DE102021211647A1

DE102021211647A1 - shaft-hub connection

Info

Publication number: DE102021211647A1
Application number: DE102021211647.7A
Authority: DE
Inventors: Jakub Sklenicka; Dietmar Heidingsfeld; Vit Prošek
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2021-10-15
Filing date: 2021-10-15
Publication date: 2023-04-20

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Welle-Nabe-Verbindung, umfassend eine Welle (1) mit einer Außenverzahnung (1a), eine an der Welle (1) angeordnete Nabe (2) mit einer Innenverzahnung (2a) sowie wenigstens ein an der Nabe (2) angeordnetes Vorspannelement (4a) mit zumindest zwei federelastischen Vorspannabschnitten (5a, 5b), wobei die Vorspannabschnitte (5a, 5b) des jeweiligen Vorspannelements (4a) in Zahneingriff mit der Außenverzahnung (1a) der Welle (1) stehen, derart, dass im montierten Zustand der Welle-Nabe-Verbindung die Nabe (2) gegenüber der Welle (1a), und umgekehrt, in Umfangsrichtung vorgespannt ist.The invention relates to a shaft-hub connection, comprising a shaft (1) with external teeth (1a), a hub (2) arranged on the shaft (1) with internal teeth (2a) and at least one on the hub (2) arranged prestressing element (4a) with at least two spring-elastic prestressing sections (5a, 5b), wherein the prestressing sections (5a, 5b) of the respective prestressing element (4a) are in toothed engagement with the external teeth (1a) of the shaft (1) in such a way that in the assembled State of the shaft-hub connection, the hub (2) relative to the shaft (1a), and vice versa, is prestressed in the circumferential direction.

Description

Die Erfindung betrifft eine Welle-Nabe-Verbindung, umfassend eine außenverzahnte Welle sowie eine innenverzahnte Nabe, wobei die Welle und die Nabe über eine Steckverzahnung miteinander gekoppelt sind.The invention relates to a shaft-hub connection, comprising an externally toothed shaft and an internally toothed hub, the shaft and the hub being coupled to one another via splines.

Aus der EP 2 643 609 A1 geht eine Verspanneinrichtung für eine Welle-Nabe-Verbindung in einer Drehmomentübertragungsvorrichtung eines Antriebstranges hervor. Die Welle-Nabe-Verbindung umfasst eine axiale Steckverzahnung zwischen einer außenverzahnten Welle und einer innenverzahnten Nabe, wobei zum Verspannen von Welle und Nabe ein außenverzahnter Zahnring vorgesehen ist, der einen Grundkörper mit an der radial äußeren Seite ausgebildeten Zähnen und an der radial inneren Seite des Grundkörpers vorgesehene und blattfederartig ausgebildete Befestigungszungen umfasst. Die dem Grundkörper gegenüberliegenden Enden der blattfederartig ausgebildeten Befestigungszungen sind an der Welle befestigt und die Zähne des Zahnringes greifen in Zähne der Nabe ein. Durch Verdrehen des Zahnringes gegen eine Kraftwirkung der Befestigungszungen ist eine Verspannkraft auf die Welle-Nabe-Verbindung im montierten Zustand erzeugt, die über die Zähne und Befestigungszungen in die Welle-Nabe-Verbindung eingeleitet wird.From the EP 2 643 609 A1 discloses a bracing device for a shaft-hub connection in a torque transmission device of a drive train. The shaft-hub connection comprises an axial spline between an externally toothed shaft and an internally toothed hub, with an externally toothed ring gear being provided for clamping the shaft and hub, which has a base body with teeth formed on the radially outer side and on the radially inner side of the Base body provided and leaf spring-like design includes fastening tongues. The ends of the fastening tongues, which are designed like leaf springs and are opposite the base body, are fastened to the shaft and the teeth of the toothed ring engage in the teeth of the hub. By twisting the ring gear against a force of the fastening tongues, a tensioning force is generated on the shaft-hub connection in the assembled state, which is introduced into the shaft-hub connection via the teeth and fastening tongues.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine alternative Welle-Nabe-Verbindung vorzuschlagen, die insbesondere ein Leerlaufklappern der Steckverzahnung verhindert. Die Aufgabe wird gelöst durch eine Welle-Nabe-Verbindung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche, der folgenden Beschreibung sowie der Figuren.The object of the present invention is to propose an alternative shaft-hub connection which, in particular, prevents the splines from rattling when idling. The object is achieved by a shaft-hub connection with the features of independent patent claim 1. Advantageous embodiments are the subject matter of the dependent claims, the following description and the figures.

Eine erfindungsgemäße Welle-Nabe-Verbindung umfasst eine Welle mit einer Au-ßenverzahnung, eine an der Welle angeordnete Nabe mit einer Innenverzahnung sowie wenigstens ein an der Nabe angeordnetes Vorspannelement mit zumindest zwei federelastischen Vorspannabschnitten, wobei die Vorspannabschnitte des jeweiligen Vorspannelements in Zahneingriff mit der Außenverzahnung der Welle stehen, derart, dass im montierten Zustand der Welle-Nabe-Verbindung die Nabe gegenüber der Welle, und umgekehrt, in Umfangsrichtung vorgespannt ist. Der montierte Zustand der Welle-Nabe-Verbindung liegt vor, wenn die Welle und die Nabe miteinander gekoppelt sind, das heißt wenn die entsprechenden Verzahnungen der Welle und der Nabe miteinander in Zahneingriff stehen, sowie das Vorspannelement derart an der Nabe angeordnet ist, dass es zwischen der Welle und der Nabe verspannt ist, um die Welle gegenüber der Nabe, und umgekehrt, in Umfangsrichtung der Welle vorzuspannen. Demgegenüber liegt ein demontierter Zustand vor, solange die Welle noch nicht mit der Nabe gekoppelt wurde.A shaft-hub connection according to the invention comprises a shaft with external teeth, a hub arranged on the shaft with internal teeth and at least one prestressing element arranged on the hub with at least two spring-elastic prestressing sections, the prestressing sections of the respective prestressing element meshing with the external teeth of the shaft in such a way that when the shaft-hub connection is assembled, the hub is prestressed in relation to the shaft and vice versa in the circumferential direction. The installed state of the shaft-hub connection is when the shaft and the hub are coupled to one another, i.e. when the corresponding toothings of the shaft and the hub are in toothed engagement with one another, and the prestressing element is arranged on the hub in such a way that it is clamped between the shaft and the hub to preload the shaft relative to the hub and vice versa in the circumferential direction of the shaft. In contrast, there is a dismantled state as long as the shaft has not yet been coupled to the hub.

Die Welle und die Nabe sind im montierten Zustand der Welle-Nabe-Verbindung über ihre jeweiligen Verzahnungen formschlüssig derart miteinander gekoppelt, dass zwischen ihnen eine Drehbewegung übertragbar ist. Die Innenverzahnung steht mit der Außenverzahnung in Zahneingriff. Diese Kopplung muss gewisse Relativbewegungen zulassen und zudem montagefreundlich ausgestaltet sein, sodass zwischen der Steckverzahnung ein gewisses Spiel vorliegt, das im Betrieb, insbesondere bei Drehrichtungsumkehr oder im Leerlauf eines Antriebsstranges, also wenn kein Drehmoment zwischen der Welle und der Nabe übertragen wird, zur Entwicklung von unerwünschten Geräuschen führt. Es kann ebenfalls bei geringen Drehmomenten zum Klappern der Steckverzahnung kommen.In the mounted state of the shaft-hub connection, the shaft and the hub are coupled to one another in a form-fitting manner via their respective toothings in such a way that a rotational movement can be transmitted between them. The internal toothing meshes with the external toothing. This coupling must allow certain relative movements and also be designed to be easy to assemble, so that there is a certain amount of play between the splines, which during operation, especially when the direction of rotation is reversed or when a drive train is idling, i.e. when no torque is being transmitted between the shaft and the hub, can lead to the development of unwanted noise. The splines can also rattle at low torques.

Die Welle kann beispielsweise eine Getriebeeingangswelle des Antriebsstranges sein sowie antriebswirksam mit einer Antriebswelle einer Antriebseinheit verbunden sein. Die Nabe kann mit einem Getriebe wirkverbunden sein. Mittels der hier vorgeschlagenen Welle-Nabe-Verbindung wird ein Klappern, insbesondere ein Leerlaufklappern, verhindert, indem die miteinander gekoppelten Bauteile zueinander vorgespannt und damit spielfrei zueinander angeordnet werden. Das jeweilige Vorspannelement ist zur Übertragung des geforderten Drehmoments vorgesehen, wobei das jeweilige Vorspannelement dieses Drehmoment durch Vorspannung bzw. Reibung zwischen der Nabe und der Welle überträgt.The shaft can be, for example, a transmission input shaft of the drive train and can be connected in a drivingly effective manner to a drive shaft of a drive unit. The hub can be operatively connected to a gearbox. The shaft-hub connection proposed here prevents rattling, in particular rattling when idling, in that the components coupled to one another are prestressed relative to one another and are therefore arranged without play relative to one another. The respective prestressing element is provided for the transmission of the required torque, with the respective prestressing element transmitting this torque through prestressing or friction between the hub and the shaft.

Zur Montage der Welle-Nabe-Verbindung wird zunächst das jeweilige Vorspannelement mit der Nabe verbunden und anschließend die Welle mit der Nabe gekoppelt. To assemble the shaft-hub connection, the respective preload element is first connected to the hub and then the shaft is coupled to the hub.

Wird nachfolgend der Wortlaut „vor der Montage der Welle-Nabe-Verbindung“ verwendet, so ist darunter der Zeitpunkt zu verstehen, in dem das jeweilige Vorspannelement mit der Nabe verbunden wurde, wobei die Welle jedoch noch nicht mit der Nabe gekoppelt wurde bzw. die Steckverzahnung noch nicht gefügt wurde. Der Wortlaut „vor der Montage des Vorspannelements“ bezeichnet den Zeitpunkt, in dem das Vorspannelement noch nicht mit der Nabe verbunden wurde.If the wording "before assembly of the shaft-hub connection" is used below, this is to be understood as the point in time at which the respective preload element was connected to the hub, but the shaft was not yet coupled to the hub or the Spline has not yet been joined. The phrase "before assembly of the preloader" refers to the point in time when the preloader has not yet been connected to the hub.

Nach der Montage des Vorspannelements und vor der Montage der Welle-Nabe-Verbindung stehen die wenigstens zwei Vorspannabschnitte über eine jeweilige Zahnflanke der Innenverzahnung der Nabe in Umfangsrichtung hervor. Wird die Welle anschließend montiert, also in die Innenverzahnung der Nabe axial eingeschoben, werden die federelastischen Vorspannabschnitte des Vorspannelements elastisch verformt und bauen dadurch eine Vorspannkraft auf. Im Vorspannelement wird mithin potenzielle Energie gespeichert. Diese Vorspannkraft bewirkt nach der Montage der Welle-Nabe-Verbindung die Verspannung der Nabe relativ zur Welle, wobei sich das Vorspannelement einerseits an der Nabe und andererseits über Vorspannabschnitte an der Welle abstützt.After the installation of the prestressing element and before the installation of the shaft-hub connection, the at least two prestressing sections protrude in the circumferential direction over a respective tooth flank of the internal toothing of the hub. If the shaft is then mounted, i.e. pushed axially into the internal gearing of the hub, the federelas matic prestressing sections of the prestressing element are elastically deformed and thereby build up a prestressing force. Potential energy is therefore stored in the prestressing element. After assembly of the shaft-hub connection, this prestressing force causes the hub to be braced relative to the shaft, with the prestressing element being supported on the one hand on the hub and on the other hand on the shaft via prestressing sections.

Unter einer „Welle“ ist ein rotierbares Bauteil des Getriebes zu verstehen, über welches je zugehörige Komponenten eines Getriebes, eines Antriebsstranges oder dergleichen drehfest miteinander verbunden sind oder über das eine derartige Verbindung bei Betätigung eines entsprechenden Schaltelements hergestellt wird. Die jeweilige Welle kann die Komponenten dabei axial oder radial oder auch sowohl axial und radial miteinander verbinden. Unter einer Welle ist nicht ausschließlich ein beispielsweise zylindrisches, drehbar gelagertes Maschinenelement zur Übertragung von Drehmomenten zu verstehen, sondern vielmehr sind hierunter auch allgemeine Verbindungselemente zu verstehen, die einzelne Bauteile oder Elemente miteinander verbinden, insbesondere Verbindungselemente, die mehrere Elemente drehfest miteinander verbinden.A “shaft” is understood to mean a rotatable component of the transmission via which associated components of a transmission, a drive train or the like are connected to one another in a torque-proof manner or via which such a connection is established when a corresponding shifting element is actuated. The respective shaft can connect the components to one another axially or radially or both axially and radially. A shaft does not only mean a cylindrical, rotatably mounted machine element for the transmission of torque, for example, but rather also general connecting elements that connect individual components or elements to one another, in particular connecting elements that connect several elements to one another in a torque-proof manner.

Die Nabe dient insbesondere dazu, ein sich drehendes Bauteil, beispielsweise die damit gekoppelte Welle, mit einem weiteren Bauteil zumindest drehfest zu verbinden und dadurch eine Kraftübertragung zu ermöglichen. Die Nabe kann wiederum beispielsweise mit einem Zahnrad, einer weiteren Welle oder dergleichen verbunden sein. Die Kraftübertragung zwischen der Welle und der Nabe erfolgt im Rahmen der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen formschlüssig, und zwar über die Steckverzahnung.The hub serves in particular to connect a rotating component, for example the shaft coupled thereto, to another component at least in a rotationally fixed manner, thereby enabling power transmission. The hub can in turn be connected, for example, to a gear wheel, another shaft or the like. Within the scope of the present invention, the power transmission between the shaft and the hub takes place essentially in a form-fitting manner, namely via the spline.

Die an den Vorspannelementen angeformten wenigstens zwei Vorspannabschnitte realisieren die Spielfreiheit zwischen der Nabe und der Welle, indem der jeweilige Vorspannabschnitt durch seine Neigung, die darin gespeicherte potenzielle Energie abzugeben, an eine Zahnflanke eines Zahnes der Außenverzahnung der Welle gedrückt wird. Damit stützt sich das jeweilige Vorspannelement zumindest mittelbar zwischen der Welle und der Nabe ab. Besonders bei geringen Lasten oder im Leerlauf ist dadurch ein permanentes, das heißt ein ununterbrochenes, zur Anlage kommen zwischen den miteinander in Steckverzahnung stehenden Teilen gewährleistet.The at least two preload sections formed on the preload elements ensure there is no backlash between the hub and the shaft in that the respective preload section is pressed against a tooth flank of a tooth of the external toothing of the shaft due to its tendency to release the potential energy stored therein. The respective pretensioning element is thus supported at least indirectly between the shaft and the hub. Particularly at low loads or when idling, this ensures permanent, ie uninterrupted, contact between the parts that are splined to one another.

Unter dem Begriff „zumindest mittelbar“ ist zu verstehen, dass zwei Bauteile über mindestens ein weiteres Bauteil, das zwischen den beiden Bauteilen angeordnet ist, miteinander (wirk-)verbunden sind oder direkt und somit unmittelbar miteinander verbunden sind. Mithin können zwischen dem jeweiligen Vorspannelement und der Nabe noch weitere Bauteile angeordnet sein, die mit dem jeweiligen Vorspannelement und/oder der Nabe wirkverbunden sind.The term “at least indirectly” is to be understood as meaning that two components are (actively) connected to one another via at least one further component which is arranged between the two components or are directly and thus directly connected to one another. Consequently, further components can be arranged between the respective prestressing element and the hub, which are operatively connected to the respective prestressing element and/or the hub.

Federelastisch bedeutet im Rahmen dieser Erfindung, dass sich das Material des jeweiligen Vorspannelements in dessen Arbeitsbereich gemäß dem Hookschen Gesetz verhält und dementsprechend eine Federkonstante besitzt. Das Material wird dabei zudem ausreichend steif gewählt, sodass zum einen eine Montage der Steckverzahnung möglich und zum anderen eine hinreichende Verspannung des jeweiligen Vorspannelements zwischen der Welle und der Nabe gewährleistet ist.In the context of this invention, spring-elastic means that the material of the respective prestressing element behaves in its working area according to Hook's law and accordingly has a spring constant. The material is also chosen to be sufficiently stiff, so that on the one hand an assembly of the spline is possible and on the other hand a sufficient tensioning of the respective pretensioning element between the shaft and the hub is ensured.

Das jeweilige Vorspannelement ist im montierten Zustand axial- und drehfest an der Nabe angeordnet. Vorzugsweise weist die Nabe einen axialen Vorsprung auf, an dem das jeweilige Vorspannelement wirksam angeordnet ist. Der axiale Vorsprung verlängert die Innenverzahnung der Nabe in axialer Richtung und weist Mittel zur Aufnahme des jeweiligen Vorspannelements auf.In the mounted state, the respective pretensioning element is arranged on the hub in an axially and rotationally fixed manner. The hub preferably has an axial projection on which the respective preloading element is operatively arranged. The axial projection extends the internal toothing of the hub in the axial direction and has means for receiving the respective prestressing element.

Nach einem Ausführungsbeispiel ist das jeweilige Vorspannelement drahtförmig ausgebildet, wobei die wenigstens zwei Vorspannabschnitte an den Enden des jeweiligen Vorspannelements angeordnet sind und sich im Wesentlichen in radialer Richtung hin zur Welle erstrecken. Draht ist ein dünnes und langgeformtes Bauteil mit in der Regel kreisförmigem Querschnitt. Denkbar sind auch weitere Querschnittsformen wie Flach-, Vierkant- oder Profildraht. Das drahtförmige Vorspannelement ist bevorzugt aus Metall ausgebildet und kann durch Drahtziehen hergestellt sein. Alternativ kann auch ein Kunststoffdraht vorgesehen sein, der aus einer Vielzahl dünner Kunststofffilamente ausgebildet ist. Das jeweilige Vorspannelement mit den federelastischen Vorspannabschnitten wird beispielsweise durch Umformen in seine geometrische Form gebracht.According to one exemplary embodiment, the respective prestressing element is wire-shaped, with the at least two prestressing sections being arranged at the ends of the respective prestressing element and extending essentially in the radial direction toward the shaft. Wire is a thin and long shaped component, usually with a circular cross-section. Other cross-sectional shapes such as flat, square or profiled wire are also conceivable. The wire-shaped prestressing element is preferably made of metal and can be produced by wire drawing. Alternatively, a plastic wire can also be provided, which is formed from a large number of thin plastic filaments. The respective prestressing element with the spring-elastic prestressing sections is brought into its geometric shape, for example, by reshaping.

Vorzugsweise ist am axialen Vorsprung der Nabe radial außen ein wenigstens teilweise umlaufender erster Hinterschnitt ausgebildet, in dem ein die beiden Vorspannabschnitte des jeweiligen Vorspannelements miteinander verbindender Verbindungsabschnitt zur Anlage kommt. Damit besteht das Vorspannelement aus mindestens zwei Vorspannabschnitten, die alle über den Verbindungsabschnitt miteinander einteilig verbunden sind. Sind mehrere Vorspannelemente vorgesehen, können mehrere am Umfang des axialen Vorsprungs ausgebildete Hinterschnitte vorgesehen sein, wobei jedes Vorspannelement in einem dazugehörigen ersten Hinterschnitt zur Anlage kommt. Alternativ kann ein umlaufend ausgebildeter einziger Hinterschnitt am axialen Vorsprung ausgebildet sein. Insbesondere der Verbindungsabschnitt weist eine komplementär zur Form des Hinterschnitts ausgebildete Außengeometrie auf. Der Verbindungsabschnitt schmiegt sich von außen an den Außenumfang des axialen Vorsprungs der Nabe an und wird im ersten Hinterschnitt in dessen Position gehalten. Die äußere Form des Verbindungsabschnitts richtet sich also im Wesentlichen nach der Außengeometrie des axialen Vorsprungs, insbesondere des wenigstens teilweise umlaufenden ersten Hinterschnitts. Das jeweilige Vorspannelement kann in den ersten Hinterschnitt eingeclipst werden, um einen sicheren Halt des jeweiligen Vorspannelements an der Nabe zu gewährleisten.An at least partially circumferential first undercut is preferably formed on the axial projection of the hub radially on the outside, in which a connecting section connecting the two prestressing sections of the respective prestressing element comes to rest. The prestressing element thus consists of at least two prestressing sections, all of which are connected to one another in one piece via the connecting section. If several prestressing elements are provided, several undercuts formed on the circumference of the axial projection can be provided, with each prestressing element coming to rest in an associated first undercut. Alternatively, a circumferentially trained single undercut on be formed axial projection. In particular, the connecting section has an external geometry designed to complement the shape of the undercut. From the outside, the connecting section nestles against the outer circumference of the axial projection of the hub and is held in its position in the first undercut. The outer shape of the connecting section is therefore based essentially on the outer geometry of the axial projection, in particular the at least partially circumferential first undercut. The respective prestressing element can be clipped into the first undercut in order to ensure that the respective prestressing element is held securely on the hub.

Bevorzugt sind die Vorspannabschnitte des jeweiligen Vorspannelements durch erste Aussparungen am axialen Vorsprung der Nabe nach radial innen geführt. Die ersten Aussparungen sind mit dem Hinterschnitt verbunden, wobei sich das jeweilige Vorspannelement auch an die Form der jeweiligen ersten Aussparung anpasst. Da das jeweilige Vorspannelement wenigstens zwei Vorspannabschnitte aufweist, ist der erste Hinterschnitt mit mindestens zwei ersten Aussparungen verbunden, um die Vorspannabschnitte über eine dazugehörige erste Aussparung zur Innenverzahnung der Nabe zu führen.The prestressing sections of the respective prestressing element are preferably guided radially inwards through first recesses on the axial projection of the hub. The first recesses are connected to the undercut, with the respective prestressing element also adapting to the shape of the respective first recess. Since the respective prestressing element has at least two prestressing sections, the first undercut is connected to at least two first cutouts in order to guide the prestressing sections via an associated first cutout to the internal toothing of the hub.

Die ersten Aussparungen sind ferner bevorzugt sich im Wesentlichen radial erstreckend an der freien axialen Stirnseite des axialen Vorsprungs ausgebildet. Mithin sind auch die Vorspannabschnitte des jeweiligen Vorspannelements sich im Wesentlichen in radialer Richtung erstreckend ausgebildet. Der jeweilige Verbindungsabschnitt verläuft somit teilweise umlaufend um den axialen Vorsprung herum, wohingegen die damit einteilig verbundenen Vorspannabschnitte nach radial innen hin zur Welle geführt sind und mit ihren freien Enden zur Längsachse der Nabe zeigen.The first recesses are also preferably formed so as to extend essentially radially on the free axial end face of the axial projection. Consequently, the prestressing sections of the respective prestressing element are also designed to extend essentially in the radial direction. The respective connecting section thus runs partially circumferentially around the axial projection, whereas the prestressing sections connected thereto in one piece are guided radially inwards towards the shaft and point with their free ends towards the longitudinal axis of the hub.

Um eine gleichmäßig Vorspannwirkung am Umfang der Nabe zu erreichen, sind drei gleichmäßig über den Umfang verteilte Vorspannelemente vorgesehen. Mit anderen Worten stehen in Summe mindestens sechs Vorspannabschnitte mit der Außenverzahnung der Welle in Eingriff, wobei am Umfang des axialen Vorsprungs drei Verbindungsabschnitte anliegen. Dadurch wird eine gleichmäßige Lastverteilung und Kraftübertragung realisiert. Denkbar sind auch zwei, vier oder mehr Vorspannelemente mit jeweils mindestens zwei Vorspannabschnitten.In order to achieve a uniform preloading effect on the circumference of the hub, three preloading elements distributed evenly over the circumference are provided. In other words, a total of at least six prestressing sections are in engagement with the external toothing of the shaft, with three connecting sections bearing against the circumference of the axial projection. This results in an even load distribution and power transmission. Two, four or more prestressing elements, each with at least two prestressing sections, are also conceivable.

Vorzugsweise sind die Vorspannabschnitte des jeweiligen Vorspannelements derart ausgeformt und an der Nabe angeordnet, dass im montierten Zustand der Welle-Nabe-Verbindung die Welle relativ zur Nabe, und umgekehrt, durch alle Vorspannabschnitte in eine einzige Umfangsrichtung vorgespannt wird. Die Vorspannung der Vorspannelemente erfolgt demnach im Sinn einer Rotationsrichtung der Welle-Nabe-Verbindung.The prestressing sections of the respective prestressing element are preferably shaped and arranged on the hub such that when the shaft-hub connection is assembled, the shaft is prestressed relative to the hub and vice versa by all prestressing sections in a single circumferential direction. The prestressing of the prestressing elements is therefore carried out in the sense of a direction of rotation of the shaft-hub connection.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel ist genau ein ringförmiges Vorspannelement vorgesehen. Damit kann auf ein oder mehrere drahtförmige Vorspannelemente verzichtet werden, wobei die Verspannung der Welle relativ zur Nabe, und umgekehrt, durch ein einziges ringförmiges Vorspannelement erfolgt.According to a further exemplary embodiment, exactly one ring-shaped pretensioning element is provided. One or more wire-shaped prestressing elements can thus be dispensed with, with the shaft being prestressed relative to the hub, and vice versa, by means of a single annular prestressing element.

Die Vorspannabschnitte des ringförmigen Vorspannelement sind vorzugsweise zahnförmig ausgebildet und am Vorspannelement nach radial innen gerichtet. Die zahnförmigen Vorspannabschnitte sind in radialer Richtung hin zur Welle ausgerichtet. Die Flanken des jeweiligen zahnförmigen Vorspannabschnitts sind komplementär zur Außenverzahnung der Welle ausgeführt, um Spannungsspitzen sowie damit eventuell einhergehende Schäden an der Außenverzahnung der Welle zu vermeiden.The prestressing sections of the annular prestressing element are preferably tooth-shaped and are directed radially inwards on the prestressing element. The tooth-shaped biasing sections are aligned in the radial direction toward the shaft. The flanks of the respective tooth-shaped prestressing section are designed to complement the external toothing of the shaft in order to avoid stress peaks and the associated damage to the external toothing of the shaft.

Bevorzugt weist die Nabe wenigstens eine zweite Aussparung auf, die dazu eingerichtet ist, bei der Montage der Welle-Nabe-Verbindung jeweils zumindest einen am Vorspannelement angeformten Rastabschnitt axial durchzuführen. Der jeweilige Rastabschnitt am Vorspannelement wird bei der Montage des Vorspannelements axial durch die jeweilige zweite Aussparung an der Nabe hindurchgeführt, um bei anschließender Drehung des Vorspannelements relativ zur Nabe einen Bajonettverschluss zwischen dem Vorspannelement und der Nabe auszubilden. Der jeweilige Rastabschnitt ist vorzugsweise radial außen am ringförmigen Vorspannelement angeformt.The hub preferably has at least one second cutout, which is designed to axially pass through at least one latching section formed on the prestressing element during assembly of the shaft-hub connection. The respective latching section on the preloading element is passed axially through the respective second recess on the hub during assembly of the preloading element in order to form a bayonet lock between the preloading element and the hub upon subsequent rotation of the preloading element relative to the hub. The respective locking section is preferably formed radially on the outside of the annular prestressing element.

Ferner bevorzugt ist der jeweilige Rastabschnitt in einem jeweiligen an der Nabe ausgebildeten zweiten Hinterschnitt aufgenommen und kommt darin in Umfangsrichtung zur Anlage. Die zweiten Hinterschnitte sind derart ausgebildet, dass das ringförmige Vorspannelement nach dessen Montage axial- und radialfest an der Nabe befestigt ist. Es können Mittel zur Sicherung des Vorspannelements in seiner rotativen Position relativ zur Nabe vorgesehen sein.Furthermore, the respective latching section is preferably accommodated in a respective second undercut formed on the hub and comes into contact therein in the circumferential direction. The second undercuts are designed in such a way that the annular prestressing element is fastened to the hub in an axially and radially fixed manner after it has been installed. Means may be provided for securing the biasing member in its rotational position relative to the hub.

Auch in diesem Ausführungsbeispiel steht jeder Vorspannabschnitt des Vorspannelements im montierten Zustand des Vorspannelements und vor der Montage der Welle-Nabe-Verbindung an der Nabe in Umfangsrichtung über eine jeweilige Zahnflanke der Innenverzahnung der Nabe hervor. Vorliegend liegt der montierte Zustand des Vorspannelements vor, wenn das Vorspannelement mit den Rastabschnitt an einem im dazugehörigen Hinterschnitt im Wesentlichen sich radial erstreckend ausgebildeten Anschlag zur Anlage kommt. Der Anschlag am Hinterschnitt und der darin aufgenommene Rastabschnitt sind derart ausgebildet, dass der zahnförmige Vorspannabschnitt im montierten Zustand des Vorspannelements und vor der Montage der Welle-Nabe-Verbindung in Umfangsrichtung über eine jeweilige Zahnflanke der Innenverzahnung der Nabe hervorsteht. Bei Montage der Welle-Nabe-Verbindung bzw. bei Kopplung der Welle mit der Nabe werden die Vorspannabschnitte und gegebenenfalls das übrige ringförmige Vorspannelement in Umfangsrichtung elastisch verformt, sodass eine potenzielle Energie im Vorspannelement gespeichert wird. Die Neigung zur Entspannung des Vorspannelements sorgt für die Verspannung der Welle relativ zur Nabe, und umgekehrt, wodurch insbesondere im Leerlauf, also wenn kein Drehmoment übertragen wird, ein Klappern zwischen der Welle und der Nabe verhindert wird. Mithin stützt sich das Vorspannelement über die Vorspannabschnitte in Umfangsrichtung einerseits an der Außenverzahnung und andererseits über den jeweiligen Rastabschnitt an der Nabe ab.In this exemplary embodiment, too, each prestressing section of the prestressing element protrudes in the circumferential direction over a respective tooth flank of the internal toothing of the hub in the assembled state of the prestressing element and before the assembly of the shaft-hub connection on the hub. In the present case, the assembled state of the pretensioning element is present when the pretensioning element with the latching section on an associated rear cut substantially radially extending trained stop comes into contact. The stop on the undercut and the latching section accommodated therein are designed in such a way that the tooth-shaped prestressing section protrudes in the circumferential direction over a respective tooth flank of the internal toothing of the hub when the prestressing element is assembled and before the assembly of the shaft-hub connection. When assembling the shaft-hub connection or when coupling the shaft to the hub, the prestressing sections and possibly the rest of the ring-shaped prestressing element are elastically deformed in the circumferential direction, so that potential energy is stored in the prestressing element. The tendency for the prestressing element to relax ensures that the shaft is braced relative to the hub and vice versa, which prevents rattling between the shaft and the hub, particularly when idling, ie when no torque is being transmitted. Consequently, the prestressing element is supported via the prestressing sections in the circumferential direction on the one hand on the external toothing and on the other hand on the hub via the respective latching section.

Vorzugsweise sind die mindestens zwei Vorspannabschnitte gegenüberliegend am Vorspannelement angeformt. Dies ermöglicht eine gleichmäßige Kraftübertragung. Bevorzugt sind am Vorspannelement zwei oder mehr Rastabschnitte vorgesehen, die entsprechenden Hinterschnitten an der Nabe aufgenommen sind. Je mehr Rastabschnitte vorgesehen sind, desto gleichmäßiger erfolgt eine Kraftübertragung mittels des Vorspannelements in die Nabe.The at least two prestressing sections are preferably formed opposite one another on the prestressing element. This enables an even power transmission. Two or more latching sections are preferably provided on the pretensioning element, which are accommodated in corresponding undercuts on the hub. The more latching sections that are provided, the more evenly the force is transmitted into the hub by means of the pretensioning element.

Ferner bevorzugt ist je ein Rastabschnitt radial betrachtet außerhalb des jeweiligen Vorspannabschnitts am Vorspannelement angeformt. Mithin weist das Vorspannelement mindestens zwei Rastabschnitte auf, die radial betrachtet außerhalb der Vorspannabschnitte ausgebildet sind. Durch die in radialer Richtung benachbarte Anordnung der Vorspannabschnitte zu den Rastabschnitten wird eine sichere Kraftübertragung zwischen der Welle und der Nabe sichergestellt. Es können weitere Rastabschnitte vorgesehen sein, die gleichmäßig oder beliebig verteilt am Außenumfang des Vorspannelements angeformt sind. Zudem ist denkbar, die Rastabschnitte je nach Position am Vorspannelement, sei es im Bereich oder radial außerhalb des jeweiligen Vorspannabschnitts oder am Umfang dazwischen, unterschiedlich zu gestalten.Furthermore, a latching section is preferably formed on the prestressing element outside of the respective prestressing section, viewed radially. Consequently, the prestressing element has at least two latching sections which, viewed radially, are formed outside of the prestressing sections. The arrangement of the prestressing sections adjacent to the latching sections in the radial direction ensures reliable power transmission between the shaft and the hub. Further latching sections can be provided, which are formed on the outer circumference of the pretensioning element in a uniform or randomly distributed manner. In addition, it is conceivable to design the latching sections differently depending on the position on the prestressing element, be it in the area or radially outside of the respective prestressing section or on the circumference in between.

Vorzugsweise ist das jeweilige Vorspannelement aus Metall oder aus Kunststoff ausgebildet. Metall weist gegenüber Kunststoff höhere Festigkeiten auf, wohingegen Kunststoff in der Regel günstiger herstellbar und leichter ist. Ein aus Kunststoff hergestelltes Vorspannelement ist beispielsweise durch Spritzguss hergestellt. Ein aus Metall hergestelltes Vorspannelement kann gewalzt, geschmiedet und/oder gestanzt hergestellt sein. Zudem können Umformschritte vorgesehen sein, um beispielsweise die Vorspannabschnitte und/oder die Rastabschnitte auszuformen. Ferner ist eine Hybridbauweise denkbar. Insbesondere kann die Haltevorrichtung aus Metall mit einem umspritzten Kunststoff ausgebildet sein.The respective prestressing element is preferably made of metal or plastic. Metal has higher strength than plastic, whereas plastic is usually cheaper to produce and lighter. A prestressing element made of plastic is made, for example, by injection molding. A metal-made biasing member may be rolled, forged, and/or stamped. In addition, forming steps can be provided in order to shape the prestressing sections and/or the latching sections, for example. A hybrid design is also conceivable. In particular, the holding device can be made of metal with an overmoulded plastic.

Die Welle-Nabe-Verbindung ist nach einem weiteren Aspekt der Erfindung in einem Torsionsdämpfer eines Antriebsstranges einsetzbar. Der Torsionsdämpfer kann ein Zwei-Massen-Schwungrad aufweisen, wobei der Torsionsdämpfer auf einer Primärseite mit dem Motor verschraubt ist und auf einer Sekundärseite mit der Nabe verbunden ist, die wiederum direkt oder indirekt mit einem Getriebe wirkverbunden ist. Zwischen der Primär- und Sekundärseite des Torsionsdämpfers kann sich ein Dämpfersystem mit Federelementen befinden, wobei ein Drehmoment in Umfangsrichtung mittels der Federelemente zwischen einer Antriebsseite und einer Abtriebsseite übertragen wird. Die Welle-Nabe-Verbindung ist insbesondere in Doppelkupplungsgetrieben oder in Hybridgetrieben vorteilhaft einsetzbar.According to a further aspect of the invention, the shaft-hub connection can be used in a torsion damper of a drive train. The torsional damper can have a dual-mass flywheel, with the torsional damper being bolted to the engine on a primary side and connected to the hub on a secondary side, which in turn is operatively connected directly or indirectly to a transmission. A damper system with spring elements can be located between the primary and secondary sides of the torsional damper, with a torque being transmitted in the circumferential direction by means of the spring elements between a drive side and a driven side. The shaft-hub connection can be used advantageously in double-clutch transmissions or in hybrid transmissions in particular.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hierbei zeigt

1 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Welle-Nabe-Verbindung gemäß einer ersten Ausführungsform,
2 eine perspektivische Teildarstellung eines montierten Vorspannelements an der Nabe der erfindungsgemäßen Welle-Nabe-Verbindung nach 1,
3 eine Ansicht der erfindungsgemäßen Welle-Nabe-Verbindung gemäß einer zweiten Ausführungsform, und
4 eine perspektivische Teildarstellung zur Veranschaulichung der Vorspannelemente der erfindungsgemäßen Welle-Nabe-Verbindung gemäß einer zweiten Ausführungsform im montierten Zustand.

Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the schematic drawings, with identical or similar elements being provided with the same reference symbols. Here shows

1 a perspective exploded view of a shaft-hub connection according to the invention according to a first embodiment,
2 a perspective partial view of a mounted prestressing element on the hub of the shaft-hub connection according to the invention 1 ,
3 a view of the shaft-hub connection according to the invention according to a second embodiment, and
4 a perspective partial view to illustrate the prestressing elements of the shaft-hub connection according to the invention according to a second embodiment in the assembled state.

Gemäß 1 bis 4 ist eine Welle-Nabe-Verbindung in zwei unterschiedlichen exemplarischen Ausführungsformen dargestellt, die jeweils beispielsweise in einem - hier nicht dargestellten - Torsionsdämpfer eines Antriebsstranges eingesetzt werden können. Die Welle-Nabe-Verbindung umfasst eine - nur in 1 teilweise dargestellte - Welle 1 mit einer Außenverzahnung 1a, eine an der Welle 1 angeordnete Nabe 2 mit einer Innenverzahnung 2a sowie ein in 1 und 2 gezeigtes einziges an der Nabe 2 angeordnetes Vorspannelement 4a, mittels dessen die Welle 1 gegenüber der Nabe in Umfangsrichtung vorgespannt wird. Die Welle-Nabe-Verbindung im Ausführungsbeispiel nach 3 und 4 weist drei Vorspannelemente 4a, 4b, 4c auf. Die Anordnung und Funktionsweise wird nachfolgend detailliert beschrieben. Das jeweilige Vorspannelement 4a, 4b, 4c kann je nach Anforderung an die Welle-Nabe-Verbindung aus Metall oder aus Kunststoff ausgebildet sein.According to 1 until 4 a shaft-hub connection is shown in two different exemplary embodiments, each for example in a - can be used torsional damper of a drive train - not shown here. The shaft-hub connection includes a - only in 1 partially shown - shaft 1 with external teeth 1a, arranged on the shaft 1 hub 2 with internal teeth tion 2a and an in 1 and 2 shown single prestressing element 4a arranged on the hub 2, by means of which the shaft 1 is prestressed relative to the hub in the circumferential direction. The shaft-hub connection in the embodiment 3 and 4 has three biasing elements 4a, 4b, 4c. The arrangement and mode of operation are described in detail below. The respective prestressing element 4a, 4b, 4c can be made of metal or plastic, depending on the requirements for the shaft-hub connection.

Die Nabe 2 weist einen axialen Vorsprung 6 auf, an dem das jeweilige Vorspannelement 4a, 4b, 4c dreh- und axialfest angeordnet ist. 1 zeigt die Welle-Nabe-Verbindung vor ihrer Montage sowie vor der Montage des Vorspannelements 4a. 2 zeigt den Zustand vor Montage der Welle-Nabe-Verbindung. Das Vorspannelement 4a ist in diesem Ausführungsbeispiel ringförmig ausgebildet und weist zwei sich gegenüberliegend angeordnete, zahnförmige Vorspannabschnitte 5a, 5b auf, die nach radial innen gerichtet sind. Mithin sind die beiden Vorspannabschnitte 5a, 5b am Innenumfang des Vorspannelements 4a angeordnet. Radial außen bzw. am Außenumfang weist das Vorspannelement 4a vier Rastabschnitte 11 auf. Radial außerhalb der Vorspannabschnitte 5a, 5b sind erste Rastabschnitte 11a angeordnet, die in Umfangsrichtung länger ausgebildet sind als zwei um 90° versetzt dazu angeordnete zweite Rastabschnitte 11 b. Die ersten Rastabschnitte 11a sind größer ausgebildet, um eine bessere Kraftübertragung zwischen der Welle 1 und der Nabe 2 zu realisieren. Die zweiten Rastabschnitte 11b dienen primär zur Führung und sicheren Positionierung des ringförmigen Vorspannelements 4a an der Nabe 2. Die ersten Rastabschnitte 11a sind jeweils gegenüberliegend und die zweiten Rastabschnitte 11b sind jeweils gegenüberliegend am Vorspannelement 4a angeformt.The hub 2 has an axial projection 6 on which the respective prestressing element 4a, 4b, 4c is arranged in a rotationally and axially fixed manner. 1 shows the shaft-hub connection before it is assembled and before the assembly of the prestressing element 4a. 2 shows the state before assembly of the shaft-hub connection. In this exemplary embodiment, the prestressing element 4a is ring-shaped and has two tooth-shaped prestressing sections 5a, 5b which are arranged opposite one another and are directed radially inwards. Consequently, the two prestressing sections 5a, 5b are arranged on the inner circumference of the prestressing element 4a. The pretensioning element 4a has four latching sections 11 radially on the outside or on the outer circumference. Arranged radially outside of the prestressing sections 5a, 5b are first latching sections 11a, which are longer in the circumferential direction than two second latching sections 11b offset by 90° thereto. The first latching sections 11a are larger in order to achieve better power transmission between the shaft 1 and the hub 2 . The second latching sections 11b serve primarily to guide and securely position the annular preloading element 4a on the hub 2. The first latching sections 11a are opposite each other and the second latching sections 11b are respectively oppositely formed on the preloading element 4a.

Die Nabe 2 weist am axialen Vorsprung 6 zweite Aussparungen 8 auf, wobei für jeden Rastabschnitt 11, 11 a, 11b eine zweite Aussparung 8 an der Nabe 2 vorgesehen ist. Die zweiten Aussparungen 8 sind dazu eingerichtet, bei der Montage des Vorspannelements 4a jeweils zumindest einen am Vorspannelement 4a angeformten Rastabschnitt 11 a, 11b axial durchzuführen. Die Rastabschnitte 11 a, 11b werden bei der Montage des Vorspannelements 4a axial durch die jeweilige zweite Aussparung 8 am axialen Vorsprung 6 der Nabe 2 hindurchgeführt, um bei anschließender Drehung des Vorspannelements 4a relativ zur Nabe 2 einen Bajonettverschluss zwischen dem Vorspannelement 4a und der Nabe 2 auszubilden. Dazu weist der axiale Vorsprung 6 der Nabe 2 zweite Hinterschnitte 10 auf, in die die Rastabschnitte 11a, 11b aufgenommen sind und in Umfangsrichtung an einem - hier nicht gezeigten - Anschlag zur Anlage kommen.The hub 2 has second recesses 8 on the axial projection 6, a second recess 8 being provided on the hub 2 for each latching section 11, 11a, 11b. The second recesses 8 are set up to pass through axially in each case at least one latching section 11a, 11b formed on the prestressing element 4a during the assembly of the prestressing element 4a. During assembly of the preloading element 4a, the latching sections 11a, 11b are passed axially through the respective second recess 8 on the axial projection 6 of the hub 2 in order to create a bayonet lock between the preloading element 4a and the hub 2 when the preloading element 4a is then rotated relative to the hub 2 to train. For this purpose, the axial projection 6 of the hub 2 has second undercuts 10, in which the latching sections 11a, 11b are received and in the circumferential direction on a stop—not shown here—come to rest.

Nach Montage des Vorspannelements 4a an der Nabe 2 und vor der Herstellung der Steckverzahnung zwischen der Welle 1 und der Nabe 2 ist jeder Vorspannabschnitt 5a, 5b des Vorspannelements 4a bezogen zur Innenverzahnung 2a der Nabe 2 derart positioniert, dass der jeweilige Vorspannabschnitt 5a, 5b in Umfangsrichtung über eine jeweilige Zahnflanke 3 der Innenverzahnung 2a der Nabe 2 hervorsteht.After assembly of the preloading element 4a on the hub 2 and before the production of the spline between the shaft 1 and the hub 2, each preloading section 5a, 5b of the preloading element 4a is positioned in relation to the internal toothing 2a of the hub 2 in such a way that the respective preloading section 5a, 5b in Circumferentially on a respective tooth flank 3 of the internal teeth 2a of the hub 2 protrudes.

Bei Herstellung der Steckverzahnung zwischen der Welle 1 und der Nabe 2 bzw. bei Montage der Welle-Nabe-Verbindung werden die Vorspannabschnitte 5a, 5b zusammen mit dem übrigen Vorspannelement 4a elastisch verformt, sodass das Vorspannelement 4a durch Speicherung von potenzieller Energie vorgespannt wird. Dadurch wird eine Vorspannkraft erzeugt, die das Vorspannelement 4a zwischen der Welle 1 und der Nabe 2 verspannt, wodurch eine spielfreie Welle-Nabe-Verbindung realisiert wird, die insbesondere ein Klappern der miteinander verbundenen Teile in einem Leerlauf des Antriebsstranges, also wenn kein Drehmoment zwischen der Welle 1 und der Nabe 2 übertragen wird, oder bei geringen zu übertragenden Drehmomenten zwischen der Welle 1 und der Nabe 2 verhindert. Im montierten Zustand der Welle-Nabe-Verbindung ist die Nabe 2 gegenüber der Welle 1, und umgekehrt, in Umfangsrichtung vorgespannt. Die zahnförmigen Vorspannabschnitte 5a, 5b sind vorliegend bezogen auf die Innenverzahnung 2a der Nabe 2 derart positioniert und werden bei der Montage der Welle-Nabe-Verbindung durch die Außenverzahnung 1a der Welle 1 derart verformt, dass die Vorspannung der Welle 1 gegenüber der Nabe 2 im Sinn einer einzigen Rotationsrichtung erfolgt. Die Krafteinleitung der Vorspannabschnitte 5a, 5b auf die Außenverzahnung 1a der Welle 1 erfolgt in die gleiche Umfangsrichtung.When producing the spline between the shaft 1 and the hub 2 or when assembling the shaft-hub connection, the preloading sections 5a, 5b are elastically deformed together with the rest of the preloading element 4a, so that the preloading element 4a is preloaded by storing potential energy. This generates a preloading force that clamps the preloading element 4a between the shaft 1 and the hub 2, whereby a backlash-free shaft-hub connection is realized, which in particular prevents rattling of the connected parts when the drive train is idling, i.e. when there is no torque between is transmitted between the shaft 1 and the hub 2, or is prevented in the case of low torques to be transmitted between the shaft 1 and the hub 2. In the mounted state of the shaft-hub connection, the hub 2 is prestressed in the circumferential direction relative to the shaft 1 and vice versa. The tooth-shaped preload sections 5a, 5b are positioned in relation to the internal toothing 2a of the hub 2 and are deformed during assembly of the shaft-hub connection by the external toothing 1a of the shaft 1 in such a way that the preload of the shaft 1 relative to the hub 2 is Sense of a single direction of rotation takes place. The application of force from the prestressing sections 5a, 5b to the external teeth 1a of the shaft 1 takes place in the same circumferential direction.

Nach einem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel gemäß 3 und 4 sind drei Vorspannelemente 4a, 4b, 4c vorgesehen, die gleichmäßig verteilt am Umfang des axialen Vorsprungs 6 der Nabe axial- und drehfest angeordnet sind. 3 und 4 zeigen den Zustand nach Montage der Vorspannelemente 4a - 4c und vor der Montage der Welle-Nabe-Verbindung. Jedes Vorspannelement 4a - 4c ist drahtförmig ausgebildet, wobei die Vorspannabschnitte 5a, 5b an den freien Enden des jeweiligen Vorspannelements 4a - 4c angeordnet und über einen Verbindungsabschnitt 5c miteinander verbunden sind. Der Verbindungsabschnitt 5c schmiegt sich radial außen an einem am axialen Vorsprung 6 ausgebildeten umlaufenden ersten Hinterschnitt 9 an. Der erste Hinterschnitt 9 sichert die Vorspannelemente 4a - 4c in ihrer Position. Die Vorspannabschnitte 5a, 5b sind aus dem ersten Hinterschnitt 9 jeweils in eine erste Aussparung 7 geführt, wo sich die Vorspannabschnitte 5a, 5b im Wesentlichen in radialer Richtung hin zur Welle 1 bzw. zur Innenverzahnung 2a der Nabe 2 erstrecken. Die ersten Aussparungen 7 sind an der freien axialen Stirnseite des axialen Vorsprungs 6 analog zu den Vorspannabschnitten 5a, 5b in im Wesentlichen radialer Richtung ausgebildet, wobei ein Querschnitt der jeweiligen ersten Aussparung 7 von radial außen nach radial innen zunimmt, um eine Verformung der Vorspannabschnitte 5a, 5b in Umfangsrichtung zu ermöglichen. Dies zeigt insbesondere 3.After a second exemplary embodiment according to 3 and 4 three prestressing elements 4a, 4b, 4c are provided, which are evenly distributed on the circumference of the axial projection 6 of the hub and are arranged in an axially and rotationally fixed manner. 3 and 4 show the state after assembly of the prestressing elements 4a - 4c and before assembly of the shaft-hub connection. Each prestressing element 4a-4c is wire-shaped, with the prestressing sections 5a, 5b being arranged at the free ends of the respective prestressing element 4a-4c and being connected to one another via a connecting section 5c. The connecting section 5c fits snugly radially on the outside against a circumferential first undercut 9 formed on the axial projection 6 . The first undercut 9 secures the pretensioning elements 4a - 4c in their position. The biasing sections 5a, 5b are each out of the first undercut 9 in a first recess 7, where the biasing sections 5a, 5b in Substantially extend in the radial direction towards the shaft 1 or towards the internal teeth 2a of the hub 2. The first recesses 7 are formed on the free axial end face of the axial projection 6 analogously to the prestressing sections 5a, 5b in a substantially radial direction, with a cross section of the respective first recess 7 increasing from radially outside to radially inside in order to prevent deformation of the prestressing sections 5a , 5b to allow in the circumferential direction. This shows in particular 3 .

Nach der Montage der Vorspannelemente 4a - 4c an der Nabe 2 und vor der Herstellung der Steckverzahnung bzw. der Montage der Welle-Nabe-Verbindung zwischen der Welle 1 und der Nabe 2 ist jeder Vorspannabschnitt 5a, 5b des Vorspannelements 4a bezogen auf die Innenverzahnung 2a der Nabe 2 derart positioniert, dass der jeweilige Vorspannabschnitt 5a, 5b in Umfangsrichtung über eine jeweilige Zahnflanke 3 der Innenverzahnung 2a der Nabe 2 hervorsteht.After the assembly of the preloading elements 4a - 4c on the hub 2 and before the production of the spline or the assembly of the shaft-hub connection between the shaft 1 and the hub 2, each preloading section 5a, 5b of the preloading element 4a is related to the internal toothing 2a the hub 2 is positioned in such a way that the respective prestressing section 5a, 5b protrudes in the circumferential direction over a respective tooth flank 3 of the internal teeth 2a of the hub 2.

Während die Welle 1 mit der Nabe 2 gekoppelt wird, verformen die Vorspannabschnitte 5a, 5b an den Vorspannelementen 4a - 4c elastisch, sodass potenzielle Energie in den Vorspannelementen 4a - 4c gespeichert wird. Dadurch wird eine Vorspannkraft erzeugt, die das jeweilige Vorspannelement 4a - 4c zwischen der Welle 1 und der Nabe 2 verspannt, wodurch eine spielfreie Welle-Nabe-Verbindung realisiert wird, die insbesondere ein Klappern der miteinander verbundenen Teile in einem Leerlauf des Antriebsstranges, also wenn kein Drehmoment zwischen der Welle 1 und der Nabe 2 übertragen wird, oder bei geringen zu übertragenden Drehmomenten zwischen der Welle 1 und der Nabe 2 verhindert. Im montierten Zustand der Welle-Nabe-Verbindung ist die Nabe 2 gegenüber der Welle 1, und umgekehrt, in Umfangsrichtung vorgespannt. Die Vorspannabschnitte 5a, 5b sind vorliegend bezogen auf die Innenverzahnung 2a der Nabe 2 derart positioniert und werden bei der Montage der Welle-Nabe-Verbindung durch die Außenverzahnung 1a der Welle 1 derart verformt, dass die Vorspannung der Welle 1 gegenüber der Nabe 2 im Sinn einer einzigen Rotationsrichtung erfolgt. Die Krafteinleitung der Vorspannabschnitte 5a, 5b auf die Außenverzahnung 1a der Welle 1 erfolgt in die gleiche Umfangsrichtung.As the shaft 1 is coupled to the hub 2, the preload portions 5a, 5b on the preload members 4a - 4c elastically deform so that potential energy is stored in the preload members 4a - 4c. This generates a prestressing force that clamps the respective prestressing element 4a - 4c between the shaft 1 and the hub 2, whereby a play-free shaft-hub connection is realized, which in particular prevents rattling of the connected parts when the drive train is idling, i.e. when no torque is transmitted between the shaft 1 and the hub 2, or is prevented in the case of low torques to be transmitted between the shaft 1 and the hub 2. In the mounted state of the shaft-hub connection, the hub 2 is prestressed in the circumferential direction relative to the shaft 1 and vice versa. The preload sections 5a, 5b are positioned in relation to the internal teeth 2a of the hub 2 and are deformed during assembly of the shaft-hub connection by the external teeth 1a of the shaft 1 such that the preload of the shaft 1 relative to the hub 2 in mind a single direction of rotation. The application of force from the prestressing sections 5a, 5b to the external teeth 1a of the shaft 1 takes place in the same circumferential direction.

BezugszeichenlisteReference List

11: WelleWave
1a1a: Außenverzahnungexternal teeth
22: Nabehub
2a2a: Innenverzahnunginternal teeth
33: Zahnflanketooth flank
4a4a: Erstes VorspannelementFirst biasing element
4b4b: Zweites VorspannelementSecond biasing element
4c4c: Drittes VorspannelementThird biasing element
5a5a: Erster VorspannabschnittFirst introductory section
5b5b: Zweiter VorspannabschnittSecond introductory section
5c5c: Verbindungsabschnittconnection section
66: Axialer Vorsprungaxial projection
77: Erste AussparungFirst recess
88th: Zweite AussparungSecond recess
99: Erster HinterschnittFirst undercut
1010: Zweiter HinterschnittSecond undercut
1111: Rastabschnittrest section
11 a11 a: Erster RastabschnittFirst stop section
11 b11 b: Zweiter RastabschnittSecond stop section

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

EP 2643609 A1 [0002]

Claims

Shaft-hub connection, comprising a shaft (1) with external teeth (1a), a hub (2) arranged on the shaft (1) with internal teeth (2a) and at least one prestressing element (4a) arranged on the hub (2). ) with at least two spring-elastic prestressing sections (5a, 5b), wherein the prestressing sections (5a, 5b) of the respective prestressing element (4a) are in meshing engagement with the external teeth (1a) of the shaft (1), such that in the mounted state of the shaft Hub connection, the hub (2) relative to the shaft (1), and vice versa, is prestressed in the circumferential direction.

shaft-hub connection claim 1 , Each prestressing section (5a, 5b) of the respective prestressing element (4a) protruding in the circumferential direction over a respective tooth flank (3) of the internal toothing (2a) of the hub (2) before the assembly of the shaft-hub connection.

shaft-hub connection claim 1 or claim 2 , wherein the hub (2) has an axial projection (6) on which the respective prestressing element (4a) is operatively arranged.

Shaft-hub connection according to one of the preceding claims, wherein the respective preloading element (4a) is wire-shaped, the preloading sections (5a, 5b) being arranged at the ends of the respective preloading element (4a) and extending essentially in the radial direction towards the Shaft (1) extend.

shaft-hub connection claim 4 combined with claim 3 , wherein an at least partially circumferential first undercut (9) is formed radially on the outside on the axial projection (6) of the hub (2), in which a connecting section (5c) connecting the two prestressing sections (5a, 5b) of the respective prestressing element (4a) to one another comes to the plant.

shaft-hub connection claim 5 , wherein the prestressing sections (5a, 5b) of the respective prestressing element (4a) are guided radially inwards through first recesses (7) on the axial projection (6) of the hub (2).

shaft-hub connection claim 6 , wherein the first recesses (7) are formed so as to extend essentially radially on the free axial end face of the axial projection (6).

Shaft-hub connection according to one of the preceding claims, in which three prestressing elements (4a, 4b, 4c) distributed uniformly over the circumference are provided.

Shaft-hub connection according to one of Claims 1 until 3 , wherein exactly one annular biasing element (4a) is provided.

shaft-hub connection claim 9 , wherein the biasing sections (5a, 5b) are tooth-shaped and are directed radially inwards on the biasing element (4a).

shaft-hub connection claim 9 or claim 10 wherein the hub (2) has at least one second recess (8) which is designed to axially guide through at least one latching section (11) formed on the preloading element (4a) during assembly of the shaft-hub connection.

shaft-hub connection claim 11 , wherein the respective latching section (11) is received in respective second undercuts (10) formed on the hub (2) and comes to rest therein in the circumferential direction.

Shaft-hub connection according to one of claims 9 until 12 , each prestressing section (5a, 5b) in the assembled state of the prestressing element (4a) and before the assembly of the shaft-hub connection on the hub (2) via a respective tooth flank (3) of the internal toothing (2a) of the hub (2) protrudes in the circumferential direction.

Shaft-hub connection according to one of the preceding claims, in which the respective prestressing element (4a) is made of metal or plastic.

Use of the shaft-hub connection according to one of the preceding claims in a torsion damper of a drive train.