-
Gebiet der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Welle-Nabe Verbindung, insbesondere für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Welle und wenigstens eine mit der Welle verbundene Nabe, wobei die Nabe rohrförmig ausgebildet ist und an einem ersten Nabenende der Nabe ein Wellenende der Welle eingreift und an einem zweiten Nabenende der Nabe ein Verschlusselement angeordnet ist.
-
Stand der Technik
-
Welle-Nabe Verbindungen sind auf dem Gebiet des Maschinenbaus weit verbreitet. Sie dienen der Übertragung eines Drehmoments von einer Welle auf eine Nabe, oder umgekehrt.
-
Eine Welle-Nabe Verbindung muss vor Verunreinigungen durch feste und flüssige Medien geschützt werden. Bei Verwendung eines Schmiermittels ist es weiterhin notwendig ein Austreten des Schmiermittels aus der Welle-Nabe Verbindung zu verhindern. Eine gängige Art dies zu tun ist die Nabe einseitig geschlossen auszubilden und weiterhin eine Dichtung im Bereich des Eingriffs der Welle in die Nabe vorzusehen. Das Dokument
DE 10 2006 022 154 A1 beschreibt beispielsweise einen derartigen Aufbau einer Anordnung mit wenigstens einer Welle und wenigstens einer mit dieser Welle verbundenen Nabe.
-
Während des Zusammenbaus von Welle und Nabe ergibt sich jedoch das Problem, dass bei einer einseitig geschlossenen Nabe in einem Hohlraum zwischen dem sich in der Nabe erstreckenden Teil der Welle und dem geschlossenen Nabenende ein Überdruck entsteht, der den Zusammenbau der Welle mit der Nabe erschwert und die Zuverlässigkeit der Welle-Nabe Verbindung während des Betriebs, d.h. während einer Drehmomentübertragung über die Wellen-Naben Verbindung, negativ beeinflusst. Aus der
DE19624774A1 ist eine Welle Nabe Verbindung bekannt, wobei ein Verschlusselement mit einer Keilverzahnung vorhanden ist. Aus der
JP002009185892A ist eine Welle-Nabe-Verbindung mit einem Hydraulikpuffer zwischen den Bauteilen bekannt. Die Flüssigkeit kann über Nuten entweichen um einen gewissen Ausgleich zu erreichen.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Daher ist es Aufgabe der Erfindung eine alternative Welle-Nabe Verbindung anzugeben, die sich zum einen durch einen einfachen Aufbau auszeichnet und zum anderen einen zuverlässigen Betrieb gewährleistet.
-
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Welle-Nabe Verbindung, insbesondere für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Welle und wenigstens eine mit der Welle verbundene Nabe, wobei die Nabe rohrförmig ausgebildet ist und an einem ersten Nabenende der Nabe ein Wellenende der Welle eingreift und an einem zweiten Nabenende der Nabe ein Verschlusselement angeordnet ist, wobei sich zwischen dem Verschlusselement und dem Wellenende der Welle ein Hohlraum ausbildet, wobei das Verschlusselement derart ausgebildet ist, dass bei einem Überdruck im Hohlraum über das Verschlusselement gasförmiges Medium entweichen kann.
-
Erfindungsgemäß weist die Welle-Nabe Verbindung eine Welle und wenigstens eine Nabe auf, wobei die Welle und die wenigstens eine Nabe drehfest verbunden sind.
-
Die Nabe ist entsprechend der vorliegenden Erfindung rohrförmig ausgebildet, d.h. sie wird von einem axialen Innenraum durchsetzt.
-
Die Nabe weist erfindungsgemäß ein erstes Nabenende und ein zweites Nabenende auf, wobei in das erste Nabenende ein Wellenende der Welle eingreift und an dem zweiten Nabenende ein Verschlusselement angeordnet ist. Zwischen dem Verschlusselement und dem Wellenende der Welle bildet sich erfindungsgemäß ein Hohlraum aus. Der Hohlraum wird somit von dem an dem ersten Nabenende in die Nabe eingreifenden Wellenende der Welle, dem Verschlusselement und der rohrförmigen Nabe selbst begrenzt.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Verschlusselement so ausgebildet, dass bei einem Überdruck im Hohlraum, der insbesondere während dem Eingreifen der Welle in die Nabe in dem Hohlraum entsteht, über das Verschlusselement gasförmiges Medium entweichen kann.
-
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Welle-Nabe Verbindung, insbesondere der Anordnung eines gasdurchlässigen Verschlusselements an dem Ende der Nabe, an dem die Welle nicht in die Nabe eingreift, kann auf einfache Art und Weise ein Druckausgleich zwischen dem Hohlraum der Nabe und dem Außenbereich der Nabe erreicht werden und somit ein einfacher Zusammenbau von Welle und Nabe. Weiterhin wird durch die Anordnung des Verschlusselements ein Eindringen von unerwünschten Fest- und Flüssigstoffen in den Hohlraum der Nabe verhindert und bei Bedarf ein unerwünschtes Austreten von Schmierstoffen aus der Welle-Nabe Verbindung unterbunden.
-
Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen angegeben.
-
Das Verschlusselement ist bevorzugt zumindest zweiteilig, nämlich aus einer Trägerkomponente und einer Entlüftungskomponente, gefertigt.
-
Die Entlüftungskomponente hat eine Entlüftungsfunktion, wie auch eine Dichtfunktion.
-
Besonders bevorzugt ist die Entlüftungskomponente bei Überdruck in dem Hohlraum der Nabe abschnittsweise relativ zu der Trägerkomponente bewegbar.
-
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist die Entlüftungskomponente des Verschlusselements aus einem elastischen Material gefertigt.
-
Weiterhin ist die Trägerkomponente vorzugsweise teilweise von der Entlüftungskomponente umspritzt.
-
In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Welle-Nabe Verbindung weist die Entlüftungskomponente des Verschlusselements einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt auf, wobei der erste Abschnitt mit dem zweiten Abschnitt über einen Verbindungsabschnitt verbunden ist.
-
Vorzugsweise ist der erste Abschnitt der Entlüftungskomponente ringförmig ausgebildet und in einer außenumfänglichen Nut der Trägerkomponente des Verschlusselements angeordnet. Der erste Abschnitt der Entlüftungskomponente dient im Bereich des zweiten Nabenendes der Abdichtung zwischen der Nabe und der dem Verschlusselement.
-
Der zweite Abschnitt der Entlüftungskomponente ist bevorzugt im Wesentlichen topfförmig ausgebildet, wobei der zweite Abschnitt der Entlüftungskomponente eine zentrale Öffnung der Trägerkomponente verschließend überdeckt. Bei einem Überdruck in dem zwischen dem Wellenende der Welle und dem Verschlusselement im Inneren der rohrförmigen Nabe ausgebildeten Hohlraum ist der zweite Abschnitt der Entlüftungskomponente relativ zu der Trägerkomponente bewegbar und kann so die zentrale Öffnung der Trägerkomponente freigeben.
-
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn in der zentralen Öffnung der Trägerkomponente ein Filterelement angeordnet ist.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
-
1 zeigt eine Schnittansicht einer beispielhaften Welle-Nabe Verbindung als Bestandteil eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs.
-
2a zeigt eine erste perspektivische Ansicht einer Trägerkomponente eines Verschlusselements (hohlraumseitige Ansicht).
-
2b zeigt eine zweite perspektivische Ansicht einer Trägerkomponente eines Verschlusselements gemäß 2a (außenbereichsseitige Ansicht).
-
3a zeigt eine erste perspektivische Ansicht einer Entlüftungskomponente eines Verschlusselements (hohlraumseitige Ansicht).
-
3b zeigt eine zweite perspektivische Ansicht einer Entlüftungskomponente eines Verschlusselements gemäß 3a (außenbereichsseitige Ansicht).
-
4a zeigt eine erste perspektivische Ansicht eines Verschlusselements (hohlraumseitige Ansicht).
-
4b zeigt eine zweite perspektivische Ansicht eines Verschlusselements gemäß 4a (außenbereichsseitige Ansicht).
-
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
-
1 zeigt eine Schnittansicht einer beispielhaften Welle-Nabe Verbindung 1 als Bestandteil eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs.
-
Die Welle-Nabe Verbindung 1 in 1 umfasst eine Welle 2 mit einer Außenverzahnung und eine im Wesentlichen rohrförmig ausgebildete Nabe 3 mit einer zu der Außenverzahnung der Welle 2 korrespondierenden Innenverzahnung. Ein Wellenende 6 der Welle 2 greift an einem ersten Nabenende 4 der Nabe 3 ein – Welle 2 und Nabe 3 sind drehfest miteinander verbunden.
-
An einem zweiten Nabenende 5 der Nabe 3 ist ein Verschlusselement 7 angeordnet, wobei sich zwischen dem Verschlusselement 7 und dem Wellende 6 der Welle 2 im Inneren der rohrförmigen Nabe 3 ein Hohlraum 8 ausbildet.
-
Das Verschlusselement 7 ist im Bereich des zweiten Nabenendes 5 der Nabe 3 über einen Sicherungsring 16 axial gesichert. Eine axiale Sicherung des Verschlusselements 7 im Bereich des zweiten Nabenendes 5 der Nabe 3 kann jedoch auch auf andere gängige Art und Weise erfolgen.
-
Die Begrifflichkeit „axial“ entspricht einer Richtung entlang oder parallel zu einer Längsachse 18 der Welle-Nabe Verbindung 1.
-
Das Verschlusselement 7 ist in 2a und 2b, in 3a und 3b sowie in 4a und 4b detailliert dargestellt.
-
Das beispielhafte Verschlusselement 7 (4a, 4b) ist zweiteilig ausgebildet und umfasst eine Trägerkomponente 9 (2a, 2b) sowie eine Entlüftungskomponente 10 (3a, 3b).
-
4a zeigt das Verschlusselement 7 in einer ersten perspektivischen Ansicht – es ist die in einem verbauten Zustand des Verschlusselements 7 dem Wellenende 6 der Welle 2 zugewandte Seite des Verschlusselements 7 zu sehen.
-
4b zeigt das Verschlusselement 7 in einer zweiten perspektivischen Ansicht – es ist die in einem verbauten Zustand des Verschlusselements 7 dem Wellenende 6 der Welle 2 abgewandte Seite des Verschlusselements 7 zu sehen.
-
2a zeigt die Trägerkomponente 9 des Verschlusselements 7 in einer ersten perspektivischen Ansicht – es ist die in einem verbauten Zustand des Verschlusselements 7 dem Wellenende 6 der Welle 2 zugewandte Seite der Trägerkomponente 9 zu sehen.
-
2b zeigt die Trägerkomponente 9 des Verschlusselements 7 in einer zweiten perspektivischen Ansicht – es ist die in einem verbauten Zustand des Verschlusselements 7 dem Wellenende 6 der Welle 2 abgewandte Seite der Trägerkomponente 9 zu sehen.
-
Die Trägerkomponente 9 ist aus einem nicht-elastischen, harten Material, wie beispielsweise einem Kunststoff, einem Verbundwerkstoff oder einem metallischen Werkstoff, gefertigt.
-
Die Trägerkomponente 9 ist im Wesentlichen ringförmig mit einer zentralen Öffnung 15 ausgebildet. Optional kann im Bereich der zentralen Öffnung 15 der Trägerkomponente 9 ein Filterelement angeordnet sein. Die zentrale Öffnung 15 der Trägerkomponente 9 ist umfänglich von mehreren gleichmäßig beabstandeten Ausnehmungen 17 umgeben.
-
Die zentrale Öffnung 15 der Trägerkomponente 9 steht mit dem Hohlraum 8, der zwischen dem Verschlusselement 7 und dem Wellenende 6 der Welle 2 ausgebildet ist, in Verbindung.
-
3a zeigt die Entlüftungskomponente 10 des Verschlusselements 7 in einer ersten perspektivischen Ansicht – es ist die in einem verbauten Zustand des Verschlusselements 7 dem Wellenende 6 der Welle 2 zugewandte Seite der Entlüftungskomponente 10 zu sehen.
-
3b zeigt die Entlüftungskomponente 10 des Verschlusselements 7 in einer zweiten perspektivischen Ansicht – es ist die in einem verbauten Zustand des Verschlusselements 7 dem Wellenende 6 der Welle 2 abgewandte Seite der Entlüftungskomponente 10 zu sehen.
-
Die Entlüftungskomponente 10 ist aus einem elastischen Material gefertigt und umgibt die Trägerkomponente 9 teilweise. Die Trägerkomponente 9 wird teilweise mit dem elastischen Material der Entlüftungskomponente 10 umspritzt – derart wird das Verschlusselement 7 gefertigt. Das die Entlüftungskomponente 10 ausbildende elastische Material dringt während dem Prozess des Umspritzens in dafür an der Trägerkomponente 9 des Verschlusselements 7 vorgesehene Stellen, wie in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel die Ausnehmungen 17, ein und wird derart an der Trägerkomponente 9 des Verschlusselements 7 befestigt.
-
Die Entlüftungskomponente 10 weist einen ersten Abschnitt 11 und einen zweiten Abschnitt 12 auf. Der erste Abschnitt 11 der Entlüftungskomponente 10 des Verschlusselements 7 ist über einen Verbindungsabschnitt 13 mit dem zweiten Abschnitt 12 der Entlüftungskomponente 10 des Verschlusselements 7 verbunden. Der erste Abschnitt 11 der Entlüftungskomponente 10 ist im Wesentlichen ringförmig ausgebildet und in einer außenumfänglich ausgebildeten Nut der Trägerkomponente 9 angeordnet. Der zweite Abschnitt 12 der Entlüftungskomponente 10 ist im Wesentlichen topfförmig ausgebildet und verdeckt eine zentrale Öffnung 15 der Trägerkomponente 9 des Verschlusselements 7. Der zweite Abschnitt 12 der Entlüftungskomponente ist an der von dem Wellenende 6 der Welle 3 abgewandten Seite des Verschlusselements 7 angeordnet.
-
Der erste Abschnitt 11 der Entlüftungskomponente 10 des Verschlusselements 7 ist in Bezug auf 2 zwischen der Trägerkomponente 9 des Verschlusselements 7 und der Nabe 3 angeordnet und dient im Bereich des zweiten Nabenendes 5 der Nabe 3 als Dichtkomponente zwischen der Nabe 3 und der Trägerkomponente 9 des Verschlusselements 7. Weiterhin ist die Außengeometrie der Trägerkomponente 9 in Kombination mit dem ersten Abschnitt 11 der Entlüftungskomponente 10 für die Positionierung und Fixierung des Verschlusselements 7 im Bereich des zweiten Nabenendes 5 der Nabe 3 verantwortlich.
-
Bei einem Entstehen eines Überdrucks in dem Hohlraum 8 zwischen dem Wellenende 6 der Welle 2 und dem Verschlusselement 7, zum Beispiel bei der Montage der Welle 2 und der Nabe 3, genauer dem Hineinschieben des Wellenendes 6 der Welle 2 an dem ersten Nabenende 4 in die rohrförmige Nabe 3, bewegt sich der zweite Abschnitt 12 der Entlüftungskomponente 10 axial relativ zu der Trägerkomponente 9 des Verschlusselements 7 – der zweite Abschnitt 12 bewegt sich axial, in Bezug auf 1 nach rechts, und gibt die zentrale Öffnung 15 der Trägerkomponente 9 frei, sodass ein Gasaustausch zwischen dem Hohlraum 8 der Nabe 3 und dem Außenbereich der Nabe 3 stattfinden kann. Wenn der Überdruck in dem Hohlraum 8 abgebaut wurde, wird der zweite Abschnitt 12 der Entlüftungskomponente 10 aufgrund der elastischen Eigenschaften der Entlüftungskomponente 10 wieder in eine geschlossene Position, nämlich in die Position, in der der zweite Abschnitt 12 der Entlüftungskomponente 10 die zentrale Öffnung 15 der Trägerkomponente 9 verschließt, zurückgezogen und dichtet so gegen flüssige und feste Medien.
-
Die Entlüftungskomponente 10 des Verschlusselements 7 kann somit, abhängig von dem in dem Hohlraum 8 herrschenden Überdruck, die geschlossene Position und eine offene Position, nämlich die Position, in der über die zentrale Öffnung 15 der Trägerkomponente 9 ein Gasaustausch zwischen dem Hohlraum 8 und dem Außenbereich der Nabe 3 stattfindet, einnehmen.
-
Durch die topfförmige Ausbildung des zweiten Abschnitts 12 der Entlüftungskomponente 10 des Verschlusselements 7 ist ein Austritt und/oder ein Eintritt von gasförmigen Medien aus und/oder in den Hohlraum 8 möglich, jedoch wird ein Austritt und/oder ein Eintritt von festen und/oder flüssigen Medien weitgehend verhindert.
-
Ein Austritt und/oder Eintritt von festen, flüssigen und/oder gasförmigen Medien über den ersten Abschnitt 11 der Entlüftungskomponente 10 wird durch die Ausbildung des ersten Abschnitts 11 der Entlüftungskomponente 10 des Verschlusselements 7 sowie die Ausbildung der Trägerkomponente 9 des Verschlusselements 7 und die Anordnung des ersten Abschnitts der Entlüftungskomponente zwischen der Nabe 3 und der Trägerkomponente 9 des Verschlusselements 7 unterbunden. Der erste Abschnitt 11 der Entlüftungskomponente 10 des Verschlusselements 7 dient somit der Abdichtung zwischen der Nabe 3 und dem Verschlusselement 7, genauer dem Trägerelement 9 des Verschlusselements 7. Derart kann bei Überdruck in dem Hohlraum 8 zwischen dem Wellenende 6 der Welle 2 und dem Verschlusselement 7 eine gezielte Entlüftung des Hohlraums 8 über den zweiten Abschnitt 12 der Entlüftungskomponente 10 des Verschlusselements 7 erfolgen. Durch die Ausgestaltung des zweiten Abschnitts 12 und insbesondere des Verbindungsabschnitts 13 kann die axiale Bewegung des zweiten Abschnitts 12 der Entlüftungskomponente 10 des Verschlusselements 7 relativ zu der Trägerkomponente 9 des Verschlusselements 7 in Bezug auf den in dem Hohlraum 8 entstehenden Überdruck eingestellt werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Welle-Nabe Verbindung
- 2
- Welle
- 3
- Nabe
- 4
- Erstes Nabenende
- 5
- Zweites Nabenende
- 6
- Wellenende
- 7
- Verschlusselement
- 8
- Hohlraum
- 9
- Trägerkomponente
- 10
- Entlüftungskomponente
- 11
- Erster Abschnitt
- 12
- Zweiter Abschnitt
- 13
- Verbindungsabschnitt
- 14
- Nut
- 15
- Zentrale Öffnung
- 16
- Sicherungsring
- 17
- Ausnehmung
- 18
- Längsachse