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Die Erfindung betrifft eine Welle-Nabe-Verbindung, mit deren Hilfe in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ein Drehschwingungsdämpfer mit einer Getriebeeingangswelle gekoppelt werden kann.
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Aus
DE 10 2016 208 263 A1 ist ein Drehschwingungsdämpfer für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei dem eine Ausgangsseite des Drehschwingungsdämpfers über eine als Steckverzahnung ausgestaltete Welle-Nabe-Verbindung mit einer zu einer Kupplung führenden Welle drehmomentübertragend gekoppelt sein kann.
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Es besteht ein ständiges Bedürfnis Geräuschemissionen in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zu reduzieren.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit geringen Geräuschemissionen ermöglichen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Welle-Nabe-Verbmit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Erfindungsgemäß ist eine Welle-Nabe-Verbindung zur Koppelung eines Drehschwingungsdämpfers mit einer Getriebeeingangswelle vorgesehen mit einer Ausgangsnabe zur Übertragung eines Drehmoments, einer Welle, insbesondere Getriebeeingangswelle, zum Ausleiten des Drehmoments, einer zwischen der Ausgangsnabe und der Welle ausgebildeten Steckverzahnung zur drehmomentübertragenden Koppelung der Ausgangsnabe mit der Welle, wobei zwischen der Ausgangsnabe und der Welle eine ringförmiger Aufnahmetasche ausgebildet ist, und einem in der Aufnahmetasche eingesetzten Klemmring zur Bereitstellung eines an der Ausgangsnabe und an der Welle angreifenden Reibmoments, wobei der Klemmring in radialer Richtung abstehende Einbuchtungen zur klemmenden Anlage an der Ausgangsnabe und/oder an der Welle aufweist.
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Die Steckverzahnung weist ein unvermeidbares Zahnflankenspiel auf, um die Ausgangsnabe auf die Welle aufstecken zu können. Dieses Zahnflankenspiel kann jedoch bei einer schwellenden und/oder wechselnden Belastung, insbesondere bei Nulldurchgängen des anliegenden Drehmoments, zu einem Klackern führen. Insbesondere wenn ein Kraftfahrzeugmotor des Antriebsstrangs im Leerlauf betrieben wird und/oder die Welle-Nabe-Verbindung im Wesentlichen lastfrei ist, können Drehmomentschwankungen dazu führen, dass zunächst ein Anschlagen der einen Zahnflanke eines betrachteten Zahns der Steckverzahnung und nachfolgend ein Anschlagen der anderen Zahnflanke des betrachteten Zahns erfolgt, wobei jedes Mal eine Relativdrehung der Ausgangsnabe zur Welle um das Zahnflankenspiel erfolgt. Dies führt zu störenden Anschlaggeräuschen. Mit Hilfe des an der Ausgangsnabe und an der Welle abgestützten Klemmrings kann über die Klemmkraft des Klemmrings ein bewusstes Reibmoment aufgeprägt werden. Das vom Klemmring aufgeprägte Reibmoment kann so groß gewählt sein, dass bei dem im Leerlauf des Kraftfahrzeugmotors zu erwartenden Drehmomentschwankungen das Reibmoment nicht überwunden werden kann, wodurch ein geräuschbehaftetes Hin- und Herdrehen der Ausgangsnabe relativ zur Welle vermieden werden kann. Gleichzeitig kann das Reibmoment kann so niedrig gewählt sein, dass bei einer Umkehrung der Drehmomentflusses bei einem Wechsel zwischen dem Zugbetrieb und dem Schubbetrieb das Drehmoment zu einem großen Teil über die Steckverzahnung und nicht ausschließlich über den Klemmring erfolgt. Durch die beispielsweise durch Prägen oder einem anderen spanlosen Umformverfahren erzeugten Einbuchtungen des Klemmrings kann eine definierte Anlagefläche für die Klemmkraft des Klemmrings bereitgestellt werden, so dass bei geringen Toleranzanforderungen ein definiertes Reibmoment in einem vergleichsweise engen Wertebereich aufgeprägt werden kann. Trotz geringer Herstellungskosten für den Klemmring kann das Reibmoment präzise eingestellt werden, so dass ein zu hohes und ein zu niedriges Reibmoment vermieden werden kann. Durch die Einbuchtungen des Klemmrings kann kostengünstig ein präzise eingestelltes Reibmoment aufgeprägt werden, das eine unnötige Relativdrehung der Ausgangsnabe relativ zur Welle um das Zahnflankenspiel der Steckverzahnung verhindern kann, so dass ein Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit geringen Geräuschemissionen ermöglicht ist.
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Die Welle-Nabe-Verbindung ist insbesondere zur Drehmomentübertragung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs geeignet, in dem durch die Motorordnungen des Kraftfahrzeugmotors leicht Drehschwingungen aufgeprägt werden, die mit einer schwellenden und/oder wechselnden Drehmomentübertragung mit Nulldurchgängen, die zu einem Wechsel der Drehmomentrichtung führen, korrelieren können. Vorzugsweise ist die Welle-Nabe-Verbindung zur Anbindung eines Drehschwingungsdämpfers mit einer im Drehmomentfluss im Zugbetrieb nachfolgenden Welle vorgesehen. Die Welle der Welle-Nabe-Verbindung kann eine Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes oder eine zum Kraftfahrzeuggetriebe führende Welle sein. Beispielsweise kann die Welle Teil einer Eingangsseite einer Kupplung, insbesondere Reibungskupplung, sein, mit deren Hilfe der Kraftfahrzeugmotor wahlweise mit dem Kraftfahrzeuggetriebe gekoppelt werden kann. Vorzugsweise ist die Ausgangsnabe Teil eines Drehschwingungsdämpfers.
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Der Drehschwingungsdämpfer kann eine Primärmasse und eine über ein Energiespeicherelement begrenzt verdrehbare Sekundärmasse aufweisen, wobei die Sekundärmasse die Ausgangsnabe aufweisen kann. Die Primärmasse und die über das insbesondere als Bogenfeder ausgestaltete Energiespeicherelement an die Primärmasse begrenzt verdrehbar angekoppelte Sekundärmasse können ein Feder-Masse-System ausbilden, das in einem bestimmten Frequenzbereich Drehungleichförmigkeiten in der Drehzahl und in dem Drehmoment der von einem Kraftfahrzeugmotor erzeugten Antriebsleistung dämpfen kann. Hierbei kann das Massenträgheitsmoment der Primärmasse und/oder der Sekundärmasse sowie die Federkennlinie des Energiespeicherelements derart ausgewählt sein, dass Schwingungen im Frequenzbereich der dominierenden Motorordnungen des Kraftfahrzeugmotors gedämpft werden können. Das Massenträgheitsmoment der Primärmasse und/oder der Sekundärmasse kann insbesondere durch eine angebrachte Zusatzmasse beeinflusst werden. Die Primärmasse kann eine Scheibe aufweisen, mit welcher ein Deckel verbunden sein kann, wodurch ein im Wesentlichen ringförmiger Aufnahmeraum für das Energiespeicherelement begrenzt sein kann. Die Primärmasse kann beispielsweise über in den Aufnahmeraum hinein abstehende Einprägungen tangential an dem Energiespeicherelement anschlagen. In den Aufnahmeraum kann ein Ausgangsflansch der Sekundärmasse hineinragen, der an dem gegenüberliegenden Ende des Energiespeicherelements tangential anschlagen kann. Wenn der Drehschwingungsdämpfer Teil eines Zweimassenschwungrads ist, kann die Primärmasse eine mit einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors koppelbare Schwungscheibe aufweisen. Wenn der Drehschwingungsdämpfer als Riemenscheibenentkoppler Teil einer Riemenscheibenanordnung zum Antrieb von Nebenaggregaten eines Kraftfahrzeugs mit Hilfe eines Zugmittels ist, kann die Primärmasse eine Riemenscheibe ausbilden, an deren radial äußeren Mantelfläche das Zugmittel, insbesondere ein Keilriemen, zur Drehmomentübertragung angreifen kann. Wenn der Drehschwingungsdämpfer als Scheibendämpfer insbesondere einer Kupplungsscheibe einer Reibungskupplung verwendet wird, kann die Primärmasse mit einem Reibbeläge tragenden Scheibenbereich gekoppelt sein, während die Sekundärmasse mit einer Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes gekoppelt sein kann.
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Insbesondere stehen sämtliche Einbuchtungen nach radial innen oder nach radial au-ßen ab. Der Klemmring kann in Umfangsrichtung eckig ausgestaltet sein. Insbesondere weist der Klemmring als Grundform ein Mehreck auf. Hierbei können die Ecken entweder radial außen oder radial innen anliegen, um die Klemmkraft und das damit verbundene Reibmoment aufzuprägen, während die Einbuchtungen in die jeweils andere Radialrichtung abstehen, um die Klemmkraft und das damit verbundene Reibmoment auf das jeweils andere Bauteil der Steckverzahnung aufzuprägen. Besonders bevorzugt stehen die Einbuchtungen nach radial innen ab. Durch die Einbuchtung ist es möglich zwischen den Ecken einen Reibkontakt herzustellen, ohne dass der zwischen den Ecken verlaufende Bereich als Ganzes tangential an dem festzuklemmenden Bauteil anliegen muss. Dies ermöglicht es an den Ecken einen größeren Winkel vorzusehen, wodurch es wiederum möglich ist die Anzahl der Ecken und die Anzahl der zwischen den Ecken vorgesehenen Einbuchtungen besonders groß zu wählen. Die Anzahl der Reibkontaktstellen kann erhöht werden, wodurch es vereinfacht ist bei geringen Toleranzanforderungen für den Klemmring ein definiertes aufgeprägtes Reibmoment in einem engen Toleranzbereich präzise bereitzustellen.
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Vorzugsweise geht die jeweilige Einbuchtung in axialer Richtung über einen zur Radialebene angeschrägten Verlauf in den übrigen Klemmring über, wobei insbesondere der angeschrägte Verlauf eine Einführungsschräge ausbildet. Die Einbuchtung ist dadurch nicht scharfkantig ausgeformt, so dass Kerbwirkungseffekte gering gehalten werden können. Gleichzeitig kann der angeschrägte Verlauf eine Einführungsschräge ausbilden, die es vereinfacht den Klemmring aufzustecken. Beispielsweise ist der angeschrägte Verlauf über einen Großteil seiner Erstreckung um ca. 45° ± 5° zur Radialebene angeschrägt. Dies ermöglicht bei einer hohen Klemmkraft und einem hohen aufgeprägten Reibmoment eine vergleichsweise geringe Montagekraft. Die in axialer Richtung gerichtete maximale Montagekraft beim Herstellen der Welle-Nabe-Verbindung ist insbesondere geringer als 1.000 N, vorzugsweise geringer als 750 N und besonders bevorzugt geringer als 600 N. Aufgrund des angeschrägten Verlaufs der Einbuchtungen kann, nachdem die Spitze der Einbuchtung anliegt, die erforderliche Montagekraft abfallen, beispielsweise auf ca. 300 N, bis insbesondere die axiale Endrelativlage durch ein Anschlagen an einem Axialanschlag erreicht ist und eine weitere axiale Relativbewegung formschlüssig blockiert wird.
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Besonders bevorzugt ist die Einbuchtung in radialer Richtung federnd nachgiebig ausgestaltet. Die Einbuchtung kann dadurch an der Kontaktstelle etwas elastisch deformiert werden, wodurch sich die Kontaktfläche vergrößert und durch die elastische Deformation der Einbuchtung eine Federkraft aufgeprägt werden kann. Dies führt zu einem guten Klemmen mit einem geeignet hohen Reibmoment.
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Insbesondere ist der Klemmring in Umfangsrichtung über einen Trennspalt geöffnet ausgestaltet, wobei insbesondere der Trennspalt eine Breite b von 0,2 mm ≤ b ≤ 5,0 mm, vorzugsweise 0,5 mm ≤ b ≤ 4,0 mm und besonders bevorzugt 1,0 mm ≤ b ≤ 3,0 mm aufweist. Der Klemmring ist dadurch nicht als geschlossener Ring ausgestaltet, bei dem die in tangentialer Richtung aufeinander zu weisenden Enden miteinander, beispielsweise durch Schweißen, verbunden sind. Die Herstellung des Klemmrings ist dadurch kostengünstiger. Gleichzeitig ermöglicht der Trennspalt eine Nachgiebigkeit des Klemmrings in Umfangsrichtung, so dass ein zu starkes Klemmen, das eine Montage der Welle-Nabe-Verbindung erschweren oder unmöglich macht, vermieden werden kann. Der Trennspalt ist insbesondere zu den Ecken des als Mehreck ausgestalteten Klemmrings beabstandet ausgestaltet. Der Trennspalt kann dadurch beispielsweise durch eine Einbuchtung verlaufen. Vorzugsweise ist der Trennspalt zu den Ecken beabstandet aber näher an der einen Ecke als an der gegenüberliegenden Ecke Vorgesehen. Der Trennspalt kann dadurch außermittig zu Einbuchtung vorgesehen sein, so dass es möglich ist nur an der einen Seite des Trennspalts die im Vergleich zu den übrigen Einbuchtungen nur teilweise ausgestaltete Einbuchtung vorzusehen, während an der anderen Seite des Trennspalts bis zur nächsten Ecke keine Einbuchtung, auch nicht teilweise, vorgesehen ist. Die Herstellung des Klemmrings ist dadurch vereinfacht.
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Vorzugsweise liegt der Klemmring an einer Radialseite über in axialer Richtung verlaufende im Wesentlichen linienförmige Kontaktbereiche und an einer entgegengesetzten Radialseite über in tangentialer Richtung verlaufende im Wesentlichen linienförmige Kontaktbereiche an. Beispielsweise bilden die Ecken des als Mehreck ausgestalteten Klemmrings die axial verlaufenden Kontaktbereiche aus, während die nach radial innen abstehenden Einbuchtungen die tangential verlaufenden Kontaktbereiche ausbilden. Die Länge der axial verlaufenden und der tangential verlaufenden, insbesondere im Wesentlichen linienförmigen, Kontaktbereiche kann dadurch leicht im Wesentlichen unabhängig voneinander gewählt werden, so dass eine Anpassung der jeweiligen Klemmkraft und des damit verbundenen Reibmoments leicht an die gewählten Tolerierungen angepasst werden können.
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Besonders bevorzugt weist der Klemmring in axialer Richtung betrachtet einen im Wesentlichen achteckigen Verlauf in Umfangsrichtung auf. Dies ermöglicht es für den Klemmring acht radial außen anliegende Ecken und acht radial innen anliegende Einbuchtungen zwischen den Ecken vorzusehen. Dies ermöglicht bei einer einfachen und kostengünstigen Herstellbarkeit ein hinreichend hohes Reibmoment.
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Insbesondere ist die Aufnahmetasche radial beabstandet zu der Steckverzahnung ausgebildet. Grundsätzlich ist es möglich den Klemmring in einem auch für die Steckverzahnung vorgesehenen Radiusbereich axial neben der Steckverzahnung zu positionieren. Wenn jedoch die Welle mit einem rohrförmigen Ansatz eine axiale Erstreckung der Innenverzahnung der Ausgangsnabe radial außen umgreift, können die Aufnahmetasche und der darin eingesetzte Klemmring radial außerhalb zu der Steckverzahnung in einem mit der Steckverzahnung gemeinsamen Axialbereich vorgesehen sein. Der Klemmring kann dadurch einen größeren Nenndurchmesser aufweisen, wodurch es vereinfacht ist ein hohes Reibmoment präzise bereitzustellen. Zudem kann der axiale Bauraumbedarf gering gehalten werden und anderenfalls ungenutzter Bauraum für das Aufprägen des Reibmoments genutzt werden.
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Die Erfindung betrifft ferner einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem eine Ausgangsnabe aufweisenden Drehschwingungsdämpfer, insbesondere Zweimassenschwungrad, und einer Welle, Insbesondere Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes, wobei zwischen der Ausgangsnabe und der Welle eine Welle-Nabe-Verbindung, die vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, ausgebildet ist. Durch die Einbuchtungen des Klemmrings kann kostengünstig ein präzise eingestelltes Reibmoment aufgeprägt werden, das eine unnötige Relativdrehung der Ausgangsnabe relativ zur Welle um das Zahnflankenspiel der Steckverzahnung verhindern kann, so dass ein Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit geringen Geräuschemissionen ermöglicht ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
- 1: eine schematische Schnittansicht einer Welle-Nabe-Verbindung,
- 2: eine schematische perspektivische Ansicht eines Klemmrings der Welle-Nabe-Verbindung aus 1,
- 3: eine schematische Schnittansicht entlang einer Radialebene des Klemmrings aus 2 und
- 4: ein Detail einer schematischen Schnittansicht entlang einer Axialebene des Klemmrings aus 2.
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Die in 1 dargestellte Welle-Nabe-Verbindung 10 ist in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgesehen um eine Ausgangsnabe 12, die Teil einer Ausgangsseite eines beispielsweise als Zweimassenschwungrad ausgestalteten Drehschwingungsdämpfers ist, mit einer Welle 14 drehmomentübertragend zu koppeln. Die Welle 14 kann gegebenenfalls über eine zwischengeschaltete Trennkupplung das über die Ausgangsnabe 12 insbesondere bereits schwingungsgedämpfte Drehmoment eines Kraftfahrzeugmotors an ein Kraftfahrzeuggetriebe weiterleiten. Die Ausgangsnabe 12 weist eine Innenverzahnung auf, die auf einer Außenverzahnung der Welle 14 aufgesteckt ist, um eine Steckverzahnung 16 auszubilden.
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Damit ein Zahnflankenspiel der Steckverzahnung 16 bei einer schwellenden und/oder wechselnden Drehmomentbelastung nicht zu Geräuschemissionen durch Anschlaggeräusche an den Zahnflanken führt, ist mit Hilfe einer Klemmkraft eines Klemmrings 18 ein zusätzliches Reibmoment aufgeprägt, das bei einem derartigen Belastungsfall eine Relativdrehung der Ausgangsnabe 12 zur Welle 14 reibschlüssig blockieren soll. Hierzu weist die Welle 14 einen rohrförmigen Ansatz 20 auf, der die Ausgangsnabe 12 im Bereich der Steckverzahnung 16 radial außen umgreift. Dadurch ergibt sich radial außerhalb zu der Steckverzahnung 16 eine von der Ausgangsnabe 12 und der Welle 14 begrenzte Aufnahmetasche 22, in die der Klemmring 18 eingepresst ist.
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Wie in 2 dargestellt ist der Klemmring 18 im Wesentlichen achteckig ausgestaltet, wobei die in axialer Richtung verlaufenden Ecken 24 des Klemmrings 18 im Wesentlichen linienförmig an dem Ansatz 20 der Welle 14 angepresst sind, wie in 3 dargestellt. Zwischen den Ecken 24 sind nach radial innen ausgeprägte Einbuchtungen 26 ausgebildet, die in tangentialer Richtung im Wesentlichen linienförmig an der Ausgangsnabe 12 angepresst sind, wie in 1 dargestellt. Wie in 3 dargestellt, ist der Klemmring 18 als geöffneter Ring ausgestaltet, bei dem zwischen den Ecken 24 ein Trennspalt 28 ausgebildet ist. Der Trennspalt 28 ist hierbei in Umfangsrichtung zwischen einem Kontakt des Klemmrings 18 mit der Welle 14 über eine der Ecken 24 und einem Kontakt des Klemmrings 18 mit der Ausgangsnabe 12 über eine der Einbuchtungen 26 vorgesehen. Wie in 4 dargestellt, weist die jeweilige Einbuchtung einen gegenüber der Radialebene angeschrägten Verlauf auf, so dass sich eine Einführungsschräge 30 ergibt, die das Aufstecken des, insbesondere in dem Ansatz 20 der Welle 12 vormontierten, Klemmrings 18 auf die Ausgangsnabe 12 erleichtert.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Welle-Nabe-Verbindung
- 12
- Ausgangsnabe
- 14
- Welle
- 16
- Steckverzahnung
- 18
- Klemmring
- 20
- Ansatz
- 22
- Aufnahmetasche
- 24
- Ecke
- 26
- Einbuchtung
- 28
- Trennspalt
- 30
- Einführungsschräge
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016208263 A1 [0002]
