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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Serien-Nr. 63/018,435, die am 30. April 2020 eingereicht wurde und die in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist.
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Zwischenwellenanordnungen für Motorfahrzeuge und im Spezielleren eine Zwischenwellenanordnung für ein Fahrzeug, das koaxiale Wellen aufweist, die miteinander verbunden sind.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Zwischenwellen (Z-Wellen) sind konzipiert, um eine Komponente für die Drehmomentübertragung von einer Lenksäule auf ein Lenkgetriebe zu sein. Einige bekannte Z-Wellen weisen miteinander verbundene koaxiale Wellen auf, wobei eine Welle in eine Bohrung der anderen Welle eingeführt ist. Um sicherzustellen, dass die Wellen aneinander fixiert sind, kann eine Presspassung zwischen den zusammenpassenden Wellen vorgesehen werden. Eine Presspassung kann jedoch zu hohen Ausschussraten führen, zum Teil aufgrund der hohen Kompressionskräfte, die erforderlich sind, um die Wellen zusammenzufügen, was letztendlich dazu führt, zumindest eine der Wellen zu beschädigen. Einige Bemühungen, dieser .Ausschussbildung entgegenzuwirken, umfassen das Bereitstellen der Wellen aus schwererem, dickerem Material, doch geht dies mit höheren Materialkosten und höherem Materialgewicht einher, während auch zusätzlicher Raum erforderlich ist, um die Größenzunahme der Teile unterzubringen.
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Alternativ kann eine geradlinige Passung zwischen den Wellen vorgesehen werden, um die Notwendigkeit hoher Kompressionskräfte zum Zusammenfügen der Wellen zu vermeiden, wobei eng kontrollierte Toleranzen vorgesehen werden müssen, um die geradlinige Passung zu erreichen, und die Fixierung der Wellen aneinander durch sekundäre Befestigungselemente, wie etwa Bolzen oder Schrauben, ergänzt werden muss, um sicherzustellen, dass die Wellen wie vorgesehen aneinander fixiert bleiben. Dies geht jedoch ebenfalls mit erhöhten Kosten einher, als Ergebnis davon, dass enge Toleranzen für jede der Wellen beibehalten werden müssen, und ferner nicht nur die sekundären Befestigungselemente bereitgestellt werden müssen, sondern auch die zusätzlichen Prozesse zur Bildung der Öffnungen für die Befestigungselemente und zum Fixieren der Befestigungselemente in den Öffnungen an separaten Prozessstationen. Ferner neigen die sekundären Befestigungselemente auch dazu, von den Wellen nach außen wegzuragen, und benötigen damit zusätzlichen Raum in der Verwendung, was der optimalen Konstruktion entgegensteht und kostspielig ist. Darüber hinaus kann, unabhängig von dem vorstehend erwähnten Befestigungsmechanismus, jeglicher Spielraum, der zwischen den Wellen verbleibt, etwa dort, wo ein Spielraum an einem Ende einer der Wellen gebildet wird, eine Stelle für das Eindringen von Verunreinigungen bereitstellen, was somit eine mögliche Quelle für Korrosion bildet.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Offenbarung, eine Zwischenwelle (Z-Welle) bereitzustellen, die zumindest einige der vorstehend erläuterten Nachteile bei bekannten Z-Wellen beseitigt.
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Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Offenbarung, eine Z-Welle bereitzustellen, die kompakt, leicht, robust und haltbar in der Verwendung ist, sowie wirtschaftlich bei der Herstellung und beim Einbau.
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Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Offenbarung, eine Z-Welle bereitzustellen, welche die Anzahl von Komponenten optimiert, die zur Herstellung und zum Einbau erforderlich sind.
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Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Offenbarung, eine Z-Welle bereitzustellen, welche die Anzahl von Arbeitsschritten an unterschiedlichen Arbeitsstationen optimiert, die zur Herstellung und zum Einbau erforderlich sind.
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Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Offenbarung, eine Z-Welle bereitzustellen, welche die Anzahl von Arbeitsstationen optimiert, die zur Herstellung und zum Einbau erforderlich sind.
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Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Offenbarung, eine Z-Welle bereitzustellen, welche die Menge an Ausschuss bei der Herstellung und beim Einbau minimiert.
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Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Offenbarung, eine Z-Welle bereitzustellen, welche das Risiko für das Eindringen von Verunreinigungen minimiert.
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Gemäß den Zielen, Merkmalen und Vorteilen stellt ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung eine Z-Wellenanordnung bereit. Die Z-Wellenanordnung umfasst eine erste Welle, die sich entlang einer Achse zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende erstreckt. Die erste Welle weist einen ersten röhrenförmigen Wandabschnitt mit einer inneren Oberfläche auf, die eine hohle Bohrung begrenzt, die sich in das erste Ende hinein erstreckt. Die innere Oberfläche weist eine Vielzahl sich radial nach innen erstreckenden Keilnuten auf, die sich allgemein parallel zu der Achse erstrecken, und der erste röhrenförmige Wandabschnitt weist zumindest eine Durchgangsöffnung auf. Die Z-Wellenanordnung umfasst ferner eine zweite Welle, die sich entlang einer Achse zwischen einem Kopplungsende und einem Verbindungsende erstreckt. Das Verbindungsende weist eine äußere Oberfläche auf, die für eine Spielpassung mit der inneren Oberfläche innerhalb der hohlen Bohrung der ersten Welle dimensioniert ist. Die äußere Oberfläche weist eine Vielzahl von sich radial nach außen erstreckenden Keilzähnen auf, die sich allgemein parallel zu der Achse der zweiten Welle erstrecken. Die Keilzähne sind für eine verzahnte Passung mit den Keilnuten ausgestaltet, wobei die verzahnte Passung einen allgemein gleichmäßigen gewundenen Spielraum zwischen den Keilzähnen und den Keilnuten festlegt. Die Z-Wellenanordnung umfasst ferner ein Polymermaterial, das sich in den Spielraum hinein erstreckt und sich in die zumindest eine Durchgangsöffnung hinein erstreckt, wobei das Polymermaterial die erste Welle zuverlässig an der zweiten Welle auf wirtschaftliche, robuste und haltbare Weise fixiert, während es auch das Eindringen von Verunreinigungen, etwa Fluid, Schmutz und Trümmer, durch einen Stoßfuge zwischen der ersten und zweiten Welle verhindert, wodurch das Einsetzen von Korrosion im Inneren der Z-Wellenanordnung minimiert wird und der Z-Wellenanordnung eine lange Nutzlebensdauer verliehen wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann die äußere Oberfläche der zweiten Welle mit einer ersten ringförmigen Nut versehen sein, wobei sich das Polymermaterial in die erste ringförmige Nut hinein erstreckt, um die axiale und torsionelle Fixierung zwischen der ersten und zweiten Welle zu verbessern und eine relative axiale Bewegung und Drehung dazwischen zu verhindern.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung können die Keilzähne so ausgebildet sein, dass sie sich von entgegengesetzten Seiten der ersten ringförmigen Nut weg erstrecken, um die torsionelle Fixierung zwischen der ersten und zweiten Welle zu verbessern und die relative Drehung dazwischen zu verhindern.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann der erste röhrenförmige Wandabschnitt mit einer Vielzahl der jeweils zumindest einen Durchgangsöffnungen versehen sein, wobei das Polymermaterial sich in die Vielzahl von Durchgangsöffnungen erstreckt, um die axiale und torsionelle Fixierung zwischen der ersten und zweiten Welle noch weiter zu verbessern.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann die äußere Oberfläche der zweiten Welle so vorgesehen sein, dass sie zumindest eine sich in Umfangsrichtung erstreckende zweite Nut aufweist, wobei zumindest ein Abschnitt des ersten röhrenförmigen Wandabschnitts der ersten Welle sich in die zweite Nut hinein erstreckt, um die axiale und torsionelle Fixierung zwischen der ersten und zweiten Welle noch weiter zu verbessern.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann die äußere Oberfläche der zweiten Welle mit einer Vielzahl der sich in Umfangsrichtung erstreckenden zweiten Nuten versehen sein, wobei zumindest ein Abschnitt des ersten röhrenförmigen Wandabschnitts der ersten Welle sich in die Vielzahl der sich in Umfangsrichtung erstreckenden zweiten Nuten hinein erstreckt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann das Polymermaterial so gebildet sein, dass es sich von der hohlen Bohrung durch das erste Ende der ersten Welle nach außen erstreckt, um eine ringförmige Fuge zwischen dem ersten Ende der ersten Welle und der äußeren Oberfläche des Verbindungsendes der zweiten Welle abzudichten, wodurch der Schutz gegen das Eindringen von Verunreinigungen in den Stoß zwischen der ersten und zweiten Welle verbessert wird, und so das Einsetzen von Korrosion gehemmt und die Nutzlebensdauer der Z-Welle verlängert wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann das Polymermaterial so gebildet sein, dass es sich ringförmig um das Verbindungsende der zweiten Welle von der ersten ringförmigen Nut der zweiten Welle von der hohlen Bohrung durch das erste Ende der ersten Welle nach außen erstreckt, wodurch es eine ringförmige fluiddichte Dichtung zwischen der inneren Oberfläche der ersten Welle und der äußeren Oberfläche des Verbindungsendes der zweiten Welle von der ersten ringförmigen Nut der zweiten Welle bis zu dem ersten Ende der ersten Welle bildet.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann das Polymermaterial als ein Kunststoff vorgesehen sein und kann bis zu einem vorbestimmten Druck eingespritzt werden, um eine vollständige Füllung des Spalts zwischen den Keilnuten und -zähnen sicherzustellen, wodurch die Fixierung zwischen der ersten und zweiten Welle maximiert und der Schutz gegen das Eindringen von Verunreinigungen in den Stoß zwischen der ersten und zweiten Welle maximiert wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann die erste Welle so vorgesehen werden, dass sie einen zweiten röhrenförmigen Wandabschnitt mit einer inneren Oberfläche aufweist, die eine hohle Bohrung begrenzt, die sich in das zweite Ende hinein erstreckt, wobei die innere Oberfläche des zweiten röhrenförmigen Wandabschnitts eine Vielzahl von sich radial nach innen erstreckenden Keilnuten aufweist, die sich allgemein parallel zu der Achse der ersten Welle erstrecken, und wobei der zweite röhrenförmige Wandabschnitt zumindest eine Durchgangsöffnung aufweist. Eine dritte Welle kann vorgesehen sein, die sich entlang einer Achse zwischen einem Kopplungsende und einem Verbindungsende erstreckt, wobei das Verbindungsende der dritten Welle eine äußere Oberfläche aufweist, die für eine Spielpassung innerhalb der hohlen Bohrung des zweiten röhrenförmigen Wandabschnitts dimensioniert ist. Die äußere Oberfläche der dritten Welle kann so vorgesehen sein, dass sie eine Vielzahl von sich radial nach außen erstreckenden Keilzähnen aufweist, die sich allgemein parallel zu der Achse der dritten Welle erstrecken. Die Keilzähne der dritten Welle können für eine verzahnte Passung mit den Keilnuten des zweiten röhrenförmigen Wandabschnitts ausgebildet sein, wobei die verzahnte Passung einen Spielraum zwischen den Keilzähnen der dritten Welle und den Keilnuten des zweiten röhrenförmigen Wandabschnitts festlegt. Ein Polymermaterial kann vorgesehen sein, um den Spielraum zwischen den Keilzähnen der dritten Welle und den Keilnuten des zweiten röhrenförmigen Wandabschnitts zu füllen und um sich in die zumindest eine Durchgangsöffnung des zweiten röhrenförmigen Wandabschnitts hinein zu erstrecken.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung wird ein Verfahren für den Einbau einer Zwischenwellenanordnung bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen einer ersten Welle, die sich entlang einer Achse zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende erstreckt, wobei die erste Welle einen ersten röhrenförmigen Wandabschnitt aufweist, der eine innere Oberfläche aufweist, die eine hohle Bohrung begrenzt, die sich in das erste Ende hinein erstreckt, wobei die innere Oberfläche eine Vielzahl von sich radial nach innen erstreckenden Keilnuten aufweist, die sich allgemein parallel zu der Achse erstrecken, und der erste röhrenförmige Wandabschnitt zumindest eine Durchgangsöffnung aufweist. Ferner das Bereitstellen einer zweiten Welle, die sich entlang einer Achse zwischen einem Kopplungsende und einem Verbindungsende erstreckt, wobei das Verbindungsende eine äußere Oberfläche aufweist, die eine Vielzahl von sich radial nach außen erstreckenden Keilzähnen aufweist, die sich allgemein parallel zu der Achse erstrecken. Ferner noch das Einführen des Verbindungsendes der zweiten Welle in eine Spielpassung innerhalb der hohlen Bohrung der ersten Welle und das Verzahnen der Keilzähne mit den Keilnuten und das Festlegen eines Spielraums zwischen den Keilzähnen und den Keilnuten. Anschließend das Füllen zumindest eines Abschnitts oder der Gesamtheit des Spielraums mit einem Polymermaterial und das Ausdehnen des Polymermaterials in die zumindest eine Durchgangsöffnung hinein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann das Verfahren ferner das Füllen des Spielraums mit dem Polymermaterial durch Einspritzen des Polymermaterials durch die zumindest eine Durchgangsöffnung umfassen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann das Verfahren ferner das Bereitstellen der äußeren Oberfläche der zweiten Welle auf solche Weise, dass sie eine erste ringförmige Nut aufweist, und das zumindest teilweise oder vollständige Füllen der ersten Nut mit dem Polymermaterial umfassen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann das Verfahren ferner das Bereitstellen der äußeren Oberfläche der zweiten Welle auf solche Weise, dass sie zumindest eine sich in Umfangsrichtung erstreckende zweite Nut aufweist, und das Verformen zumindest eines Abschnitts des ersten röhrenförmigen Wandabschnitts der ersten Welle auf solche Weise, dass sie sich in die zweite ringförmige Nut hinein erstreckt, umfassen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann das Verfahren ferner das Bereitstellen der äußeren Oberfläche der zweiten Welle auf solche Weise, dass sie eine Vielzahl der sich in Umfangsrichtung erstreckenden zweiten Nuten aufweist, und das Verformen zumindest eines Abschnitts des ersten röhrenförmigen Wandabschnitts der ersten Welle auf solche Weise, dass sie sich in die zweiten ringförmigen Nuten hinein erstreckt, umfassen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann das Verfahren ferner umfassen, das Polymermaterial zu veranlassen, sich von der hohlen Bohrung nach außen zu erstrecken, um eine ringförmige Fuge zwischen dem ersten Ende der ersten Welle und der zweiten Welle abzudichten.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann das Verfahren ferner das Füllen des Spielraums mit dem Polymermaterial bis zu einem vorbestimmten Druck umfassen.
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Diese und andere Ziele, Vorteile und Merkmale werden für den gewöhnlichen Fachmann aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen klar werden.
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Figurenliste
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Der Gegenstand, der als die Erfindung betrachtet wird, ist insbesondere in den Ansprüchen am Ende der Beschreibung dargelegt und konkret beansprucht. Die vorstehenden und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen deutlich, in welchen:
- 1 eine zusammengebaute Darstellung einer Z-Wellenanordnung in Übereinstimmung mit einem Aspekt der Erfindung ist;
- 2 eine Querschnittsansicht allgemein entlang einer Längsmittelachse der in 1 gezeigten Z-Wellenanordnung eines eingekreisten Abschnitts 2 ist; und
- 3A eine Querschnittsansicht allgemein entlang der Schnittlinie 3A-3A von 2 ist;
- 3A eine Querschnittsansicht allgemein entlang der Schnittlinie 3B-3B von 2 ist; und
- 3C eine Querschnittsansicht allgemein entlang der Schnittlinie 3C-3C von 2 ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Nun bezugnehmend auf die Figuren, wo die Erfindung unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen ohne Einschränkung darauf beschrieben wird, veranschaulicht 1 eine beispielhafte Zwischenwellen- oder Z-Wellen-Anordnung 10, die allgemein beispielhaft und ohne Einschränkung eine erste Welle 12, eine zweite Welle 14 und eine dritte Welle 16 umfasst, die aneinander gegen relative axiale Bewegung und gegen relative Drehung zueinander während des normalen Betriebs fixiert befestigt sind. In der beispielhaften Ausführungsform ist die Z-Wellenanordnung 10 zur Verwendung in einer Fahrzeug-Lenksäulenanordnung (nicht dargestellt) ausgestaltet, die ein Universalgelenk (U-Gelenk) oder Gleichlaufgelenk (CV-Gelenk) 17 an einem Kopplungsende der zweiten Welle 14, das für die gekoppelte Befestigung mit einer Lenkungs-Zahnstange oder einem Zahnrad (nicht dargestellt) ausgestaltet ist, und eine Gabel oder ein Element 19 an einem Kopplungsende der dritten Welle 16 aufweist, das für die gekoppelte Befestigung an einer Lenkradanordnung (nicht dargestellt) ausgestaltet ist. Es sollte jedoch klar sein, dass die hierin beschriebene Wellenanordnung 10 in einem beliebigen anderen geeigneten System verwendet werden kann.
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2 veranschaulicht eine vergrößerte Querschnittsansicht allgemein entlang einer Längsmittelachse A der in 1 gezeigten Z-Wellenanordnung, wobei der Abschnitt ein in 1 eingekreister und mit der Bezugszahl 2 identifizierter Abschnitt ist. Die Längsmittelachse A ist eine gemeinsame Längsmittelachse für jede von der ersten Welle 12, der zweiten Welle 14 und der dritten Welle 16, so dass die jeweiligen Wellen 12, 14, 16 koaxial miteinander ausgerichtet sind.
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Die erste Welle 12 ist so dargestellt, dass sie sich entlang der Achse A zwischen einem offenen ersten Ende 20 und einem offenen zweiten Ende 22 erstreckt. Die erste Welle 12 weist, rein beispielhaft und ohne Einschränkung, einen ersten röhrenförmigen Wandabschnitt 24 mit einer zylindrisch-geradlinigen, glatten äußeren Oberfläche 25 und einer inneren Oberfläche 26 auf, die eine hohle Bohrung 28 begrenzt, die sich in das erste Ende 20 hinein erstreckt. In der gezeigten Ausführungsform ist die erste Welle 12, rein beispielhaft und ohne Einschränkung, ein strikt röhrenförmiges Element, mit einer konstanten geometrischen Gestalt entlang seiner Länge, das einfach extrudiert werden kann, so dass die hohle Bohrung 28 sich von dem ersten Ende 20 bis zu dem zweiten Ende 22 erstreckt. Somit ist die erste Welle 12 so dargestellt, dass sie einen zweiten röhrenförmigen Wandabschnitt 24' aufweist, mit einer inneren Oberfläche 26', welche die hohle Bohrung 28 begrenzt, die sich in das zweite Ende 22 hinein erstreckt. Der Einfachheit halber wird die hierin folgende Beschreibung auf eine fixierte Verbindung zwischen dem ersten Ende 20 der ersten Welle 12 und der zweiten Welle 14 bezogen, wobei klar sein sollte, dass eine fixierte Verbindung zwischen dem zweiten Ende 22 der ersten Welle 12 und der dritten Welle 16 auf dieselbe Art ausgebildet werden kann. Die innere Oberfläche 26 weist eine Vielzahl von sich radial nach innen erstreckenden Keilnuten 30 auf, die sich allgemein parallel zu der Achse A erstrecken, und der erste röhrenförmige Wandabschnitt 24 weist zumindest eine Durchgangsöffnung 32 auf. Die veranschaulichte beispielhafte Ausführungsform ist so dargestellt, dass sie eine Vielzahl der Durchgangsöffnungen 32 aufweist, wobei, rein beispielhaft und ohne Einschränkung, ein erstes Paar von diametral gegenüberliegenden Durchgangsöffnungen 32 axial von einem zweiten Paar von diametral gegenüberliegenden Durchgangsöffnungen 32 beabstandet ist.
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Die zweite Welle 14 erstreckt sich entlang der Achse A zwischen einem Verbindungsende 34 und einem Kopplungsende 36 (an dem U-Gelenk 17 fixiert). Das Verbindungsende 34 der zweiten Welle 14 weist eine äußere Oberfläche 38 auf, die für eine Spielpassung innerhalb der hohlen Bohrung 28 der ersten Welle 12 dimensioniert ist, wodurch alle Schwierigkeiten in Verbindung mit Presspassungen beseitigt werden, und auch relativ großzügige Toleranzen zwischen der ersten 12 und zweiten 14 Welle geschaffen werden und damit die Kosten in Verbindung mit Herstellung und Einbau derselben verringert werden. Die äußere Oberfläche 38 weist eine Vielzahl von sich radial nach außen erstreckenden Keilzähnen 40 auf, die sich allgemein parallel zu der Achse A der zweiten Welle 14 erstrecken. Die Keilzähne 40 sind für eine verzahnte lockere Passung mit den Keilnuten 30 ausgestaltet, wobei die verzahnte Passung einen allgemein gleichmäßigen gewundenen Spielraum G zwischen den Keilzähnen 40 und den Keilnuten 30 festlegt. Da die vorstehend erwähnte fixierte Verbindung zwischen der ersten Welle 12 und der dritten Welle 16 dieselbe sein kann, sollte klar sein, dass ein Verbindungsende 34' der dritten Welle 16 auf dieselbe Weise ausgestaltet sein kann, wie dies für das Verbindungsende 34 der zweiten Welle 14 beschrieben wurde.
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Die Z-Wellenanordnung 10 umfasst ferner ein Polymermaterial 42, das zumindest zum Teil oder vollständig den Spielraum G (3C) füllt und sich in die Durchgangsöffnungen 32 (3B) hinein erstreckt. Das Polymermaterial 42 dient dazu, die erste Welle 12 zuverlässig in einer wirtschaftlichen, robusten und haltbaren Weise an der zweiten Welle 14 zu fixieren, während es auch das Eindringen von Verunreinigungen, etwa Fluid, Schmutz und Trümmer, durch eine Stoßfuge zwischen der ersten und zweiten Welle verhindert und dadurch der Z-Wellenanordnung eine lange Nutzlebensdauer verleiht. Das Polymermaterial 42 kann sich, wie in 3 dargestellt, auf durchgehende Weise um den gesamten Umfang der zweiten Welle 14 erstrecken und dadurch den Kontakt Metall auf Metall zwischen der ersten und zweiten Welle 12, 14 in dem Bereich der verzahnten Keilmerkmale 30, 40 verhindern, und somit zur Dämpfung der Übertragung von Schwingungen dazwischen wirken. Es ist unnötig, zu wiederholen, dass das Polymermaterial 42 auch verwendet wird, um die erste Welle 12 und die dritte Welle 16 auf dieselbe Weise wie dargestellt aneinander zu fixieren.
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Die äußere Oberfläche 38 der zweiten Welle 14 kann so vorgesehen sein, dass sie zumindest eine in Umfangsrichtung durchgehende erste ringförmige Nut aufweist, die als eine Vielzahl, und insbesondere als ein Paar von ersten ringförmigen Nuten 44 gezeigt ist, die axial voneinander beabstandet angeordnet sind. Das Polymermaterial 42 füllt zumindest zum Teil oder vollständig die ersten ringförmigen Nuten 44, um die axiale und torsionelle Fixierung zwischen der ersten 12 und zweiten 14 Welle zu verbessern, um die relative axiale Bewegung und Drehung dazwischen zu verhindern. Die ersten ringförmigen Nuten 44 können so gebildet sein, dass sie sich in die Keilzähne 40 hinein erstrecken, so dass die Keilzähne 40 sich von entgegengesetzten Seiten der ersten ringförmigen Nuten 44 weg und davon nach außen erstrecken, um die torsionelle Fixierung zwischen der ersten 12 und zweiten 14 Welle zu verbessern, um die relative Drehung dazwischen zu verhindern.
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Die äußere Oberfläche 38 kann ferner so vorgesehen sein, dass sie zumindest eine Kerbe oder sich in Umfangsrichtung erstreckende zweite Nut 46 aufweist, wobei die zumindest eine zweite Nut 46 als eine Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten zweiten Nuten 46 vorgesehen werden kann, die, rein beispielhaft und ohne Einschränkung, als ein Paar von zweiten Nuten 46 gezeigt sind, die sich in einander diametral gegenüberliegender, in Umfangsrichtung voneinander beabstandeter Beziehung erstrecken. Der Fachmann wird andere Orientierungen kennen, darunter auch eine solche, bei der die zweite(n) Nut(en) eine in Umfangsrichtung durchgehende ringförmige Nut ist/sind. Um die Fixierung der ersten Welle 12 an der zweiten Welle 14 weiter zu verbessern, kann ein Abschnitt 48 des ersten röhrenförmigen Wandabschnitts 24 der ersten Welle 12 so verformt werden, dass er sich in die zweite(n) Nut(en) 46 hinein erstreckt und dadurch verformte Abschnitte 48 bildet, um die axiale und torsionelle Fixierung zwischen der ersten und zweiten Welle weiter zu verbessern. In der gezeigten Ausführungsform liegen die zweiten Nuten 46 zwischen der ersten ringförmigen Nut 44 und dem Verbindungsende 34. Der verformte Abschnitt 48 kann mechanisch hochgestellt werden, so dass er sich radial nach innen in eine verriegelte Beziehung innerhalb der zweiten Nuten 46 erstreckt, rein beispielhaft und ohne Einschränkung etwa durch einen Lappungs-, Gesenk- oder Walzprozess.
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Zusätzlich dazu, dass das Polymermaterial 42 zum Teil oder vollständig den Spielraum G zwischen den Keilnuten 30 und den Keilzähnen 40 ausfüllt, und zum Teil oder vollständig die ersten ringförmigen Nuten 42 ausfüllt, kann das Polymermaterial 42 so ausgebildet sein, dass es sich von der hohlen Bohrung 28 der ersten Welle 12 nach außen erstreckt, um einen in Umfangsrichtung durchgehenden ringförmigen Stoßbereich, der als Fuge 50 bezeichnet wird, zwischen dem ersten Ende 20 der ersten Welle 12 und der äußeren Oberfläche 38 der zweiten Welle 14 vollständig abzudichten. Das Polymermaterial 42 ist hier so dargestellt, dass es eine dünne Schicht 52, rein beispielhaft und ohne Einschränkung etwa zwischen ungefähr 0,01 mm bis 0,5 mm dick, über der Fuge 50 bildet, obwohl das Polymermaterial 42 auch bündig mit äußeren Oberflächen der ersten 12 und zweiten 14 Welle gebildet werden kann, wenn dies gewünscht wird. Somit wird der Schutz gegen das Eindringen von Verunreinigungen durch die Fuge 50 in den Stoßbereich zwischen der ersten 12 und zweiten 14 Welle optimiert, und somit wird das Einsetzen von Korrosion gehemmt und die Nutzlebensdauer der Z-Wellenanordnung 10 verlängert.
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Das Polymermaterial 42 kann als ein beliebiges geeignetes Polymermaterial vorgesehen werden, das in der Lage ist, eingespritzt und verfestigt zu werden, um ein starres, festes, haltbares Material zu bilden, etwa ein Kunststoffmaterial. Das Polymermaterial 42 kann etwa durch eine oder mehrere der Durchgangsöffnungen 32 rein beispielhaft und ohne Einschränkung bis zu einem vorbestimmten, gemessenen Druck eingespritzt werden, wobei das Erreichen des vorbestimmten Drucks eine optimale, vollständige Füllung des Spielraums G zwischen den Keilnuten 30 und -zähnen 40, sowie eine vollständige Füllung der ersten ringförmigen Nuten 44 anzeigt und sicherstellt, wodurch die Fixierung zwischen der ersten 12 und zweiten 14 Welle maximiert und der Schutz gegen das Eindringen von Verunreinigungen durch die Fuge 50 und in den Stoß zwischen der ersten 12 und zweiten 14 Welle hinein maximiert wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung wird ein Verfahren zum Zusammenbauen einer Zwischenwellenanordnung 10 bereitgestellt, wie sie vorstehend beschrieben und in den Figuren, veranschaulicht ist. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen einer ersten Welle 12, die sich entlang einer Achse A zwischen einem ersten Ende 20 und einem zweiten Ende 22 erstreckt, wobei die erste Welle 12 einen ersten röhrenförmigen Wandabschnitt 24 aufweist, der eine innere Oberfläche 26 aufweist, die eine hohle Bohrung 28 begrenzt, die sich in das erste Ende 20 hinein erstreckt, wobei die innere Oberfläche 26 eine Vielzahl von sich radial nach innen erstreckenden Keilnuten 30 aufweist, die sich allgemein parallel zu der Achse A erstrecken, und der erste röhrenförmige Wandabschnitt 24 zumindest eine Durchgangsöffnung 32 aufweist. Ferner das Bereitstellen einer zweiten Welle 14, die sich entlang einer Achse A zwischen einem Kopplungsende 36 und einem Verbindungsende 34 erstreckt, wobei das Verbindungsende 34 eine äußere Oberfläche 38 aufweist, die eine Vielzahl von sich radial nach außen erstreckenden Keilzähnen 40 aufweist, die sich allgemein parallel (allgemein parallel soll bedeuten, dass eine geringfügige Abweichung von der tatsächlichen Parallele vorliegen könnte, etwa um wenige Grad oder noch weniger) oder tatsächlich parallel zu der Achse A erstrecken. Ferner noch das Einführen des Verbindungsendes 34 der zweiten Welle 14 in eine Spielpassung innerhalb der hohlen Bohrung 28 der ersten Welle 12, während die zweite Welle 14 mit der ersten Welle 12 ausgerichtet und in koaxialer Ausrichtung damit gehalten wird, und das Verzahnen der Keilzähne 40 mit den Keilnuten 30 und Festlegen eines allgemein gleichmäßigen Spielraums G zwischen den Keilzähnen 40 und den Keilnuten 30. Anschließend das zumindest teilweise oder vollständige Füllen des Spielraums G mit einem Polymermaterial 42 und Ausdehnen des Polymermaterials 42 in die zumindest eine Durchgangsöffnung 32 hinein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann das Verfahren ferner das zumindest teilweise oder vollständige Füllen des Spielraums G mit dem Polymermaterial 42 durch Einspritzen des Polymermaterials 42 unter Druck durch die zumindest eine der Durchgangsöffnungen 32 umfassen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann das Verfahren ferner das Bereitstellen der äußeren Oberfläche 38 der zweiten Welle 14 auf solche Weise, dass sie zumindest eine sich in Umfangsrichtung erstreckende erste Nut 44 aufweist, und das zumindest teilweise oder vollständige Füllen der zumindest einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden ersten Nut 44 mit dem Polymermaterial 42 umfassen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann das Verfahren ferner das Bereitstellen der äußeren Oberfläche 38 der zweiten Welle 14 auf solche Weise, dass sie zumindest eine Kerbe oder sich in Umfangsrichtung erstreckende zweite Nut 46 aufweist, wobei die zumindest eine zweite Nut 46 als eine Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten zweiten Nuten 46 vorgesehen werden kann, und das Verformen zumindest eines Abschnitts des ersten röhrenförmigen Wandabschnitts 24 der ersten Welle 12 auf solche Weise umfassen, dass er sich radial nach innen in eine fixierte Beziehung mit der zumindest einen zweiten Nut 46 erstreckt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann das Verfahren ferner umfassen, das Polymermaterial 42 zu veranlassen, sich von der hohlen Bohrung 28 nach außen zu erstrecken, um eine ringförmige Fuge 50 zwischen dem ersten Ende 20 der ersten Welle 12 und der äußeren Oberfläche 38 der zweiten Welle 14 abzudichten.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann das Verfahren ferner das vollständige Füllen des Spielraums G mit dem Polymermaterial 42 bis zu einem vorbestimmten Druck umfassen, durch Überwachen und Regulieren des Drucks des Polymermaterials 42, während es eingespritzt wird.
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Während die Erfindung in Verbindung mit einer nur begrenzten Anzahl von Ausführungsformen im Detail beschrieben wurde, sollte ohne weiteres klar sein, dass die Erfindung nicht auf diese offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr kann die Erfindung modifiziert werden, um eine beliebige Anzahl von Varianten, Abwandlungen, Substitutionen oder äquivalenten Anordnungen einzubeziehen, die vorstehend nicht beschrieben wurden, die jedoch ebenfalls dem Geist und Umfang der Erfindung entsprechen. Während verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden, sollte außerdem klar sein, dass Aspekte der Erfindung auch nur einige der beschriebenen Ausführungsformen umfassen können. Einzelne Elemente oder Merkmale einer konkreten Ausführungsform sind im Allgemeinen nicht auf diese konkrete Ausführungsform beschränkt, sondern sind, sofern anwendbar, austauschbar und können in einer ausgewählten Ausführungsform verwendet werden, auch wenn sich nicht speziell so dargestellt oder beschrieben wird. Dementsprechend ist die Erfindung nicht als durch die vorstehende Beschreibung eingeschränkt anzusehen.
