DE102016209819B3 - Welle-Nabe Verbindung - Google Patents
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Abstract
Welle-Nabe Verbindung (1), insbesondere für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Welle (2) und wenigstens eine mit der Welle (2) verbundene Nabe (3), wobei die Nabe (3) rohrförmig ausgebildet ist und an einem ersten Nabenende (4) der Nabe (3) ein Wellenende (6) der Welle (2) eingreift und an einem zweiten Nabenende (5) der Nabe (3) ein Verschlusselement (7) angeordnet ist, wobei sich zwischen dem Verschlusselement (7) und dem Wellenende (6) der Welle (2) ein Hohlraum (8) ausbildet, wobei das Verschlusselement (7) derart ausgebildet ist, dass bei einem Überdruck im Hohlraum (8) über das Verschlusselement (7) gasförmiges Medium entweichen kann.
Description
- 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 derJP002009185892A - 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 gemäß2a (außenbereichsseitige Ansicht). -
3a zeigt eine erste perspektivische Ansicht einer Entlüftungskomponente eines Verschlusselements (hohlraumseitige Ansicht). -
3b zeigt eine zweite perspektivische Ansicht einer Entlüftungskomponente eines Verschlusselements gemäß3a (außenbereichsseitige Ansicht). -
4a zeigt eine erste perspektivische Ansicht eines Verschlusselements (hohlraumseitige Ansicht). -
4b zeigt eine zweite perspektivische Ansicht eines Verschlusselements gemäß4a (außenbereichsseitige Ansicht). - Detaillierte Beschreibung der Erfindung
-
1 zeigt eine Schnittansicht einer beispielhaften Welle-Nabe Verbindung1 als Bestandteil eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs. - Die Welle-Nabe Verbindung
1 in1 umfasst eine Welle2 mit einer Außenverzahnung und eine im Wesentlichen rohrförmig ausgebildete Nabe3 mit einer zu der Außenverzahnung der Welle2 korrespondierenden Innenverzahnung. Ein Wellenende6 der Welle2 greift an einem ersten Nabenende4 der Nabe3 ein – Welle2 und Nabe3 sind drehfest miteinander verbunden. - An einem zweiten Nabenende
5 der Nabe3 ist ein Verschlusselement7 angeordnet, wobei sich zwischen dem Verschlusselement7 und dem Wellende6 der Welle2 im Inneren der rohrförmigen Nabe3 ein Hohlraum8 ausbildet. - Das Verschlusselement
7 ist im Bereich des zweiten Nabenendes5 der Nabe3 über einen Sicherungsring16 axial gesichert. Eine axiale Sicherung des Verschlusselements7 im Bereich des zweiten Nabenendes5 der Nabe3 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 in2a und2b , in3a und3b sowie in4a und4b detailliert dargestellt. - Das beispielhafte Verschlusselement
7 (4a ,4b ) ist zweiteilig ausgebildet und umfasst eine Trägerkomponente9 (2a ,2b ) sowie eine Entlüftungskomponente10 (3a ,3b ). -
4a zeigt das Verschlusselement7 in einer ersten perspektivischen Ansicht – es ist die in einem verbauten Zustand des Verschlusselements7 dem Wellenende6 der Welle2 zugewandte Seite des Verschlusselements7 zu sehen. -
4b zeigt das Verschlusselement7 in einer zweiten perspektivischen Ansicht – es ist die in einem verbauten Zustand des Verschlusselements7 dem Wellenende6 der Welle2 abgewandte Seite des Verschlusselements7 zu sehen. -
2a zeigt die Trägerkomponente9 des Verschlusselements7 in einer ersten perspektivischen Ansicht – es ist die in einem verbauten Zustand des Verschlusselements7 dem Wellenende6 der Welle2 zugewandte Seite der Trägerkomponente9 zu sehen. -
2b zeigt die Trägerkomponente9 des Verschlusselements7 in einer zweiten perspektivischen Ansicht – es ist die in einem verbauten Zustand des Verschlusselements7 dem Wellenende6 der Welle2 abgewandte Seite der Trägerkomponente9 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 Öffnung15 ausgebildet. Optional kann im Bereich der zentralen Öffnung15 der Trägerkomponente9 ein Filterelement angeordnet sein. Die zentrale Öffnung15 der Trägerkomponente9 ist umfänglich von mehreren gleichmäßig beabstandeten Ausnehmungen17 umgeben. - Die zentrale Öffnung
15 der Trägerkomponente9 steht mit dem Hohlraum8 , der zwischen dem Verschlusselement7 und dem Wellenende6 der Welle2 ausgebildet ist, in Verbindung. -
3a zeigt die Entlüftungskomponente10 des Verschlusselements7 in einer ersten perspektivischen Ansicht – es ist die in einem verbauten Zustand des Verschlusselements7 dem Wellenende6 der Welle2 zugewandte Seite der Entlüftungskomponente10 zu sehen. -
3b zeigt die Entlüftungskomponente10 des Verschlusselements7 in einer zweiten perspektivischen Ansicht – es ist die in einem verbauten Zustand des Verschlusselements7 dem Wellenende6 der Welle2 abgewandte Seite der Entlüftungskomponente10 zu sehen. - Die Entlüftungskomponente
10 ist aus einem elastischen Material gefertigt und umgibt die Trägerkomponente9 teilweise. Die Trägerkomponente9 wird teilweise mit dem elastischen Material der Entlüftungskomponente10 umspritzt – derart wird das Verschlusselement7 gefertigt. Das die Entlüftungskomponente10 ausbildende elastische Material dringt während dem Prozess des Umspritzens in dafür an der Trägerkomponente9 des Verschlusselements7 vorgesehene Stellen, wie in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel die Ausnehmungen17 , ein und wird derart an der Trägerkomponente9 des Verschlusselements7 befestigt. - Die Entlüftungskomponente
10 weist einen ersten Abschnitt11 und einen zweiten Abschnitt12 auf. Der erste Abschnitt11 der Entlüftungskomponente10 des Verschlusselements7 ist über einen Verbindungsabschnitt13 mit dem zweiten Abschnitt12 der Entlüftungskomponente10 des Verschlusselements7 verbunden. Der erste Abschnitt11 der Entlüftungskomponente10 ist im Wesentlichen ringförmig ausgebildet und in einer außenumfänglich ausgebildeten Nut der Trägerkomponente9 angeordnet. Der zweite Abschnitt12 der Entlüftungskomponente10 ist im Wesentlichen topfförmig ausgebildet und verdeckt eine zentrale Öffnung15 der Trägerkomponente9 des Verschlusselements7 . Der zweite Abschnitt12 der Entlüftungskomponente ist an der von dem Wellenende6 der Welle3 abgewandten Seite des Verschlusselements7 angeordnet. - Der erste Abschnitt
11 der Entlüftungskomponente10 des Verschlusselements7 ist in Bezug auf2 zwischen der Trägerkomponente9 des Verschlusselements7 und der Nabe3 angeordnet und dient im Bereich des zweiten Nabenendes5 der Nabe3 als Dichtkomponente zwischen der Nabe3 und der Trägerkomponente9 des Verschlusselements7 . Weiterhin ist die Außengeometrie der Trägerkomponente9 in Kombination mit dem ersten Abschnitt11 der Entlüftungskomponente10 für die Positionierung und Fixierung des Verschlusselements7 im Bereich des zweiten Nabenendes5 der Nabe3 verantwortlich. - Bei einem Entstehen eines Überdrucks in dem Hohlraum
8 zwischen dem Wellenende6 der Welle2 und dem Verschlusselement7 , zum Beispiel bei der Montage der Welle2 und der Nabe3 , genauer dem Hineinschieben des Wellenendes6 der Welle2 an dem ersten Nabenende4 in die rohrförmige Nabe3 , bewegt sich der zweite Abschnitt12 der Entlüftungskomponente10 axial relativ zu der Trägerkomponente9 des Verschlusselements7 – der zweite Abschnitt12 bewegt sich axial, in Bezug auf1 nach rechts, und gibt die zentrale Öffnung15 der Trägerkomponente9 frei, sodass ein Gasaustausch zwischen dem Hohlraum8 der Nabe3 und dem Außenbereich der Nabe3 stattfinden kann. Wenn der Überdruck in dem Hohlraum8 abgebaut wurde, wird der zweite Abschnitt12 der Entlüftungskomponente10 aufgrund der elastischen Eigenschaften der Entlüftungskomponente10 wieder in eine geschlossene Position, nämlich in die Position, in der der zweite Abschnitt12 der Entlüftungskomponente10 die zentrale Öffnung15 der Trägerkomponente9 verschließt, zurückgezogen und dichtet so gegen flüssige und feste Medien. - Die Entlüftungskomponente
10 des Verschlusselements7 kann somit, abhängig von dem in dem Hohlraum8 herrschenden Überdruck, die geschlossene Position und eine offene Position, nämlich die Position, in der über die zentrale Öffnung15 der Trägerkomponente9 ein Gasaustausch zwischen dem Hohlraum8 und dem Außenbereich der Nabe3 stattfindet, einnehmen. - Durch die topfförmige Ausbildung des zweiten Abschnitts
12 der Entlüftungskomponente10 des Verschlusselements7 ist ein Austritt und/oder ein Eintritt von gasförmigen Medien aus und/oder in den Hohlraum8 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 Entlüftungskomponente10 wird durch die Ausbildung des ersten Abschnitts11 der Entlüftungskomponente10 des Verschlusselements7 sowie die Ausbildung der Trägerkomponente9 des Verschlusselements7 und die Anordnung des ersten Abschnitts der Entlüftungskomponente zwischen der Nabe3 und der Trägerkomponente9 des Verschlusselements7 unterbunden. Der erste Abschnitt11 der Entlüftungskomponente10 des Verschlusselements7 dient somit der Abdichtung zwischen der Nabe3 und dem Verschlusselement7 , genauer dem Trägerelement9 des Verschlusselements7 . Derart kann bei Überdruck in dem Hohlraum8 zwischen dem Wellenende6 der Welle2 und dem Verschlusselement7 eine gezielte Entlüftung des Hohlraums8 über den zweiten Abschnitt12 der Entlüftungskomponente10 des Verschlusselements7 erfolgen. Durch die Ausgestaltung des zweiten Abschnitts12 und insbesondere des Verbindungsabschnitts13 kann die axiale Bewegung des zweiten Abschnitts12 der Entlüftungskomponente10 des Verschlusselements7 relativ zu der Trägerkomponente9 des Verschlusselements7 in Bezug auf den in dem Hohlraum8 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
Claims (7)
- Welle-Nabe Verbindung (
1 ), insbesondere für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Welle (2 ) und wenigstens eine mit der Welle (2 ) verbundene Nabe (3 ), wobei die Nabe (3 ) rohrförmig ausgebildet ist und an einem ersten Nabenende (4 ) der Nabe (3 ) ein Wellenende (6 ) der Welle (2 ) eingreift und an einem zweiten Nabenende (5 ) der Nabe (3 ) ein Verschlusselement (7 ) angeordnet ist, wobei sich zwischen dem Verschlusselement (7 ) und dem Wellenende (6 ) der Welle (2 ) ein Hohlraum (8 ) ausbildet, wobei das Verschlusselement (7 ) derart ausgebildet ist, dass bei einem Überdruck im Hohlraum (8 ) über das Verschlusselement (7 ) gasförmiges Medium entweichen kann, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (7 ) zumindest zweiteilig, nämlich aus einer Trägerkomponente (9 ) und einer Entlüftungskomponente (10 ), gefertigt ist, wobei die Entlüftungskomponente (10 ) bei Überdruck in dem Hohlraum (8 ) der Nabe (3 ) abschnittsweise relativ zu der Trägerkomponente (9 ) bewegbar ist. - Welle-Nabe Verbindung (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungskomponente (10 ) des Verschlusselements (7 ) aus einem elastischen Material gefertigt ist. - Welle-Nabe Verbindung (
1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerkomponente (9 ) von der Entlüftungskomponente (10 ) teilweise umspritzt ist. - Welle-Nabe Verbindung (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungskomponente (10 ) des Verschlusselements (7 ) einen ersten Abschnitt (11 ) und einen zweiten Abschnitt (12 ) aufweist, wobei der erste Abschnitt (11 ) mit dem zweiten Abschnitt (12 ) über einen Verbindungsabschnitt (13 ) verbunden ist. - Welle-Nabe Verbindung (
1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (11 ) der Entlüftungskomponente (10 ) ringförmig ausgebildet ist und in einer außenumfänglichen Nut (14 ) der Trägerkomponente (9 ) des Verschlusselements (7 ) angeordnet ist. - Welle-Nabe Verbindung (
1 ) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (12 ) der Entlüftungskomponente (10 ) im Wesentlichen topfförmig ausgebildet ist, eine zentrale Öffnung (15 ) der Trägerkomponente (9 ) verschließend überdeckt und bei Überdruck in dem Hohlraum (8 ) der Nabe (3 ) relativ zu der Trägerkomponente (9 ) bewegbar ist. - Welle-Nabe Verbindung (
1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der zentralen Öffnung (15 ) der Trägerkomponente (9 ) ein Filterelement angeordnet ist.
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