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Die Erfindung betrifft einen Antrieb, aufweisend eine Hohlwelle.
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Es ist allgemein bekannt, dass Hohlwellen zur Drehmomentdurchleitung verwendbar sind.
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Aus der
EP 1 640 628 A2 ist als nächstliegender Stand der Technik ein Antrieb mit Kupplung bekannt, wobei die Kupplung in Umfangsrichtung sich erstreckende, zueinander axial beabstandete und in Umfangsrichtung einen Versatz aufweisende schlitzartige Ausnehmungen aufweist.
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Aus der
WO 02/063 747 A2 ist ein eintreibendes Verzahnungsteil eines Getriebemotors bekannt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb möglichst einfach herstellbar zu gestalten.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Antrieb nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Antrieb, aufweisend eine Hohlwelle, sind, dass die Hohlwelle einen ersten axialen Bereich aufweist, in welchem eine Welle in die Hohlwelle zumindest teilweise eingepresst und/oder pressverbunden ist,
wobei die Hohlwelle einen dritten axialen Bereich aufweist, in welchem ein Verzahnungsteil mit der Hohlwelle verbunden ist, insbesondere zumindest teilweise eingepresst und/oder pressverbunden ist,
wobei axial, insbesondere also in Richtung der Achse der Hohlwelle, zwischen dem ersten und dem dritten axialen Bereich ein zweiter Bereich angeordnet ist, in welchem die Hohlwelle Ausnehmungen aufweist.
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Von Vorteil ist dabei, dass der Antrieb einfach herstellbar ist, weil nur eine Hohlwelle verwendet werden muss und der Aufwand für den Einbau einer Kupplung vermieden wird. Denn die Hohlwelle fungiert nicht nur als Drehmoment durchleitendes Teil sondern auch als Kupplung, welche Winkelfehler und auch Axialversatze ausgleicht. Somit ist auch die notwendige Teilanzahl reduziert.
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Die Ausnehmungen erhöhen die Elastizität der Hohlwelle in dem von ihnen überdeckten axialen Beriech, also im zweiten axialen Bereich. Somit ist das Drehmoment über die Motorwelle in die Hohlwelle einleitbar und am anderen Ende der Hohlwelle in das Verzahnungsteil ausleitbar.
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Erfindungsgemäß weist das Verzahnungsteil einen gestuften Wellenstumpf auf, welcher in eine gestufte Bohrung der Hohlwelle eingepresst ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfach herstellbare kraftschlüssige Verbindung zur Durchleitung des Drehmoments ausreicht.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Ausnehmungen radial durchgehend. Von Vorteil ist dabei, dass die Hohlwelle im geschlitzten Bereich eine höhere Elastizität aufweist und somit dieser geschlitzte Wellenabschnitt als Kupplungsbereich fungiert. Die Hohlwelle ermöglicht also ein direktes Durchleiten von Drehmoment einer Motorwelle, insbesondere Rotorwelle eines Elektromotors, an das Verzahnungsteil, also ein eintreibendes Verzahnungsteil eines Getriebes. Der Antrieb ist somit als kompakter Getriebemotor ausgeführt.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist jede der Ausnehmungen in Umfangsrichtung breiter als in radialer und/oder in axialer Richtung. Von Vorteil ist dabei, dass Axialversatz und Winkelfehler einfach ausgleichbar sind.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung überdecken eine erste Menge der Ausnehmungen jeweils denselben axialen Bereich überdecken und diese Ausnehmungen sind in Umfangsrichtung regelmäßig voneinander beabstandet,
insbesondere wobei ein jeweiliger Mittelpunkt einer Ausnehmung der ersten Menge zum jeweiligen Mittelpunkt einer in Umfangsrichtung nächstbenachbarten Ausnehmung den winkelabstand 360° / N aufweist, wobei N die Anzahl der Ausnehmungen der ersten Menge ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine symmetrische Anordnung Unwucht vermeidet.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung überdecken eine jeweilige Menge der Ausnehmungen jeweils denselben jeweiligen axialen Bereich und diese Ausnehmungen sind in Umfangsrichtung regelmäßig voneinander beabstandet,
insbesondere wobei ein jeweiliger Mittelpunkt einer Ausnehmung der jeweiligen Menge zum jeweiligen Mittelpunkt einer in Umfangsrichtung nächstbenachbarten Ausnehmung den Winkelabstand 360° / N aufweist, wobei N die Anzahl der Ausnehmungen der jeweiligen Menge ist. Von Vorteil ist dabei, dass mehrere Schlitzreihen axial beabstandet voneinander vorsehbar sind.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Folge der Mittelpunkte der Ausnehmungen einer ersten Menge einen Versatzwinkel zur Folge der Mittelpunkte der Ausnehmungen der axial zur ersten Menge nächstbenachbarten Menge auf,
wobei der Versatzwinkel einen Wert aus dem Umfangswinkelbereich von 36° / N bis 324° / N hat, insbesondere wobei der Versatzwinkel 180° / N beträgt. Von Vorteil ist dabei, dass der jeweils zwischen zwei Ausnehmungen einer Menge angeordnete Beabstandungsbereich, also Stegbereich, in Umfangsrichtung überdeckt wird von einer jeweiligen Ausnehmung der nächstbenachbarten Menge. Somit ist auf möglichst kleinem axialen Bauraum eine hohe Elastizität erreichbar.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Hohlwelle im ersten axialen Bereich einen kleineren Innendurchmesser auf als in einem weiteren axialen Beriech, insbesondere in einem vierten axialen Bereich, der zwischen dem zweiten und dritten axialen Bereich angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Motorwelle vor dem zweiten Beriech, also dem Schlitzbereich, kraftschlüssig verbunden wird und das über den zweiten Bereich weiter hinaus ragende Ende der Motorwelle die Hohlwelle nicht wesentlich berührt, also Spiel hat. Nicht wesentlich berührend bedeutet hierbei, dass keine Kraft übertragen wird zwischen Motorwelle und Hohlwelle.
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Erfindungsgemäß ist im ersten axialen Bereich ein Klemmring am äußeren Umfang der Hohlwelle angeordnet, welcher die Hohlwelle mit der Welle kraftschlüssig verbindet, welcher die Hohlwelle auf die Welle andrückt, klemmt und/oder aufschrumpft. Von Vorteil ist dabei, dass die Welle mit der Hohlwelle einfach kraftschlüssig verbindbar ist.
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Erfindungsgemäß ist die Hohlwelle auf der vom ersten Bereich abgewandten Seite des zweiten Bereichs über ein Lager in einem Gehäuseteil gelagert, welches ein weiteres Lager aufnimmt oder mit einem weiteren Gehäuseteil verbunden ist, welches ein weiteres Lager aufnimmt,
wobei das weitere Lager ein mit dem Verzahnungsteil im Eingriff stehendes weiteres Verzahnungsteil drehbar lagert. Von Vorteil ist dabei, dass das dem Getriebe zugewandte axiale Ende der Hohlwelle zum Getriebe hin korrekt ausgerichtet ist und das andere axiale Ende der Hohlwelle zum Motor hin korrekt ausgerichtet ist. Der zwischen den axialen Enden der Hohlwelle angeordnete Wellenbereich, also der zweite axiale Bereich, fungiert somit als Ausgleichsbereich, wie Kupplungsbereich.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Außendurchmesser desjenigen Bereichs der Welle, der in die Hohlwelle eingeführt ist, konstant,
so dass die Welle im ersten axialen Bereich mittels Presspassung verbunden ist mit der Hohlwelle, insbesondere wobei die Welle im vierten axialen Bereich zur Hohlwelle hin ein Spiel aufweist. Von Vorteil ist dabei, dass die Welle über den kraftschlüssigen Verbindungsbereich hinausragen darf.
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Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
- In der 1 ist eine erfindungsgemäße Kupplungsanordnung eines Antriebs mit Hohlwelle 1 für einen Getriebemotor in Schnittansicht gezeigt.
- In der 2 ist die Hohlwelle 1 in Schrägansicht gezeigt.
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Wie in den Figuren gezeigt, weist die Hohlwelle 1 an ihrem Außenumfang eine Stufe auf, gegen welche der Innenring eines Lagers 6 der Hohlwelle 1 angestellt und mittels eines Sicherungsrings 5 an der Hohlwelle axial gesichert ist.
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Axial von dem Lager 6 beabstandet weist die Hohlwelle 1 durchgehende, insbesondere radial durchgehende, Ausnehmungen 2 auf. Diese Ausnehmungen sind als in Umfangsrichtung sich erstreckende Schlitze 2 ausgeführt. Bevorzugt sind hierbei zwei axial voneinander beabstandete Reihen von Schlitzen 2 vorgesehen. Jede Reihe besteht aus in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten, insbesondere regelmäßig beabstandeten, Schlitzen 2. Die zweite Reihe weist zur ersten Reihe einen Versatz in Umfangsrichtung auf. Ansonsten sind die Reihen vorzugsweise gleichartig ausgeführt.
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Jeder Schlitz 2 erstreckt sich in Umfangsrichtung mehr als in axialer Richtung und/oder in radialer Richtung. Die Ausdehnung in Umfangsrichtung ist bei allen Schlitzen gleich, ebenso die radiale und/oder axiale Ausdehnung.
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Die in Umfangsrichtung vorhandene Beabstandung zweier in Umfangsrichtung zueinander nächstbenachbarten Schlitze 2 ist als Steg oder Stegbereich bezeichenbar und ist in Umfangsrichtung weniger ausgedehnt als ein jeweiliger Schlitz 2.
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Die Mittelpunkte zweier in Umfangsrichtung nächstbenachbarten Schlitze 2 sind bei der vorgesehenen Gleichverteilung in Umfangsrichtung mit einem Winkel von 360° / N zueinander angeordnet. Der Versatzwinkel zwischen der ersten und zweiten Reihe ist halb so groß, also 180° / N. Im Ausführungsbeispiel ist N =3 gewählt.
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Der Versatzwinkel zwischen der zweiten zur ersten Reihe ist also derart gewählt, dass der in Umfangsrichtung bestimmte Mittelpunkt des jeweiligen Stegs der ersten Reihe an derselben Umfangsposition ist wie der Mittelpunkt eines Schlitzes 2 der zweiten Reihe, wobei die beiden Mittelpunkte axial zueinander beabstandet sind.
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Durch diese möglichst symmetrische Anordnung der Schlitze 2 beziehungswiese der Reihen wird Unwucht verhindert.
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Wie oben erwähnt, ist der von den Schlitzen 2 überdeckte axiale Beriech, also Kupplungsbereich, vom Lager 6 axial beabstandet.
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Auf dem vom Lager 6 abgewandten axialen Bereich der Hohlwelle 1 ist ein Klemmring 7 angeordnet, der die Hohlwelle 1 radial auf eine in die Hohlwelle 1 eingesteckte in 1 nicht gezeigte Welle, insbesondere Motorwelle, drückt, insbesondere aufschrumpft.
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Bei der Herstellung der Verbindung wird also die Hohlwelle 1 auf die Welle, insbesondere Motorwelle, aufgesteckt und dann der Klemmring 7 betätigt, so dass die Hohlwelle 1 auf die Welle, insbesondere Motorwelle, gedrückt wird - vorzugsweise möglichst gleichmäßig über den Umfang verteilt.
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Der Innendurchmesser der Hohlwelle 1 hat auf der vom Lager 6 abgewandten axialen Seite vom Kupplungsbereich aus gesehen den Wert D1.
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Der Innendurchmesser der Hohlwelle 1 hat auf der dem Lager 6 zugewandten axialen Seite vom Kupplungsbereich aus gesehen den Wert D2.
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Der Wert D1 ist derart bemessen, dass die Welle, insbesondere Motorwelle, beim Einfügen in die Hohlwelle 1 pressverbunden ist. Jedoch ist der Wert D2 derart bemessen, dass die Welle, insbesondere Motorwelle, mit ihrem dem Lager 6 zugewandten axialen Endbereich ein Spiel aufweist zur Hohlwelle 1 hin.
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Die Welle, insbesondere Motorwelle, weist einen konstanten Durchmesser auf in demjenigen axialen Beriech, der gemeinsam mit der Hohlwelle 1 überdeckt wird.
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Der Wert D2 ist also größer als der Wert D1.
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Die Hohlwelle 1 ist an ihrem vom Klemmring 7 abgewandten axialen Endbereich verengt ausgeführt, so dass eine mittig angeordnete axial gerichtete, gestufte Bohrung 3 vorgesehen ist, in welche der Wellenstumpf eines Einsteckritzels einpressbar ist. Das Einsteckritzel bildet das eintreibende verzahnungsteil eines Getriebes, dessen Gehäuse mit einem Adaptergehäuse schraubverbunden ist, welches das Lager 6 aufnimmt. Das Adaptergehäuse ist mit dem Motorgehäuse ebenfalls schraubverbunden.
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Das Adaptergehäuse umgibt also auch den Kupplungsbereich, so dass das Eindringen von Schmutz durch die Schlitze 2 verhindert ist.
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Das Einsteckritzel ist einstückig ausgeführt und weist einen Verzahnungsbereich auf, der axial von der Hohlwelle 1 beabstandet ist. Nur der entsprechend zur gestuften Bohrung 3 gestuft ausgeführte Wellenstumpf ist in die Hohlwelle 1 eingepresst.
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Die Ausrichtung der Hohlwelle 1 und des in sie eingepressten Einsteckritzels ist mittels des Lagers 6 zum Getriebegehäuse hin geeignet ausgerichtet, da das Lager 6 über das Adaptergehäuse, welches genau zentriert angeordnet ist zum Getriebegehäuse hin. Somit ist die räumliche Lage und Ausrichtung des Einsteckritzels zu den Verzahnungsteilen des Getriebes korrekt.
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Die Welle, insbesondere Motorwelle, ist im Motorgehäuse gelagert und daher zum Motorgehäuse korrekt ausgerichtet.
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Mittels des Kupplungsbereichs, also mittels der Schlitze 2, fungiert die Hohlwelle nicht nur als Drehmomentdurchleitung sondern auch als Kupplung, welche Winkelabweichungen und auch Axialversatz zwischen Welle und Einsteckritzel ausgleicht. Denn die Schlitze 2 bewirken eine entsprechende Elastizität der Hohlwelle 1. Die Abweichungen sind herstellungsbedingt und/oder im Betrieb thermisch bedingt.
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Der vom Klemmring 7 abgewandte, axiale Endberiech der Hohlwelle 1 weist an seiner Oberfläche eine Stufe auf, die als Wellendichtringsitz 4 dient.
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Bei einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel sind mehr als zwei Reihen von Schlitzen 2 vorgesehen. Somit weist jede Reihe vorzugsweise dieselbe Anzahl N von Schlitzen auf. Wiederum sind die Schlitze 2 in jeder Reihe bevorzugt gleichverteilt. Also ist der in Umfangsrichtung nächstbenachbarte Schlitz 2 im Umfangswinkelabstand von 360° / N angeordnet. Der Versatzwinkel zur axial nächstbenachbarten Reihe beträgt wiederum 180° / N, also die Hälfte des Winkelabstands zweier in einer Reihe in Umfangsrichtung nächstbenachbarter Schlitze 2. Der axiale Abstand zwischen zwei axial nächstbenachbarten Reihen ist kleiner als die Ausdehnung des Stegs in Umfangsrichtung und/oder die Ausdehnung eines Schlitzes 2 in Umfangsrichtung.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hohlwelle
- 2
- Ausnehmung, insbesondere Schlitz
- 3
- gestufte Bohrung für entsprechend gestuften Wellenstumpf eines Einsteckritzels
- 4
- Wellendichtringsitz
- 5
- Sicherungsring
- 6
- Lager
- 7
- Klemmring
