Beschreibung: Die Erfindung betrifft eine Welle-Nabe-Verbindung und ein Verfahren zum Herstellen einer Welle-Nabe-Verbindung.

Es ist bekannt, Welle-Naben-Verbindungen kraftschlüssig und/oder formschlüssig zu gestalten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Fügekräfte beim Herstellen einer Welle- Nabe-Verbindung zu verringern oder zu verhindern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Verbindung nach den in Anspruch 1 und bei dem Verfahren nach den in Anspruch 8 oder 7 angegebenen Merkmalen gelöst.

Wichtige Merkmale der Erfindung bei der Welle-Nabe-Verbindung sind, dass eine Welle mit einem Wellenabschnitt in einer Ausnehmung eines Aufnahmeteils, insbesondere Nabe, aufgenommen ist, wobei der Wellenabschnitt eine zylindrische Oberfläche aufweist, wobei die Ausnehmung im Wesentlichen zylindrisch geformt ist, wobei in der Nabe axial sich erstreckende Nuten angeordnet sind, welche in

Umfangsrichtung voneinander regelmäßig beabstandet sind, wobei zwischen der Nabe und dem Wellenabschnitt Klebstoff angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Klebeverbindung für axial sich lang erstreckende

Verbindungsbereiche verwendbar ist. Denn mittels der als Klebstoffreservoir wirkenden Nutbereiche der Nabe ist gleichmäßige Verteilung von Klebstoff ermöglicht, wobei das Abreißen des Klebefilms verhindert wird und axial weit ausgedehnte Bereiche verklebbar sind. Bei Anwendung einer Spielpassung zwischen Welle und Nabe ist eine axiale Länge

BESTÄTIGUNGSKOPIE realisierbar die 2*R oder gar 4*R übersteigt, wobei R der Radius der Aufnahmeausnehmung der Nabe ist. Vorteilig ist bei der Klebeverbindung auch, dass die Welle und Nabe nur mit geringen oder keinen Fügekräften belastet werden. Somit sind Deformationen von Welle und Nabe vermeidbar. Die aus Welle 2 mit aufgesetzter Nabe, also Blechpaket, verbundene Roh- Motorwelle ist vor dem Fügen fertig bearbeitbar, also fertig bearbeitet durch Schleifen oder dergleichen. Außerdem sind Bohrungen zur Verbindung mit einem Winkelsensor oder dergleichen einbringbar in die Motorwelle. Schon vor dem Aufschieben der Nabe auf die Welle 2 sind auf der Nabe die Dauermagnete aufklebbar. Denn die Nabe ist beim Fügen keinen für die Dauermagnete gefährlichen Kräften ausgesetzt. Vorteiligerweise sind also die Fügekräfte bei der erfidnungsgemäßen Welle-Nabe-Verbindung verminderbar und eine Nachbearbeitung wegen beim Fügen entstandener Deformationen entfällt.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Wellenabschnitt zylindrisch und die Ausnehmung ebenfalls zylindrisch. Von Vorteil ist dabei, dass ein Verdrehen der Welle gegen die Nabe ermöglicht ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Aufnahmeteil, insbesondere eine als schon vor dem Fügen mit Magneten an seiner äußeren Oberfläche bestücktes Blechpaket ausgeführte Nabe, als Stapel von Einzelblechteilen ausgeführt, wobei jedes Einzelblechteil eine mittig angeordnete zylindrische Ausnehmung aufweist, wobei in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandete Nuten, insbesondere zwei oder mehr Nuten, angeordnet sind, insbesondere wobei die Nuten die Ausnehmung vergrößern. Von Vorteil ist dabei, dass die Nuten dadurch herstellbar sind, dass jedes Einzelblechteil als Stanzteil hergestellt wird, also ausgestanzt wird aus einem Blech. Somit wird dort eine derartige Kontur ausgenommen, die den Querschnitt der Ausnehmung zur Aufnahme der Welle umfasst und zusätzlich noch den Querschnitt der am äußeren Umfang der Ausnehmung den jeweiligen Nutquerschnitt als zusätzlich ausgenommenen Bereich. Die Ausnehmung der Nabe, welche als Stapel aus den Einzelblechen gefertigt ist, setzt sich aus den Ausnehmungen der Einzelblechteile zusammen. Da diese deckungsgleich in axialer Richtung hintereinander stapelbar sind, sind auch die Nuten zusammengesetzt aus den einzelnen ausgenommenen Bereichen. Beim Stapeln der Einzelbleche ist alternativ zu jedem benachbarten Einzelblech ein kleiner Verdrehwinkel vorsehbar, so dass die

zusammengesetzt Nut der Nabe einen Schrägungswinkel aufweist, also

schraubenabschnittsförmig beziehungsweise spiralabschnittsfömnig verläuft. Die kreisförmige Ausnehmungen im Einzelblech bilden die zylindrische Ausnehmung in der Nabe. Bei Vorsehen eines Schrägungs inkels muss dann auch beim Fügen ein Schrägungswinkel ausgeführt werden, also eine Schraubbewegung beim Fügen.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen Aufnahmeteil und Welle Klebstoff angeordnet, insbesondere wobei der Klebstoff sich auch in in radialer Richtung erstreckende Mikroräume zwischen den Einzelblechen erstreckt. Von Vorteil ist dabei, dass eine verbesserte Verbindung erreicht ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind am äußeren Umfang des Aufnahmeteils

Dauermagnete stoffschlüssig verbunden, insbesondere klebeverbunden mit dem

Aufnahmeteil. Von Vorteil ist dabei, dass aus der Welle mit verbundener Nabe, also

Blechpaket mit aufgeklebten Dauermagneten ein Rotor eines Synchronmotors herstellbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Einzelbleche derart in axialer Richtung hintereinander gestapelt angeordnet, dass die aus den Nuten der Einzelbleche gebildeten Nuten im Aufnahmeteil jeweils nur in axialer Richtung verlaufen. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung ermöglicht.

Bei einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung sind die Einzelbleche derart in axialer Richtung hintereinander gestapelt angeordnet, dass die aus den Nuten der Einzelbleche gebildeten Nuten im Aufnahmeteil jeweils in axialer Richtung mit einem Schrägungswinkel sich erstrecken. Entsprechend sind dann die aus den glecihartig ausgeführten Einzelblechen gebildeten Außenflächen mit Dauermagneten bestückt. Von Vorteil ist dabei, dass das Polrasten und/oder Nutrasten bei dem mit dem aus Welle und Nabe gebildeten Rotor hergestellten Synchronmotor verringerbar ist.

Wichtige Merkmale bei dem Verfahren zum Herstellen einer Welle-Nabe- Verbindung sind, dass ein Aufnahmeteil, insbesondere Nabe, eine mittig angeordnete Ausnehmung, insbesondere zylindrische Ausnehmung, zur Aufnahme einer Welle vorgesehen ist, wobei das Aufnahmeteil zumindest eine sich in axialer Richtung erstreckende Nut, insbesondere zwei oder mehr in Umfangsrichtung voneinander gleichmäßig beabstandete Nuten, an seiner die Ausnehmung begrenzenden Innenwand aufweist, wobei in einem ersten Schritt Klebstoff auf die Welle aufgebracht wird, wobei zumindest eine in axialer Richtung verlaufende Klebstoffspur gebildet wird, wobei in einem zweiten Schritt die Welle in das Aufnahmeteil eingeführt wird, wobei die relative Winkellage zwischen Welle und Nabe derart gewählt ist, dass eine jeweilige Nut über die Klebstoffspur geschoben wird, wobei in einem dritten Schritt die Welle relativ zur Nabe gedreht wird. Von Vorteil ist dabei, dass die Nutöffnung über die Klebstoffspur geschoben wird und somit währen des Fügens ständig mit Klebstoff versorgt und befüllt wird. Somit ist die Nut als

Klebstoffaufnahmereservoir jeweils gleichmäßig befüllbar und durch die Drehbewegung eine gleichmäßige Befüllung des Klebespalts aus dem klebstoffreservoir heraus erreichbar. Auf diese Weise ist die Verbindung auch für große axiale Längen einsetzbar. Wichtige Merkmale bei einem alternativen Verfahren zum Herstellen einer Welle-Nabe- Verbindung sind, dass ein Aufnahmeteil, insbesondere Nabe, eine mittig angeordnete Ausnehmung, insbesondere zylindrische Ausnehmung, zur Aufnahme einer Welle vorgesehen ist, wobei das Aufnahmeteil zumindest eine sich in axialer Richtung erstreckende Nut, insbesondere zwei oder mehr in Umfangsrichtung voneinander gleichmäßig beabstandete Nuten, an seiner die Ausnehmung begrenzenden Innenwand aufweist, wobei in einem ersten Schritt ein Mittel zur Klebstoffzuführung derart relativ zur Nabe angeordnet wird, dass Klebstoff in eine beziehungsweise mehrere Nutöffnungen einpressbar ist, wobei in einem zweiten Schritt die Welle in das Aufnahmeteil eingeführt wird, wobei gleichzeitig Klebstoff in die Nutöffnung beziehungswiese Nutöffnungen eingespritzt wird, wobei in einem dritten Schritt die Welle relativ zur Nabe gedreht wird. Von Vorteil ist dabei, dass mit einem Röhrchen als Mittel der Klebstoff direkt an die Nutöffnung herangeführt wird und somit während des Fügens ein gleichmäßiges Befüllen mit Klebstoff erreichbar ist. Auf diese Weise ist ein Abreißen des Klebefilms verhinderbar. Altemativ oder zusätzlich wird Klebstoff auch vorher auf die Welle aufgebracht. Die

Motrowelle mit den Klebstoffraupen wird in die Nabe so eingesetzt, also eingefügt, dass die Klebstoffraupen in die Nuten gelangen. Anschließend erfolgt die Verdrehbewegung. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vor dem zweiten Schritt an der die Ausnehmung in der Nabe begrenzenden Innenwand Klebstoff aufgebracht. Es wird also Klebstoff an die Innenwandung des Blechpakets aufgebracht. Von Vorteil ist dabei, dass eine noch weitere verbesserte Verteilung des Klebstoffs erreichbar ist und somit noch größere axiale Längen mit Klebeverbindung herstellbar sind.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird beim dritten Schritt ein Verdrehwinkel von 360° / N ausgeführt, wobei N die Anzahl der Nuten am Umfang der Nabe ist. Von Vorteil ist dabei, dass mittels der Verdrehung der in der Nut als Klebstoffreservoir sich befindende Klebstoff verteilt wird im Spaltbereich zwischen Welle und Nabe. Die Nuten vermindern im Übrigen das Trägheitsmoment der Nabe und verbessert somit die Dynamik eines Motors, der einen Rotor aufweist, welcher gebildet ist aus Welle und Nabe.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird beim dritten Schritt ein Verdrehwinkel von zunächst 180° / N ausgeführt in einer Drehrichtung und danach ein Verdrehwinkel von 360° / N, wobei N die Anzahl der Nuten am Umfang der Nabe ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine weiter verbesserte Klebstoffverteilung erreichbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird für die Welle-Nabe-Verbindung je Nut insgesamt eine Klebstoffmenge eingebracht, die größer ist als V ^* 2 ^* TT*R*S*L / N, wobei y ein Sicherheitsfaktor ist, der zwischen 1 ,1 und 1 ,5 beträgt,

R der Radius der Aufnahmeausnehmung in der Nabe ist,

s die Spaltbreite,

L die Länge des stoffschlüssigen Verbindungsbereichs in axialer Richtung,

N die Anzahl der Nuten in Umfangsrichtung. Von Vorteil ist dabei, dass der Nutquerschnitt entsprechend abstimmbar ist auf die einzubringende Klebstoffmenge. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der jeweilige Nutquerschnitt derart gewählt, dass seine Fläche größer ist als 2*TT*R*S / N, wobei

R der Radius der Aufnahmeausnehmung in der Nabe ist, s die Spaltbreite und N die Anzahl der Nuten in Umfangsrichtung. Von Vorteil ist dabei, dass der Nutquerschnitt in Abhängigkeit von der Spielpassung, also der Spaltbreite, und den weiteren genannten Größen wählbar ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der jeweilige Nutquerschnitt derart gewählt, dass er einen Kreisbogenabschnitt als Nutwandung aufweist, insbesondere als

Kreisbogenabschnitt ausgeführt ist, und zur die Ausnehmung begrenzenden Innenwand zur Aufnahme der Welle mit einem flachen Winkel, der zwischen 10° und 40° liegt, insbesondere kleiner als 30° ist, in die die Ausnehmung begrenzende Innenwand mündet, insbesondere wobei die Kante im Übergangsbereich zwischen der die Ausnehmung begrenzenden Innenwand und der Nutwandung entgratet und/oder mit einem

Übergangsradius ausgeführt ist. Von Vorteil ist dabei, dass somit das Einziehen des eine optimierte Viskosität aufweisenden Klebstoffes aus der Nut in den Spalt zwischen Welle und Nabe effektiv ausführbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Nabe vor dem Einführen der Welle eine höhere Temperatur als die Welle auf, insbesondere eine mindestens 60°C oder mindestens 100 °C höhere Temperatur. Von Vorteil ist dabei, dass ein besonders einfaches Einfädeln und Einführen der Welle in die Ausnehmung der Nabe ausführbar ist und der Klebstoff beschleunigt aushärtet.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Nabe ein aus in axialer Richtung gestapelt angeordneten Einzelblechen zusammengesetzt ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein Blechpaket auf eine Welle klebeverbindbar ist.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen

Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.

Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:

Bei einer erfindungsgemäßen Welle-Nabe-Verbindung wird eine stoffschlüssige Verbindung hergestellt, indem die Nabe auf die Welle aufgeschoben wird.

Vorzugsweise ist die Nabe ein Blechpaket, das eine zylindrisch geformte, mittig angeordnete Ausnehmung aufweist, in welche die Welle mit einem zylindrischen Wellenabschnitt eingeschoben wird.

Das Blechpaket 3 ist aus Einzelblechen gestapelt ausgeführt.

In Figur 1 ist eine Draufsicht auf ein Einzelblech gezeigt. In Figur 2 ist ein vergrößerter Ausschnitt eines Querschnitts durch die Nabe gezeigt, wobei die Querschnittsebene die Motorwellenachse enthält. Der Ausschnitt betrifft die die

Aufnahmeausnehmung begrenzende Innenwandung der Nabe, wobei die Endbereiche der Einzelbleche 3 gezeigt sind. Somit sind die zwischen den Einzelblechen gebildeten

MikroZwischenräume sichtbar.

Figur 3 zeigt die Welle 2 vor dem Einführen in die Nabe, wobei sie eine axial sich

erstreckende Klebstoffspur aufweist, welche auch als Klebstoff raupe bezeichnet wird.

Beim Fügen wird die Nabe in einer derartigen zur Welle 2 relativen Winkelstellung auf die Welle 2 aufgeschoben, dass die Nuten 6 im Winkelbereich der Klebstoffraupe 1 liegen. Somit wird die Nutöffnung optimal mit Klebstoff beim Aufschieben der Nabe auf die Welle 2 versorgt und die Nuten werden als Klebstoffreservoir befüllt mit Klebstoff.

Nach diesem axialen Aufschieben der Nabe auf die Welle 2 wird die Welle 2 relativ zur Nabe in Umfangsrichtung gedreht. Dabei wird der Klebstoff aus dem Klebstoffreservoir im

Spaltbereich zwischen Nabe und Welle 2 verteilt. Insbesondere verteilt sich dabei der Klebstoff auch in die MikroZwischenräume zwischen den Einzelblechen 3 der Nabe. Somit ist eine optimale Klebeverbindung bewirkt. Der Spaltbereich zwischen Nabe und Welle 2 ist im Wesentlichen bestimmt dadurch, dass der Außendurchmesser der Welle im zur Verbindung mit der Nabe vorgesehenen

Wellenabschnitt kleiner ist als der Innendurchmesser der Nabe im Verbindungsabschnitt. Vorzugsweise sind die Nuten 6 halbkreisförmig ausgeführt.

Zur Magnetfeldführung weisen die Einzelbleche 3 Ausnehmungen 4 auf. Zur Herstellung eines Rotors eines Synchronmotors werden am Außenumfang auf den Klebeflächen 5 ebene Fläche zum Aufkleben der Dauermagnete ausgeführt.

Der Klebstoff ist ein anaerob härtender Klebstoff.

In Umfangsrichtung sind zwei oder mehr Nutbereiche an der Nabe angeordnet, die regelmäßig voneinander beabstandet sind. Bei N Nuten beträgt also der Winkelabstand 360° / N.

Die Drehung in Umfangsrichtung wird bei einer ersten Ausführungsform in einer Drehrichtung mit dem Winkel von etwa 360° / N ausgeführt. Alternativ ist aber auch einen Drehung in einer ersten Drehrichtung um 180° / N und nachfolgender Rückwärtsdrehung um 360° / N ausführbar. Somit erfolgt die Drehung im Bereich ±180° / N um die beim Fügen vorliegende Winkelstellung herum. Auf diese Weise lässt sich ein Abreißen des Klebstofffilms noch besser verhindern und somit eine Verteilung des Klebstoffes über noch größere Flächen erreichen. Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird durch thermisches

Aufschrumpfen das Fügen vereinfacht und die Klebeverbindung verbessert. Hierbei wird die Nabe vor dem Fügen auf eine erste Temperatur erwärmt, die beispielsweise zwischen 100° C und 150°C liegt. Danach wird die Nabe auf die nicht vorgewärmte, insbesondere abgekühlte, Welle aufgeschoben, wobei wiederum die Winkelstellung der Nabe derart gewählt ist, dass die Nut in Umfangsrichtung im Winkelbereich der Klebstoffraupe 1 angeordnet ist.

Somit wird wiederum die Nut mit Klebstoff gut ausgefüllt. Nach dem Aufschieben und Verdrehen kühlt sich die Nabe ab und der Innendurchmesser der Aufnahmeausnehmung der Nabe verringert sich, wodurch auch der Spaltbereich auf den vorgesehenen Wert sinkt, beispielsweise zwischen 10 pm und 200 pm. Während der Abkühlung wird die genannte relative Drehbewegung ausgeführt. Durch die beim Abkühlen anfangs noch erhöhte

Temperatur wird auch das Aushärten des Klebstoffs beschleunigt. Vor dem Fügen hat die Welle 2 dabei eine Temperatur von vorzugsweise weniger als 20°C oder sogar weniger als 0°C. Somit ist der Spaltbereich vor dem Fügen sehr groß

vorgesehen.

Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird statt der vor dem Fügen aufgebrachten Klebstoffraupe 1 der Klebstoff während des Aufschiebens mittels Röhrchen an den Bereich der Nutöffnung herangeführt und kontinuierlich in diesen Bereich eingespritzt. Somit ist ein vorheriges Aufbringen auf die Welle 2 als Klebstoff raupe 1 verzichtbar.

Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird zusätzlich zu den jeder Nut zugeordneten Klebstoffraupen 1 auf der Welle 2, wie in den vorgenannten

Ausführungsbeispielen, noch Klebstoff an der Innenwandung der Aufnahmeausnehmung der Nabe vorgesehen vor dem Fügen der Welle 2 in die Nabe. Somit ist eine verbesserte Verfüllung der Mikroräume im Blechpaket der Nabe erreichbar. Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird insgesamt eine

Klebstoffmenge eingebracht, die größer ist als y*2*Tr*R*s*L / N, wobei y ein Sicherheitsfaktor ist, der vorzugsweise 1 ,2 oder mehr beträgt,

R der Radius der Aufnahmeausnehmung in der Nabe ist,

s die Spaltbreite,

L die Länge des stoffschlüssigen Verbindungsbereichs in axialer Richtung,

N die Anzahl der Nuten in Umfangsrichtung.

Die Spaltbreite liegt bevorzugt im Bereich zwischen 10 und 200 m.

Der Nutquerschnitt wird also derart gewählt, dass seine Fläche größer ist als y*2*TT ^* R*s / N. Vorzugsweise wird der Nutquerschnitt derart gewählt, dass er einen Kreisbogenabschnitt als Nutwandung aufweist und in die Aufnahmeausnehmung mit einem flachen Winkel, der zwischen 10 und 40° liegt, insbesondere kleiner als 30° ist, in die Aufnahmeausnehmung mündet. Auf diese Weise wird der Klebstoff bei der Drehbewegung besser verteilt, da er ohne abzureißen in den Klebespaltbereich zwischen Welle 2 und Nabe eingezogen wird. Die Kante am Nutrand, also im Übergangsbereich zur Aufnahmeausnehmung wird vorzugsweise entgratet und/oder mit einem Übergangsradius ausgeführt.

Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen werden an der

Aufnahmeausnehmung Aktivatoren, Haftvermittler, und/oder Primer aufgebracht, bevor der Klebstoff zugeführt wird.

Bezugszeichen liste

1 Klebstoffraupe, insbesondere Klebstoffspur 2 Welle, insbesondere Motorwelle

3 Einzelblech des Blechpakets

4 Ausnehmungen

5 Klebefläche für Dauermagnete

6 Nut, insbesondere kreisabschnittsförnnige Nut