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Die Erfindung betrifft ein Wellenelement für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Wellenelements.
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Die
DE 10 2006 060 130 A1 offenbart ein Verfahren zur Anordnung einer Geräuschdämmung in einem insbesondere rotierenden Rohr eines Kraftfahrzeugs, wobei das Innenvolumen des Rohres mit einem Schaumkern ausgefüllt wird. Der Schaumkern wird außerhalb des Rohres hergestellt und in das Rohr so eingebracht, dass der Schaumkern durch einen Presssitz mit dem Rohr verbunden wird.
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Außerdem offenbart die
EP 1 346 866 A1 eine Antriebswellenanordnung, mit einer Wellenstruktur, welche eine hohle Kavität mit einer Längsachse umfasst.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Wellenelement, ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Wellenelements zu schaffen, so dass ein besonders vorteilhaftes Geräuschverhalten realisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Wellenelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Wellenelement für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen vorzugsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagen. Das Wellenelement umfasst wenigstens eine Gelenkwelle und wenigstens ein Geräuschdämpfungselement. Um nun auf besonders gewichtsgünstige Weise ein besonders vorteilhaftes Geräuschverhalten des Wellenelements und somit des Kraftfahrzeugs, insbesondere während eines Betriebs des Wellenelements und somit des Kraftfahrzeugs, realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Gelenkwelle zumindest in einem Längenbereich der Gelenkwelle mit dem an sich hohlen Geräuschdämpfungselement versehen ist. Mit anderen Worten ist das Geräuschdämpfungselement an sich, das heißt für sich allein betrachtet, hohl. Vorzugsweise ist das Geräuschdämpfungselement über seine vollständige, in axialer Richtung der Gelenkwelle verlaufende Länge hohl, so dass in dem Geräuschdämpfungselement eine das Geräuschdämpfungselement vollständig durchdringende Durchgangsöffnung ausgebildet ist. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist durch das Geräuschdämpfungselement an sich, beziehungsweise für sich allein betrachtet, eine Durchgangsöffnung begrenzt, welche vorzugsweise das Geräuschdämpfungselement in axialer Richtung der Gelenkwelle vollständig durchdringt. Dabei ist beispielsweise ein in radialer Richtung der Gelenkwelle verlaufender Innendurchmesser der Durchgangsöffnung wesentlich größer und vorzugsweise wenigstens zwei Mal, insbesondere wenigstens fünf Mal und vorzugsweise wenigstens zehn Mal, größer als eine in radialer Richtung verlaufende Wanddicke des die Durchgangsöffnung begrenzenden Geräuschdämpfungselements an sich. Hierdurch kann das Gewicht des Geräuschdämpfungselements und somit des Wellenelements insgesamt besonders gering gehalten werden. Des Weiteren wird das Geräuschdämpfungselement zur Geräuschdämpfung beziehungsweise zur Geräuschisolation genutzt, so dass das Wellenelement während eines Betriebs des Kraftfahrzeugs keine oder nur geringfügige Geräusche emittiert.
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Um Geräusche besonders vorteilhaft dämpfen das Gewicht des Wellenelements besonders gering halten zu können, ist es vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das an sich hohle Geräuschdämpfungselement, insbesondere zumindest in dem Teilbereich, auf eine Mantelfläche der Gelenkwelle aufgebracht beziehungsweise aufgetragen ist. Somit berührt das Geräuschdämpfungselement, insbesondere über seine vollständige Länge, die Mantelfläche direkt.
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Um unerwünschte Geräusche besonders effektiv und auf besonders gewichtsgünstige Weise dämpfen zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Mantelfläche mit dem Geräuschdämpfungselement beschichtet und dabei versehen ist. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass das Geräuschdämpfungselement nicht etwa ein separat von der Mantelfläche ausgebildetes Bauelement ist, welches nach seiner Herstellung auf beziehungsweise an der Mantelfläche angeordnet wird, sondern das Geräuschdämpfungselement wird während seiner Herstellung auf die Mantelfläche aufgebracht beziehungsweise aufgetragen, wodurch die Mantelfläche mit dem Geräuschdämpfungselement während der Herstellung des Geräuschdämpfungselements beschichtet wird. Hierbei ist es insbesondere denkbar, dass das Geräuschdämpfungselement aus einem zunächst flüssigen Werkstoff, insbesondere aus Flüssiggummi, hergestellt wird, wobei der Werkstoff beispielsweise im flüssigen Zustand auf die Mantelfläche aufgebracht, insbesondere aufgetragen, wird. Daraufhin härtet beispielsweise der zunächst flüssige Werkstoff aus, insbesondere während sich der Werkstoff auf beziehungsweise an der Mantelfläche befindet. Hierdurch wird der zunächst flüssige Werkstoff in einen festen Aggregatzustand überführt, so dass das Geräuschdämpfungselement fest, das heißt in festem Aggregatzustand vorliegt. Hierdurch kann das Wellenelement besonders vorteilhaft mit dem Geräuschdämpfungselement versehen werden, wobei Geräusche besonders vorteilhaft gedämpft werden können.
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Um eine besonders vorteilhafte Geräuschdämpfung beziehungsweise Geräuschisolation zu realisieren, ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Mantelfläche eine außenumfangsseitige und somit beispielsweise konvexe Mantelfläche oder aber eine innenumfangsseitige und somit beispielsweise konkave Mantelfläche der Gelenkwelle ist. Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Geräuschdämpfungselement auf die außenumfangsseitige Mantelfläche aufgeschrumpft ist. Hierzu ist das Geräuschdämpfungselement beispielsweise als ein Schrumpfschlauch ausgebildet, welcher, insbesondere thermisch, auf die außenumfangsseitige Mantelfläche aufgeschrumpft wird. Hierzu wird beispielsweise der Schrumpfschlauch in seinem bereits hergestellten Zustand auf der Gelenkwelle angeordnet und darin anschließend erwärmt, wodurch der Schrumpfschlauch beziehungsweise das Geräuschdämpfungselement auf die außenumfangsseitige Mantelfläche aufgeschrumpft wird. Hierdurch wird die außenumfangsseitige Mantelfläche mit dem Geräuschdämpfungselement versehen, und das Geräuschdämpfungselement berührt die außenumfangsseitige Mantelfläche direkt.
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Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das Geräuschdämpfungselement auf die Mantelfläche ausgespritzt ist beziehungsweise wird. Hierdurch kann die Mantelfläche auf besonders zeit- und kostengünstige Weise mit dem Geräuschdämpfungselement versehen werden, wobei sich eine besonders vorteilhafte Geräuschdämpfung beziehungsweise Geräuschisolation realisieren lässt.
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Ferner ist es denkbar, dass die Mantelfläche durch Eintauchen der Gelenkwelle in ein Bad mit dem Geräuschdämpfungselement versehen ist beziehungsweise wird. Mit anderen Worten wird beispielsweise ein Bad bereitgestellt, welches beispielsweise aus Detektionseinheit, zuvor genannten, flüssigem Werkstoff gebildet ist. Die Gelenkwelle wird dann in das Bad und somit in den flüssigen Werkstoff eingetaucht, wodurch die Mantelfläche mit dem zunächst flüssigen Werkstoff versehen wird. Daraufhin wird beispielsweise die Gelenkwelle aus dem Bad entnommen, wobei der flüssige Werkstoff an der Mantelfläche anhaftet. Daraufhin härtet der flüssige Werkstoff aus, wodurch das Geräuschdämpfungselement fest wird. Auf diese Weise kann die Gelenkwelle besonders zeit- und kostengünstig mit dem Geräuschdämpfungselement versehen werden, und Geräusche können besonders vorteilhaft gedämpft beziehungsweise isoliert werden.
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Um eine besonders vorteilhafte Geräuschdämpfung zu realisieren, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Geräuschdämpfungselement aus einem Kunststoff, insbesondere aus Gummi, gebildet ist. Insbesondere ist das Geräuschdämpfungselement aus einem elastisch verformbaren Werkstoff, insbesondere aus einem elastisch verformbaren Kunststoff, wie beispielsweise Gummi, gebildet.
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Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn sich das Geräuschdämpfungselement zumindest in dem Teilbereich in Umfangsrichtung der Gelenkwelle vollständig umlaufend und somit unterbrechungsfrei erstreckt. Dadurch kann es besonders vorteilhafte Geräuschdämpfung realisiert werden.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug, welches wenigstens ein erfindungsgemäßes Wellenelement gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung umfasst. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
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Schließlich betrifft ein dritter Aspekt der Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Wellenelements, insbesondere gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung für ein Kraftfahrzeug. Bei dem Verfahren wird wenigstens eine Gelenkwelle zumindest in einem Längenbereich der Gelenkwelle mit einem an sich hohlen Geräuschdämpfungselement versehen. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten und des zweiten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des dritten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele bevorzugter Ausführungsbeispiele mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigt:
- 1 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht eines erfindungsgemäßen Wellenelements gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 2 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht des Wellenelements gemäß einer zweiten Ausführungsform; und
- 3 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht des Wellenelements gemäß einer dritten Ausführungsform.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Längsschnittansicht ein im Ganzen mit 1 bezeichnetes Wellenelement für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen beispielsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagen. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand das Wellenelement 1 aufweist. Außerdem weist beispielsweise das Kraftfahrzeug 1 in einem vollständig hergestellten Zustand wenigstens einen in den Figuren nicht dargestellten Antriebsmotor auf, mittels welchem wenigstens ein Rad des Kraftfahrzeugs und somit das Kraftfahrzeug insgesamt angetrieben werden kann. Das Wellenelement 1 umfasst dabei eine Gelenkwelle 6. Insbesondere kann das Rad von dem Antriebsmotor über das Wellenelement 1 beziehungsweise über die Gelenkwelle 6 angetrieben werden. Das Kraftfahrzeug umfasst ferner einen beispielsweise als selbsttragende Karosserie ausgebildeten Aufbau, wobei das Rad zumindest mittelbar drehbar an dem Aufbau gehalten ist. Insbesondere ist das Rad über eine Radaufhängung mit dem Aufbau gekoppelt, wobei die Radaufhängung Relativbewegungen zwischen dem Rad und dem Aufbau zulässt. Insbesondere kann das Rad in Fahrzeughochrichtung relativ zu dem Aufbau bewegt werden und somit beispielsweise in Fahrzeughochrichtung relativ zu dem Aufbau ein- und ausfedern. Die Gelenkwelle 6 beziehungsweise das Wellenelement 1 lässt sich dabei diese Relativbewegungen zwischen dem Rad und dem Aufbau zu und führt diese Relativbewegungen zwischen dem Rad und dem Aufbau mit aus, so dass das Rad über das Wellenelement 1 von dem Antriebsmotor angetrieben werden kann, während sich das Rad relativ zu dem Aufbau beispielsweise in Fahrzeughochrichtung bewegt.
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Die Gelenkwelle 6 umfasst ein erstes Wellenteil 2, welches vorliegend als ein Rohr und dabei, insbesondere vollständig, hohl ausgebildet ist. Das Wellenteil 2 wird daher auch als Wellenrohr oder Gelenkrohr oder Gelenkwellenrohr bezeichnet. Die Gelenkwelle 61 umfasst darüber hinaus weitere Wellenteile 3 und 4, welche beispielsweise auf in axialer Richtung der Gelenkwelle 6 beziehungsweise des Wellenteils 2 an einander gegenüberliegenden Seiten des Wellenteils 2 angeordnet sind. Die axiale Richtung der Gelenkwelle 6 und somit des Wellenteils 2 ist in 1 durch eine strichpunktierte Linie 5 veranschaulicht. Die Wellenteile 3 und 4 sind jeweils gelenkig mit dem Wellenteil 2 verbunden, so dass die Wellenteile 2 und 3 und die Wellenteile 2 und 4 jeweils relativ zueinander verschwenkbar sind, während die Wellenteile 2 und 3 beziehungsweise 2 und 4 drehmomentübertragend miteinander verbunden sind. Somit können beispielsweise vom Antriebsmotor bereitgestellte Drehmomente auf das Wellenteil 3, von dem Wellenteil 3 auf das Wellenteil 2 und von dem Wellenteil 2 auf das Wellenteil 4 übertragen werden. Von dem Wellenteil 4 können die Drehmomente auf das Rad übertragen werden, wodurch das Rad und somit das Kraftfahrzeug angetrieben werden können. Das Wellenelement 1 umfasst darüber hinaus ein auch als Dämmungselement, Isolationselement oder Geräuschisolationselement bezeichnetes Geräuschdämpfungselement 7 zur Geräuschdämpfung beziehungsweise Geräuschisolation.
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Um nun ein besonders vorteilhaftes Geräuschverhalten des Wellenelements 1 und somit des Kraftfahrzeugs insgesamt realisieren zu können, ist die Gelenkwelle 6 zumindest in einem Längenbereich L mit dem an sich hohlen Geräuschdämpfungselement 7 versehen. Mit anderen Worten ist das Geräuschdämpfungselement 7 an sich, das heißt für sich allein betrachtet, hohl ausgebildet, wodurch das Gewicht des Geräuschdämpfungselements 7 und somit des Wellenelements 1 insgesamt besonders gering gehalten werden kann. Dabei zeigt 1 eine erste Ausführungsform des Wellenelements 1. Bei der ersten Ausführungsform ist die Gelenkwelle 6, insbesondere das Wellenteil 2, in dem an sich hohlen Geräuschdämpfungselement 7 angeordnet, wobei die Gelenkwelle 6, insbesondere das Wellenteil 2, das an sich hohle Geräuschdämpfungselement 7 vollständig durchdringt. Bei der ersten Ausführungsform ist das an sich hohle Geräuschdämpfungselement 7 zumindest in dem Längenbereich L auf eine außenumfangsseitige Mantelfläche 8 der Gelenkwelle 6, insbesondere des Wellenteils 2, aufgebracht, so dass das Geräuschdämpfungselement 7 die außenumfangsseitige Mantelfläche 8 direkt beziehungsweise unmittelbar berührt. Dabei ist die außenumfangsseitige Mantelfläche 8 mit dem Geräuschdämpfungselement 7 beschichtet. Das Geräuschdämpfungselement 7 kann ein Schrumpfelement, insbesondere ein Schrumpfschlauch, sein, so dass das Geräuschdämpfungselement 7 auf die Gelenkwelle 6, insbesondere auf das Wellenteil 2 und dabei insbesondere auf die außenumfangsseitige Mantelfläche 8 aufgeschrumpft ist. Im Rahmen eines Verfahrens zum Herstellen des Wellenelements 1 wird beispielsweise die hergestellte Gelenkwelle 6 an sich und das bereits hergestellte Geräuschdämpfungselement 7 bereitgestellt. Das unabhängig von der Gelenkwelle 6 hergestellte Geräuschdämpfungselement 7 wird beispielsweise auf der Gelenkwelle 6, insbesondere auf dem Wellenteil 2, angeordnet und in der Folge erwärmt. Hierdurch wird beispielsweise das Geräuschdämpfungselement 7 auf das Wellenteil 2 und somit auf die Gelenkwelle 6, insbesondere auf die außenumfangsseitige Mantelfläche 8, aufgeschrumpft.
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Alternativ ist es denkbar, dass die außenumfangsseitige Mantelfläche 8 mit dem Geräuschdämpfungselement 7 beschichtet ist beziehungsweise wird. Dies bedeutet, dass im Rahmen des Verfahrens die an sich bereits hergestellte und somit unabhängig von dem Geräuschdämpfungselement 7 hergestellte Gelenkwelle 6 bereitgestellt wird. Daraufhin wird beispielsweise ein Werkstoff, aus welchem das Geräuschdämpfungselement 7 hergestellt wird, auf die außenumfangsseitige Mantelfläche 8 aufgebracht, so dass das Geräuschdämpfungselement 7 während seiner Herstellung auf die Mantelfläche 8 aufgebracht und dabei aufgetragen wird. Hierdurch wird die Mantelfläche 8 mit dem Geräuschdämpfungselement 7 beschichtet und somit versehen. Der Werkstoff wird beispielsweise in flüssigem Zustand, das heißt als Flüssigkeit, auf die Mantelfläche 8 aufgebracht, so dass das Geräuschdämpfungselement 7 aus dem zunächst flüssigen Werkstoff hergestellt wird. Nach dem Aufbringen des zunächst flüssigen Werkstoffs auf die Mantelfläche 8 härtet der Werkstoff, während er sich auf der Mantelfläche 8 befindet, aus, wodurch das Geräuschdämpfungselement 7 als Festkörper hergestellt wird.
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Der flüssige Werkstoff wird beispielsweise dadurch auf die Mantelfläche 8 aufgebracht, dass der flüssige Werkstoff in flüssigem Zustand auf die Mantelfläche 8 aufgesprüht beziehungsweise aufgespritzt wird. Alternativ ist es denkbar, dass ein Bad bereitgestellt wird, welches durch den flüssigen Werkstoff gebildet wird. Die unabhängig von dem Geräuschdämpfungselement 7 hergestellte Gelenkwelle 6 wird beispielsweise zumindest teilweise in das Bad eingetaucht, wodurch die Mantelfläche 8 zumindest in dem Längenbereich L mit dem flüssigen Werkstoff versehen wird. Danach kann der sich aus der Mantelfläche 8 zumindest im Längenbereich L befindende Werkstoff aushärten, wodurch das Geräuschdämpfungselement 7 als Festkörper hergestellt wird. Bereiche der Gelenkwelle 6, die frei von dem Geräuschdämpfungselement 7 beziehungsweise von dem Werkstoff bleiben sollen, werden beispielsweise markiert und somit abgedeckt und in abgedecktem Zustand in das Bad eingetaucht. Nach dem Eintauchen werden beispielsweise Abdeckungselemente zum Maskieren der Teilbereiche entfernt, so dass die maskierten Teilbereiche frei von dem Werkstoff und frei von dem Geräuschdämpfungselement 7 sind.
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Insbesondere ist es denkbar, dass eine der außenumfangsseitigen Mantelflächen 8 in radialer Richtung der Gelenkwelle 6 abgewandt und nach innen weisend in die innenumfangsseitige Mantelfläche 9 der Gelenkwelle 6 frei von Geräuschdämpfungselementen und insbesondere frei von dem Geräuschdämpfungselement 7 ist. Somit wird beispielsweise die Mantelfläche 9 maskiert und in maskiertem Zustand in das Bad eingetaucht. Dadurch wird die Mantelfläche 9 nicht mit dem Werkstoff versehen. Insbesondere ist es denkbar, dass das Wellenteil 2 ohne die Wellenteile 3 und 4 in das Bad eingetaucht und beziehungsweise mit dem Werkstoff beziehungsweise mit dem Geräuschdämpfungselement 7 versehen und danach mit den Wellenteilen 3 und 4 gelenkig verbunden wird.
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2 zeigt ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht des Wellenelements 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich insbesondere dadurch von der ersten Ausführungsform, dass das an sich hohle Geräuschdämpfungselement 7 in der Gelenkwelle 6, insbesondere in dem Wellenteil 2, angeordnet ist. Somit ist bei der zweiten Ausführungsform die innenumfangsseitige Mantelfläche 9 zumindest in dem Längenbereich L mit dem Geräuschdämpfungselement 7 versehen, während die außenumfangsseitige Mantelfläche 8 frei von Geräuschdämpfungselementen und somit frei von dem Geräuschdämpfungselement 7 ist. Insgesamt ist erkennbar, dass das Geräuschdämpfungselement 7 eine Dämpfungs- oder Dämmungsschicht zur Geräuschdämpfung beziehungsweise Geräuschisolation bildet, wobei die Dämpfungsschicht bei der ersten Ausführungsform außen, das heißt außerhalb der Gelenkwelle 6, bei der zweiten Ausführungsform innen, das heißt innerhalb der Gelenkwelle 6, angeordnet ist.
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Schließlich zeigt 3 ausschnittsweise und in einer schematischen Längsschnittansicht eine dritte Ausführungsform des Wellenelements 1. Bei der dritten Ausführungsform ist die Gelenkwelle 6 sowohl außenseitig als auch innenseitig mit einem Geräuschdämpfungselement zum Dämpfen von Geräuschen, das heißt zur Geräuschdämpfung versehen. Hierdurch kann ein besonders vorteilhaftes Geräuschverhalten realisiert werden, da vermieden werden kann, dass übermäßige Geräusche von der Gelenkwelle 6 abgestrahlt werden. Insgesamt ist ferner erkennbar, dass das Geräuschdämpfungselement 7 ein Dämpfungselement ist, mittels welchem Geräusche beziehungsweise Schwingungen gedämpft werden können. Dadurch kann eine übermäßige Geräuschabstrahlung von der Gelenkwelle 6 vermieden werden, so dass übermäßige Geräusche vermieden werden können. In der Folge kann beispielsweise ein besonders hoher Fahrkomfort für sich im Innenraum des Kraftfahrzeugs aufhaltende Insassen dargestellt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wellenelement
- 2
- Wellenteil
- 3
- Wellenteil
- 4
- Wellenteil
- 5
- strichpunktierte Linie
- 6
- Gelenkwelle
- 7
- Geräuschdämpfungselement
- 8
- außenumfangsseitige Mantelfläche
- 9
- innenumfangsseitige Mantelfläche
- L
- Längenbereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006060130 A1 [0002]
- EP 1346866 A1 [0003]
