DE202004015879U1

DE202004015879U1 - Wellen-Naben-Verbindung insbesondere für einen Elektromotor

Info

Publication number: DE202004015879U1
Application number: DE200420015879
Authority: DE
Original assignee: Lenze Drive Systems GmbH
Current assignee: Lenze Drive Systems GmbH
Priority date: 2004-10-14
Filing date: 2004-10-14
Publication date: 2004-12-23
Anticipated expiration: 2014-10-15

Abstract

Welle-Nabe-Verbindung, insbesondere für die Welle eines Elektromotors und das in Gestalt einer Nabe damit zusammengefügte Rotor-Blechpaket mit zylindrischen Klebflächen am Außenumfang der Welle sowie am Innenumfang der die Welle aufnehmenden Durchgangsöffnung der Nabe, wobei zwischen diesen Klebflächen eine mit dem Klebstoff auszufüllende Klebefuge besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (1) im Bereich ihrer Klebflächen (2) in Umfangsrichtung sich erstreckende Nuten (3) zur Aufnahme eines Klebstoffvorrats aufweist, deren in Fügerichtung der Welle (1) hintenliegende Flanke (6) als zur benachbarten zylindrischen Klebfläche (2) der Welle (1) hin ansteigende Klebstoff-Auflaufschräge ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wellen-Naben-Verbindung insbesondere für die Welle eines Elektromotors und das in Gestalt einer Nabe damit zusammengefügte Rotor-Blechpaket mit zylindrischen Klebflächen am Außenumfang der Welle sowie am Innenumfang der die Welle aufnehmenden Durchgangsöffnung der Nabe, wobei zwischen diesen Klebflächen eine mit dem Klebstoff auszufüllende Klebefuge besteht.
Eine solche Wellen-Naben-Verbindung dient zur Übertragung von Drehmomenten zwischen der betreffenden Welle und der zugehörigen Nabe, insoweit muß diese Verbindung drehfest ausgeführt werden. Dazu dient der in die Klebefuge zwischen der Welle und der Nabe eingebrachte Klebstoff. Anzustreben ist, den Klebstoff in der Klebefuge zwischen den Klebflächen der Welle und der Nabe gleichmäßig verteilt anzuordnen, um eine einwandfreie Klebeverbindung zu erhalten, die für die Zuverlässigkeit der Drehmomentenübertragung erforderlich ist. Allerdings stößt die Realisierung einer einwandfreien Klebverbindung auf erhebliche Schwierigkeiten, was durch den Fügevorgang, nämlich das Einführen der Welle in die Durchgangsöffnung der Nabe bedingt ist. Wenn auch sowohl die Klebeflächen der Nabe als auch die der Welle mit Klebstoff benetzt werden, so besteht doch die Gefahr, daß der Klebstoff beim Fügevorgang teilweise von den Klebflächen abgestreift wird.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, sind bereits verschiedene Maßnahmen ergriffen worden, mit denen das bestehende Problem jedoch noch nicht völlig gelöst werden konnte. So hat man an den Stirnenden der Wellen und Naben Fasen angebracht oder auch kegelförmige oder gestufte Wellen und entsprechend angepaßte Durchgangsöffnungen der Naben vorgesehen, um das Abstreifen des Klebstoffs beim Fügevorgang zu reduzieren. Dennoch wird die Qualität der Klebverbindung oft beeinträchtigt, weil vor allem bei langen Fügewegen zuviel Klebstoff abgestreift wird und insbesondere im mittleren Bereich der Klebung Flächen mit zuwenig Klebstoff versorgt werden. Hierbei besteht dann eine besondere Schwierigkeit, wenn eine hohe Geradheit der Bauteile gefordert wird. Dies kommt oft bei Wellen für Elektromotore vor, die mit einem Rotor-Blechpaket fest verbunden werden müssen. Dieses die Nabe bildende Blechpaket besteht in der Regel aus einem Stapel gestanzter Bleche, an denen sich eine Fase nicht anbringen läßt und aus denen ein Blechpaket mit einer gestuften oder kegelförmigen Durchgangsöffnung zur Aufnahme der Welle nicht gebildet werden kann. Man hat sich in solchen Fällen auch schon damit geholfen, die Nabe mittels Erwärmen zu dehnen, um die Klebefuge bzw. den Fügespalt zu vergrößern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wellen-Naben-Verbindung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der eine gleichmäßige Verteilung des Klebstoffs in der Klebefuge erreicht wird, dies auch bei langen Wellen-Naben-Verbindungen, wie sie insbesondere bei Motorwellen und damit zu verbindenden Rotor-Blechpaketen von Elektromotoren vorkommen.
Diese Aufgabe wird bei einer Wellen-Naben-Verbindung der oben genannten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die jeweilige Welle im Bereich ihrer Klebflächen in Umfangsrichtung sich erstreckende Nuten zur Aufnahme eines Klebstoffvorrats aufweist, deren in Fügerichtung relativ zur Nabe hintenliegenden Flanke zumindest in ihrem zur Nutöffnung hin liegenden Bereich als zur benachbarten zylindrischen Klebfläche der Welle hin ansteigende Klebstoff-Auflaufschräge ausgebildet ist.
Für die Erfindung ist wesentlich, daß die in Umfangsrichtung an der betreffenden Welle verlaufenden Nuten als Klebstoff-Verteilnuten fungieren. Vor dem Fügevorgang der jeweiligen Welle mit der zugehörigen Nabe wird der Klebstoff mit in die Nuten eingestrichen, aus denen heraus beim Fügevorgang über die gebildete Auflaufschräge – oder besser Auslaufschräge – der Klebstoff in Fügerichtung mitgenommen wird, womit eine bessere Klebstoffverteilung in der Klebfuge zwischen Welle und Nabe erreicht wird. Auch der sich beim Fügevorgang vor der Nabe herschiebende Klebstoff wird von den Verteilnuten aufgenommen und ebenfalls in den konischen Raum hineingezogen, der sich jeweils zwischen der in Fügerichtung hintenliegenden, geneigten Nutflanke und der Innenwandung der Durchgangsöffnung der Nabe ergibt.
Vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel noch näher erläutert. Dabei zeigen:
1 die Ansicht einer Motorwelle eines Elektromotors, die zur Verbindung mit einem Rotorblechpaket bestimmt ist,
2 eine Detailansicht der in 1 eingekreisten und mit II bezeichneten Bereiche der Motorwelle und
3 eine Detailansicht des in 1 eingekreisten und mit III bezeichneten Bereichs der Motorwelle.
1 zeigt im einzelnen eine Motorwelle 1 für einen Elektromotor, die in eine Durchgangsöffnung eines nicht dargestellten Rotorblechpakets eingefügt wird. Grundsätzlich kann die Welle 1 auch für andere Zwecke vorgesehen sein, bei denen anstelle des Rotorblechpakets ein anderes Nabenteil drehmomentenfest mit der Welle 1 verbunden wird. Die Verbindung der Welle 1 mit der betreffenden Nabe ist als Klebverbindung ausgeführt und dementsprechend weist Welle 1 in axialer Richtung hintereinanderliegende Klebflächen 2 auf, die jeweils durch in Umfangsrichtung der Welle 1 verlaufende Nuten 3 voneinander getrennt sind.
Vor dem Fügen der Welle 1 und der zugehörigen Nabe werden die Klebflächen 2 der Welle 1 ebenso wie die innere Umfangsfläche der die Welle 1 aufnehmenden Durchgangsöffnung der Nabe mit Klebstoff versehen, wobei der Klebstoff auch in die Nuten 3 der Welle 1 eingestrichen wird. Beim Einfügen der Welle in die Durchgangsöffnung der Nabe kann sich zwar teilweise der Klebstoff entlang der Klebflächen 2 verschieben, er wird jedoch von den in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 3 aufgefangen und aus diesen heraus durch die Relativverschiebung zwischen der Welle 1 und der betreffenden Nabe wieder mitgenommen, wodurch nach dem Abschluß des Fügevorgangs eine gleichmäßige Verteilung des Klebstoffs auf den Klebflächen 2 der Welle 1 und entsprechend auf den Klebflächen der Nabe erreicht ist. Dadurch ist die zwischen der Welle 1 und der Durchgangsöffnung der Nabe bestehende Klebfuge weitestgehend mit Klebstoff verfüllt, so daß nach dem Aushärten des Klebstoffs eine drehfeste Verbindung zwischen der Welle 1 und der zugehörigen Nabe von hoher Qualität besteht.
Die Nuten 3 haben eine besondere Querschnittsform, um beim Fügevorgang das Mitziehen des Klebstoffs aus den Nuten 3 heraus zu begünstigen. Hierzu veranschaulicht 2 die Querschnittsform der Nuten 3. Die Besonderheit der Nuten 3 liegt darin, daß an ihrer in Fügerichtung der Welle 1 hintenliegenden Seite eine sich über die gesamte Nuttiefe erstreckende Flanke 6 vorgesehen ist, die konisch ausgeführt ist und entsprechend zu den zylindrischen Klebflächen 2 der Welle 1 geneigt verläuft. Diese Flanke 6 schließt unter einem Winkel α an die jeweilige zylindrische Klebfläche 2 an, der vorzugsweise 30 Grad beträgt. Die geneigte Flanke 6 bildet zusammen mit der Leibung der Durchgangsöffnung der sich über die Welle 1 schiebenden Nabe einen im Querschnitt keilförmigen Raum, der sich entgegen der Fügerichtung der Welle 1 verjüngt und in den hinein aufgrund der Fügebewegung und seiner Hafteigenschaften der Klebstoff mitgenommen und in die zwischen dem Außenumfang der Welle und dem Innenumfang der Nabe sich bildende Klebfuge hineingezwängt wird. So bildet die geneigte Flanke 6 der Nuten 3 eine Auflaufschräge für den Klebstoff, die ihn in Richtung der Klebfuge lenkt.
Wie 2 weiter zeigt, weisen die Nuten 3 eine geneigte Flanke 6 auf, die sich von der zylindrischen Klebfläche 2 der Welle 1 jeweils bis zum Nutgrund 5 hin erstreckt. An der in Fügerichtung der Welle 1 vornliegenden Seite weist die Nut 3 eine Flanke 7 auf, die sich in Richtung einer Radialebene der Welle 1 erstreckt und mit einem gerundeten Abschnitt in den Nutgrund 5 übergeht. Zwischen der in Fügerichtung hintenliegenden Flanke 6 und der in Fügerichtung vornliegenden Flanke 7 verläuft der Nutgrund 5 achsparallel, ist also zylindrisch ausgebildet, wodurch die Nut 3 einen Abschnitt 8 aufweist, über den hinweg die Nuttiefe gleich ist.
Aus 1 geht weiter hervor, daß die Klebflächen 2 nicht auf ganzer Länge der Welle 1 vorhanden sind sondern lediglich im Bereich des Nabensitzes. So gibt es Wellenabschnitte 1.1, auf denen die Wellenlager aufgenommen werden, zu deren Sicherung Nuten 4, 12 vorgesehen werden. Hat ein solcher Wellenabschnitt 1.1 den gleichen Durchmesser, wie derjenige Abschnitt der Welle 1, entlang dem sich die Klebflächen 2 befinden, dann besteht im Bereich dieses Wellenabschnittes 1.1 das Problem, daß der auf der Laibung des Durchgangsloches der Nabe aufgetragene Klebstoff schon vor Erreichen der Klebflächen 2 beim Fügen mit der Welle 1 abgestreift wird. Um dem zu begegnen, weist die Welle 1 an ihrer in Fügerichtung vornliegenden Stirnseite 10 zur Vermeidung einer scharfen Umfangskante eine Fase 11 auf, also eine konische Verjüngung. In gleicher Weise ist eine solche Fase 11 auch zumindest bei der breiteren Nut 4 im Bereich des Wellenabschnittes 1.1 vorgesehen, wie im einzelnen aus 3 ersichtlich ist. Hier geht die in Fügerichtung der Welle 1 hintenliegende, sich in Richtung einer Radialeben erstreckende Nutflanke 9 in die Fase 11 über, die ebenfalls unter einem Neigungswinkel α = 30° zu der Umfangsfläche der Welle 1 steht. In gleicher Weise kann die erwähnte Fase 11 auch an einer Wellenschulter vorgesehen werden, ab der die Welle 1 einen geringeren Durchmesser als im Bereich der Klebflächen 2 hat.

Claims

Welle-Nabe-Verbindung, insbesondere für die Welle eines Elektromotors und das in Gestalt einer Nabe damit zusammengefügte Rotor-Blechpaket mit zylindrischen Klebflächen am Außenumfang der Welle sowie am Innenumfang der die Welle aufnehmenden Durchgangsöffnung der Nabe, wobei zwischen diesen Klebflächen eine mit dem Klebstoff auszufüllende Klebefuge besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (1) im Bereich ihrer Klebflächen (2) in Umfangsrichtung sich erstreckende Nuten (3) zur Aufnahme eines Klebstoffvorrats aufweist, deren in Fügerichtung der Welle (1) hintenliegende Flanke (6) als zur benachbarten zylindrischen Klebfläche (2) der Welle (1) hin ansteigende Klebstoff-Auflaufschräge ausgebildet ist.
Wellen-Naben-Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Auflaufschräge bildende Flanke (6) der Nuten (3) an der Welle (1) aus einer geradlinig ansteigenden Fase besteht.
Wellen-Naben-Verbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstiegswinkel (2) der die Auflaufschräge bildenden Flanke (6) der Nuten (3) an der Welle (1) relativ zu der jeweiligen zylindrischen Klebfläche (2) der Welle (1) 30° beträgt.
Wellen-Naben-Verbindung nach einem der Ansprüche 1 – 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der in Fügerichtung der Welle (1) hintenliegenden Flanke (6) und der in Fügerichtung vornliegenden Flanke (7) der Nuten (3) an der Welle (1) sich ein Nutabschnitt (8) mit konstanter Nuttiefe befindet.
Wellen-Naben-Verbindung nach einem der Ansprüche 1 – 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in Fügerichtung vornliegende Flanke (7) der Nuten (3) der Welle (1) zumindest in ihrem äußeren, an die benachbarte zylindrische Klebfläche (2) der Welle (1) anschließenden Bereich sich in einer Radialebene zur Wellenachse erstreckt.
Wellen-Naben-Verbindung nach einem der Ansprüche 1 – 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (1) bis zu ihrer in Fügerichtung vornliegenden Stirnseite (10) oder einer Wellenschulter hin einen Durchmesser gleich dem der Klebflächen (2) hat und an dieser Stirnseite (10) oder der Wellenschulter eine Fase (11) aufweist.
Wellen-Naben-Verbindung nach einem der Ansprüche 1 – 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (1) an ihrem in der Fügerichtung vornliegenden Ende einen an die Stirnseite (10) anschließenden Bereich ohne Klebflächen (2) hat und in diesem Bereich zumindest eine in Umfangsrichtung angeordnete Funktionsnut (4) aufweist, an deren in der Fügerichtung hinteren Flanke (9) ebenfalls eine an die Umfangsfläche der Welle (1) anschließende Fase (11) angeordnet ist.