DE102017203773A1 - Welle-Nabe-Verbindung, sowie Antriebsstrang mit einer solchen Welle-Nabe-Verbindung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Welle-Nabe-Verbindung (1), mit einem Nabenelement (2), welches eine Nabe (5) aufweist, und mit einem Wellenelement (3), welches wenigstens einen ersten Längenbereich (6), der in wenigstens einem zweiten Längenbereich (7) der Nabe (5) angeordnet ist, aufweist und mittels eines die Längenbereiche (6, 7) umfassenden Längspressverbands (8) mit dem Nabenelement (2) zumindest drehfest verbunden ist, wobei der Längspressverband (8) wenigstens einen ersten Übermaßbereich (10) mit einem ersten Übermaß (Ü_B) und wenigstens einen in Umfangsrichtung (12) des Wellenelements (3) auf den ersten Übermaßbereich (10) folgenden zweiten Übermaßbereich (11) mit einem gegenüber dem ersten Übermaß (Ü_B) geringeren zweiten Übermaß (Ü_A) aufweist.

Description

• Derartige Welle-Nabe-Verbindungen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, sowie Antriebsstränge für Kraftfahrzeuge mit solchen Welle-Nabe-Verbindungen sind aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau bereits hinlänglich bekannt. Eine solche Welle-Nabe-Verbindung umfasst ein Nabenelement, welches eine Nabe aufweist. Ferner umfasst die Welle-Nabe-Verbindung ein Wellenelement, welches wenigstens einen ersten Längenbereich aufweist. Dabei ist zumindest der erste Längenbereich in wenigstens einem zweiten Längenbereich der Nabe angeordnet, wobei das Wellenelement mittels eines die Längenbereiche umfassenden Längspressverbands mit dem Nabenteil zumindest drehfest verbunden ist. Wie hinlänglich bekannt ist, ist der Längspressverband ein Pressverband, welcher üblicherweise dadurch gebildet ist, dass das Wellenelement zumindest in dem ersten Längenbereich gegenüber der Nabe beziehungsweise gegenüber dem zweiten Längenbereich der Nabe ein Übermaß ausbildet.
• Dieses Übermaß wird üblicherweise dadurch gebildet, dass das Wellenelement in einem Zustand, in welchem das Wellenelement noch nicht mittels des Längspressverbands mit dem Nabenelement verbunden und somit noch nicht in der Nabe angeordnet ist, zumindest in dem ersten Längenbereich einen Außenumfang beziehungsweise einen Außendurchmesser aufweist, welcher größer als ein Innenumfang beziehungsweise ein Innendurchmesser ist, den die Nabe in dem zuvor genannten Zustand, in welchem das Wellenelement noch nicht mittels des Längspressverbands mit dem Nabenelement verbunden und somit noch nicht in der Nabe angeordnet ist, zumindest in dem zweiten Längenbereich aufweist.
• Üblicherweise wird der Längspressverband derart hergestellt, dass das Nabenelement über die Nabe unter Axialkraft auf das Wellenelement beziehungsweise auf den ersten Längenbereich gepresst wird beziehungsweise dass das Wellenelement unter Axialkraft in die Nabe und somit in das Nabenelement und dabei zumindest in den zweiten Längenbereich gepresst wird. Hierdurch wird das Wellenelement zumindest drehfest mit dem Nabenelement verbunden, das heißt gefügt. Durch das zuvor genannte Übermaß entsteht nach dem Fügen eine Presspassung zwischen dem Wellenelement und dem Nabenelement, insbesondere zwischen den Längenbereichen, sodass durch diese Presspassung der Längspressverband gebildet ist.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Welle-Nabe-Verbindung und einen Antriebsstrang der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine besonders kosten- und zeitgünstige Montage bei gleichbleibenden Anforderungen an Drehzahlfestigkeit, thermischen Widerstand und Drehmomentübertragung realisierbar ist.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Welle-Nabe-Verbindung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, sowie durch einen Antriebsstrang mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
• Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Welle-Nabe-Verbindung, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Die Welle-Nabe-Verbindung umfasst ein Nabenelement, welches eine Nabe aufweist. Ferner umfasst die Welle-Nabe-Verbindung ein Wellenelement, welches wenigstens einen ersten Längenbereich aufweist, der in wenigstens einem zweiten Längenbereich der Nabe angeordnet ist. Das Wellenelement ist dabei mittels eines die Längenbereiche umfassenden Längspressverbands mit dem Nabenteil zumindest drehfest verbunden, das heißt gefügt. Dies bedeutet, dass zwischen den Längenbereichen und somit zwischen dem Wellenelement und zwischen dem Nabenelement wenigstens eine Presspassung gebildet ist, wodurch der Längspressverband gebildet ist.
• Um nun eine besonders kosten- und zeitgünstige Montage auf einfache und kostengünstige Weise realisieren zu können, insbesondere ohne negativen Einfluss auf die Drehmomentübertragung, den thermischen Widerstand und die Drehzahlfestigkeit, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Längspressverband wenigstens einen ersten Übermaßbereich mit einem ersten Übermaß und wenigstens einen in Umfangsrichtung des Wellenelements auf den ersten Übermaßbereich folgenden zweiten Übermaßbereich mit einem gegenüber dem ersten Übermaß geringeren zweiten Übermaß aufweist. Dies bedeutet, dass das erste Übermaß einen ersten Wert und das zweite Übermaß einen gegenüber dem ersten Wert geringeren zweiten Wert aufweist, sodass durch das jeweilige Übermaß und somit den jeweiligen Übermaßbereich zwar eine jeweilige Presspassung zwischen den Längenbereichen beziehungsweise zwischen dem Wellenelement und dem Nabenelement gebildet ist, jedoch weisen die Übermaßbereiche unterschiedliche Übermaße auf beziehungsweise die Übermaße weisen voneinander unterschiedliche Werte auf. Erfindungsgemäß ist somit der Längspressverband mit einem - insbesondere in Umfangsrichtung des Wellenelements - variablen Übermaß versehen, um dadurch einerseits eine besonders feste, insbesondere drehfeste, Verbindung zwischen dem Wellenelement und dem Nabenelement und anderseits unter Berücksichtigung einer maximalen Fügekraft eine besonders große Kontaktfläche zwischen dem Wellen und dem Nabenelement bis zur einer gewünschten Drehzahl realisieren zu können. Die große Kontaktfläche ist beispielsweise sowohl für eine Drehmomentübertragung als auch für eine Abführung von Wärme von dem Wellenelement über das Nabenelement beziehungsweise umgekehrt von dem Nabenelement über das Wellenelement vorteilhaft.
• Zur Realisierung einer besonders vorteilhaften Montage hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der Längspressverband wenigstens einen in Umfangsrichtung des Wellenelements auf den zweiten Übermaßbereich folgenden dritten Übermaßbereich mit einem gegenüber dem zweiten Übermaß unterschiedlichen dritten Übermaß aufweist. Das dritte Übermaß ist beispielsweise größer oder kleiner als das zweite Übermaß. Das dritte Übermaß ist beispielsweise geringer oder größer als das erste Übermaß oder das dritte Übermaß gleicht dem ersten Übermaß. Somit ist es möglich, dass der Längspressverband mehrere Abstufungen des Übermaßes aufweist.
• Um eine besonders vorteilhafte Montage realisieren zu können, ist es in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass sich der erste Übermaßbereich in Umfangsrichtung des Wellenelements über einen ersten Winkel beziehungsweise Winkelbereich erstreckt, wobei sich der zweite Übermaßbereich in Umfangsrichtung des Wellenelements über einen zweiten Winkel beziehungsweise Winkelbereich erstreckt. Dabei ist der zweite Winkel beziehungsweise Winkelbereich beispielsweise gleich dem ersten Winkel beziehungsweise Winkelbereich. Ferner ist es denkbar, dass die Winkel beziehungsweise Winkelbereiche voneinander unterschiedlich sind, sodass der zweite Winkel beziehungsweise Winkelbereich kleiner oder größer als der erste Winkel beziehungsweise Winkelbereich ist.
• Der Erfindung liegt dabei insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass in Antriebssträngen für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Kraftwagen wie beispielsweise Personenkraftwagen, drehende Welle-Nabe-Verbindungen zum Einsatz kommen. Dies bedeutet beispielsweise, dass die Welle-Nabe-Verbindung um eine Drehachse relativ zu einem weiteren Bauelement des Antriebsstrangs drehbar ist beziehungsweise von einem Antriebsmotor angetrieben und dadurch um die Drehachse gedreht wird. Solche drehende Welle-Nabe-Verbindungen sind bei hohen Drehzahlen hohen Fliehkräften unterworfen. Der Längspressverband stellt dabei eine besonders kostengünstige kraft- beziehungsweise reibschlüssige Verbindung zwischen dem Wellenelement und dem Nabenelement dar, wobei das Wellenelement und das Nabenelement über die kraft- beziehungsweise reibschlüssige Verbindung zumindest drehfest miteinander verbunden sind. Vorzugsweise ist das Wellenelement mittels des Längspressverbands auch in axialer Richtung des Wellenelements an dem Nabenelement festgelegt, sodass sowohl Relativdrehungen als auch Relativverschiebungen zwischen dem Nabenelement und dem Wellenelement mittels des Längspressverbands vermieden werden. Der Längspressverband sollte dabei herkömmlicherweise aufgrund von hohen Aufweitungsdifferenzen zwischen einem Außendurchmesser des Wellenelements und einem Innendurchmesser der Nabe beziehungsweise des Nabenelements mit einem hohen minimalen Übermaß ausgelegt werden, um ein Abheben des Nabenelements von dem Wellenelement zu vermeiden. Die Übermaßrechnung gemäß DIN 7190 beispielsweise basiert auf dem übertragbaren Drehmoment, welches, insbesondere maximal, zwischen dem Nabenelement und dem Wellenelement übertragen werden kann.
• Bei der konstruktiven Berechnung beziehungsweise Auslegung eines Längspressverbands werden üblicherweise sowohl eine sogenannte Absicherungsdrehzahl als auch eine gegenüber der Absicherungsdrehzahl geringere Betriebsdrehzahl berücksichtigt. Somit werden auch jeweilige, auf die Welle-Nabe-Verbindung bei der Absicherungsdrehzahl und bei der Betriebsdrehzahl wirkende Fliehkräfte berücksichtigt. Die Betriebsdrehzahl ist beispielsweise eine Drehzahl, welche höchstens während eines Betriebs des Antriebsstrangs auftreten kann. Die Berücksichtigung der Absicherungsdrehzahl stellt eine zusätzliche Sicherheit beziehungsweise einen zusätzlichen Sicherheitsfaktor dar, da davon ausgegangen wird, dass die Welle-Nabe-Verbindung bei Auslegung auf die Absicherungsdrehzahl auch Fliehkräfte, die bei der Betriebsdrehzahl auf die Welle-Nabe-Verbindung wirken, ertragen kann, ohne dass es zu einem Abheben des Nabenelements von dem Wellenelement kommt. Die Berücksichtigung der Fliehkräfte bei der Absicherungsdrehzahl erhöht jedoch die Übermaßanforderung im Vergleich zur Berücksichtigung lediglich der Fliehkräfte bei der Betriebsdrehzahl. Dadurch wird üblicherweise eine sehr hohe Flächenpressung zwischen den Längenbereichen benötigt. Außerdem wird eine besonders hohe Fügekraft benötigt, um das Wellenelement mit dem Nabenelement zu fügen, das heißt um den Längspressverband herzustellen. Aufgrund dieser hohen Fügekraft und der hohen Flächenpressung kann es gegebenenfalls zu einer Beschädigung des Wellenelements und/oder des Nabenelements während eines Fügevorgangs kommen, in dessen Rahmen der Längspressverband hergestellt wird. Im Rahmen des Fügevorgangs wird der Längspressverband beispielsweise derart hergestellt, dass das Nabenelement unter Axialkraft auf das Wellenelement, insbesondere auf den ersten Längenbereich, gepresst wird beziehungsweise das Wellenelement wird unter Axialkraft in die Nabe und somit in das Nabenelement, insbesondere in den zweiten Längenbereich, gepresst.
• Um eine besonders drehfeste Verbindung zwischen dem Wellenelement und dem Nabenelement zu realisieren und dabei Beschädigungen während des Fügevorgangs zu vermeiden, kann beispielsweise ein in Umfangsrichtung verlaufender Kontaktanteil und/oder eine Verteilung von jeweiligen Kontaktflächen, über die das Wellenelement das Nabenelement kontaktiert, reduziert werden. Daraus resultiert jedoch eine nur sehr geringe Gesamtkontaktfläche, über die das Nabenelement insgesamt in Kontakt mit dem Wellenelement steht beziehungsweise umgekehrt. Ein solch geringer Kontaktanteil beeinflusst negativ sowohl den thermischen Widerstand der Wellen-Nabe Verbindung als auch das übertragbare Drehmoment.
• Bei Erhöhung des Kontaktanteils unter Beibehaltung einer besonders festen Verbindung zwischen dem Wellenelement und dem Nabenelement jedoch kann es zu den zuvor genannten Schäden während des Fügevorgangs kommen. Somit besteht üblicherweise ein Zielkonflikt zwischen der Realisierung eines hohen Kontaktanteils, der für die oben genannten Eigenschaften von Vorteil ist, und der Realisierung eines geringen Kontaktanteils, um Schäden während des Fügevorgangs zu vermeiden. Dieser Zielkonflikt kann ein Ausschlusskriterium für den eine günstige reibschlüssige Verbindung darstellenden Längspressverband als Verbindungs- beziehungsweise Fügeverfahren in jeweiligen Anwendungen sein.
• Die oben genannten Probleme und Nachteile können nun jedoch mittels der erfindungsgemäßen Welle-Nabe-Verbindung vermieden werden, sodass der Längspressverband als kostengünstige, reib- beziehungsweise kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Nabenelement und dem Wellenelement zum Einsatz kommen kann. Bei der erfindungsgemäßen Welle-Nabe-Verbindung ist es nämlich aufgrund des variablen Übermaßes möglich, einen besonders hohen Kontaktanteil zwischen dem Nabenelement und dem Wellenelement zu schaffen, jedoch die Wahrscheinlichkeit von bei dem Fügevorgang auftretenden Beschädigungen besonders gering zu halten. Somit ermöglicht die erfindungsgemäße Welle-Nabe-Verbindung im Vergleich zu herkömmlichen Welle-Nabe-Verbindungen bei beispielsweise gleichbleibenden Randbedingungen hinsichtlich Kosten, Fügekraft, Fügetemperatur, Bauraum und Gewicht die Realisierung einer höheren Kühlleistung, falls beispielsweise eine Kühlung des Nabenelements über das Wellenelement (oder umgekehrt) gewünscht ist. Ferner können das Nabenelement und das Wellenelement besonders kostengünstig mittels des Längspressverbands miteinander verbunden werden. Gleichzeitig kann eine besonders feste beziehungsweise stabile Verbindung zwischen dem Nabenelement und dem Wellenelement realisiert werden, sodass die Welle-Nabe-Verbindung auch hohe Drehzahlen ertragen kann, ohne dass das Nabenelement von dem Wellenelement abhebt.
• Der Längspressverband hat dabei erhebliche Kostenvorteile im Vergleich zu thermisch gefügten Querpressverbänden, sodass im Vergleich zur Herstellung eines thermisch gefügten Querpressverbands der Längspressverband in geringerer Taktzeit und mit geringerem Energiebedarf und somit mit geringeren Energiekosten hergestellt werden kann. Im Vergleich zu einer formschlüssigen Verbindung zwischen dem Wellenelement und dem Nabenelement können ebenfalls die Kosten reduziert werden, da beispielsweise eine Außenkontur des Wellenelements und/oder eine Innenkontur des Nabenelements beziehungsweise der Nabe besonders einfach und somit kostengünstig ausgestaltet werden kann.
• Hintergrund der Erfindung ist dabei insbesondere, dass üblicherweise gewisse Funktionen der Welle-Nabe-Verbindung wie beispielweise eine hinreichende Kühlung nur bis zur gegenüber der Absicherungsdrehzahl geringen Betriebsdrehzahl ihre volle Funktionsfähigkeit aufweisen muss. Die Erfindung nutzt somit die unterschiedlichen Erwartungshaltungen an die Funktionen der Welle-Nabe Verbindung zwischen der maximalen Betriebsdrehzahl und der Absicherungsdrehzahl. Üblicherweise ist die Absicherungsdrehzahl höher als die maximale Betriebsdrehzahl, um einen Sicherheitsfaktor zu realisieren. Um dies zu realisieren, sind die wenigstens zwei Übermaßbereiche mit den unterschiedlichen Übermaßen versehen, sodass der Längspressverband ein in Umfangsrichtung des Wellenelements variables Übermaß aufweist. Der zweite Übermaßbereich ist beispielsweise auf die Betriebsdrehzahl ausgelegt, sodass im zweiten Übermaßbereich kein Abheben des Nabenelements von dem Wellenelement bis zum Erreichen der Betriebsdrehzahl erfolgt. Dabei kommen dem zweiten Übermaßbereich beispielsweise die Funktionen Kühlung, insbesondere Nabenkühlung, und Drehmomentübertragung zu.
• Der erste Übermaßbereich weist das gegenüber dem zweiten Übermaß größere erste Übermaß auf. Somit erfolgt beispielsweise im ersten Übermaßbereich kein Abheben des Nabenelements von dem Wellenelement bis zum Erreichen der Absicherungsdrehzahl. Dabei kommen dem ersten Übermaßbereich beispielsweise die Funktionen Festigkeit bis zur Absicherungsdrehzahl, Drehmomentübertragung und Zentrierung zu. Somit ist beispielsweise zwischen den Übermaßbereichen eine Funktionstrennung beziehungsweise Funktionsaufteilung geschaffen, wodurch der zuvor beschriebene Zielkonflikt gewichts- und kostengünstig gelöst werden kann.
• Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist in Umfangsrichtung des Wellenelements zwischen den Übermaßbereichen wenigstens ein Zwischenbereich angeordnet, in welchem das Wellenelement in radialer Richtung des Wellenelements von dem Nabenelement beabstandet ist. Beispielsweise ist in dem Zwischenbereich ein in radialer Richtung des Wellenelements zwischen diesem und dem Nabenelement angeordneter Spalt, insbesondere Luftspalt, vorgesehen. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Verbindung zwischen dem Nabenelement und dem Wellenelement realisiert werden.
• Um die Kosten der Welle-Nabe-Verbindung besonders gering halten zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Wellenelement ausschließlich mittels des Pressverbands drehfest mit dem Nabenelement verbunden ist.
• Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Nabenelement als ein Teil eines Läufers einer elektrischen Maschine ausgebildet ist.
• Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, welches beispielsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildet ist. Der Antriebsstrang umfasst wenigstens eine Welle-Nabe-Verbindung, insbesondere wenigstens eine erfindungsgemäße Welle-Nabe-Verbindung. Die Welle-Nabe-Verbindung umfasst ein Nabenelement mit einer Nabe und ein Wellenelement, welches einen ersten Längenbereich aufweist. Der erste Längenbereich ist in wenigstens einem zweiten Längenbereich der Nabe angeordnet, wobei das Wellenelement mittels eines die Längenbereiche umfassenden Längspressverbands mit dem Nabenelement zumindest drehfest verbunden ist.
• Um nun eine besonders vorteilhafte Kühlung auf kosten-, bauraum-, und gewichtsgünstige Weise realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Längspressverband wenigstens einen ersten Übermaßbereich mit einem ersten Übermaß und wenigstens einen in Umfangsrichtung des Wellenelements auf den ersten Übermaßbereich folgenden, zweiten Übermaßbereich mit einem gegenüber dem ersten Übermaß geringeren zweiten Übermaß aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
• Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit der zugehörigen Zeichnung. Dabei zeigt die einzige Fig. ausschnittsweise eine schematische Querschnittsansicht einer Welle-Nabe-Verbindung für ein Kraftfahrzeug, mit einem Nabenelement und mit einem Wellenelement, welches mit dem Nabenelement mittels eines Längspressverbands zumindest drehfest verbunden ist, der ein in Umfangsrichtung des Wellenelements variables Übermaß aufweist.
• Die einzige Fig. zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Querschnittsansicht eine im Ganzen mit 1 bezeichnete Welle-Nabe-Verbindung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Die Welle-Nabe-Verbindung 1 umfasst ein Nabenelement 2 und ein beispielsweise als Welle ausgebildetes Wellenelement 3, welche beispielsweise in jeweiligen, in der Fig. gezeigten Teilbereichen bezüglich einer Achse 4 achsensymmetrisch ausgebildet sind. Somit ist beispielsweise das Nabenelement 2 nur zur Hälfte in der Fig. dargestellt, wobei in der Fig. die bezogen auf die Achse 4 rechte Seite des Nabenelements 2 gezeigt ist. Die folgenden und vorigen Ausführungen zur rechten Seite sind ohne weiteres auch auf die linke Seite des Nabenelements 2 übertragbar und umgekehrt.
• Aus der Fig. ist erkennbar, dass das Nabenelement 2 eine beispielsweise als Bohrung ausgebildete Nabe 5 aufweist. Dabei ist zumindest ein erster Längenbereich 6 des Wellenelements 3 in der Nabe 5 und dabei in zumindest einem zweiten Längenbereich 7 der Nabe 5 angeordnet beziehungsweise aufgenommen. Außerdem ist das Wellenelement 3 mit dem Nabenelement 2 mittels eines die Längenbereiche 6 und 7 umfassenden Längspressverbands 8 zumindest drehfest verbunden, sodass Relativdrehungen zwischen dem Nabenelement 2 und dem Wellenelement 3 durch den Längspressverband 8 vermieden sind. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass das Wellenelement 3 auch in axialer Richtung des Wellenelements 3 an dem Nabenelement 2 mittels des Längspressverbands 8 festgelegt ist, sodass auch Relativverschiebungen zwischen dem Nabenelement 2 und dem Wellenelement 3 in axialer Richtung des Wellenelements 3 durch den Längspressverband 8 vermieden sind.
• Beispielsweise ist die Welle-Nabe-Verbindung 1 als drehende beziehungsweise drehbare Welle-Nabe-Verbindung ausgebildet, sodass die Welle-Nabe-Verbindung 1 um eine Drehachse 9 relativ zu wenigstens einem weiteren Bauelement des Antriebsstrangs drehbar sind. Das Nabenelement 2 ist beispielsweise als Blechpaket eines Rotors einer elektrischen Maschine des Antriebsstrangs ausgebildet. Dabei ist beispielsweise das Kraftfahrzeug mittels der elektrischen Maschine antreibbar. Die elektrische Maschine ist dabei beispielsweise in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betreibbar, mittels welchem das Kraftfahrzeug antreibbar ist. Um die elektrische Maschine in dem Motorbetrieb zu betreiben, wird die elektrische Maschine beispielsweise mit elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom, insbesondere aus einem Energiespeicher, versorgt.
• Die elektrische Maschine umfasst dabei den genannten Rotor und einen Stator, mittels welchem beispielsweise der Rotor und somit die Welle-Nabe-Verbindung 1 antreibbar sind. Dabei ist der Rotor um die Drehachse 9 relativ zu dem Stator drehbar. Das Wellenelement 3 ist dabei beispielsweise als Welle der elektrischen Maschine, insbesondere des Rotors, ausgebildet, sodass die elektrische Maschine beispielsweise über die Welle (Wellenelement 3) Drehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen kann.
• Um nun das Nabenelement 2 mit dem Wellenelement 3 besonders fest verbinden und gleichzeitig eine besonders vorteilhafte Kühlung der Welle-Nabe-Verbindung 1 und somit der elektrischen Maschine insgesamt realisieren zu können, weist der Längspressverband 8 wenigstens einen ersten Übermaßbereich 10 und wenigstens einen in Umfangsrichtung des Wellenelements 3 auf den ersten Übermaßbereich 10 folgenden zweiten Übermaßbereich 11 auf. Die genannte Umfangsrichtung des Wellenelements 3 ist dabei in der Fig. durch einen Pfeil 12 veranschaulicht. Aus der Fig. ist erkennbar, dass der Längspressverband 8 mehrere, in Umfangsrichtung des Wellenelements 3 aufeinanderfolgende beziehungsweise hintereinander angeordnete erste Übermaßbereiche 10 sowie mehrere, in Umfangsrichtung des Wellenelements 3 aufeinanderfolgende beziehungsweise hintereinander angeordnete zweite Übermaßbereiche 11 aufweist. Der jeweilige erste Übermaßbereich 10 weist dabei ein erstes Übermaß Ü_B auf, wobei der jeweilige zweite Übermaßbereich 11 ein jeweiliges zweites Übermaß Ü_A aufweist. Dabei ist das zweite Übermaß Ü_A geringer als das erste Übermaß Ü_B beziehungsweise das zweite Übermaß Ü_A weist einen geringeren Wert als das erste Übermaß Ü_B auf. Mit anderen Worten gilt: $${\text{Ü}}_{\text{A}}<{\text{Ü}}_{\text{B}}{\text{ beziehungsweise Ü}}_{\text{B}}>{\text{Ü}}_{\text{A}}\text{.}$$

  
• Außerdem gilt vorzugsweise: $${\text{Ü}}_{\text{A}}>\text{0}$$

  
• Dies bedeutet, dass der zweite Übermaßbereich 11 einen geringeren Durchmesser als das Wellenelement 3 auf. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das erste Übermaß Ü_A nicht 0 und nicht kleiner als 0 ist, sondern Ü_A ist größer als 0. kleiner gleich 0 ist.
• Ferner erstreckt sich der jeweilige erste Übermaßbereich 10 in Umfangsrichtung des Wellenelements 3 über einen ersten Winkel φ_B , wobei sich der jeweilige zweite Übermaßbereich 11 in Umfangsrichtung des Wellenelements 3 über einen zweiten Winkel φ_A erstreckt. Dabei kann gegebenenfalls gelten: φ_A > φ_B beziehungsweise φ_B < φ_A.
• Somit kann beispielsweise der zweite Winkel φ_A größer als der erste Winkel φ_B sein, wobei alternativ andere Verhältnisse der Winkel vorgesehen sein können. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bedeutet das oben genannte Verhältnis, dass der jeweilige zweite Übermaßbereich 11 einen größeren Kontaktanteil als der jeweilige erste Übermaßbereich 10 aufweist. Andere Ausgestaltungen sind jedoch ohne weiteres möglich.
• Aus der Fig. ist erkennbar, dass das Wellenelement 3 zumindest in dem ersten Längenbereich 6 einen Außendurchmesser und somit einen Außenumfang aufweist, wobei die Nabe 5 zumindest in dem Längenbereich 7 einen Innendurchmesser beziehungsweise einen Innenumfang aufweist. Das jeweilige Übermaß ist nun dadurch gebildet, dass beispielsweise der Außendurchmesser des Wellenelements 3 in einem Zustand, in welchem das Wellenelement 3 noch nicht mit dem Nabenelement 2 mittels des Längspressverbands 8 gefügt ist, in dem jeweiligen Übermaßbereich 10 beziehungsweise 11 größer als der Innendurchmesser der Nabe 5 in dem jeweiligen Übermaßbereich 10 beziehungsweise 11 ist. Der zuvor genannte Kontaktanteil beschreibt ein Verhältnis zwischen einer in Umfangsrichtung des Wellenelements 3 verlaufenden Erstreckung jeweiliger Kontaktflächen des Wellenelements 3 und des Nabenelements 2, die über die genannten Kontaktflächen in gegenseitigen Kontakt stehen und sich gegenseitig berühren, und dem Außenumfang des Wellenelements 3 insgesamt. Je höher der Kontaktanteil ist, desto größer ist die in Umfangsrichtung des Wellenelements 3 verlaufende Erstreckung der genannten Kontaktflächen in dem jeweiligen Übermaßgebereich 10 beziehungsweise 11.
• Durch den Kontaktanteil in den zweiten Übermaßbereichen 11 kann bis zur einer spezifizieren Drehzahl N1 ein besonders vorteilhafter Wärmeaustausch und/oder vorteilhafte Drehmomentübertragung zwischen dem Wellenelement 3 und dem Nabenelement 2 realisiert werden- Die Übermaßbereiche 10 hingegen dienen der Realisierung einer besonders festen Verbindung, sodass die Welle-Nabe-Verbindung 1 Drehzahlen bis N2 >N1 ertragen kann, ohne dass das Nabenelement 2 von dem Wellenelement 3 abhebt. Dabei ist die notwendige Fügekraft aufgrund des variablen Übermaßes geringer als die Fügekraft, die eine Welle-Nabe-Verbindung mit gleichbleibendem Kontaktanteil und konstanten Übermaß Ü_B zum Fügen notwendig wäre.
• Aus der Fig. ist erkennbar, dass die Übermaßbereiche 11 in Umfangsrichtung des Wellenelements 3 zwischen den Übermaßbereichen 10 angeordnet sind. Ferner sind zwischen den Übermaßbereichen 10 und/oder zwischen den Übermaßbereichen 11 und/oder zwischen wenigstens einem der Übermaßbereiche 10 und wenigstens einem der Übermaßbereiche 11 Zwischenbereiche 13 angeordnet, in welchen das Wellenelement 3 in radialer Richtung des Wellenelements 3 von dem Nabenelement 2 beabstandet ist. Somit ist beispielsweise in dem jeweiligen Zwischenbereich 13 ein Spalt, insbesondere ein Luftspalt, vorgesehen, welcher in radialer Richtung zwischen dem Wellenelement 3 und dem Nabenelement 2 angeordnet ist. Die Übermaßbereiche 10 und 11 und die Zwischenbereiche 13 können in Umfangsrichtung in einer anderen Reihenfolge als gezeigt angeordnet sein.
• Bezugszeichenliste

1

Welle-Nabe-Verbindung

2

Nabenelement

3

Wellenelement

4

Achse

5

Nabe

6

erster Längenbereich

7

zweiter Längenbereich

8

Längspressverband

9

Drehachse

10

erster Übermaßbereich

11

zweiter Übermaßbereich

12

Doppelpfeil

13

Zwischenbereich

Ü_A

zweites Übermaß

Ü_B

erstes Übermaß

φ_A

zweiter Winkel

φ_B

erster Winkel

Claims (8)

1. Welle-Nabe-Verbindung (1), mit einem Nabenelement (2), welches eine Nabe (5) aufweist, und mit einem Wellenelement (3), welches wenigstens einen ersten Längenbereich (6), der in wenigstens einem zweiten Längenbereich (7) der Nabe (5) angeordnet ist, aufweist und mittels eines die Längenbereiche (6, 7) umfassenden Längspressverbands (8) mit dem Nabenelement (2) zumindest drehfest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Längspressverband (8) wenigstens einen ersten Übermaßbereich (10) mit einem ersten Übermaß (Ü_B) und wenigstens einen in Umfangsrichtung (12) des Wellenelements (3) auf den ersten Übermaßbereich (10) folgenden zweiten Übermaßbereich (11) mit einem gegenüber dem ersten Übermaß (Ü_B) geringeren zweiten Übermaß (Ü_A) aufweist.
2. Welle-Nabe-Verbindung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Längspressverband (8) wenigstens einen in Umfangsrichtung des Wellenelements (3) auf den zweiten Übermaßbereich (11) folgenden dritten Übermaßbereich mit einem gegenüber dem zweiten Übermaß unterschiedlichen dritten Übermaß aufweist.
3. Welle-Nabe-Verbindung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der erste Übermaßbereich (10) in Umfangsrichtung (12) des Wellenelements (3) über einen ersten Winkel (φ_B) erstreckt, wobei sich der zweite Übermaßbereich (11) in Umfangsrichtung (12) des Wellenelements (3) über einen vom ersten Winkel (φ_B) unterschiedlichen zweiten Winkel (φ_A) erstreckt.
4. Welle-Nabe-Verbindung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Umfangsrichtung (12) des Wellenelements (3) zwischen den Übermaßbereichen (10, 11) wenigstens ein Zwischenbereich (13) angeordnet ist, in welchem das Wellenelement (3) in radialer Richtung des Wellenelements (3) von dem Nabenelement (2) beabstandet ist.
5. Welle-Nabe-Verbindung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wellenelement (3) ausschließlich mittels des Längspressverbands (8) drehfest mit dem Nabenelement (2) verbunden ist.
6. Welle-Nabe-Verbindung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Nabenelement (2) Teil des Läufers einer elektrischen Maschine ausgebildet ist.
7. Welle-Nabe-Verbindung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wellenelement (3) als Welle einer elektrischen Maschine ausgebildet ist.
8. Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer Welle-Nabe-Verbindung (1), welche ein Nabenelement (2) mit einer Nabe (5) und ein Wellenelement (3) umfasst, welches einen ersten Längenbereich (6), der in wenigstens einem zweiten Längenbereich (7) der Nabe (5) angeordnet ist, aufweist und mittels eines die Längenbereiche (6, 7) umfassenden Längspressverbands (8) mit dem Nabenelement (2) zumindest drehfest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Längspressverband (8) wenigstens einen ersten Übermaßbereich (10) mit einem ersten Übermaß (Ü_B) und wenigstens einen in Umfangsrichtung (12) des Wellenelements (3) auf den ersten Übermaßbereich (10) folgenden zweiten Übermaßbereich (11) mit einem gegenüber dem ersten Übermaß (Ü_B) geringeren zweiten Übermaß (Ü_A) aufweist.

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