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Die Erfindung betrifft eine Welle-Nabe-Verbindung, aufweisend eine Welle mit Passfedernut, eine Hohlwelle und eine Passfeder, und ein Verfahren zum Herstellen einer Welle-Nabe-Verbindung.
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Es ist allgemein bekannt, dass bei einer Welle-Nabe-Verbindung eine Welle mit einer Hohlwelle in Umfangsrichtung formschlüssig, beispielsweise mittels einer Passfederverbindung, verbindbar ist. Insbesondere ist aus der JP H05- 209 607 A als nächstliegender Stand der Technik eine Welle-Nabe-Verbindung bekannt.
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Aus der US 2007 / 0 228 728 A1 ist ein Sicherungsstift für eine Kupplung bekannt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Standzeit einer Welle-Nabe-Verbindung zu erhöhen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Welle-Nabe-Verbindung nach den in Anspruch 1 und bei dem Verfahren nach den in Anspruch 15 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Wichtige Merkmale der Erfindung bei der Welle-Nabe-Verbindung, aufweisend eine Welle mit Passfedernut, eine Hohlwelle und eine Passfeder, sind, dass die Hohlwelle eine Innennut aufweist,
wobei die Passfeder in die Passfedernut eingesteckt ist und radial hervorragt in die Innennut der Hohlwelle,
wobei die Passfedernut nur teilweise ausgefüllt ist mittels der Passfeder,
wobei ein Dichtteil in der Passfedernut aufgenommen ist,
insbesondere wobei das Dichtteil den von der Passfeder in der Passfedernut nicht ausgefüllten Raumbereich ausfüllt, insbesondere zumindest teilweise ausfüllt.
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Von Vorteil ist dabei, dass bei Reinigung Spritzwasser nicht in die Passfedernut eindringen kann, weil das Dichtteil die Passfedernut zur Umgebung hin abdichtet, indem das Dichtteil zwischen der Welle und der Hohlwelle angeordnet ist. Insbesondere ist das Dichtteil zumindest teilweise, insbesondere also mit einem Halteberiech, in die Passfedernut eingesteckt und ein Basisbereich ragt radial aus der Welle in die Innennut der Hohlwelle hervor, sodass das Dichtteil die in axialer Richtung hervorstehende Innennut zur Welle hin abdichtet. Hierzu weist das Dichtteil an seinem Basisteil hervorstehende Lamellen, insbesondere Dichtlippen, auf, welche jeweils die Welle und die Hohlwelle berühren. Das Eindringen von Wasser in den in Umfangsrichtung nicht vom Dichtteil überdeckten Umfangswinkelbereich ist dadurch verhindert, dass die Welle in die Hohlwelle eingepresst ist mit einer genügend engen Passung, insbesondere Presspassung, verbunden ist. Somit ist kein wesentlicher Ringspalt zwischen Welle und Hohlwelle vorhanden. Das Dichtteil verschließt den durch die Innennut der Hohlwelle geschaffenen, in die äußere Umgebung mündenden Freiraum. Somit ist die Passfedernut vor Eindringen von Spritzwasser geschützt.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Dichtteil einen Basisbereich und einen Haltebereich auf,
wobei der Haltebereich in der Passfedernut aufgenommen ist und/oder an die Passfeder angrenzt,
insbesondere wobei das Dichtteil mit seinem Basisbereich und Haltebereich einstückig und/oder einteilig ausgeführt ist. Von Vorteil ist dabei, dass der in die Passfedernut eingesteckte Haltebereich das Dichtteil hält und der Basisbereich die Dichtfunktion mit seinen Lamellen übernimmt.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ragt der Basisbereich in axialer Richtung über den von dem Haltebereich in axialer Richtung überdeckten Bereich hervor. Von Vorteil ist dabei, dass das Spritzwasser axial weit genug entfernt von der Passfedernut ferngehalten wird.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind an dem Basisteil, insbesondere an dem den von dem Haltebereich in axialer Richtung überdeckten Bereich hervorragenden Abschnitt des Basisteils, Lamellen ausgeformt sind,
welche vom Basisteil zur Hohlwelle, insbesondere zur Innennut der Hohlwelle, und zur Welle hin abdichten. Von Vorteil ist dabei, dass die Dichtfunktion von der Haltefunktion räumlich getrennt am Dichtteil angeordnet ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Lamellen in axialer Richtung voneinander beabstandet, insbesondere regelmäßig voneinander beabstandet. Von Vorteil ist dabei, dass bei Versagen einer der Lamellen noch weitere Lamellen vorhanden sind und somit eine hohe Sicherheit gegen Undichtigkeit erreichbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung läuft jede der Lamellen am Außenumfang des Basisbereichs vollständig ununterbrochen um. Von Vorteil ist dabei, dass die Dichtfunktion gewährleitet ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Basisbereich an seiner, der Welle zugewandten Seite konkav gekrümmt ausgeführt,
wobei der Krümmungsradius dem Radius des radialen Außenumfangs der Welle gleicht, insbesondere in dem in axialer Richtung vom Basisteil überdeckten Bereich. Von Vorteil ist dabei, dass der Basisbereich und auch die an ihm ausgeformten Lamellen der äußeren Form der Welle folgen und somit eine verbesserte Dichtigkeit erreichbar ist.
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Die Lamellen sind auch als Dichtlippen bezeichenbar.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Haltebereich halbzylindrisch ausgeformt. Von Vorteil ist dabei, dass die Passfedernut durch die Passfeder zusammen mit dem Dichtteil ausgefüllt ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Basisbereich im Wesentlichen quaderförmig geformt. Von Vorteil ist dabei, dass die Innennut der Hohlwelle mit einem rechtecksförmigen Querschnitt ausführbar ist und somit eine ausreichend gute Ausfüllung der Innennut mittels des Basisbereichs erreichbar ist und somit eine Dichtigkeit gewährleistbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung nimmt die Wandstärke, insbesondere die in axialer Richtung gemessene Wandstärke mit zunehmendem Abstand vom Basisbereich monoton, insbesondere streng monoton, ab. Von Vorteil ist dabei, dass die äußerste Spitze der jeweiligen Lamelle sehr gut verformbar ist, da die Wandstärke dort am geringsten ist. Somit ist ein verbessertes Anschmiegen der jeweiligen Lamelle an die Innennut der Hohlwelle erreichbar und somit eine hohe Dichtigkeit gewährleistbar.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Schraube in eine zentrische Gewindebohrung der Welle eingeschraubt, wobei der Schraubenkopf der Schraube an einem in einer Ringnut der Hohlwelle axial formschlüssig angeordneten Sicherungsring anliegt oder an einer Wellenstufe der Hohlwelle. Von Vorteil ist dabei, dass eine axiale Begrenzung einfach und kostengünstig erreichbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Innennut der Hohlwelle axial durchgehend ausgeführt oder erstreckt sich zumindest von einer Stirnseite bis zu dem von der Passfedernut in axialer Richtung überdeckten Bereich, insbesondere und diesen Bereich umfasst. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung ermöglicht ist und das Dichtteil in axialer Richtung nicht festgelegt ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist jede Lamelle die Form eines rechteckförmigen Rahmens oder Rings auf, insbesondere mit trapezförmigem Querschnitt. Von Vorteil ist dabei, dass die Lamelle der Form der Innennut folgt und somit eine Dichtigkeit sicher gewährleistbar ist. Die Lamellen ragen jeweils an jeder Umfangswinkelposition radial hervor.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind der Basisbereich, der Haltebereich und die Lamellen miteinander einstückig und/oder einteilig ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass das Dichtteil als Spritzgussteil aus Kunststoff einfach und kostengünstig herstellbar ist und somit auch eine komplexe Geometrie die Fertigungskosten nicht erhöht.
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Wichtige Merkmale bei dem Verfahren zum Herstellen einer Welle-Nabe-Verbindung sind, dass das Dichtteil aus einem Kunststoffspritzgussteil abgetrennt wird und danach in die Passfedernut eingesteckt wird,
insbesondere wobei das Kunststoffspritzgussteil weitere, insbesondere von zur Baugröße des Dichtteils unterschiedlicher Baugröße, Dichtteile umfasst.
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Von Vorteil ist dabei, dass verschiedene Baugrößen der Welle-Nabe-Verbindung mit entsprechend verschieden großen Dichtteilen kostengünstig herstellbar sind, insbesondere auch bei kleinen Losgrößen oder sogar Einzelanfertigungen. Denn die unterschiedlich großen Dichtteile sind zusammen als ein Kunstsstoffspritzgussteil herstellbar, von dem das jeweils benötigte Dichtteil nach Bedarf abzutrennen ist. Vorzugsweise sind diese Dichtteile an einem Verbindungssteg angeordnet.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
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Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:
- In der 1 ist eine erfindungsgemäße Welle-Nabe-Verbindung in Schrägansicht dargestellt.
- In der 2 ist die Welle-Nabe-Verbindung angeschnitten dargestellt.
- In der 3 ist die Welle-Nabe-Verbindung explodiert in Schrägansicht dargestellt.
- In der 4 ist ein Dichtteil 20 der Welle-Nabe-Verbindung in Schrägansicht dargestellt.
- In der 5 ist ein Spritzgussteil 50 in Schrägansicht dargestellt.
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Wie in den Figuren dargestellt, weist die Welle-Nabe-Verbindung eine Welle 1 mit einer Passfedernut auf. Eine Passfeder 21 ist in die Passfedernut der Welle 1 eingesteckt und ragt radial hervor in eine Innennut, insbesondere Axialnut, insbesondere weitere Passfedernut, einer Hohlwelle 2 der Welle-Nabe-Verbindung.
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Die Passfedernut weist zwei halbzylindrisch gerundete Rundungsbereiche auf, zwischen denen ein quaderförmiger Bereich ausgeformt ist.
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Die Passfeder 21 füllt die Passfedernut der Welle 1 nicht vollständig aus sondern weist nur einen der halbzylindrisch gerundeten Rundungsbereiche auf und den quaderförmigen Bereich.
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Somit ist einer der beiden halbzylindrisch gerundeten Bereiche auch nach dem Einstecken der Passfeder 21 freibleibend.
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Zum Verschließen dieses freibleibenden Raumbereichs ist ein Dichtteil 20 in diesen Raumbereich eingesteckt.
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Wie in 1 dargestellt, verhindert das Dichtteil 20 bei der Reinigung das Eindringen eines Wasserstrahles 3 in die Passfedernut.
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Die Welle 1 und die Hohlwelle 2 bestehen jeweils aus Metall, insbesondere aus einem Stahl.
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Das Dichtteil 20 ist vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt, insbesondere aus einem Elastomer.
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Das Dichtteil 20 ragt radial aus der Passfedernut der Welle 1 in die Innennut der Hohlwelle 2 hervor und dichtet somit zur Hohlwelle 2 hin ab.
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Das Dichtteil weist einen halbzylindrischen Rundungsbereich auf, welcher nach Einstecken der Passfeder 21 in die Passfedernut der Welle 1 den freibleibenden Raumbereich füllt. Das Dichtteil 20 weist des Weiteren einen im Wesentlichen quaderförmigen Bereich auf, der an den halbzylindrischen Rundungsbereich angrenzt und radial außerhalb der Passfedernut der Welle 2 sich befindet und daher in die Innennut der Hohlwelle 2 hineinragt.
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Der quaderförmige Bereich des Dichtteils 20 überragt in axialer Richtung den halbzylindrischen Rundungsbereich und ragt in die Innennut der Hohlwelle 2 hinein.
Auf seiner der Welle 1 zugewandten Seite ist der quaderförmige Bereich konkav gekrümmt, wobei der Betrag des Krümmungsradius dem Krümmungsradius des radialen Außenumfangs der Welle 1 in dem von dem quaderförmigen Bereich des Dichtteils 20 in axialer Richtung überdeckten Bereich gleicht.
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Vorzugsweise erstreckt sich die Innennut durch die Hohlwelle 1 axial vollständig durchgehend oder zumindest von einer Stirnseite der Hohlwelle 2 bis zu dem und über den von der Passfedernut in axialer Richtung überdeckten Bereich.
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Am quaderförmigen Bereich des Dichtteils 20 sind Lamellen 41 ausgeformt, welche jeweils radial vollständig um den quaderförmigen Bereich des Dichtteils 20 umlaufen. Insbesondere ragen die Lamellen 41 in allen Umfangswinkelpositionen in radialer Richtung am querförmigen Bereich des Dichtteils 20 hervor.
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Jede Lamelle hat die Form eines rechteckförmigen Rahmens oder Rings.
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In axialer Richtung sind die Lamellen 41 voneinander, insbesondere gleichmäßig, beabstandet.
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Vorzugsweise sind dabei zwischen zwei und sechs Lamellen 41 ausgeformt, insbesondere sind vier Lamellen 41 ausgeformt. Jede der Lamellen 41 weist eine mit zunehmendem Abstand zum quaderförmigen Bereich des Dichtteils 20 monoton, insbesondere streng monoton, abnehmende Wandstärke, insbesondere in axialer Richtung gemessene Wandstärke, auf. Mittels der Lamellen 41, insbesondere also Dichtlamellen, dichtet das Dichtteil 20 sowohl zur Hohlwelle 2 als auch zur Welle 1 ab.
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Somit ist Wasser eines Wasserstrahles 3 verhindert, in die Passfedernut einzutreten.
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Die axiale Richtung ist parallel zur Drehachse der Welle 1 ausgerichtet. Die Drehachse der Hohlwelle 2 ist koaxial zur Drehachse der Welle 1 ausgerichtet.
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Wie in 5 gezeigt, ist das Dichtteil 20 aus einem Kunststoffspritzgussteil 50 hergestellt, an dem nicht nur das Dichtteil 20, sondern auch entsprechende Dichtteile verschiedener Baugröße gemeinsam ausgeformt sind.
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Somit ist das Dichtteil 20 und die weiteren Dichtteile vom Kunststoffspritzgussteil umfasst, insbesondere wobei sie am Kunststoffspritzgussteil einstückig, also einteilig, ausgebildet sind. Die Dichtteile sind an einer verdünnt ausgeführten Sollbruchstelle leicht abtrennbar am Kunststoffspritzgussteil 50 vorgesehen.
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Als Material des Dichtteils 20 eignet sich vorzugsweise ein Elastomer, insbesondere Gummi.
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Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird die Passfeder ohne halbzylindrische Rundungsbereiche ausgeführt, insbesondere sodass die Passfeder als quaderförmiger Körper ausgeführt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Welle
- 2
- Hohlwelle
- 3
- Wasserstrahl
- 20
- Dichtteil
- 21
- Passfeder
- 22
- Schraube
- 40
- halbzylindrischer Abschnitt
- 41
- Lamellen
- 42
- Stufe
- 50
- Spritzgussteil
