- 56
- Stirnfläche
- 58
- überstehender Abschnitt
- 60
- Stirnseite
- A
- Axialrichtung
