Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Welle-Nabe-Verbindung und einen Getriebemotor.

Aus der US 8784220 B1 ist als nächstliegender Stand der Technik eine Welle-Nabe- Verbindung bekannt.

Aus der DE 198 12 862 A1 ist eine Dichtung für ein Wellenlager bekannt.

Aus der DE 102014223 513 A1 ist ein Gebermittel bekannt.

Aus der DE 17 15889 U ist ein Elektro-Separator bekannt.

Allgemein bekannt sind außerdem Sicherungsringe, die jedoch bei der Aufbringung auf eine Welle elastisch gedehnt und gut geführt werden müssen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Getriebemotor mit möglichst wenig Aufwand fertigbar zu machen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Welle-Nabe-Verbindung nach den in Anspruch 1 und bei dem Getriebemotor nach den in Anspruch 15 angegebenen Merkmalen gelöst.

Wichtige Merkmale der Erfindung bei der Welle-Nabe-Verbindung, insbesondere Anordnung mit einer Welle und einer mit der Welle verbundenen Nabe, sind, dass ein Innenring eines Lagers auf die Welle aufgesteckt ist und gegen eine Wellenstufe angestellt ist, wobei die Welle mit der Nabe drehfest verbunden ist, wobei eine Kappe auf die Welle aufgesteckt ist, wobei die Kappe zwischen der Welle und der Nabe angeordnet ist, wobei die Kappe einen nach radial innen hervorragenden Innenkragen aufweist, welcher in eine Ringnut der Welle hineinragt, insbesondere zur axialen Sicherung und/oder Begrenzung der Kappe, wobei der Innenring des Lagers gegen die Kappe angestellt ist.

Von Vorteil ist dabei, dass der Innenring axial begrenzt ist durch die Stufe der Welle zusammen mit der Kappe. Dabei ist wichtig, dass die Montage nur ein Aufstecken des Lagers und dann der Kappe erfordert. Dies ist einfach mit einem Roboter ausführbar, insbesondere im Unterschied zum Aufstecken eines Sicherungsrings anstatt der Kappe. Denn wenn ein Sicherungsring aufgesteckt wird, ist nicht nur eine Bewegung in axialer Richtung, sondern auch ein Aufdehnen des Sicherungsrings mit einem Werkzeug notwendig. Hingegen genügt bei der Erfindung eine bloße axiale Bewegung des Roboters und das elastische Aufdehnen der Kappe erfolgt während der Bewegung automatisch. Die Kappe klipst dann in die Ringnut ein und hat den weiteren Vorteil, dass sie nicht nur die axiale Sicherung des Innenrings des Lagers, sondern auch die Bedämpfung der der Welle-Nabe-Verbindung bewirkt. Denn die Kappe verhindert die direkte Berührung der Welle mit der Nabe. Allerdings wird das gesamte Drehmoment durch die Kappe durchgleitet. Dabei werden durch die spielfreie Verbindung der zwischengeordneten Kappe Geräuschemissionen auch bei Drehzahlschwankungen vermindert.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ragt an dem der Nabe zugewandten axialen Endbereich der Welle ein Federbereich, insbesondere ein sich radial erstreckender Federbereich, an der Welle ausgebildet ist und in axialer Richtung hervor, wobei, insbesondere zur drehfesten Feder-Nut-Verbindung, der Federbereich in eine Nut, insbesondere in eine sich in radialer Richtung erstreckende Nut, der Nabe zumindest teilweise hineinragt, insbesondere so dass eine in Umfangsrichtung formschlüssige Verbindung bewirkt ist, insbesondere so dass also Welle und Nabe drehfest verbunden sind. Von Vorteil ist dabei, dass ein hohes Drehmoment sicher durchleitbar ist von der Welle auf die Nabe. Denn die Nabe ist mittels des in die Nut der Nabe hineinragenden Federbereichs der Welle in Umfangsrichtung formschlüssig und mittels der zwischengeordneten Kappe sogar spielfrei formschlüssig verbunden, insbesondere also spielfrei drehfest verbunden. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die axiale Richtung parallel zur Richtung der Drehachse ausgerichtet, insbesondere wobei die Umfangsrichtung und die radiale Richtung jeweils auf die Drehachse der Welle bezogen sind. Von Vorteil ist dabei, dass die hier genannten Richtungen, also die radiale, axiale Richtung sowie die Umfangsrichtung auf die Drehachse der Welle bezogen sind.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Kappe einen nach radial außen hervorragenden Außenkragen auf, gegen welchen der Innenring des Lagers angestellt ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine weiter vergrößerte Anlagefläche an der Kappe für den Innenring des Lagers bereitstellbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Wandstärke der Kappe konstant, insbesondere also die Kappe überall dieselbe Wandstärke aufweist, insbesondere in jeweiliger Normalenrichtung zur Oberfläche. Von Vorteil ist dabei, dass die Form der Kappe der Form der Welle samt deren Federbereich folgt und angepasst ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist mittels der Kappe die Verbindung zwischen Welle und Nabe in Umfangsrichtung spielfrei, insbesondere also spielfrei drehfest ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Kappe aus einem elastischeren Material als die Welle und die Nabe ausgeführt ist. Somit ist die Kappe auf die welle aufschiebbar und dabei aufdehnbar, so dass die Kappe nicht nur formschlüssig durch Einrasten des Innenkragens in die Ringnut der Welle, sondern auch kraftschlüssig aufgepresst gehalten ist durch die elastisch auf den Umfang der Welle aufgespannte Kappe. Die Kappe ist also auch nach dem Einrasten des Innenkragens in die Ringnut der Welle nicht völlig entspannt.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Welle auf der von der Kappe in axialer Richtung abgewandten Seite des Lagers eine Verzahnung aufweist, insbesondere wobei die Welle als Ritzelwelle ausgebildet. Von Vorteil ist dabei, dass das durchgeleitete Drehmoment an ein drehbar gelagertes Verzahnungsteil, welches mit der Verzahnung im Eingriff ist weiterleitbar ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Nabe eine durchgehende Axialbohrung auf, welche in die Nut mündet. Von Vorteil ist dabei, dass beim Einstecken einer Rotorwelle in die Axialbohrung kein Luftdruck dem Einstecken entgegenwirkt.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in dem von dem Federbereich in axialer Richtung überdeckten Bereich der maximale Radialabstand zur Drehachse der Welle kleiner als der maximale Radialabstand in demjenigen Bereich, welcher in axialer Richtung von der Kappe überdeckt ist. Von Vorteil ist dabei, dass

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Kappe in Umfangsrichtung voneinander beabstandete, insbesondere nicht durchgehende, Axialschlitze auf. Von Vorteil ist dabei, dass die Kappe eine hohe Elastizität aufweist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Axialschlitze an dem von der Nabe abgewandten axialen Endbereich der Kappe angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass beim Einstecken der Welle in die Kappe der den Innenkragen enthaltende Beriech zuerst aufgeweitet wird. Insbesondere ist der Innenkragen in Umfangsrichtung mehrfach unterbrochen ausgeführt, die Ringnut der Welle jedoch nicht.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Welle und die Nabe aus Stahl gefertigt. Von Vorteil ist dabei, dass ein hohes Drehmoment durchleitbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Kappe aus Kunststoff gefertigt. Von Vorteil ist dabei, dass eine effiziente Bedämpfung von Drehmomentwelligkeiten

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung fungiert die Nabe als Kupplungsteil. Von Vorteil ist dabei, dass eine Welle mit der Nabe verbindbar ist und somit eine Kupplungsfunktion durch die Nabe ausführbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Federbereich quaderförmig ausgeformt, wobei die radial äußeren Seitenflächen abgerundet ausgeführt sind. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung und eine maximale Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Bauraums ausgenutzt werden. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Federbereich eine axial gerichtete, zur Drehachse der Welle koaxial ausgeführte Sacklochbohrung auf. Von Vorteil ist dabei, dass ein niedriges Massenträgheitsmoment der Welle bei hohem Wert des durchgeleiteten Drehmoments erreichbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Federbereich in einer Vertiefung der Kappe aufgenommen und/oder die Kappe ist der Oberflächenkontur der Welle mit ihrem Federbereich folgend entsprechend geformt, insbesondere so dass der maximale Abstand der Kappe gemessen in Normalenrichtung zur Oberfläche der Welle stets weniger als das Doppelte der Wandstärke der Kappe beträgt. Von Vorteil ist dabei, dass die Kappe zwischen Nabe und Welle einquetschbar ist. Somit ist eine spielarme Durchleitung des Drehmoments ermöglicht und daher auch ein schallemissionsarmer Betrieb.

Wichtige Merkmale bei dem Getriebemotor mit einer Welle-Nabe-Verbindung sind, dass eine Rotorwelle eines Elektromotors des Getriebemotors in die Zentralbohrung der Nabe eingesteckt, insbesondere eingepresst, und verbunden, insbesondere kraftschlüssig verbunden, ist, wobei die Welle eintreibende Welle eines Getriebes des Elektromotors ist.

Von Vorteil ist dabei, dass eine Montage von einem Roboter einfach ausführbar ist. Denn die Teile, wie Innenring und Kappe, müssen nur nacheinander auf die Welle aufgesteckt werden, wobei ein einfaches Aufnehmen des jeweiligen Teils durch den Roboter ausführbar 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:

In der Figur 1 ist als erstes Ausführungsbeispiel ein Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Welle-Nabe-Verbindung mit einer Kappe 3 und mit einem Lager 2 dargestellt.

In der Figur 2 ist die Welle-Nabe-Verbindung in Schrägansicht dargestellt.

In der Figur 3 ist die Welle-Nabe-Verbindung in Schrägansicht explodiert dargestellt.

In der Figur 4 ist die Kappe 3 in Schrägansicht aus einer ersten Blickrichtung dargestellt.

In der Figur 5 ist die Kappe 3 in Schrägansicht aus einer zweiten Blickrichtung dargestellt.

In der Figur 6 ist als zweites Ausführungsbeispiel die Welle-Nabe-Verbindung im Unterschied zur Figur 1 mit einer anderen Kappe 60 ausgebildet.

Wie in den Figuren 1 bis 5 gezeigt, ist bei dem ersten Ausführungsbeispiel auf den axialen Endbereich einer Welle 1 eine Kappe 3 aufgeschoben, so dass eine axial hervorragender, insbesondere quaderförmig ausgeführter, Federbereich der Welle 1 mit der zwischengeordneten Kappe 3 in eine Nut 31 der Nabe 5 hineinragt.

Auf diese Weise ist eine in Umfangsrichtung formschlüssige, spielfreie und drehfeste Verbindung zwischen der Welle 1 und der Nabe 5 erreicht. Auch bei

Drehmomentschwankungen ist Geräuschemission verhindert. Denn die Kappe 3 ist aus einem Kunststoff gefertigt.

Vorzugsweise sind die Nabe 5 sowie die Welle 1 aus Stahl gefertigt.

Der Innenring des Lagers 2 ist auf die Welle 1 aufgesteckt und gegen eine Stufe der Welle 1 angestellt. Die Kappe 3 weist einen nach radial innen hervorragenden Innenkragen 4 auf, der in eine Ringnut der Welle 1 hineinragt.

Insbesondere ist die Ringachse der Ringnut parallel zur Drehachse der Welle 1 und gleicht dieser.

Die Ringnut ist in Umfangsrichtung vollständig umlaufend ausgeführt.

Die Kappe 3 ist auf den Endbereich der Welle 1 aufgesteckt und bedeckt dabei auch einen radial sich erstreckenden Federbereich 30, der axial an der Stirnseite der Welle 1 hervorragt. Beim Aufstecken dehnt sich der aufgesteckte Bereich der Kappe 3 zunächst radial aus, wobei zur Erhöhung der Elastizität Axialschlitze an der Kappe 3 vorgesehen sind. Sobald der Innenkragen 4 die Ringnut der Welle 1 erreicht, schnappt er in diese ein.

Somit ist die Kappe 3 kraftschlüssig und formschlüssig mit der Welle 1 verbunden. Der Formschluss ist dabei in axialer Richtung durch den in die Ringnut eingeklipsten Innenkragen bewirkt und in Umfangsrichtung durch den Federbereich 30, an dem die Kappe 3 anliegt, insbesondere an allen Seiten des Federbereichs 30.

Die Kappe 3 weist dazu eine Vertiefung auf, die dem Federbereich 30 entsprechend geformt ist, so dass die Kappe in dem an der Welle 1 von der Kappe 3 bedeckten Oberflächenbereich überall einen maximalen Abstand in jeweiliger Normalenrichtung aufweist, der kleiner ist als ein Schwellwert. Somit ist die Kappe 3 vorzugsweise mit einer überall konstanten Wandstärke ausgeführt.

Die Kappe 3 ist somit einerseits durch elastische Verformung und andererseits durch Formschluss drehfest mit der Welle 1 verbunden.

Auf der von der Stufe der Welle 1 in axialer Richtung abgewandten Seite des Innenrings des Lagers 2 liegt der Innenring des Lagers 2 an dem Innenkragen 4 der Kappe 3 an.

Somit begrenzt die Kappe 3 den Innenring des Lagers 2. Die Axialschlitze 32 sind in Umfangsrichtung voneinander beabstandet, insbesondere voneinander gleichmäßig beabstandet. In axialer Richtung erstrecken sich die Axialschlitze 32 vom der Stufe zugewandten Rand der Kappe 3 um weniger als 60 % der axialen maximalen Länge der Kappe 3.

Die Nabe 5 ist vorzugsweise als Kupplungsteil ausgeführt und weist eine axial durchgehende Zentralbohrung auf, in welche eine Rotorwelle eines Elektromotors einsteckbar ist. Vorzugsweise mündet die Zentralbohrung in die stirnseitige Nut 31 der Nabe 5, in welche der von der Kappe 3 bedeckte Federbereich 30 hineinragt. Von Vorteil ist dabei, dass beim Einpressen der Rotorwelle in die Zentralbohrung die verdrängte Luft durch die Nut 31 entweichen kann.

Die Welle 1 weist vorzugsweise eine Verzahnung auf und ist somit als eine eintreibende Welle eines Getriebes verwendet, welches von dem Elektromotor angetrieben wird. Die Verzahnung steht dabei im Eingriff mit einem Verzahnungsteil, das drehfest mit einer im Getriebe drehbar gelagerten Zwischenwelle verbunden ist.

Vorzugsweise weist die Welle 1 in dem von der Kappe 3 abgedeckten Bereich eine Rücknahme auf, so dass die Welle 1 in dem in axialer Richtung von den Axialschlitzen 32 überdeckten Bereich einen größeren Außendurchmesser aufweist als in einem von der Kappe 3 abgedeckten Bereich, der in axialer Richtung von den Axialschlitzen 32 beabstandet ist und/oder der den in axialer Richtung vom Federbereich 30 überdeckten Bereich umfasst.

Zwar weist die Kappe 3 Axialschlitze 32 auf und eine Vertiefung zur Aufnahme des Federbereichs 32, wobei die Kappe 3 eine in die Nut 31 hineinragende Erhöhung aufweist. Dabei ist die Wandstärke der Kappe 3 vorzugsweise überall gleich groß.

Wie in Figur 5 dargestellt, ist bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel der nach radial innen hervorragende Innenkragen 4 ersetzt durch einen Kragen 61, der zwar einerseits einen nach radial innen hervorragenden Innenkragen und andererseits einen nach radial außen hervorragenden Außenkragen umfasst. Somit liegt bei diesem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 der Innenring des Lagers 2 nicht nur am Innenkragen an, sondern am ganzen Kragen 61, also auch am Außenkragen. Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird ist die Nabe 5 als Hohlwelle oder Vollwelle ausgebildet. Die Welle 1 ist optional auch ohne Verzahnung ausführbar.

Bezugszeichenliste

1 eintreibende Welle 2 Lager

3 Kappe

4 Innenkragen

5 Nabe, insbesondere Kupplungsteil 30 Federbereich 31 Nut

32 Axialschlitz

60 Kappe

61 Kragen, insbesondere Außenkragen und Innenkragen