DE102017122122A1

DE102017122122A1 - Verfahren zur Herstellung einer Rotorwelle und Rotorwelle

Info

Publication number: DE102017122122A1
Application number: DE102017122122.0A
Authority: DE
Inventors: Robert Filgertshofer
Original assignee: Hirschvogel Umformtechnik GmbH
Current assignee: Hirschvogel Umformtechnik GmbH
Priority date: 2016-09-26
Filing date: 2017-09-25
Publication date: 2018-03-29
Anticipated expiration: 2037-09-26
Also published as: JP2019531901A; CN109843469A; US11465196B2; DE102017122122B4; WO2018055176A1; US20210276073A1; CN109843469B; JP6977043B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Rotorwelle (10) für ein elektrisches Aggregat. Das Verfahren umfasst die Schritte: a) Bereitstellen eines, einen insbesondere zylindrisch ausgebildeten Welleneinschub (14.2) umfassenden, Zapfens (14); b) Herstellen eines hohlen, mindestens an einem ersten Ende zum Aufnehmen des Zapfens (14) offenen, als ein Drehkörper ausgebildeten, Rotorwellenkörpers (12), wobei ein Übermaß zwischen einer Welleneinschub-Außenfläche (14.3) und einer Rotorwellenkörper-Innenfläche (12.3) besteht; und c) Einschieben des Welleneinschubs (14.2) in den Rotorwellenkörper (12) zum Befestigen des Zapfens (14) an den Rotorwellenkörper (12) und zum Fertigstellen der Rotorwelle (10). Das Verfahren ermöglicht eine prozess- und arbeitstechnische Vereinfachung der Herstellung einer Rotorwelle bei gleichzeitiger Kostenreduktion und Reduktion des Materialausschusses, sowie die Herstellung einer Rotorwelle, die hohen Belastungen standhalten und hohe Drehmomente übertragen kann. Der Rotorwellenkörper (12) und/oder der Zapfen (12) werden bevorzugt mittels Schmieden hergestellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Rotorwelle, insbesondere für ein elektrisches Aggregat, vorzugsweise einen Elektromotor oder einen elektrischen Generator, und eine Rotorwelle, insbesondere für ein solches elektrisches Aggregat.
Eine Rotorwelle ist eine Welle, welche die Drehbewegung und das Drehmoment eines Elektromotors an nachgeschaltete Elemente weiterleitet. Hohle Rotorwellen werden üblicherweise dadurch hergestellt, dass zunächst ein zylindrischer Rohling oder Rohrrohling mittels Extrusion angefertigt und/oder hohl gebohrt bzw. bearbeitet oder massivumgeformt, beispielsweise geschmiedet und anschließend mechanisch hohl bearbeitet oder hohl gepresst wird. Der zu beiden Seiten offene Drehkörper wird dann beidseitig mit Aufsätzen oder Verbindungselementen mittels Presspassung und/oder Schweißen verbunden. Diese dienen der Lagerung der Welle. Ein derartiges Vorgehen ist etwa in der „ATZ extra“ für die Herstellung einer gebauten Rotorwelle für ein Elektromotor beschrieben („ThyssenKrupp InCar plus“, Ausgabe Oktober 2014, Seiten 34–37).
Ferner geht aus der DE 10 2010 022 621 A1 eine aus mehreren Teilen ausgeführte Rotorwelle für ein elektrisches Aggregat hervor, wobei die Teile durch Presspassung miteinander verbunden und/oder miteinander verschweißt werden.
Derartige Bearbeitungsverfahren sind allerdings aufwendig, insbesondere zeit- und kostenintensiv, wegen der Vielzahl und der Komplexität der benötigten Arbeitsgänge und der besonderen Sorgfalt, die auf die Präzision der Bearbeitung zu richten ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung einer Rotorwelle hinsichtlich einer geringeren Komplexität, eines geringeren Arbeitsaufwands, und/oder eines geringeren Kostenaufwands weiterzuentwickeln oder zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Die Merkmale der Weiterbildungen können, soweit technisch sinnvoll, miteinander kombiniert werden.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Rotorwelle, insbesondere für ein elektrisches Aggregat, vorzugsweise einen Elektromotor oder elektrischen Generator. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:

a) Bereitstellen eines, einen insbesondere zylindrisch ausgebildeten Welleneinschub umfassenden, Zapfens;
b) Herstellen eines hohlen, an mindestens einem ersten Ende zum Aufnehmen des Zapfens offenen, als ein Drehkörper ausgebildeten, vorzugsweise zylindersymmetrischen Rotorwellenkörpers, wobei ein Übermaß zwischen mindestens einer Welleneinschub-Außenfläche und mindestens einer Rotorwellenkörper-Innenfläche besteht und vorzugsweise die erste Wellenkupplung zum Drehkoppeln mit einer Drehwelle ausgebildet ist; und
c) Einschieben des Welleneinschubs in den Rotorwellenkörper zum Befestigen des Zapfens an den Rotorwellenkörper und zum Fertigstellen der Rotorwelle.

Unter „Zapfen“ versteht die Erfindung alle Arten von Zapfen, einschließlich Hohlzapfen. Der Zapfen kann im Schritt a) mittels Schmieden, vorzugsweise Fließpressen, insbesondere Vorwärts- und/oder Rückwärts-Fließpressen eines Rohlings hergestellt werden, und kann als Deckelteil für das offene Ende des Rotorwellenkörpers ausgebildet sein. Zylindrische und/oder rotationssymmetrische Schmiedeteile können in einem Arbeitsschritt besonders einfach und mit einem sehr genauen Rundlauf gefertigt werden, wobei die Achse der Innenkontur und die Achse der Außenkonturen mit hinreichender Präzision in Übereinstimmung gebracht werden, so dass die Teile weitgehend unwuchtfrei sind.
Der zylindersymmetrische Rotorwellenkörper weist mit Vorteil an einem zweiten Ende eine erste Wellenkupplung auf. Diese kann ebenfalls eingeschoben, eingepresst oder angeschweißt sein, ist bevorzugt aber einstückig mit dem Rotorwellenkörper geschmiedet. Das hat Stabilitäts- und Herstellungs- sowie Kostenvorteile. Der Rotorwellenkörper und/oder der Zapfen werden bevorzugt mittels Schmieden hergestellt.
Das Herstellen des Rotorwellenkörpers im Schritt b) kann als Kalt-, Halbwarm- oder Warmumformung oder Warmschmieden, vorzugsweise als Fließpressen, insbesondere als Vorwärts- und/oder Rückwärts-Fließpressen eines Rohlings ausgeführt werden und kann mindestens einen der Schritte umfassen: Gießen, Walzen oder Umformen des Rohlings, und anschließendes Härten, Anlassen, Schleifen. Das Schmieden kann gegebenenfalls auch als Halbwarmumformung ausgeführt werden. Das Herstellen des Rotorwellenkörpers im Schritt b) kann aber auch mittels Längsschweißen eines Walzprodukts wie eine Platte umfassen oder das Bohren aus einem Vollkörper. Neben einer Längsnaht sind auch schraubenlinienförmige Nahtverläufe möglich. Der Herstellungsprozess umfasst dabei auch die Umformung und Verbindung von Blechstreifen zum beid- oder einseitig offenen Rohr, das dann den Rotorwellenkörper bildet. Die Blechstreifen werden dabei mit Vorteil vor dem Verschweißen umgeformt, insbesondere warm- und oder kaltgewalzt, beispielsweise um diese auf die gewünschte Wandstärke zu bringen.
Das Herstellen des Rotorwellenkörpers im Schritt b) kann aber auch ein Umformen eines einseitig offenen Teils sein, aber auch ein Rohr, welches nach dem Rohrkontiverfahren oder Stoßbankverfahren hergestellt sein kann. Diese beiden Verfahren beziehen sich auf eine nahtlose Rohrherstellung von 20–180 mm Durchmesser. Die Erfindung bevorzugt jedoch nahtlose Rotorwellenkörper.
Unter Rotorwelle versteht die Erfindung sämtliche rotierenden Wellen, d.h. auch solche, die nicht als Rotor im engeren Sinne verstanden werden.
Das Material des Rohlings in den Schritten a) und/oder b), vorzugsweise Stahl, insbesondere vorgewalzter Stahl, kann eine faserähnliche Gefügestruktur und damit gegenüber einem Gussgefüge eine höhere Festigkeit haben. Beim Schmieden bleibt die Gefügestruktur (Faserstruktur) erhalten, das Gefüge wird gleichmäßig feinkörnig und dadurch noch fester. Demgegenüber wird bei spanenden Verfahren durch die Formgebung der Faserverlauf unterbrochen und die Festigkeit verringert.
Die Werkstoffkosten beim Schmieden sind geringer als in anderen Umformverfahren, weil der Materialausschuss reduziert wird (es entsteht weniger Abfall). Zudem ist der Zeitaufwand für die Herstellung durch Umformen geringer. Gegenüber einem konventionellen Verfahren ermöglicht somit das vorliegende Verfahren eine prozess- und arbeitstechnische Vereinfachung der Herstellung einer Rotorwelle bei gleichzeitiger Kostenreduktion.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Rotorwelle für ein elektrisches Aggregat, vorzugsweise einen Elektromotor oder elektrischen Generator. Die Rotorwelle kann umfassen:

– einen Zapfen mit einem zylindrischen Welleneinschub, und
– einen mittels Schmieden hergestellten Rotorwellenkörper, der als ein hohler, insbesondere an einem zweiten Ende eine erste Wellenkupplung umfassender, an mindestens einem ersten Ende zum Aufnehmen des Zapfens offener Drehkörper ausgebildet ist,

Das Übermaß zwischen der mindestens einen Welleneinschub-Außenfläche und der mindestens einen Rotorwellenkörper-Innenfläche bedeutet, dass ein Welleneinschubradius oder Radius dieser Welleneinschub-Außenfläche zumindest bereichsweise größer als ein Radius dieser Rotorwellenkörper-Innenfläche ist. Unter Welleneinschub-Außenfläche bzw. Rotorwellenkörper-Innenfläche versteht die Erfindung dabei auch Teilflächen der Außenwandung des Welleneinschubs bzw. der Innenwandung der Rotorwelle, darunter auch Vertiefungen wie Rillen, Nuten, Einkerbungen, Furchen, Riefen oder Erhebungen wie Nocken, Spitzen, Wellen, Berge oder ähnliches.
Der Welleneinschubradius kann in einem Bereich eines Fixierelements größer als ein Innenradius des Rotorwellenkörpers und vorzugsweise in einem Bereich außerhalb eines Fixierelements kleiner als oder gleich groß wie der Innenradius des Rotorwellenkörpers sein. Bei Radien-Gleichheit kann eine Übergangspassung vorliegen, da die Fixierelemente komplett in das Gegenmaterial hineingedrückt werden können. Gegenüber einer Presspassung ermöglicht die beschriebene Ausgestaltung der Welleneinschub-Außenfläche im Schritt c) des Verfahrens ein leichteres und präziseres Einschieben des Welleneinschubs in den Rotorwellenkörper sowie eine Verzahnung bzw. einen Kraftschluss, der die Rotationskräfte besser aufnimmt.
Grundsätzlich ist es vorgesehen, dass zwischen dem Rotorwellenkörper und dem Welleneinschub im Bereich zwischen den Fixierelementen eine kraftschlüssige Verbindung realisiert wird. Insbesondere ist es vorgesehen, dass durch ein Übermaß ein Presssitz zwischen dem Rotorwellenkörper und dem Welleneinschub, vorzugsweise in einem Bereich zwischen den Fixierelementen, realisiert bzw. eingestellt wird, der für ein dauerhafte Verbindung zwischen dem Rotorwellenkörper und dem Welleneinschub sorgt. Mit Vorteil, lässt sich durch die Anwesenheit der Fixierelemente der Presssitz zwischen den Fixierelementen anpassen, insbesondere reduzieren. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Fixierelemente derart gestaltet bzw. ausgelegt sind, dass die für den jeweiligen Anwendungsfall erforderlichen Abzugskräfte bzw. auftretenden Drehmomente erreichten werden können. Vorstellbar ist auch, dass der Presssitz, hervorgerufen durch die Bereiche zwischen den Fixierelementen, bereits ausreicht, für die gewünschte dauerhafte Verbindung zu sorgen.
Insbesondere ist das Übermaß zwischen dem Welleneinschub und dem Rotorwellenkörper auf die Welleneinschub-Außenfläche (ohne Fixierelemente) die Rotorwellen-Innenfläche (ohne Fixierelemente) bezogen. Mit anderen Worten: Es wird eine gewisses Übermaß bereits ohne die Fixierelemente erzielt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass es in einem Bereich zwischen den Fixierelementen zu eine flächigen Anlage ohne Spiel kommt. Diese gewährleistet wiederum einen optimalen Rundlauf und eine Zentrierung.
Die Herstellung der Rotorwelle hat einen entscheidenden Einfluss auf die Eigenschaften der Rotorwelle und bedingt eine Vielzahl von Vorteilen gegenüber konventionellen oder mit anderen Verfahren hergestellten Rotorwellen, wie etwa:

– der mittels Schmieden hergestellte Rotorwellenkörper ermöglicht eine erhöhte Festigkeit, wodurch die Rotorwelle höheren Belastungen, Kräften und/oder Drehmomenten ausgesetzt werden kann;
– die Komplexität der Rotorwelle ist geringer, benötigt für ihre Herstellung weniger Material (kein oder weniger Abfall beim Herstellen), kann einfacher und schneller zusammengestellt werden und ist damit preiswerter;
– es können einbaufertige Funktionsflächen oder Fügeelemente hergestellt werden.

Das Übermaß kann dadurch erzeugt werden, dass die Welleneinschub-Außenfläche und/oder die Rotorwellenkörper-Innenfläche mindestens drei Fixierelemente aufweist, wobei vorzugsweise eine Materialhärte der Fixierelemente größer ist als eine Materialhärte der Rotorwellenkörper-Innenfläche. Die gewünschte Materialhärte kann durch Nitrieren oder Wärmebehandlungsverfahren, beispielsweise Induktivhärten, oder durch Kaltverfestigung beim Schmieden oder alternativ durch Einsatzhärten erzielt werden.
Die Fixierelemente gewähren der Rotorwelle erhebliche Vorteile:

– eine erhöhte axiale Zugfestigkeit,
– eine verbesserte rotatorische Drehfestigkeit,
– höhere Drehmomente können übertragen werden,
– insgesamt erhöhte Festigkeit und Belastbarkeit,
– Schweißvorgänge, beispielsweise zum Befestigen des Zapfens an den Rotorwellenkörper, erübrigen sich, d.h. werden nicht ausgeführt, wodurch die Herstellung vereinfacht wird und die Kosten reduziert werden,
– Beeinflussung, beispielsweise Verzug, der Rotorwelle durch Erwärmung kann vermieden werden.

Die Rotorwelle kann Teil des elektrischen Aggregats sein, wobei das elektrische Aggregat die rotativ angetriebene Rotorwelle umfasst oder mit der Rotorwelle zum rotativen Antreiben der Rotorwelle verbunden ist. Das elektrische Aggregat kann bevorzugt ein elektrischer Motor oder ein elektrischer Generator sein. Die Rotorwelle kann besonders vorteilhaft in einem Fahrzeug, insbesondere einem Landfahrzeug, beispielsweise einem Automobil, mit einem elektrischen Motor verwendet werden.
Die Rotorwelle kann durchgehend hohl sein. Eine äußere Mantelfläche der Rotorwelle kann rotationssymmetrisch sein.
Der Zapfen kann mit den Fixierelementen einteilig, vorzugsweise mittels Schmieden, hergestellt werden, wodurch vorteilhafter Weise die Herstellung vereinfacht wird und die Kosten für die Herstellung und das Endprodukt reduziert werden können.
Die Rotorwellenkörper-Innenfläche und/oder die Welleneinschub-Außenfläche kann beim axialen Einschieben des Welleneinschubs in den Rotorwellenkörper plastisch verformt werden. Die Verformung kann darin bestehen, dass die Fixierelemente, die eine höhere Materialhärte als die Rotorwellenkörper-Innenfläche haben, Material der Rotorwellenkörper-Innenfläche verdrängen oder aufwerfen oder vice versa, wodurch eine hoch belastbare Verbindung zwischen dem Zapfen oder dem Welleneinschub und dem Rotorwellenkörper hergestellt wird, vorzugsweise ein Formschluss und/oder Kraftschluss.
Die Verbindung kann als eine Verzahnung zwischen dem Zapfen oder dem Welleneinschub und dem Rotorwellenkörper oder zwischen der Welleneinschub-Außenfläche und der Rotorwellenkörper-Innenfläche ausgebildet sein. Die Verzahnung kann die bereits erwähnten Vorteile hinsichtlich Verbesserung der axialen Zugfestigkeit, rotatorischen Drehfestigkeit, Drehmoment- Belastbarkeit und Verzicht auf Schweißvorgänge, noch zusätzlich verstärken.
Die jeweiligen Fixierelemente können als Erhebungen der Welleneinschub-Außenfläche und/oder der Rotorwellenkörper-Innenfläche, insbesondere als in eine axiale Richtung des Rotorwellenkörpers ausgebildete, längliche Strukturen, ausgebildet sein, die vorzugsweise gleiche Parameter haben und/oder zueinander äquidistant angeordnet sind, insbesondere in azimutaler Richtung, d.h. entlang eines Welleneinschub-Umfangs bzw. Rotorwellenkörper-Umfangs. Damit kann der Zapfen beim Einschieben des Welleneinschubs in den Rotorwellenkörper besser zentriert werden, so dass die erhaltene Rotorwelle weitgehend unwuchtfrei ist.
Die Fixierelemente können wie folgt dimensioniert werden:

– das Fixierelement hat eine Höhe mehr als 0,5% oder 1% und weniger als 5% oder 2% eines Welleneinschubradius, und/oder
– das Fixierelement hat eine axiale Ausdehnung von mehr als 1%, 3%, oder 10% und weniger als 70%, oder 90% der axialen Ausdehnung des Welleneinschubs, und/oder
– das Fixierelement hat eine azimutale Ausdehnung von mehr als 0,01%, 0,1%, oder 1% und weniger als 2%, 3%, oder 4% eines Welleneinschub-Umfangs, und/oder
– die Welleneinschub-Außenfläche weist mehr als 2, 5 oder 10 und weniger als 15, 20, oder 40 Fixierelemente auf, und/oder
– ein Abdeckungsgrad, der das Ausmaß angibt, in dem die Fixierelemente den Welleneinschub-Umfang abdecken, hat einen Wert < 80%, < 70%, oder < 60%, und > 15%, > 20%, oder > 25%.

Besonders bevorzugt hat das Fixierelement eine Höhe von etwa 0,5 mm, Breite von etwa 5 mm, Länge von etwa 25 mm, bei einem Welleneinschubradius von etwa 25 bis 60 mm, insbesondere wenn die Fixierelemente an der Welleneinschub-Außenfläche angeordnet sind.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass sich das oder die mehreren Fixierelemente an der Rotorwellenkörper-Innenfläche im Wesentlichen über die gesamte in Längsrichtung bemessene Länge des Rotorwellenkörpers erstrecken. Insbesondere werden die Fixierelemente direkt im Umformungsprozess zusammen mit dem Rotorwellenkörper hergestellt, beispielsweise wenn der Rotorwellenkörper gezogen wird. Es ist aber auch vorstellbar, dass sich alle oder nur einzelne Fixierelemente nur über einen Teil der gesamten Länge in Längsrichtung erstrecken.
So dimensionierte Fixierelemente haben gegenüber vorbekannten Außenrändeln den Vorteil, in einem in den Rotorwellenkörper eingeführten Zustand des Welleneinschubs eine deutlich stärkere und ausgeprägtere Verzahnung zwischen dem Zapfen und dem Rotorwellenkörper zu bilden, insbesondere durch eine Verformung der Rotorwellenkörper-Innenfläche. Zudem sind die Fixierelemente entlang des Welleneinschub-Umfangs zueinander ausreichend beabstandet und ermöglichen es, anders als die Außenrändel, beim Einführen des Welleneinschubs in den Rotorwellenkörper das durch die Fixierelemente von der Rotorwellenkörper-Innenfläche verdrängte, aufgeworfene oder verformte Material in die azimutalen Zwischenräume aufzunehmen. Damit wird die Verbindung zwischen dem Zapfen und dem Rotorwellenkörper zusätzlich belastbarer und stärker.
Je ein Fixierelement kann in axialer Richtung, insbesondere in einem Einführungsbereich oder in zumindest einem Teilbereich der Gesamtlänge, keilförmig ausgebildet sein, um das Einschieben des Welleneinschubs in den Rotorwellenkörper zu erleichtern. Vorzugsweise ist der Welleneinschubradius i) in einem Bereich eines Fixierelements größer als ein Innenradius des Rotorwellenkörpers, ist jedoch gegebenenfalls ii) in einem Bereich eines Fixierelements und in axialer Nähe zum eingeschobenen Ende des Welleneinschubs, kleiner als der Innenradius des Rotorwellenkörpers. In einem Bereich außerhalb eines Fixierelements kann der Welleneinschubradius kleiner als der Innenradius des Rotorwellenkörpers sein.
So gestaltete Fixierelemente haben gegenüber Außenrändeln den Vorteil, das Einschieben des Welleneinschubs in den Rotorwellenkörper zu erleichtern. Damit kann der Zapfen besser zentriert werden beim Einschieben des Welleneinschubs in den Rotorwellenkörper, so dass die erhaltene Rotorwelle weitgehend unwuchtfrei ist.
Der Zapfen kann einen als eine radiale Verbreiterung ausgebildeten Zapfendeckel aufweisen zum Arretieren und Fixieren des Zapfens beim Einschieben in den Rotorwellenkörper, wobei vorzugsweise an dem Zapfendeckel ein Freistich ausgebildet ist.
Selbst wenn das Material der Fixierelemente härter als das Material der Rotorwellenkörper-Innenfläche ist, kann beim Einschieben des Welleneinschubs in den Rotorwellenkörper auch von den Fixierelementen Material abgetragen, verdrängt, aufgeworfen oder verformt werden. Der Freistich dient dazu, das von den Fixierelementen abgetragene, verdrängte oder aufgeworfene Material aufzunehmen.
Der Freistich dient ferner dazu,

– das bündige Aufstecken oder Einschieben des Welleneinschubs in den Rotorwellenkörper zu ermöglichen, da an den Rotorwellenkörper keine ausreichend großen Fasen oder Rundungen angebracht werden können, und/oder
– Spannungsspitzen zu reduzieren, welche durch Absätze in der Drehkontur und deren Kerbwirkung entstehen.

Ferner kann der Zapfen eine zweite Wellenkupplung aufweisen zum Drehkoppeln mit einer Drehwelle.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Dabei verweisen gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder entsprechende Elemente. Die Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele können miteinander kombiniert werden. Dabei zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung eines Zapfens und eines Rotorwellenkörpers vor dem Einschieben des Welleneinschubs in den Rotorwellenkörper,
2 eine Seitenansicht (schematische Schnittdarstellung) eines Zapfens und eines Rotorwellenkörpers vor dem Einschieben des Welleneinschubs in den Rotorwellenkörper,
3a eine Seitenansicht (schematische Schnittdarstellung) einer Rotorwelle,
3b eine Aufsicht (schematische Schnittdarstellung) der Rotorwelle entsprechend dem Schnitt B-B´ aus 3a,
4a, 4b Details A der Rotorwelle aus 2: Fixierelement mit gekrümmter Rampe (4a) und Fixierelement mit keilförmiger Rampe (4b),
5 eine perspektivische Darstellung eines Zapfens und eines Rotorwellenkörpers vor dem Einschieben des Welleneinschubs in den Rotorwellenkörper gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
6 eine Seitenansicht (schematische Schnittdarstellung) eines Zapfens und eines Rotorwellenkörpers vor dem Einschieben des Welleneinschubs in den Rotorwellenkörper gemäß der weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
7a eine Seitenansicht (schematische Schnittdarstellung) einer Rotorwelle, und
7b eine Aufsicht (schematische Schnittdarstellung) der Rotorwelle entsprechend dem Schnitt B-B´ aus 3a gemäß der weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 eine Seitenansicht eines Zapfens und eines Rotorwellenkörpers vor dem Einschieben des Welleneinschubs in den Rotorwellenkörper gemäß einer zweiten weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
9a eine Seitenansicht (schematische Schnittdarstellung) einer Rotorwelle, und
9b eine Aufsicht (schematische Schnittdarstellung) der Rotorwelle entsprechend dem Schnitt B-B´ aus 3a gemäß der zweiten weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
1 zeigt eine perspektivische Darstellung und 2 zeigt eine Seitenansicht eines Rotorwellenkörpers 12 und eines Zapfens 14 mit einem zylindrischen Welleneinschub 14.2 vor dem Einschieben des Welleneinschubs 14.2 in den Rotorwellenkörper 12.
Der mittels Schmieden hergestellte Rotorwellenkörper 12 ist als ein hohler, an mindestens einem ersten Ende zum Aufnehmen des Zapfens 14 offener Drehkörper ausgebildet. Der Rotorwellenkörper 12 hat einen Außendurchmesser vorzugsweise 50 bis 120 mm, besonders bevorzugt > 100 mm. Der Rotorwellenkörper 12 weist mit Vorteil an seinem zweiten Ende eine erste Wellenkupplung 12.1 auf. Diese ist in diesem Ausführungsbeispiel einstückig mit dem Rotorwellenkörper 12 geschmiedet.
Vorliegend ist der Rotorwellenkörper 12 rotationssymmetrisch, es kann aber auch ein Rotorwellenkörper 12 mit nicht rotationssymmetrischer Außenkonturierung verwendet werden, da der Welleneinschub 14.2 in den Rotorwellenkörper 12 axial eingeführt, insbesondere verpresst wird. Zwischen einer Welleneinschub-Außenfläche 14.3 und einer Rotorwellenkörper-Innenfläche 12.3 besteht ein Übermaß. Das Übermaß bedeutet, dass ein Welleneinschubradius oder Radius der Welleneinschub-Außenfläche 14.3 zumindest bereichsweise größer als ein Radius der Rotorwellenkörper-Innenfläche 12.3 ist.
Das Übermaß wird dadurch erzeugt, dass die Welleneinschub-Außenfläche 14.3 eine Vielzahl von Fixierelementen 14.4 aufweist, wobei eine Materialhärte der Fixierelemente 14.4 größer ist als eine Materialhärte der Rotorwellenkörper-Innenfläche 12.3. Je ein Fixierelement 14.4 ist als eine axial längliche Erhebung der Welleneinschub-Außenfläche 14.3 ausgebildet.
Je ein Fixierelement 14.4 hat eine Höhe in einem Bereich von [5–15]% eines Welleneinschubradius, eine Breite oder azimutale Ausdehnung < 3% eines Welleneinschub-Umfangs, und eine Länge oder axiale Ausdehnung in einem Bereich von [70–90]% einer Länge oder axialen Ausdehnung des Welleneinschubs 14.2.
So dimensionierte Fixierelemente 14.4 haben den Vorteil, in einem in den Rotorwellenkörper 12 eingeführten Zustand des Welleneinschubs 14.2 (siehe 3a) eine deutliche und ausgeprägte Verzahnung zwischen dem Zapfen 14 und dem Rotorwellenkörper 12 zu bilden. Zudem sind die Fixierelemente 14.4 entlang des Welleneinschub-Umfangs zueinander ausreichend beabstandet und ermöglichen es, das durch die Fixierelemente 14.4 beim Einführen des Welleneinschubs 14.2 in den Rotorwellenkörper 12 von der Rotorwellenkörper-Innenfläche 12.3 verdrängte, aufgeworfene Material in die azimutalen Zwischenräume aufzunehmen. Damit wird die Belastbarkeit der Verbindung zwischen dem Zapfen 14 und dem Rotorwellenkörper 12 und insgesamt der Rotorwelle 10 erhöht.
Der Zapfen 14 weist einen als eine radiale Verbreiterung ausgebildeten Zapfendeckel 14.5 auf zum Arretieren oder Fixieren des Zapfens 14 beim Einschieben in den Rotorwellenkörper 12, wobei an dem Zapfendeckel 14.5 ein Freistich 14.6 ausgebildet ist.
Durch axiales Pressen auf den Zapfen 14 oder Einziehen des Zapfens 14 wird der Welleneinschub 14.2 in den Rotorwellenkörper 12 eingeschoben. Die Rotorwellenkörper-Innenfläche 12.3 wird beim Einschieben des Welleneinschubs 14.2 in den Rotorwellenkörper 12 plastisch verformt, wodurch ein Formschluss und/oder Kraftschluss zwischen dem Zapfen 14 oder dem Welleneinschub 14.2 und dem Rotorwellenkörper 12 bewirkt wird.
Selbst wenn das Material der Fixierelemente 14.4 härter als das Material der Rotorwellenkörper-Innenfläche 12.3 ist, kann beim Einschieben des Welleneinschubs 14.2 in den Rotorwellenkörper 12 auch von den Fixierelementen 14.4 Material abgetragen, verdrängt, aufgeworfen oder verformt werden. Der Freistich 14.6 dient dazu, von den Fixierelementen 14.4. abgetragenes oder verformtes Material aufzunehmen.
In dem Freistich 14.6 kann ferner ein Hinterschnittspressen zum axialen Sichern ausgeführt werden. Der Freistich 14.6 kann dazu dienen, i) beim Aufpressen aufgeworfenes Material aufzunehmen, und ii) die Elemente gleichmäßig mit konstanten Maßen bis zum Grund anzuschmieden, weil es eine umformtechnisch schwierige Aufgabe ist. Möglicherwiese können beim Schmieden bis zum Grund Unregelmäßigkeiten entstehen, die ein dichtes Anschließen der Welle nicht zulasssen.
Alternativ zum Freistich 14.6 kann die Welle entsprechend angefasst werden, um die Unregelmäßigkeiten zu kompensieren, damit ein Anliegen auf dem radialen Deckelbereich gewährleistet wird.
Eine weitere Variante ist das gezielte Einbringen der Materialanhäufung im Randbereich der Welle (Hinterschnitt). Die Welle wird im Randbereich derart aufgeweitet, dass Sie eine Verdickung bekommt. Beim Fügen wird der aufgeweitete Rand bündig mit dem restlichen Außendurchmesser der Welle in die Freistichnut 14.6 gepresst. So entsteht eine zusätzliche axiale Abzugssicherung.
Der Zustand nach dem Einschieben, also die fertiggestellte Rotorwelle 10, ist in 3a, 3b gezeigt. In 3b ist erkennbar, dass ein Welleneinschubradius in einem Bereich eines Fixierelements 14.4 größer als ein Innenradius des Rotorwellenkörpers 12 und in einem Bereich außerhalb eines Fixierelements 14.4 kleiner als der Innenradius des Rotorwellenkörpers 12 ist, wodurch das Übermaß gebildet ist. Die Fixierelemente 14.4 sind entlang des Welleneinschub-Umfangs gleichmäßig verteilt, also in azimutaler Richtung zueinander äquidistant angeordnet. Damit kann der Zapfen 14 besser zentriert werden beim Einschieben des Welleneinschubs 14.2 in den Rotorwellenkörper 12, so dass die erhaltene Rotorwelle 10 weitgehend unwuchtfrei ist.
4a, 4b zeigen je ein Fixierelement, das in axialer Richtung jedenfalls teilweise keilförmig oder gekrümmt und/oder teilweise erhöht ausgebildet ist: in 4a ist die Flanke des Keils konkav gekrümmt, in 4b ist sie keilförmig ausgebildet. In beiden Fällen wird i) das Einschieben des Welleneinschubs in den Rotorwellenkörper erleichtert und ii) der Zapfen 14 besser zentriert beim Einschieben des Welleneinschubs 14.2 in den Rotorwellenkörper 12, so dass die erhaltene Rotorwelle 10 weitgehend unwuchtfrei ist. Des Weiteren erhöht ein um einen Abstand 14.7 in Richtung der zweiten Wellenkupplung 14.1. zurückversetzter Keilbereich mit erhöhter Dicke den Kraftschluss beim Verpressen. Der Abstand 14.7 erleichtert das Einführen des Zapfens 14 in den Rohrwellenkörper 12.
Der Zapfen 14, der vorzugsweise als ein Hohlzapfen oder gegebenenfalls als ein Vollzapfen ausgebildet ist, umfasst eine zweite Wellenkupplung 14.2 zum Drehkoppeln mit einer Drehwelle eines nicht gezeigten elektrischen Aggregats, insbesondere eines elektrischen Motors, zur Übertragung eines Drehmoments auf die Rotorwelle 10.
In analoger Weise umfasst der Rotorwellenkörper 12, an dem zweiten axialen Ende eine erste Wellenkupplung 12.1, zu dem ein durch die Rotorwelle 10 anzutreibendes, hier nicht dargestelltes Element in mechanischen Wirkkontakt gebracht werden kann.
Vorzugsweise umfasst das Herstellverfahren oder die Rotorwelle 10 eines oder mehrere der nachfolgenden Merkmale. Die Merkmale können, sofern technisch sinnvoll, miteinander kombiniert werden.
Das Übermaß wird dadurch erzeugt, dass die Welleneinschub-Außenfläche 14.3 mindestens zwei drei Fixierelemente 14.4 aufweist, wobei vorzugsweise eine Materialhärte der Fixierelemente 14.4 größer ist als eine Materialhärte der Rotorwellenkörper-Innenfläche 12.3.
Der Zapfen 14 wird mit den Fixierelementen 14.4 mittels Schmieden einteilig hergestellt.
Die Rotorwellenkörper-Innenfläche 12.3 wird beim Einschieben des Welleneinschubs 14.2 in den Rotorwellenkörper 12 plastisch verformt, wodurch ein Formschluss und/oder Kraftschluss zwischen dem Zapfen 14 oder dem Welleneinschub 14.2 und dem Rotorwellenkörper 12 bewirkt wird.
Das Einschieben des Welleneinschubs 14.2 in den Rotorwellenkörper 12 wird durch axiales Pressen auf den Zapfen 14 oder Einziehen des Zapfens 14 bewirkt.
Je ein Fixierelement 14.4 ist als eine Erhebung der Welleneinschub-Außenfläche 14.3 ausgebildet, insbesondere als eine in eine axiale Richtung des Rotorwellenkörpers 12 längliche Struktur, vorzugsweise mit einer Höhe von mehr als 0,1%, 0,5% oder 1% und weniger als 5%, 4% oder 2% eines Welleneinschubradius.
Je ein Fixierelement 14.4 ist in axialer Richtung keilförmig ausgebildet, um eine Zentrierung von Welleneinschub 14.2 und Rotorwellenkörper 12 zu bewirken und um das Einschieben des Welleneinschubs 14.2 in den Rotorwellenkörper 12 zu erleichtern, wobei der Welleneinschubradius i) vorzugsweise in einem Bereich eines Fixierelements 14.4 größer als ein Innenradius des Rotorwellenkörpers 12 ist, jedoch gegebenenfalls ii) in einem Bereich eines Fixierelements 14.4 und in axialer Nähe zum eingeschobenen Ende des Welleneinschubs 14.2, kleiner als der Innenradius des Rotorwellenkörpers 12 ist und iii) insbesondere in einem Bereich außerhalb eines Fixierelements 14.4 kleiner als der Innenradius des Rotorwellenkörpers 12 ist.
Je ein Fixierelement 14.4 hat i) eine axiale Ausdehnung von mehr als 1%, 3%, oder 10% und weniger als 15%, 50%, oder 85% einer Länge oder axialen Ausdehnung des Welleneinschubs 14.2, und ii) vorzugsweise eine azimutale Ausdehnung von mehr als 0,1%, 0,5%, oder 1% und weniger als 2%, 3%, oder 4% eines Welleneinschub-Umfangs.
Die Welleneinschub-Außenfläche 14.3 weist mehr als 3, 5 oder 10 und weniger als 15, 20, oder 40 Fixierelemente 14.4 auf, wobei vorzugsweise ein Abdeckungsgrad, der das Ausmaß angibt, in dem die Fixierelemente den Welleneinschub-Umfang abdecken, einen Wert <50%, <40%, oder <30%, und >1%, >5%, oder >10% hat.
Die Fixierelemente 14.4 sind entlang eines Welleneinschub-Umfangs gleichmäßig verteilt.
Je ein Fixierelement 14.4 ist, zumindest bereichsweise, als eine in radiale Richtung konische Struktur ausgebildet.
Der Zapfen 14 weist einen als eine radiale Verbreiterung ausgebildeten Zapfendeckel 14.5 auf zum Arretieren und Fixieren des Zapfens 14 beim Einschieben in den Rotorwellenkörper 12, wobei vorzugsweise an dem Zapfendeckel 14.5 ein Freistich 14.6 ausgebildet ist zum Aufnehmen von Material, das beim Einschieben des Zapfens 14 in den Rotorwellenkörper 12 abgetragen, verdrängt, oder aufgeworfen wird.
Der Zapfen 14 weist eine zweite Wellenkupplung 14.2 auf zum Drehkoppeln mit einer Drehwelle.
In den 5, 6, 7a und 7b ist eine perspektivische Darstellung eines Zapfens 14 und eines Rotorwellenkörpers 12 vor dem Einschieben des Welleneinschubs 14.2 in den Rotorwellenkörper 12 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert. Im Wesentlichen entspricht die in den 5 bis 7b dargestellte Ausführungsform dabei derjenigen aus den 1 bis 4b und unterscheidet sich im Wesentlichen nur in Hinblick auf die Anordnung der Fixierelemente 12.4. Insbesondere ist es gemäß der weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die Fixierelemente 12.4 nur oder auch von der Rotorwellenkörper-Innenfläche 12.3 abstehen, insbesondere nach innen abstehen. Die Welleneinschub-Außenfläche 14.3 ist hingegen frei von Fixierelementen 14.4 bzw. Erhebungen oder weist, wie zu den 1–4 beschrieben, selbst (weitere) Fixier-elemente auf. Dabei stehen die Fixierelemente 12.4 von der der Rotorwellenkörper-Innenfläche 12.3 ab. Insbesondere ist es vorgesehen, dass ein Übermaß ebenfalls in dem Bereich zwischen den Fixierelement besteht, so dass sich ein möglichst großer zusätzlicher Kraftschluss zwischen dem Rotorwellenkörper und dem Welleinschub ausbildet. Der durch das Übermaß ausgebildete Presssitz in den Bereichen zwischen den Fixierelementen kann allerdings mit Vorteil wegen der Anwesenheit der Fixierelemente reduziert bzw. angepasst werden.
Vorzugsweise weist die mindestens eine Rotorwellenkörper-Innenfläche 12.3 mindestens drei Fixierelemente 12.4 auf, wobei besonders bevorzugt eine Materialhärte der Fixierelemente 12.4 größer ist als eine Materialhärte der mindestens einen Welleneinschub-Außenfläche 14.3. Weiterhin ist es vorgesehen, dass je ein Fixierelement 12.4 als eine Erhebung der Rotorwellenkörper-Innenfläche 12.3 ausgebildet, insbesondere als eine in eine axiale Richtung des Rotorwellenkörpers 12 ausgebildete längliche Struktur, vorzugsweise mit einer Höhe von mehr als 0,1%, 0,5% oder 1% und weniger als 5%, 4% oder 2% eines Welleneinschubradius bzw. einen Rotorwellenkörper-Innenradius. Der Innenkörperradius bzw. der Rotorwellenkörper-Innenradius ist

i) vorzugsweise in einem Bereich eines Fixierelements 12.4 kleiner als der Welleneinschubradius des Welleneinschubs 14.2 jedoch gegebenenfalls
ii) in einem Bereich eines Fixierelements 12.4 und in axialer Nähe zum eingeschobenen Ende des Welleneinschubs 14.2, größer als der Welleneinschubradius und/oder
iii) insbesondere in einem Bereich außerhalb des Fixierelements 12.4 größer als der Innenradius des Rotorwellenkörpers 12.

Weiterhin ist es vorgesehen, dass zwischen der Welleneinschub-Außenfläche 14.3 und der Rotorwellen-Innfläche kein Spalt ausbildet im montierten Zustand.
In den 8, 9a und 9b ist eine perspektivische Darstellung eines Zapfens 14 und eines Rotorwellenkörpers 12 vor dem Einschieben des Welleneinschubs 14.2 in den Rotorwellenkörper 12 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert. Dabei unterscheidet sich der Rotorwellenkörper von demjenigen aus den 5 bis 8b im Wesentlichen nur dahingehend, dass sich das Fixierelement an der Rotorwellenkörper-Innenfläche im Wesentlichen über die gesamte in Längsrichtung bemessene Länge des Rotorwellenkörpers erstreckt.
Bezugszeichenliste

10: Rotorwelle
12: Rotorwellenkörper
12.1: erste Wellenkupplung
12.3: Rotorwellenkörper-Innenfläche
12.4: Fixierelement
14: Zapfen
14.1: zweite Wellenkupplung
14.2: Welleneinschub
14.3: Welleneinschub-Außenfläche
14.4: Fixierelement
14.5: Zapfendeckel
14.6: Freistich
14.7: Abstand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010022621 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Rotorwelle (10), insbesondere für ein elektrisches Aggregat, umfassend die Schritte: a) Bereitstellen eines, einen insbesondere zylindrisch ausgebildeten Welleneinschub (14.2) umfassenden, Zapfens (14); b) Herstellen eines hohlen, mindestens an einem ersten Ende zum Aufnehmen des Zapfens (14) offenen, als ein Drehkörper ausgebildeten, Rotorwellenkörpers (12), wobei ein Übermaß zwischen mindestens einer Welleneinschub-Außenfläche (14.3) und mindestens einer Rotorwellenkörper-Innenfläche (12.3) besteht; und c) Einschieben des Welleneinschubs (14.2) in den Rotorwellenkörper (12) zum Befestigen des Zapfens (14) an den Rotorwellenkörper (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwellenkörper-Innenfläche (12.3) und/oder die Welleneinschub-Außenfläche (14.3) beim Einschieben des Welleneinschubs (14.2) in den Rotorwellenkörper (12) plastisch verformt wird, wodurch ein Formschluss zwischen dem Zapfen (14) oder dem Welleneinschub (14.2) und dem Rotorwellenkörper (12) bewirkt wird und, dass die Verbindung zwischen dem Zapfen (14) oder dem Welleneinschub (14.2) und dem Rotorwellenkörper (12) als Verzahnung ausgestaltet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens eines der folgenden Merkmale: – das Übermaß wird dadurch erzeugt, dass die mindestens eine Welleneinschub-Außenfläche (14.3) mindestens drei Fixierelemente (14.4) aufweist, wobei vorzugsweise eine Materialhärte der Fixierelemente (14.4) größer ist als eine Materialhärte der mindestens einen Rotorwellenkörper-Innenfläche (12.3); – das Übermaß wird dadurch erzeugt, dass die mindestens eine Rotorwellenkörper-Innenfläche (12.3) mindestens drei Fixierelemente (12.4) aufweist, wobei vorzugsweise eine Materialhärte der Fixierelemente (12.4) größer ist als eine Materialhärte der mindestens einen Welleneinschub-Außenfläche (14.3); – der Zapfen (14) wird mit den Fixierelementen (14.4) mittels Schmieden einteilig hergestellt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch mindestens eines der folgenden Merkmale: – die Rotorwellenkörper-Innenfläche (12.3) und/oder die Welleneinschub-Außenfläche (14.3) wird beim Einschieben des Welleneinschubs (14.2) in den Rotorwellenkörper (12) plastisch verformt, wodurch ein Kraftschluss zwischen dem Zapfen (14) oder dem Welleneinschub (14.2) und dem Rotorwellenkörper (12) bewirkt wird; – das Einschieben des Welleneinschubs (14.2) in den Rotorwellenkörper (12) wird durch axiales Pressen auf den Zapfen (14) oder Einziehen des Zapfens (14) bewirkt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, gekennzeichnet durch mindestens eines der folgenden Merkmale: – das Fixierelement (14.4, 12.2) ist als eine Erhebung der Welleneinschub-Außenfläche (14.3) und/oder der Rotorwellenkörper-Innenfläche (12) ausgebildet, insbesondere als eine in eine axiale Richtung des Rotorwellenkörpers (12) ausgebildete längliche Struktur, vorzugsweise mit einer Höhe von mehr als 0,1%, 0,5% oder 1% und weniger als 5%, 4% oder 2% eines Welleneinschubradius; – das Fixierelement (14.4, 12.2) ist in axialer Richtung, zumindest bereichsweise, keilförmig ausgebildet, um eine Zentrierung von Welleneinschub (14.2) und Rotorwellenkörper (12) zu bewirken und um das Einschieben des Welleneinschubs (14.2) in den Rotorwellenkörper (12) zu erleichtern, wobei der Welleneinschubradius i) vorzugsweise in einem Bereich eines Fixierelements (14.4) größer als ein Innenradius des Rotorwellenkörpers (12) ist, jedoch gegebenenfalls ii) in einem Bereich eines Fixierelements (14.4) und in axialer Nähe zum eingeschobenen Ende des Welleneinschubs (14.2), kleiner als der Innenradius des Rotorwellenkörpers (12) ist und iii) insbesondere in einem Bereich außerhalb eines Fixierelements (14.4) kleiner als der Innenradius des Rotorwellenkörpers (12) ist und/oder wobei der Innenradius des Rotorwellenkörpers iv) vorzugsweise in einem Bereich eines Fixierelements (12.4) kleiner als der Welleneinschubradius des Welleneinschubs ist, jedoch gegebenenfalls v) in einem Bereich eines Fixierelements (12.4) und in axialer Nähe zum eingeschobenen Ende des Welleneinschubs (14.2), größer als der Welleneinschubradius ist und vi) insbesondere in einem Bereich außerhalb des Fixierelements (12.4) größer als der Innenradius des Rotorwellenkörpers (12) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4, gekennzeichnet durch mindestens eines der folgenden Merkmale: – das Fixierelement (14.4) hat i) eine axiale Ausdehnung von mehr als 1%, 3%, oder 10% und weniger als 15%, 50%, oder 85% einer Länge oder axialen Ausdehnung des Welleneinschubs (14.2), und ii) vorzugsweise eine azimutale Ausdehnung von mehr als 0,1%, 0,5%, oder 1% und weniger als 2%, 3%, oder 4% eines Welleneinschub-Umfangs; – die Welleneinschub-Außenfläche (14.3) weist mehr als 2, 5 oder 10 und weniger als 15, 20, oder 40 Fixierelemente (14.4) auf, wobei vorzugsweise ein Abdeckungsgrad, der das Ausmaß angibt, in dem die Fixierelemente den Welleneinschub-Umfang oder einen Rotorwellenkörper-Umfang abdecken, einen Wert < 50%, < 40%, oder < 30%, und > 1%, > 5%, oder > 10% hat; – die Fixierelemente (14.4) sind entlang eines Welleneinschub-Umfangs und/oder eines Rotorwellenkörper-Umfangs gleichmäßig verteilt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5, gekennzeichnet durch dass sich das Fixierelement oder die mehreren Fixierelemente an der Rotorwellenkörper-Innenfläche im Wesentlichen über die gesamte in Längsrichtung bemessene Länge des Rotorwellenkörpers und/oder über einen Teil der in Längsrichtung bemessenen Länge des Rotorwellenkörpers erstrecken.
Rotorwelle (10), insbesondere für ein elektrisches Aggregat, umfassend: – einen Zapfen (14) mit einem insbesondere zylindrisch ausgebildeten Welleneinschub (14.2), und – einen Rotorwellenkörper (12), der als ein hohler, an mindestens einem ersten Ende zum Aufnehmen des Zapfens (14) offener Drehkörper ausgebildet ist, wobei ein Übermaß zwischen einer Welleneinschub-Außenfläche (14.3) und einer Rotorwellenkörper-Innenfläche (12.3) besteht und der Welleneinschub (14.2) in das offene Ende des Rotorwellenkörpers (12) eingeschoben ist, zum Befestigen des Zapfens (14) an den Rotorwellenkörper (12). dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwellenkörper-Innenfläche (12.3) und/oder die Welleneinschub-Außenfläche (14.3) beim Einschieben des Welleneinschubs (14.2) in den Rotorwellenkörper (12) plastisch verformt ist, wodurch ein Formschluss zwischen dem Zapfen (14) oder dem Welleneinschub (14.2) und dem Rotorwellenkörper (12) bewirkt wird und, dass die Verbindung zwischen dem Zapfen (14) oder dem Welleneinschub (14.2) und dem Rotorwellenkörper (12) als Verzahnung ausgestaltet ist.
Rotorwelle (10) nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch mindestens eines der folgenden Merkmale: – die Welleneinschub-Außenfläche (14.3) weist mindestens drei Fixierelemente (14.4) auf, zum Erzeugen des Übermaßes, wobei vorzugsweise eine Materialhärte der Fixierelemente (14.4) größer als eine Materialhärte der Rotorwellenkörper-Innenfläche (12.3) ist; – die Rotorwellenkörper-Innenfläche (12.3) weist mindestens drei Fixierelemente (12.4) auf, zum Erzeugen des Übermaßes, wobei vorzugsweise eine Materialhärte der Fixierelemente (14.4) größer als eine Materialhärte der Welleneinschub-Außenfläche (14.3) ist; – der Zapfen (14) ist mit den Fixierelementen (14.4) mittels Schmieden einteilig hergestellt.
Rotorwelle (10) nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch mindestens eines der folgenden Merkmale: – das ein Fixierelement (14.4, 12.4) ist als eine Erhebung der Welleneinschub-Außenfläche (14.3) oder der Rotorwellenkörper-Innenfläche (12.3) ausgebildet, insbesondere als eine in eine axiale Richtung des Rotorwellenkörpers (12) längliche Struktur, die vorzugsweise in axialer Richtung keilförmig ausgebildet ist, um das Einschieben des Zapfens (14) in den Rotorwellenkörper (12) zu erleichtern; – der Rotorwellenkörper (12) weist an einem zweiten Ende eine erste Wellenkupplung (12.1) auf; – der Zapfen (14) weist i) einen als eine radiale Verbreiterung ausgebildeten Zapfendeckel (14.5) auf zum Arretieren und Fixieren des Zapfens (14) beim Einschieben in den Rotorwellenkörper (12), ii) vorzugsweise eine zweite Wellenkupplung (14.1) zum Drehkoppeln mit einer Drehwelle, und iii) insbesondere einen an dem Zapfendeckel (14.5) ausgebildeten Freistich (14.6) zum Aufnehmen von, beim Einschieben des Zapfens (14) in den Rotorwellenkörper (12) abgetragenen, verdrängten oder aufgeworfenen, Material.