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Die Erfindung betrifft ein Nabenteil zur Bildung einer Steckverzahnung mit einer Welle mit Außenverzahnung mit einem Verzahnungsbereich mit zwei um eine Drehachse zueinander koaxial angeordneten Verzahnungselementen mit in Umfangsrichtung phasenverschobenen ersten und zweiten Innenverzahnungen, wobei die Verzahnungselemente mittels eines Elastomerkörpers miteinander begrenzt verdrehbar verbunden sind und die ersten und zweiten Innenverzahnungen unter Ausbildung einer in Umfangsrichtung wirksamen Vorspannkraft des Elastomerkörpers fluchtend verdrehbar sind.
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Steckverzahnungen dienen der drehschlüssigen, reversiblen Verbindung von Bauteilen insbesondere in einem Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen, bei denen zwei Aggregate, beispielsweise ein Drehschwingungsdämpfer und eine Doppelkupplung oder dergleichen während der Montage von Brennkraftmaschine und Getriebe ineinander gesteckt werden. Eine gattungsgemäße Steckverzahnung ist beispielsweise aus den beiden nicht vorveröffentlichten
deutschen Patentanmeldungen Nr. 10 2014 208 273.0 ,
10 2014 226 430.8 und
10 2015 208 962.2 , deren Offenbarungsgehalt hiermit vollständig in die Anmeldung einbezogen ist, bekannt. Hierbei ist an einem um eine Drehachse angeordneten Nabenteil ein erster Verzahnungsbereich vorgesehen, der ein erstes Verzahnungselement aufweist, welches mit einem Verzahnungsbereich einer Welle mit einem dritten Verzahnungselement einen Drehschluss bildet, über den das über die Steckverzahnung zu übertragende Moment im Wesentlichen übertragen wird. Um Verzahnungsklappern der Steckverzahnung zu unterbinden, ist an dem Nabenteil ein zweites Verzahnungselement mittels eines Elastomerkörpers elastisch und begrenzt verdrehbar verbunden. Das zweite Verzahnungselement weist eine der ersten Verzahnung nachgebildete, zweite Verzahnung auf, die bezogen auf die Lage der ersten Verzahnung um die Drehachse geringfügig phasenverschoben angeordnet ist, solange Nabenteil und Welle nicht gefügt sind. Während des Fügens der Steckverzahnung werden die erste und zweite Verzahnung entgegen der Wirkung des Elastizitätsmoduls phasengleich verdreht und auf die dritte Verzahnung der Welle geschoben, so dass sich die beiden Verzahnungen des ersten Verzahnungsbereichs gegen die Verzahnung des zweiten Verzahnungsbereichs verspannen und damit ein Verzahnungsklappern vermeiden.
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Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Nabenteils für besagte Steckverbindungen. Insbesondere soll die Fertigung des Nabenteils verbessert und weniger störanfällig durchführbar sein.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von diesem abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 wieder.
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Das vorgeschlagene Nabenteil dient zur Bildung einer Steckverzahnung. Es versteht sich, dass dementsprechend eine Steckverzahnung mit dem vorgeschlagenen Nabenteil von der Erfindung ebenfalls umfasst ist.
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Das vorgeschlagene Nabenteil ist insbesondere für eine Steckverzahnung insbesondere in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zur Drehmomentübertragung zwischen zwei Bauteilen wie Antriebsstrangbauteilen vorgesehen, wobei während einer Montage die Steckverbindung durch axiales Verlagern der Bauteile gefügt wird. Das um eine Drehachse angeordnete Nabenteil und die zugehörige Welle bilden dabei einen in Umfangsrichtung vorgespannten Drehschluss miteinander. Hierzu sind an dem Nabenteil ein erstes und davon körperlich getrennt ein zweites Verzahnungselement vorgesehen. Die Verzahnungselemente sind dabei mittels eines Elastomerkörpers miteinander elastisch begrenzt verdrehbar verbunden. Die ersten und zweiten Innenverzahnungen der Verzahnungselemente sind unter Ausbildung einer in Umfangsrichtung wirksamen Vorspannkraft des Elastomerkörpers auf der Außenverzahnung der Welle aufgenommen. Durch die eingestellte Vorspannung wird ein durch Toleranzen der Steckverbindung bedingtes Verzahnungsklappern vermieden. Um das Fügen der Bauteile und deren Verzahnungen unter Ausbildung der Vorspannung einfacher durchführen zu können, können die erste und zweite Innenverzahnung über zumindest einen Teilbereich unterschiedliche Steigungen gegenüber der Drehachse aufweisen. Durch die unterschiedliche Steigung der Verzahnungen wird während des Fügevorgangs des Nabenteils auf der Welle das erste Verzahnungselement gegenüber dem zweiten Verzahnungselement ohne zusätzliche Werkzeuge verdreht, sobald diese auf die Verzahnung des dritten Verzahnungselements aufgeschoben werden. Die ersten und zweiten Innenverzahnungen fluchten dabei so aufeinander, dass zu Beginn des Fügevorgangs die Außenverzahnung der Welle in der ersten Innenverzahnung, die bevorzugt die Hauptlast des zu übertragenden Drehmoments überträgt, komplett durchgeschoben und in die zweite Verzahnung eingeschoben werden kann. Aufgrund der unterschiedlichen Steigung der zweiten Innenverzahnung wird das zweite Verzahnungselement entgegen der Wirkung des Elastomerkörpers begrenzt verdreht und die Vorspannung der Zähne der ersten und zweiten Innenverzahnung gegenüber der Außenverzahnung hergestellt. Dabei können die erste Innenverzahnung und die Außenverzahnung als axial zur Drehachse ausgebildete Geradverzahnungen, beispielsweise als Evolventenverzahnung ausgebildet sein. Die zweite Innenverzahnung kann zumindest über einen Teil ihrer axialen Erstreckung als Schrägverzahnung ausgebildet sein. Beispielsweise ist die zweite Innenverzahnung als Geradverzahnung mit Einfuhrschrägen ausgebildet, wobei die Einfuhrschrägen eine Verdrehung des zweiten Verzahnungselements gegenüber dem ersten Verzahnungselement bewirken, sobald die dritte Verzahnung auf die Einfuhrschrägen aufgeschoben wird.
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Um die Fertigung und Montage des Nabenteils zu verbessern, sind die Verzahnungselemente körperlich voneinander getrennt ausgebildet und das zweite Verzahnungselement nimmt den Elastomerkörper fest auf. Hierdurch kann eine separate Ausbildung des Elastomerkörpers und die Innenverzahnung des ersten Verzahnungselements, die die Hauptlast trägt, vorgenommen werden, so dass eine Verschmutzung der Innenverzahnung des ersten Verzahnungselements vermieden werden kann. Die Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Verzahnungselement erfolgt mittels eines Schließkörpers. Hierbei ist in bevorzugter Weise der Schließkörper mit dem ersten Verzahnungselement fest verbunden. Das zweite Verzahnungselement ist über den Elastomerkörper mit dem Schließkörper elastisch und begrenzt verdrehbar gekoppelt.
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Das Nabenteil kann als Scheibenteil ausgebildet sein, dessen radialer Flansch mit einem Aggregat des Antriebsstrangs, beispielsweise ein Ausgangsteil eines Drehschwingungsdämpfers bildet oder mit diesem verbunden ist. Radial innen kann das Nabenteil eine Nabe mit einem im Querschnitt L- oder T-förmigen axialen Ansatz ausgebildet sein. Hierbei kann das erste Verzahnungselement aus der Nabe beziehungsweise dem axialen Ansatz gebildet sein und die im Wesentlichen lastübertragende Innenverzahnung gegenüber der Außenverzahnung der Welle bilden. An einer Stirnseite des ersten Verzahnungselements kann das zweite Verzahnungselement koaxial zu dem ersten Verzahnungselement mit seiner das Verzahnungsspiel abbauenden Hilfsverzahnung angeordnet sein.
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Der Schließkörper verbindet die beiden Verzahnungselemente in der Weise, dass nach dem Fügen dieser auf der Außenverzahnung der Welle eine Vorspannung dieser entgegen der Wirkung des Elastomerkörpers in Umfangsrichtung erhalten bleibt. Hierzu kann der Schließkörper hülsenförmig ausgebildet sein und beide Verzahnungselemente radial übergreifen.
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Um die Elastizität bei begrenzter Verdrehbarkeit zwischen dem zweiten Verzahnungselement und dem Schließkörper einzustellen, ist zwischen diesen bevorzugt ein Formschluss eingerichtet. Beispielsweise kann dieser dadurch gebildet sein, dass der Schließkörper eine in Umfangsrichtung wirksame Profilierung aufweist, in die eine komplementäre Profilierung des Elastomerkörpers eingreift. Beispielsweise kann die Profilierung des Schließkörpers aus zumindest einer, bevorzugt drei oder vier stirnseitig über den Umfang verteilt angeordneten Ausnehmungen gebildet sein, in die axial erweiterte Nocken des Elastomerkörpers erstreckt sind.
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Der Elastomerkörper und das zweite, beispielsweise ringförmig ausgebildete Verzahnungselement bilden dabei eine Baueinheit. Hierbei können der in bevorzugter Weise ebenfalls ringförmige Elastomerkörper und das zweite Verzahnungselement miteinander form- und/oder stoffschlüssig verbunden sein. Beispielsweise kann der Elastomerkörper mit dem zweiten Verzahnungselement in einem Spritzgießverfahren verbunden sein, wobei die Form des Elastomerkörpers werkzeugfallend gebildet wird. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Elastomerkörper vorab formbildend hergestellt, beispielsweise spritzgegossen und anschließend mit dem zweiten Verzahnungselement beispielsweise stirnseitig verbunden wie verklebt oder vulkanisiert. Der Vulkanisationsschritt betrifft dabei lediglich den Elastomerkörper und das zweite Verzahnungselement, so dass die übrigen Bauteile des Nabenteils nicht von den Arbeitsbedingungen der Vulkanisation betroffen sind. Die Baueinheit aus Elastomerkörper und zweitem Verzahnungselement wird unter Bildung des Formschlusses zwischen Elastomerkörper und Schließkörper in den Schließkörper eingepresst.
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Hierdurch bilden Schließkörper, Elastomerkörper und zweites Verzahnungselement eine weitere einzige Baugruppe, die anschließend an das erste Verzahnungselement gefügt wird. Hierzu wird bevorzugt ein Reibschluss vorgesehen, so dass die beiden Verzahnungselemente winkelselektiv zueinander angeordnet werden können. Dies erlaubt unabhängig von und nachträglich zur Vulkanisation des Elastomerkörpers auf einem der beiden oder zwischen beiden Verzahnungselementen eine sichere Position der beiden Innenverzahnungen aufeinander. Hierzu kann der Schließkörper auf den axialen Ansatz des ersten Verzahnungselements aufgepresst werden. Hierdurch ist zwischen Schließkörper und dem ersten Verzahnungselement ein winkelselektiver Presssitz vorgesehen. In einer alternativen Ausführungsform kann der Schließkörper mit dem ersten Verbindungselement verklebt sein.
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Um hohe Reibungskräfte zwischen den beiden Verzahnungselementen auszuschließen, kann zwischen den beiden Verzahnungselementen ein Axialspiel eingestellt sein. Das Axialspiel kann beispielsweise durch entsprechende Axialanschläge des Schließkörpers gegenüber dem ersten Verzahnungselement eingestellt sein. Die Erfindung wird anhand des in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 eine Ausführungsform eines vorgeschlagenen Nabenteils in 3D-Ansicht,
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2 ein Detail der 3,
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3 einen Schnitt durch das Nabenteil der 1 und
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4 eine Montagefolge des Nabenteils der 1.
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Die 1 zeigt das das um die Drehachse d angeordnete Nabenteil 1 zur Bildung einer Steckverzahnung mit einer nicht dargestellten Welle. Das Nabenteil 1 ist mittels Öffnungen 2 mit einem Aggregat eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs formschlüssig verbindbar. Das Nabenteil 1 enthält einen Verzahnungsbereich mit einem ersten scheibenförmigen Verzahnungselement 3 mit einer Nabe 4, welche einen axialen Ansatz 5 aufweist. Der axiale Ansatz 5 enthält die dem ersten Verzahnungselement zugeordnete Innenverzahnung 6. Auf dem axialen Ansatz 5 ist mittels eines Presssitzes der Schließkörper 7 aufgenommen, in dem das zweite Verzahnungselement 8 und der Elastomerkörper 9 aufgenommen sind.
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Die 2 zeigt das Nabenteil 1 der 1 im Detail. Die Innenverzahnung 10 des zweiten Verzahnungselements 8 unterscheidet sich von der als Geradverzahnung ausgebildeten Innenverzahnung 6 des ersten Verzahnungselements 3 durch eine geänderte Steigung der Zähne 11, so dass während des Fügens der Welle das zweite Verzahnungselement 8 entgegen der Wirkung des Elastomerkörpers 9 verdreht wird, so dass ein toleranzbehaftetes Verdrehspiel zwischen Welle und erstem Verzahnungselement 3 unter Vorspannung gehalten wird und ein Verzahnungsklappern vermieden oder zumindest vermindert wird.
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Zur Ausbildung der elastischen und begrenzt verdrehbaren Verbindung der beiden Verzahnungselemente 3, 8 ist der hülsenförmige Schließkörper 7 auf den axialen Ansatz 5 der Nabe 4 aufgepresst und damit mit dem ersten Verzahnungselement 3 fest verbunden. Der Schließkörper 7 ist auf den axialen Ansatz 5 kalibriert aufgepresst, damit die Innenverzahnungen 6, 10 miteinander fluchten.
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Das zweite Verzahnungselement 8 trägt den Elastomerkörper 9. Dieser ist beispielsweise auf das zweite Verzahnungselement vulkanisiert. Zwischen Schließkörper 7 und Elastomerkörper 9 ist der in Umfangsrichtung wirksame Formschluss eingestellt. Hierzu weist der Schließkörper 7 in dem gezeigten Ausführungsbeispiel vier über den Umfang verteilte Ausnehmungen 12 auf, in die komplementär zu diesen ausgebildete Nocken 13 des Elastomerkörpers 9 axial eingreifen.
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Die 3 zeigt den oberen Teil des um die Drehachse d angeordneten Nabenteils 1 der 1 und 2 im Teilschnitt. Das scheibenförmige erste Verzahnungselement 3 weist radial innen die Nabe 4 mit dem axialen Ansatz 5 auf. An dem axialen Ansatz 5 ist die Innenverzahnung 6 eingebracht. Auf dem axialen Ansatz 5 ist der Schließkörper 7 mittels eines Presssitzes befestigt. Die Baugruppe aus Elastomerkörper 9 und zweitem Verzahnungselement 8 ist in dem Schließkörper 7 aufgenommen und bildet gegenüber dem ersten Verzahnungselement 3 den Axialspalt 14.
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Die 4 zeigt die Montagefolge 15 des Nabenteils 1 der vorhergehenden Figuren. Vor der Montage werden die einzelnen Bauteile in entsprechenden Fertigungsverfahren hergestellt. Hierbei werden das erste Verzahnungselement 3, das zweite Verzahnungselement 8 und der Schließkörper 7 bevorzugt mittels Stanz- und Umformverfahren hergestellt. Der Elastomerkörper 9 wird aus einem Elastomer, beispielsweise Gummi, EPDM oder dergleichen bevorzugt werkzeugfallend beispielsweise spritzgegossen. Der Elastomerkörper 9 wird in einem ersten Montageschritt auf das zweite Verzahnungselement 8 vulkanisiert. Der vulkanisierte Unterzusammenbau 16 wird unter Ausbildung des Formschlusses zwischen dem Elastomerkörper 9 und dem Schließkörper 7 in den Schließkörper 7 eingepresst. Der auf diese Weise gebildete Unterzusammenbau 17 wird auf den axialen Ansatz 5 des ersten Verzahnungselements 3 unter Bildung des Nabenteils 1 aufgepresst.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Nabenteil
- 2
- Öffnung
- 3
- erstes Verzahnungselement
- 4
- Nabe
- 5
- axialer Ansatz
- 6
- Innenverzahnung
- 7
- Schließkörper
- 8
- zweites Verzahnungselement
- 9
- Elastomerkörper
- 10
- Innenverzahnung
- 11
- Zahn
- 12
- Ausnehmung
- 13
- Nocken
- 14
- Axialspalt
- 15
- Montagefolge
- 16
- Unterzusammenbau
- 17
- Unterzusammenbau
- d
- Drehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014208273 [0002]
- DE 102014226430 [0002]
- DE 102015208962 [0002]
