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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zentrieranordnung für eine Wellenanordnung, die beispielsweise in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs vorgesehen ist.
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Bei der Wellenanordnung handelt es sich insbesondere um eine sogenannte Längswellenanordnung. Eine Längswellenanordnung besteht zum Beispiel aus zwei Teilwellen, die über ein nur Beugewinkel zulassendes Kreuzgelenk oder über ein Gleichlaufverschiebegelenk miteinander verbunden sind, wobei letzteres sowohl Beugewinkel als auch eine Axialverschiebung der beiden Teilwellen gegeneinander ermöglicht. Die Längswellenanordnung kann über Flansche einerseits mit einem Fahrzeugschaltgetriebe und andererseits mit einem Differentialgetriebe verbunden sein, um die aus einem Motor generierten Drehmomente auf die Räder zu übertragen. Im Fokus steht hier insbesondere der Anschlussbereich der Längswellenanordnung hin zum Getriebe.
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Im Antriebsstrang benötigt die Längswellenanordnung eine exakte Führung, um bei den verlangt hohen Drehzahlen einwandfrei zu funktionieren und dabei nur sehr geringe oder gar keine Vibrationen beziehungsweise Geräusche zu erzeugen. Die mitunter in diesem Bereich eingesetzten Gummigelenkscheiben haben jedoch keine zentrierende Wirkung, so dass die Anbindung der Längswellenanordnung hin zum Getriebe über das Gummigelenk einer zentralen Zentrierung bedarf.
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Bei bekannten Konstruktionen erfolgt die Montage und/oder Zentrierung erst beim Zusammenbau der Wellenanordnung im Fahrzeug, was vielfach mit einem erheblichen Einfluss auf die Unwucht einhergeht, weil das Auswuchten der Längswelle ohne den radseitigen Flansch erfolgen muss.
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Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lindern. Insbesondere soll eine Zentrieranordnung für eine Wellenanordnung angegeben werden, die mit geringerem Aufwand bereitgestellt beziehungsweise montiert werden kann.
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Diese Aufgaben werden gelöst mit einer Zentrieranordnung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in abhängigen Ansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufzeigen.
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Hierzu trägt eine Zentrieranordnung für eine Wellenanordnung bei, welche zumindest einen ersten Wellenflansch und einen zweiten Wellenflansch aufweist. Weiter ist eine flexible Gelenkscheibe vorgesehen, die wechselseitig mit dem ersten Wellenflansch und dem zweiten Wellenflansch verbunden ist. Weiter ist eine Zentriereinrichtung vorgesehen, welche sich durch die flexible Gelenkscheibe hindurch erstreckt. Die Zentrieranordnung umfasst zumindest einen einseitig befestigten Zentrierzapfen und eine gegenüberliegende, einseitig befestigte Zentrierhülse. Zentrierzapfen und Zentrierhülse können axial zueinander ausgerichtet einander teilweise umschließen, so dass ein Umschließungsbereich gebildet ist. Weiter ist nur in dem Umschließungsbereich eine Vermittlungsschicht vorgesehen, die den Zentrierzapfen und die Zentrierhülse kontaktiert.
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Der Zentrierzapfen kann entweder an dem ersten Wellenflansch oder dem zweiten Wellenflansch befestigt sein, wobei dann die Zentrierhülse gegenüberliegend entweder am zweiten Wellenflansch oder am ersten Wellenflansch befestigt ist. Bevorzugt sind nur ein einziger Zentrierzapfen und eine einzige Zentrierhülse vorgesehen. Der Zentrierzapfen und die Zentrierhülse sind (im montierten Zustand) insbesondere koaxial zueinander ausgerichtet, wobei der Zentrierzapfen teilweise in die Zentrierhülse eindringen kann.
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Bevorzugt ist, dass Zentrierzapfen und Zentrierhülse einander nicht direkt berühren. Vielmehr ist vorgesehen, dass an dem Zentrierzapfen und/oder der Zentrierhülse eine Vermittlungsschicht angeordnet ist, welche (allein) den Kontakt zu dem Zentrierzapfen beziehungsweise der Zentrierhülse realisiert. Die Vermittlungsschicht kann elastisch sein. Die Vermittlungsschicht kann selbstschmierend sein.
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Als Umschließungsbereich ist insbesondere der axiale Abschnitt des Zentrierzapfens bzw. der Zentrierhülse zu verstehen, in dem die Zentrierhülse den Zentrierzapfen überdeckt beziehungsweise umschließt. Die Vermittlungsschicht erstreckt sich nicht axial über diesen Umschließungsbereich (im montierten Zustand) hinaus. Bevorzugt ist vielmehr, dass sich die Vermittlungsschicht in einem axialen Abschnitt des Umschließungsbereichs erstreckt, welcher maximal 80%, insbesondere maximal 60% oder sogar maximal 45%, des Umschließungsbereichs beträgt.
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Die Zentrierhülse kann im Umschließungsbereich eine radial bauchige Form aufweisen, in der die Vermittlungsschicht anordenbar ist. Die in radialer Richtung erweiterte Form kann nach Art einer nach außen gerichteten Ausnehmung, Aufnahme, Nut, Radius oder dergleichen gestaltet sein. Insbesondere kann mit der radial bauchigen Form eine Art Hinterschnitt (in axialer Richtung) gebildet sein, so dass sich die Vermittlungsschicht bei einer axialen Bewegung des Zentrierzapfens in beide entgegengesetzte Richtungen gegen einen (in etwa in radialer Richtung verlaufenden) Wandabschnitt der Zentrierhülse axial abstützen kann.
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Die Zentrierhülse kann radial auswärts ausschließlich mit einem der Wellenflansche in (unmittelbarem) Kontakt sein. Das heißt mit anderen Worten insbesondere, dass radial außen einzig eine Fixierung der Zentrierhülse an dem ersten/zweiten Wellenflansch erfolgt. Insbesondere ist vermieden, dass außen auf der Zentrierhülse weitere Schichten und/oder Bauteile anliegen beziehungsweise aufgebracht sind. Insbesondere ist die Zentrierhülse auch radial auswärts gegenüber der flexiblen Gelenkscheibe beabstandet angeordnet.
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Die Zentrierhülse kann einseitig in einen der Wellenflansche eingepresst sein. So ist beispielsweise möglich, dass der erste Wellenflansch beziehungsweise der zweite Wellenflansch eine Bohrung aufweist, in die die Zentrierhülse einseitig beziehungsweise mit dem vorbestimmten Ende eingepresst ist. Das Einpressen in den Wellenflansch kann bei der Montage der Wellenanordnung im Fahrzeug erfolgen.
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Der Zentrierzapfen kann einseitig mit einem der Wellenflansche einstückig ausgeformt oder dort angeschweißt sein. Ist ein Wellenflansch beispielsweise gegossen, kann der Zentrierzapfen direkt mit dem Gießprozess bereitgestellt werden. Es ist aber auch möglich, den Zentrierzapfen stoffschlüssig, insbesondere durch Schweißen, nachträglich an den Wellenflansch zu fixieren, so dass dieser unverlierbar ist beziehungsweise ohne Zerstörung des Wellenflansches nicht entfernt werden kann.
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Die Wellenflansche können jeweils eine Mehrzahl von Flanscharmen aufweisen, an denen die flexible Gelenkscheibe mittels Niete befestigt ist. Bevorzugt umfasst jeder Wellenflansch 2, 3 oder 4 Flanscharme. Die Wellenflansche sind nach der Montage so zueinander angeordnet, dass die Flanscharme des einen Wellenflanschs axial die Flanscharme des anderen Wellenflanschs nicht überdecken. Wellenflansch und Gelenkscheibe können Bohrungen und/oder Hülsen aufweisen, durch die ein Befestigungsmittel hindurchgeführt werden kann. So kann die Gelenkscheibe jeweils in Umfangsrichtung betrachtet wechselseitig an dem einen Wellenflansch oder dem anderen Wellenflansch fixiert werden. Hier wird vorgeschlagen, dass diese Fixierung mittels Niete erfolgt.
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Vorgeschlagen wird auch eine Wellenanordnung für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs, umfassend eine erste Welle und eine zweite Welle, die axial zueinander mittels einer Zentrieranordnung der hier vorgeschlagenen Art ausgerichtet befestigt sind.
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Ebenso wird ein Fahrzeug vorgeschlagen, welches einen Antriebsstrang mit einem Getriebe und einer Wellenanordnung der hier vorgeschlagenen Art umfasst, wobei eine der Wellen mit dem Getriebe verbunden ist.
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Die Erfindung schlägt insbesondere vor, den getriebeseitigen Wellenflansch, die flexible Gelenkscheibe und den längswellenseitigen Wellenflansch inklusive der Zentrierung so zu einer Einheit zusammenzufassen, dass der getriebeseitige Wellenflansch unmittelbar (DTF-mäßig – DTF = Direct Torque Flow) auf die Getriebeausgangswelle gesetzt werden kann. Der zuvor vorhandene getriebeseitige Zentrierzapfen kann demnach entfallen. Die Zentrierung findet nun direkt zwischen den beiden Wellenflanschen statt. Konsequenterweise kann damit die übliche Schraubverbindung zwischen den Wellenflanschen und der flexiblen Gelenkscheibe durch eine Nietung ersetzt werden, welche ggf. im Reparaturfall wieder durch eine Verschraubung ersetzt werden kann.
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Der getriebeseitige Wellenflansch kann den angeschweißten Zentrierzapfen tragen, beispielsweise als getrenntes Bauteil zwecks einfacher Fertigung der darin befindlichen Verzahnung, er kann jedoch auch einstückig mit dem Flansch sein. Über den Zentrierzapfen wird der getriebeseitige Wellenflansch zum Wellenflansch der Längswelle über eine Zentrierbuchse zentriert. Der getriebeseitige Wellenflansch wird über eine DTF-Anbindung (hier insbesondere nach Art einer sogenannten „Centre-retention”, bei der ein axialer Sicherungsring im Bereich der Verzahnung liegt) auf der Getriebeausgangswelle zentriert und axial festgelegt.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der schematischen Figuren erläutert. Es zeigen:
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1: ein Kraftfahrzeug,
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2: eine erste Ausführungsvariante einer Zentrieranordnung,
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3: eine zweite Ausführungsvariante einer Zentrieranordnung, und
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4: ein Detail einer Zentrieranordnung.
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1 veranschaulicht grob den Einbau einer hier erfindungsgemäßen Zentrieranordnung 1 in einem Fahrzeug 14. Das Fahrzeug 14 weist einen Antriebsstrang 13 auf. Hierüber wird insbesondere ein in einem Antrieb 18 (beispielsweise ein Motor und/oder eine Batterie) erzeugtes Drehmoment über ein Schalt-Getriebe 17 auf eine erste Welle 15 übertragen. Das Drehmoment wird dann über die Zentrieranordnung 1 auf die zweite Welle 16 übertragen, die eine Teilwelle einer Längswellenanordnung sein kann. Über diese Wellenanordnung 2 wird demnach das Drehmoment auf eine hintere Achse des Fahrzeugs 14 übertragen und damit insbesondere auf die Räder 19. Auch wenn hier der Antriebsstrang 13 für einen Hinterradantrieb gezeigt ist, so findet das in entsprechender Weise Anwendung bei einem Vierrad-angetriebenen Fahrzeug.
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2 zeigt nun im Detail eine Ausführungsvariante einer Zentneranordnung 1. Ziel ist es, die (getriebeseitige) erste Welle 15 entlang der Achse 20 zur (hier als Hohlwelle ausgebildeten) zweiten Welle 16 auszurichten. Die erste Welle 15 weist am Wellenende eine Verzahnung auf, wobei der erste Wellenflansch 3 mittels einer sogenannten Centre-Retention-Verbindung fixiert ist. Der erste Wellenflansch 3 nimmt bei dieser Ausführungsvariante der Zentrieranordnung 1 eine Zentrierhülse 8 zentral auf, beispielsweise indem die Zentrierhülse 8 in eine entsprechende Bohrung des ersten Wellenflanschs 3 eingepresst ist. Gegenüberliegend des eingepressten Endes der Zentrierhülse 8 ist eine bauchige Form vorgesehen, in der eine Vermittlungsschicht 10 angeordnet ist. Diese kontaktiert einen innenliegenden Zentrierzapfen 7, der einstückig mit dem zweiten Wellenflansch 4 ausgeformt ist. Der zweite Wellenflansch 4 ist wiederum an der zweiten Welle 16 befestigt. Zwischen dem ersten Wellenflansch 3 und dem zweiten Wellenflansch 4 ist eine flexible Gelenkscheibe 5 vorgesehen, welche die Zentriereinrichtung 6 außen umgibt. Zur Befestigung weisen der erste Wellenflansch 3 und der zweite Wellenflansch 4 jeweils eine Mehrzahl von Flanscharmen 11 auf, an denen die flexible Gelenkscheibe 5 einseitig jeweils mittels einer Niet 12 befestigt ist.
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3 zeigt eine weitere Ausführungsvariante einer Zentrieranordnung 1. Hierbei ist im Unterschied zur Ausführungsvariante gemäß 2 die Anordnung von Zentrierzapfen 7 und Zentrierhülse 8 vertauscht, so dass nunmehr der Zentrierzapfen 7 dem ersten Wellenflansch 3 und die Zentrierhülse 8 dem zweiten Wellenflansch 4 zugeordnet sind. In dieser Ausführungsvariante sind sowohl Zentrierzapfen 7 als auch Zentrierhülse 8 als separate Bauteile ausgeführt. Die Zentrierhülse 8 ist in einer entsprechenden Bohrung des zweiten Wellenflanschs 4 eingepasst. Der Zentrierzapfen 7 ist mit dem ersten Wellenflansch 3 verschweißt.
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4 veranschaulicht die Anordnung von Zentrierzapfen 7, Zentrierhülse 8 und Umschließungsbereich 9 sowie der Vermittlungsschicht 10, die zusammen die Zentriereinrichtung 6 bilden. Zu erkennen ist der Umschließungsbereich 9, welcher einerseits durch das äußere freiliegende Ende der Zentrierhülse 8 und andererseits das gegenüberliegende, von der Zentrierhülse 8 eingeschlossene freie Ende des Zentrierzapfens 7 definiert wird. In dem montierten Zustand erstreckt sich die Vermittlungsschicht 10 nur über einen (begrenzten) Abschnitt dieses Umschließungsbereichs 9.
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Hiermit ist insbesondere eine Zentrieranordnung für eine Wellenanordnung angegeben, die mit geringerem Aufwand bereitgestellt beziehungsweise montiert werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zentrieranordnung
- 2
- Wellenanordnung
- 3
- erster Wellenflansch
- 4
- zweiter Wellenflansch
- 5
- flexible Gelenkscheibe
- 6
- Zentriereinrichtung
- 7
- Zentrierzapfen
- 8
- Zentrierhülse
- 9
- Umschließungsbereich
- 10
- Vermittlungsschicht
- 11
- Flanscharm
- 12
- Niet
- 13
- Antriebsstrang
- 14
- Fahrzeug
- 15
- erste Welle
- 16
- zweite Welle
- 17
- Getriebe
- 18
- Antrieb
- 19
- Rad
- 20
- Achse
