Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rotorwelle eines Elektromotors mit einem Wellenrohr mit einem Mittelbereich und zwei Längsendbereichen. Die Erfindung betrifft außerdem einen Elektromotor mit einer solchen Rotorwelle sowie ein Ver fahren zur Herstellung einer solchen Rotorwelle.

Üblicherweise werden Rotorwellen von Elektromotoren als Vollwellen ausgebildet und an einem jeweiligen Längsendbereich, über welchen beispielsweise ein An trieb eines nachgeschalteten Aggregats erfolgt, durch Drehen hinsichtlich ihres Außendurchmessers angepasst. Oftmals kann an einem derartigen Längsendbe reich auch ein Ritzel vorgesehen sein.

Nachteilig bei bekannten Rotorwellen ist jedoch, dass diese aufgrund ihrer mas siven Ausführungsform vergleichsweise schwer sind, wodurch sich auch ein Ge wicht eines damit ausgestatteten Elektromotors erhöht. Hierdurch wird insbeson dere ein Verhältniswert zwischen Leistung pro Gewicht verschlechtert. Bei derar tigen als Vollwellen ausgebildeten Rotorwellen gibt es zudem Einschränkungen bei der Auswahl eines Durchmessers.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für eine Ro torwelle eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform an zugeben, die insbesondere die bekannten Nachteile überwindet.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängi gen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Rotorwel le eines Elektromotors mit einem Wellenrohr mit einem Mittelbereich und zwei Längsendbereichen erstmals als sogenannte Hohlwelle auszubilden und dabei zumindest einen Längsendbereich hinsichtlich seines Durchmessers (Innen durchmesser und/oder Außendurchmesser) durch Umformen oder durch Einset zen eines Stopfens anzupassen. Der große Vorteil einer derartigen Rotorwelle liegt darin, dass ein vergleichsweise kostengünstiges und zudem gewichtsopti miertes Rohr mit konstantem Innen- und Außendurchmesser als Basisbauteil verwendet werden kann und erst in einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt an zumindest einem Längsende umgeformt und/oder mit einem entsprechenden Stopfen versehen wird. Das Wellenrohr besitzt nach dem Umformen, beispiels weisen einem axialen Stauchen und/oder einem radialen Stauchen, einen kleine ren Innen- und/oder Außendurchmesser im Vergleich zum Mittelbereich des Wel lenrohrs. Zusätzlich oder alternativ kann - wie eingangs bereits erwähnt - an zumindest einem Längsendbereich des Wellenrohrs ein Stopfen angebracht wer den, der einen kleineren Innen- und/oder Außendurchmesser im Vergleich zum Mittelbereich besitzt. Mittels eines derartigen Stopfens können somit unterschied lichste Außendurchmesser vergleichsweise einfach realisiert werden, da der Stopfen beispielsweise in das Rohr eingesteckt und beispielsweise über einen Presssitz oder einen thermischen Fügesitz darin fixiert wird und an seinem aus dem Wellenrohr herausragenden Bereich einen größeren oder kleineren Außen durchmesser aufweist, als beispielsweise der Außendurchmesser des Mittelbe reichs. Rein theoretisch ist sogar denkbar, mittels eines derartigen Stopfens wei tere Bauteile daran anzuschließen, beispielsweise ein Antriebselement wie z.B. ein Ritzel. Mit der erfindungsgemäßen Rotorwelle ist es somit erstmals möglich, eine vergleichsweise leichte Rotorwelle zu realisieren und dadurch ein hohes Verhältnis zwischen Leistung und Gewicht zu erreichen und gleichzeitig, insbe sondere einen Außendurchmesser eines Längsendbereichs vergleichsweise ein fach anzupassen. Wird beispielsweise kein Stopfen verwendet, sondern das Wel- lenrohr an zumindest einem Längsendbereich lediglich umgeformt, so kann eine einstückige Rotorwelle geschaffen werden, deren thermische und physikalische Eigenschaften sowohl am Längsendbereich als auch im Mittelbereich identisch sind. Bei einer Ausführungsform mit zumindest einem Stopfen hingegen ist es möglich, den Stopfen aus einem anderen Material als das Wellenrohr auszubil den, wodurch spezifische Eigenschaften, wie beispielsweise eine höhere Ver schleißbeständigkeit, erreicht werden können.

Zweckmäßig ist das Wellenrohr an zumindest einem Längsendbereich axial ge staucht und besitzt einen kleineren Innendurchmesser als der Mittelbereich, wo bei das Wellenrohr in diesem Fall beispielsweise einen konstanten Außendurch messer über alle Bereiche besitzt. Hierdurch ist es möglich, zumindest einen Längsendbereich zumindest geringfügig massiver, das heißt mit höherer Wand stärke auszubilden, was insbesondere für dort angebrachte Lager und damit für eine Lagerung der Rotorwelle in einem Elektromotor von großem Vorteil ist.

Bei einerweiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist das Wellenrohr an zumindest einem Längsendbereich radial gestaucht und besitzt einen kleineren Innendurchmesser und einen kleineren Außendurchmes ser als der Mittelbereich. In diesem Fall ist somit der radial bezüglich seines In nen- und Außendurchmessers reduzierte Längsendbereich lediglich durch Uni formen hergestellt, wodurch wiederum eine einstückige Ausbildung erreicht wer den kann.

Bei einerweiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung weist das Wellenrohr an zumindest einem Längsendbereich einen Stopfen auf, der in das Wellenrohr eingreift und insbesondere darin über einen Presssitz oder einen thermischen Fügesitz fixiert ist. Mittels eines derartigen Stopfens kann der jeweilige zugehörige Längsendbereich hinsichtlich seines Außendurchmessers vergleichsweise einfach angepasst werden. Zudem ist durch das thermische Fü gen bzw. dem Presssitz eine einfache Fixierung des Stopfens am/im Wellenrohr möglich. Auch durch eine zum Wellenrohr unterschiedliche Materialauswahl für den Stopfen können individuelle Anforderungen, wie eine erhöhte Verschleißbe ständigkeit, vergleichsweise einfach gehandhabt werden.

Zweckmäßig besitzt der Stopfen einen Radialkragen, über welchen er stirnseitig an dem zugehörigen Endbereich des Wellenrohrs anliegt. Wird somit der Stopfen in den jeweiligen zugehörigen Längsendbereich des Wellenrohrs eingebracht, beispielsweise eingepresst, so stellt der Radialkragen einen Anschlag der, der eine haptische Rückmeldung bezüglich des Erreichens einer Montageendlage ermöglicht. Hierdurch kann eine äußerst exakte Fixierung des Stopfens am Wel lenrohr erreicht werden.

Bei einerweiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist der Stopfen als Wendestopfen ausgebildet und besitzt axial benachbart zum Radialkragen einen ersten und zweiten Bereich mit einem zum Innendurchmes ser des zugehörigen Längsendbereichs des Wellenrohrs komplementären Au ßendurchmesser, sowie axial angrenzend an den zweiten Bereich zumindest ei nen dritten bzw. weiteren Bereich, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des zweiten Bereichs. Hierdurch ist es möglich, je nach An forderung an den Stopfen, diesen mit seinem ersten Bereich in das Wellenrohr einzuschieben, woraufhin der zweite Bereich und der dritte Bereich außen blei ben und für unterschiedliche Funktionen genutzt werden können. Alternativ ist es selbstverständlich auch denkbar, den Wendestopfen umzudrehen und mit seinem zweiten und dritten Bereich in das Wellenrohr einzuschieben, wobei der erste und der zweite Bereich des Stopfens einen komplementär zum Innendurchmesser des Wellenrohrs in dem jeweils zugehörigen Längsendbereich ausgebildeten Au ßendurchmesser besitzen und dadurch beispielsweise über einen Presssitz im Wellenrohr gefügt werden können. Mittels eines derartigen Wendestopfens kann mit einem einzigen Bauteil eine vergleichsweise hohe Flexibilität hinsichtlich un terschiedlicher Außendurchmesser am Stopfen realisiert werden.

Zweckmäßig ist der Stopfen massiv ausgebildet oder zumindest teilweise hohl. Durch eine massive Ausbildung des Stopfens kann eine vergleichsweise stabile Ausführungsform geschaffen werden, die sich insbesondere für eine Lagerung der Rotorwelle über den Stopfen eignet. Durch einen zumindest teilweise hohl ausgebildeten Stopfen kann eine Gewichtsreduzierung erreicht werden, welche dazu beiträgt, ein Verhältnis zwischen Leistung und Gewicht einer mit einem sol chen Stopfen ausgestatteten Rotorwelle in einem Elektromotor zu erhöhen. Ein Hohlraum eines zumindest teilweise hohl ausgebildeten Stopfens kann bei gefüg tem Stopfen vorzugsweise innerhalb des Wellenrohrs liegen, so dass außerhalb des Wellenrohrs ein massiver Bereich des Stopfens zur Verfügung steht, bei spielsweise zur Lagerung.

Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, einen Elektromotor mit einer solchen, in den vorherigen Absätzen ausgeführten Rotor welle, auszustatten und dadurch die in Bezug auf die Rotorwelle beschriebenen Vorteile auf den Elektromotor zu übertragen. Besonders zu erwähnen ist in die sem Zusammenhang das einfache Herstellen der Rotorwelle sowie deren einfa chere Anpassung an unterschiedliche geforderte Außendurchmesser im Längsendbereich der Rotorwelle und deren geringes Gewicht, woraus ein hohes Verhältnis zwischen Leistung und Gewicht resultiert.

Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein Ver fahren zur Herstellung einer solchen Rotorwelle mit einem Wellenrohr, mit einem Mittelbereich und zwei Längsendbereichen anzugeben, bei denen das Wellenrohr an zumindest einem Längsendbereich umgeformt wird und dadurch einen kleine- ren Innen- und/oder Außendurchmesser im Vergleich zum Mittelbereich aufweist. Ein derartiges Umformen kann beispielsweise ein axiales Stauchen oder ein ra diales Stauchen sein. Zusätzlich oder alternativ kann an/in zumindest einem Längsendbereich ein Stopfen angebracht werden, der einen kleineren Innen- und/oder Außendurchmesser im Vergleich zum Mittelbereich aufweist. Üblicher weise wird ein derartiger Stopfen in den jeweiligen Längsendbereich des Wellen rohrs eingesteckt, wobei rein theoretisch auch ein Stopfen denkbar ist, der über den Längsendbereich des Wellenrohrs gestülpt wird, so dass in diesem Fall der Innendurchmesser des Stopfens komplementär zu einem Außendurchmesser des Längsendbereichs des Wellenrohrs ausgebildet ist. Mittels des erfindungs gemäßen Verfahrens kann somit eine Rotorwelle nicht nur kostengünstig und leicht, sondern auch äußerst flexibel hinsichtlich ihrer Außendurchmesser an den jeweiligen Längsendbereichen ausgestattet werden.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Wellenrohr an zumindest einem Längsendbereich axial gestaucht und weist dadurch einen kleineren Innendurchmesser als der Mittelbereich auf, wobei das Wellenrohr in diesem Fall einen konstanten Außendurchmesser besitzen kann. Hierdurch kann die Steifigkeit des Wellenrohrs in dem axial gestauchten Längsendbereich gesteigert werden, was insbesondere für eine Lagerung der Rotorwelle von großem Vorteil ist.

Bei einerweiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver fahrens wird das Wellenrohr an zumindest einem Längsendbereich radial ge staucht und weist dadurch einen kleineren Innendurchmesser und einen kleine ren Außendurchmesser als im Mittelbereich auf. Hierdurch kann eine einstückige Ausbildung der gesamten Rotorwelle geschaffen werden, wodurch insbesondere materialbedingte unterschiedliche Wärmeausdehnungen nicht auftreten. Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Un teransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschrei bung anhand der Zeichnungen.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, son dern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, oh ne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen darge stellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Kompo nenten beziehen.

Es zeigen, jeweils schematisch,

Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Rotorwelle mit zwei jeweils umgeformten Längsendbereichen,

Fig. 2 eine Darstellung wie in Fig. 1 , jedoch mit ausschließlich einem um geformten Längsendbereich,

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rotorwelle mit einem umgeformten Längsendbereich und einem nicht umge formten Längsendbereich, in welchem ein Stopfen eingesetzt ist.

Entsprechend den Fig. 1 bis 3, weist eine erfindungsgemäße Rotorwelle 1 eines Elektromotors 2 ein Wellenrohr 3 mit einem Mittelbereich 4 und zwei Längsend bereichen 5 und 6 auf. Bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 1 sind dabei beide Längsendbereiche 5, 6 umgeformt und besitzen einen kleineren Innen durchmesser im Vergleich zum Innendurchmesser des Mittelbereichs 4. Der Au ßendurchmesser ist in diesem speziellen Ausführungsbeispiel in allen Bereichen 4, 5, 6 identisch.

Betrachtet man nochmals die Fig. 1 und 2, so kann man erkennen, dass bei die sen der Längsendbereich 5 axial gestaucht ist und dadurch einen kleineren In nendurchmesser als der Mittelbereich 4 aufweist. In Fig. 1 ist zusätzlich auch der gegenüberliegende Längsendbereich 6 axial gestaucht.

Eine ähnliche Ausführungsform wie in Fig. 1 ist in Fig. 2 dargestellt, wobei bei der dort gezeigten Ausführungsform lediglich der Längsendbereich 5 umgeformt und bezüglich seines Innendurchmessers im Vergleich zum Innendurchmesser des Mittelbereichs 4 verkleinert ist. Der Außendurchmesser ist auch in diesem Aus führungsbeispiel in allen Bereichen 4, 5, 6 gleich. Der Innendurchmesser im Mit telbereich 4 und im Längsendbereich 6 ist ebenfalls identisch.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rotorwelle 1 , bei welcher der Längsendbereich 5 umgeformt ist und einen kleineren Innen durchmesser sowie auch einen kleineren Außendurchmesser im Vergleich zum Mittelbereich 4 besitzt. Das Wellenrohr 3 ist somit gemäß der Fig. 3 im Längsendbereich 5 radial gestaucht.

Im anderen Längsendbereich 6 des Wellenrohrs 3 ist gemäß der Fig. 3 ein Stop fen 7 gefügt, wobei der Stopfen 7 in seinem dritten Bereich 8 einen kleineren Au ßendurchmesser aufweist, als der Außendurchmesser des Mittelbereichs 4. Der Stopfen 7 kann beispielsweise in das Wellenrohr 3 eingreifen, wie dies gemäß der Fig. 3 gezeigt ist, und insbesondere über einen Presssitz oder einen thermi schen Fügesitz darin fixiert sein. Darüber hinaus kann der Stopfen 7 einen Radi- alkragen 9 aufweisen, über welchen er stirnseitig an dem zugehörigen Endbe reich 5, 6, hier am Endbereich 6, des Wellenrohrs 3 anliegt. Hierdurch kann eine haptische Rückmeldung über das Erreichen einer Einbauendlage gegeben wer den.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung kann der Stopfen 7 auch als Wendestopfen ausgebildet sein und axial benachbart zum Radialkragen 9 einen ersten Bereich 10 sowie einen zweiten Bereich 11 mit ei nem zum Innendurchmesser des zugehörigen Längsendbereichs 6 komplemen tär ausgebildeten Außendurchmesser aufweisen. Axial angrenzend an den zwei ten Bereich 11 ist dabei der zuvor beschriebene dritte Bereich 8 angeordnet, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des zweiten Bereichs 11. Ein derartiger als Wendestopfen ausgebildeter Stopfen 7 kann al ternativ entweder mit seinem ersten Bereich 10 oder seinem zweiten Bereich 11 in dem Wellenrohr 3 gefügt werden, wobei im ersten Fall der zweite Bereich 11 und der dritte Bereich 8 außerhalb des Wellenrohrs 3 liegen, während im zweiten Fall lediglich der erste Bereich 10 des Stopfens 7 außerhalb des Wellenrohrs 3 liegt. Mittels eines derartigen als Wendestopfen ausgebildeten Stopfens 7 ist es vergleichsweise einfach möglich, unterschiedliche Rotorwellen 1 mit unterschied lichen Außendurchmessern außerhalb des Längsendbereichs 6 auszubilden.

Im vorliegenden Fall ist der gezeichnete Stopfen 7 massiv ausgebildet, wobei er selbstverständlich auch zumindest teilweise hohl ausgebildet sein kann, was ge mäß der Fig. 3 mit unterbrochen gezeichneter Linie dargestellt ist. In diesem Fall würde somit der Stopfen 7 einen Hohlraum 12 aufweisen, der zumindest teilweise innerhalb des Wellenrohrs 3 liegt. Mittels eines derartigen zumindest teilweise hohl ausgebildeten Stopfens 7 lässt sich eine weitere Gewichtsreduzierung der gesamten Rotorwelle 1 erreichen, welche in Bezug auf eine als Vollwelle ausge bildete Rotorwelle zugleich auch durch die Verwendung des Wellenrohrs 3 einen erheblichen Gewichtsvorteil bringt. Dies bietet den großen Vorteil, dass ein mit einer derartigen Rotorwelle 1 ausgestatteter Elektromotor 2 ein höheres Verhält nis zwischen Leistung und Gewicht aufweist.

Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein Ver fahren zur Herstellung einer derartigen Rotorwelle 1 anzugeben, bei welchem ein zunächst hinsichtlich seines Innendurchmessers und Außendurchmessers kon stantes Wellenrohr 3 an zumindest einem Längsendbereich 5, 6 umgeformt, bei spielsweise radial und/oder axial gestaucht wird und dadurch eine Änderung sei nes Außendurchmessers bzw. Innendurchmessers erfährt. Zusätzlich oder alter nativ kann an einem Längsendbereich 6, 5 noch ein Stopfen 7 vorgesehen wer den, über welchen ebenfalls eine Änderung eines Außendurchmessers möglich ist. Ein Fügen des Stopfens 7 im Wellenrohr 3 kann dabei beispielsweise über einen Presssitz oder einen thermischen Fügesitz erfolgen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich somit eine erfindungsgemäße Rotorwelle 1 vergleichsweise einfach, kostengünstig und äußerst flexibel herstei len.

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