Die Erfindung betrifft eine Verbindungselement für eine Welle-Nabe-Verbindung, insbesondere zur Drehmomentübertragung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, sowie eine Verwendung eines derartigen Verbindungselements, mit dessen Hilfe eine Welle-Nabe- Verbindung zur Drehmomentübertragung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ausgebildet werden kann.

Aus DE 10 2010 054 283 A1 ist eine Welle-Nabe-Verbindung zur Drehmomentübertragung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei dem eine Welle mit einer Nabe über eine Steckverzahnung verbunden ist. Die Nabe weist zwei koaxial zueinander angeordnete Scheiben auf, die im eingesteckten Zustand der Welle in der Nabe mit Hilfe radial außerhalb zu der Welle angeordneter metallischer Spiralfedern im Unfangsrichtung zueinander verspannt sind, so dass die Verzahnung der Welle an beiden in Umfangsrichtung weisenden Zahnflanken an den Scheiben der Nabe anliegt, wodurch ein toleranzbedingtes Zahnspiel in Umfangsrichtung eliminiert werden kann.

Es besteht ein ständiges Bedürfnis geräuscharme Welle-Nabe-Verbindungen für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs konstruktiv einfach und bauraumsparend auszugestalten.

Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die eine konstruktiv einfach und bauraumsparend ausgestaltete geräuscharme Welle-Nabe-Verbindungen für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ermöglichen.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Verbindungselement für eine Welle-Nabe-Verbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Verwendung eines Verbindungselements mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.

Erfindungsgemäß ist ein Verbindungselement für eine Welle-Nabe-Verbindung, insbesondere zur Drehmomentübertragung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen mit einem eine erste Verzahnung aufweisenden ersten Verzahnungselement zur Ausbidung einer Steckverzahnung mit einem Gegenverzahnungselement, einem eine zweite Verzahnung aufweisenden zweiten Verzahnungselement zur Ausbildung einer Steckverzahnung mit dem selben Gegenverzahnungselement und einem mit dem ersten Verzahnungselement und dem zweiten Verzahnungselement verbundenen Elastomerkörper, wobei der Elastomerkörper bei einer fluchtenden Ausrichtung der ersten Verzahnung zur zweiten Verzahnung ein Rückstellmoment in Umfangsrichtung auf das erste Verzahnungselement und/oder auf das zweite Verzahnungselement ausübt.

Durch den Elastomerkörper kann das erste Verzahnungselement mit dem zweiten

Verzahnungselement, beispielsweise durch eine bauraumsparende Elastomerschicht, in Umfangsrichtung derart versetzt verbunden werden, dass die erste Verzahnung und die zweite Verzahnung nicht miteinander fluchten. In Axialrichtung betrachtet wird ein Zahn der ersten Verzahnung nicht vollständig von einem Zahn der zweiten Verzahnung abgedeckt, wobei stattdessen ein Teil des jeweils anderen Zahns in Umfangsrichtung aus dem abgedeckten Bereich übersteht. Wenn das Verbindungselement mit dem Gegenverzahnungselement zur Ausbildung einer eine Steckverzahnung aufweisenden Well-Nabe-Verbindung verbunden wird, kann das erste Verzahnungselement und das zweite Verzahnungselement in eine stärker fluchtende Winkellage relativ zueinander verdreht werden, in welcher in Axialrichtung betrachtet ein Überdeckungsgrad der Zähne der ersten Verzahnung und der zweiten Verzahnung größer ist und ein geringerer Anteil des jeweils anderen Zahns in Umfangsrichtung übersteht. Wenn eine Gegenverzahnung des Gegenverzahnungselement sowohl mit der ersten Verzahnung des ersten Verzahnungselements als auch mit der zweiten Verzahnung des zweiten Verzahnungselements kämmt, ist das erste Verzahnungselement im Vergleich zur Ausgangslage zum zweiten Verzahnungselement in Umfangsrichtung verdreht, so dass der die Verzahnungselemente verbindende Elastomerkörper elastisch verformt ist und ein Rückstellmoment auf die Verzahnungselemente ausübt. Aufgrund dieses Rückstellmoments liegt das erste Verzahnungselement mit einer in eine erste Umfangsrichtung weisenden Zahnflanke an der Gegenverzahnung des Gegenverzahnungselement an, während gleichzeitig das zweite Verzahnungselement mit einer in einer entgegen der ersten Umfangsrichtung gerichteten zweiten Umfangsrichtung weisenden Zahnflanke an der Gegenverzahnung des Gegenverzahnungselement anliegt. Ein toleranzbedingtes Zahnspiel in Umfangsrichtung des Verbindungselements mit dem Gegenverzahnungselement kann dadurch eliminiert werden, so dass sich eine im Wesentlichen spielfreie Welle-Nabe-Verbindung ergeben kann. Dadurch können insbesondere Klappergeräusche auch bei Lastwechseln vermieden werden. Zudem kann der Elasto- merkörper als Dämpfer wirken, mit dessen Hilfe Drehschwingungen gedämpft werden können. Hierbei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass zum Ausgleich eines toleranzbedingten Zahn- spiels in Umfangsrichtung ein lediglich geringer Versatz des ersten Verzahnungselements zum zweiten Verzahnungselement in eine nicht fluchtende Stellung der jeweiligen Verzahnungen ausreichend ist, so dass ein entsprechend dünn und bauraumsparender Elastomerkörper hierfür ausreichend ist und Spiralfedern oder andere metallische Federelemente mit einem entsprechend größeren Bauraumbedarf und entsprechend konstruktiv aufwändigen Befestigungskonstruktionen vermieden werden können. Durch die versetzte Anbindung der Verzahnungselemente über den Elastomerkörper, kann ein toleranzbedingtes Zahnspiel in Umfangsrichtung automatisch ausgeglichen werden, wodurch eine konstruktiv einfach und bauraumsparend ausgestaltete geräuscharme Welle-Nabe-Verbindungen für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ermöglicht ist.

Das Verzahnungselement kann eine Welle der Welle-Nabe-Verbindung und/oder eine Nabe der Welle-Nabe-Verbindung ausbilden. Das erste Verzahnungselement kann im Wesentlichen koaxial zum zweiten Verzahnungselement angeordnet sein. Ein schwerkraftbedingter und/oder toleranzbedingter Achsversatz des ersten Verzahnungselements zum zweiten Verzahnungselement kann bei der Montage mit dem Gegenverzahnungselement automatisch ausgeglichen werden, so dass es nicht erforderlich ist das erste Verzahnungselement mit dem zweiten Verzahnungselement über zusätzliche Zentriermittel zu zentrieren. Die Gegenverzahnung des Gegenverzahnungselements und/oder die erste Verzahnung und/oder die zweite Verzahnung kann eine im Unfangsrichtung wirkende Einführungsschräge aufweisen, so dass bei der Montage das erste Verzahnungselement automatisch zum zweiten Verzahnungselement entgegen eines sich aufbauenden Rückstellmoments des Elastomerkörpers verdreht werden kann. Der Elastomerkörper kann gleichzeitig die Funktionen übernehmen das erste Verzahnungselement mit dem zweiten Verzahnungselement zu verbinden und einen Toe- ranzausgleich in Umfangsrichtung mit dem Gegenverzahnungselement herbeizuführen. Insbesondere ist das erste Verzahnungselement mit dem zweiten Verzahnungselement ausschließlich über den Elastomerkörper verbunden. Die geometrische Dimensionierung des Elastomerkörpers kann derart erfolgen, dass der Elastomerkörper über eine vergleichsweise großen Oberfläche, beispielsweise durch Kleben, mit den Verzahnungselementen verbunden ist, um eine sichere Verbindung der Verzahnungselemente bereitzustellen, wobei der Elastomerkorper eine vergleichsweise dünne Dicke aufweist, um über Scherkräfte innerhalb des Elastomerkörpers im montierten Zustand mit dem Gegenverzahnungselement ein ausreichendes Rückstellmoment bereitzustellen. Der Elastomerkörper kann insbesondere in Form einer Schicht ausgestaltet sein. Insbesondere ist der Elastomerkörper durch Vulkanisieren mit dem ersten Verzahnungselement und/oder mit dem zweiten Verzahnungselement verbunden. Dadurch lässt sich schnell und einfach eine feste Verbindung des Elastomerkörpers mit dem ersten Verzahnungselement und/oder mit dem zweiten Verzahnungselement erreichen, wobei zusätzliche mechanischen Befestigungsmittel und/oder für einen Formschluss speziell ausgestaltete Bereiche vermieden werden können. Insbesondere kann der Elastomerkörper in einem vergleichsweise harten Zustand angeliefert und montiert werden, wobei der Elastomerkörper seine beabsichtigte Elastizität erst während des Vulkanisierens erhält, insbesondere wenn während des Vulkanisierens unter Wärmezufuhr Polymere des Elastomerkörpers sich miteinander vernetzen. Vorzugsweise wird beim Vulkanisieren ein Katalysator zugegeben, mit dessen Hlfe die beabsichtigte Elastizität sehr genau eingestellt werden kann.

Vorzugsweise besteht der Elastomerkörper ausschließlich aus einem elastomeren

Kunststoffmaterial. Die Materialeigenschaften des Elastomerkörpers können dadurch konstant und vorhersehbar sein. Insbesondere können metallische Bestandteile, die beispeisspielswei- se mit dem Elastomer umspritz werden müssten und/oder verkeilen könnten, vermieden werden. Geeignete Materialien für den Elastomerkörper sind beispielsweise Naturkautschuk, Silikonkautschuk, Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), Ethylenvinylacetat (EVA).

Besonders bevorzugt ist der Elastomerkörper in Axialrichtung zwischen dem ersten

Verzahnungselement und dem zweiten Verzahnungselement angeordnet. Das erste Verzahnungselement und das zweite Verzahnungselement können dadurch über die Dicke des Elastomerkörpers in axialer Richtung zueinander beabstandet sein, so dass ein Anschlagen und/oder Schleifen der Verzahnungselemente aneinander bei einer Relativbewegung in Umfangsrichtung vermieden ist.

Insbesondere ist der Elastomerkörper im Wesentlichen als durchgängiges Kontinuum ausgestaltet, wobei der Elastomerkörper insbesondere einen in Umfangsrichtung durchgängig kontinuierlichen geschlossenen Ringkörper ausbildet. Der Elastomerkörper kann insbesondere im Wesentlichen homogen und/oder im Wesentlichen ohne Lufteinschlüsse im befestigten Zustand ausgebildet sein. Die Materialeigenschaften des Elastomerkörpers können dadurch konstant und vorhersehbar sein.

Vorzugsweise weisen die erste Verzahnung und die zweite Verzahnung eine mittlere

Zahnbreite b auf, wobei im entspannten Zustand des Elastomerkörpers im Vergleich zu einer fluchtenden Anordnung die erste Verzahnung um eine Strecke s in Umfangsrichtung zur zweiten Verzahnung versetzt angeordnet ist, wobei insbesondere 0,05 < s/b < 1 ,00, vorzugsweise 0,25 < s/b < 0,75 und besonders bevorzugt 0,35 < s/b < 0,50 gilt. Dadurch lässt sich bei gleichem Materialeinsatz für den Elastomerkörper im montierten Zustand ein vergleichsweise hohes Rückstellmoment einstellen, das auch bei plötzlichen Laststößen („Impacts") ein Klappern vermeiden kann.

Besonders bevorzugt ist die erste Verzahnung im Vergleich zu einer fluchtenden Anordnung zu der zweiten Verzahnung um einen Winkel α in Umfangsrichtung verdreht, wobei

0, 10° < α < 5,0° , vorzugsweise 0,25° < α < 2,5°, weiter bevorzugt 0,50° < α < 1 ,5° und besonders bevorzugt α = 1 ,0° ± 0,25° gilt. Bei einem derartigen Winkel lässt sich ein toleranzbedingtes Zahnspiel in Umfangsrichtung ausgleichen ohne die Montage des Gegenverzahnungselements zu erschweren.

Die Erfindung betrifft ferner eine Welle-Nabe-Verbindung, insbesondere zur Drehmomentübertragung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einer Welle und einer über eine Steckverzahnung mit der Welle verbundenen Nabe, wobei die Welle und/oder die Nabe als Verbindungselement ausgestaltet ist, das wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann. Durch die versetzte Anbindung der Verzahnungselemente über den Elastomerkörper, kann ein toleranzbedingtes Zahnspiel in Umfangsrichtung automatisch ausgeglichen werden, wodurch eine konstruktiv einfach und bauraumsparend ausgestaltete geräuscharme Welle-Nabe-Verbindungen für den Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs ermöglicht ist.

Insbesondere übt der Elastomerkörper ein Rückstellmoment M _R in Umfangsrichtung auf die Welle und/oder die Nabe aus, wobei bezogen auf eine zu erwartende maximale Drehmomentschwankung ΔΜ 0,01 < MR/ΔΜ < 2,00, insbesondere 0,05 < M _R /AM < 1 ,00, vorzugsweise 0, 10 < MR/ΔΜ < 0,50 und besonders bevorzugt 0,20 < MR/ΔΜ < 0,25 gilt. Dadurch kann der Elastomerkörper auch bei einer Schwankung des zu übertragenen Drehmoments und/oder bei plötzlichen Laststößen („Impacts") ein Klappern vermeiden.

Die Erfindung betrifft ferner einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer Welle-Nabe- Verbindung, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, zur Verbindung rotierender Teile, insbesondere zur Verbindung einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors mit einem Drehschwingungsdämpfer und/oder mit einer Kupplung, zur Verbindung eines Drehschwingungsdämpfers mit einer Kupplung und/oder zur Verbindung einer Kupplungsscheibe einer Kupplung mit einer Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetrie- bes. Durch die versetzte Anbindung der Verzahnungselemente über den Elastomerkörper, kann ein toleranzbedingtes Zahnspiel in Umfangsrichtung automatisch ausgeglichen werden, wodurch eine konstruktiv einfach und bauraumsparend ausgestaltete geräuscharme Welle- Nabe-Verbindungen für den Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs ermöglicht ist.

Die Erfindung betrifft ferner eine Verwendung eines Verbindungselements, das wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, in einer Welle-Nabeverbindung, die insbesondere wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, zur Drehmomentübertragung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, der insbesondere wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann. Durch die versetzte Anbindung der Verzahnungselemente über den Elastomerkörper, kann ein toleranzbedingtes Zahnspiel in Umfangsrichtung automatisch ausgeglichen werden, wodurch eine konstruktiv einfach und bauraumsparend ausgestaltete geräuscharme Welle-Nabe-Verbindungen für den Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs ermöglicht ist.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:

Fig. 1 : eine schematische Schnittansicht eines Verbindungselements,

Fig. 2: eine schematische perspektivische Ansicht des Verbindungselements aus Fig. 1 und

Fig. 3: eine schematische Draufsicht des Verbindungselements aus Fig. 1.

Das in Fig. 1 exemplarisch als Nabe einer Welle-Nabe-Verbindung ausgestaltete Verbindungselement 10 weist ein erstes Verzahnungselement 12 auf, das eine als Innenverzahnung ausgestaltete erste Verzahnung 14 aufweist. Das erste Verzahnungselement 12 ist über einen als ringförmige Schicht ausgestalteten Elastomerkörper 16 mit einem zweiten Verzahnungselement 18 relativ gegen eine von dem Elastomerkörper 16 aufbringbaren Rückstellkraft verdrehbar verbunden, wobei das zweite Verzahnungselement 18 eine als Innenverzahnung ausgestaltete zweite Verzahnung 20 aufweist. Der Elastomerkörper 16 kann an aufeinander zu weisenden axialen Stirnseiten des ersten Verbindungselements 12 und des zweiten Verbindungselements 18 aufvulkanisiert sein.

Über die erste Verzahnung 14 und die zweite Verzahnung 20 kann das Verbindungselement 10 beispielsweise eine als Steckverzahnung ausgebildete Welle-Nabe-Verbindung mit einer Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeugs eingehen. Im in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel kann das zweite Verbindungselement 20 einen Befestigungsflansch 22 aufweisen, der beispielsweise einen Ausgangsflansch eines Drehschwingungsdämpfers, beispielsweise eines Scheibendämpfers einer Kupplungsscheibe einer Reibungskupplung, ausbilden kann.

Wie in Fig. 3 dargestellt kann die erste Verzahnung 14 des ersten Verzahnungselements 12 im entspannten Zustand des Elastomerkörpers 16, wenn der Elastomerköiper 16 kein Rückstellmoment ausübt, zu der zweiten Verzahnung 20 des zweiten Verzahnungselements 18 im Vergleich zu einer vollständig fluchtenden Relativwinkellage um einen Winkel α in Umfangs- richtung verdreht positioniert sein. Der Abstand der Zähne der ersten Verzahnung 14 zur zweiten Verzahnung 20 kann dadurch etwas geringer sein als der Zahnabstand einer Gegenverzahnung eines Gegenverzahnungselements, so dass im montierten Zustand das Gegenverzahnungselement spielfrei mit einem anliegenden Rückstellmoment des Elastomerkörpers 16 mit dem Verbindungselement 10 verbunden ist und dabei sowohl an der ersten Verzahnung 14 als auch an der zweiten Verzahnung 20 anliegt.

Bezugszeichenliste Verbindungselement

erstes Verzahnungselement

erste Verzahnung

Elastomerkörper

zweites Verzahnungselement

zweite Verzahnung

Befestigungsflansch