DE102013018005A1 - Shaft-hub connection - Google Patents

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Achim Helfrich
Hendrik Leo Hazelzet
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    • F16D1/10—Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially
    • F16D2001/102—Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially the torque is transmitted via polygon shaped connections

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wellen-Naben-Verbindung, insbesondere zur Befestigung einer Nabe (1) eines Laufrades (2) eines Turboladers (3) auf einem freien Ende (4) einer Welle (5), vorzugsweise für das Laufrad (2) eines Verdichterrades (6) des Turboladers (3), wobei auf der Welle (5) für das Laufrad (2) ein Passsitz vorgesehen ist. Zur Verbesserung der Verbindung von Welle und Nabe ist vorgesehen, dass auf der Welle (5) im Bereich des Laufrades (2) ein Wellenabschnitt (7) mit einem unrunden Querschnitt (8) vorgesehen ist, und die Nabe (1) eine axiale Durchgangsöffnung (9) mit einem an den unrunden Querschnitt (8) formschlüssig angepassten Öffnungsquerschnitt (10) aufweist, wobei benachbart zum unrunden Wellenabschnitt (7) ein runder Wellenabschnitt (11) auf der Welle (5) vorgesehen ist und korrespondierend die Nabe (1) innen einen unrunden Nabenabschnitt (12) mit einem runden Nabenabschnitt (13) aufweist, wobei die runden Abschnitte (11, 13) der Nabe und der Welle vorzugsweise eine Passung (14), insbesondere eine Presspassung, bilden.The invention relates to a shaft-hub connection, in particular for fastening a hub (1) of an impeller (2) of a turbocharger (3) on a free end (4) of a shaft (5), preferably for the impeller (2) of a compressor wheel (6) of the turbocharger (3), wherein on the shaft (5) for the impeller (2) is provided a snug fit. To improve the connection of shaft and hub is provided that on the shaft (5) in the region of the impeller (2) has a shaft portion (7) is provided with a non-circular cross-section (8), and the hub (1) has an axial passage opening ( 9) with a non-circular cross-section (8) adapted form-fitting opening cross-section (10), adjacent to the non-circular shaft portion (7) a round shaft portion (11) on the shaft (5) is provided and corresponding to the hub (1) inside a A non-round hub portion (12) having a round hub portion (13), wherein the round portions (11, 13) of the hub and the shaft preferably a fit (14), in particular a press fit form.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wellen-Naben-Verbindung, insbesondere zur Befestigung einer Nabe eines Laufrades eines Turboladers auf dem freien Ende einer Welle, vorzugsweise für das Laufrad eines Verdichterrades des Turboladers, wobei auf der Welle für das Laufrad ein Passsitz vorgesehen ist.The invention relates to a shaft-hub connection, in particular for fastening a hub of an impeller of a turbocharger on the free end of a shaft, preferably for the impeller of a compressor wheel of the turbocharger, wherein on the shaft for the impeller a snug fit is provided.

Turbolader werden zur Leistungssteigerung von Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt. Beispielsweise ist aus der US 2002/015509 A1 ein Turbolader für einen Dieselmotor als Mittelschnelläufer bekannt, der für den Einsatz in Schienenfahrzeugen, Straßenfahrzeugen, Lokomotiven und für andere Anwendungen angepasst werden kann. Ein solcher Turbolader hat einen Rotor mit einem Radialgebläse oder Laufrad zur Verdichtung der angesaugten Verbrennungsluft und ein auf derselben Welle angeordnetes axiales Turbinenrad einer Turbine, die vom Abgas durchströmt wird und die Welle und damit das Verdichterrad antreibt.Turbochargers are used to increase the performance of internal combustion engines. For example, is from the US 2002/015509 A1 a turbocharger for a diesel engine as a medium speed runner, which can be adapted for use in rail vehicles, road vehicles, locomotives and for other applications. Such a turbocharger has a rotor with a radial fan or impeller for compressing the intake combustion air and arranged on the same shaft axial turbine of a turbine, which is traversed by the exhaust gas and drives the shaft and thus the compressor wheel.

Die beiden Laufräder sind an entgegengesetzten Enden der Verbindungswelle an zwei voneinander beabstandeten Lagerstellen fliegend gelagert. Diese Konfiguration ist als flexibler Rotor bekannt, da er über die erste und gegebenenfalls zweite, kritische Drehzahl betrieben werden kann.The two wheels are cantilevered at opposite ends of the connecting shaft at two spaced bearings. This configuration is known as a flexible rotor, since it can be operated over the first and possibly second, critical speed.

Die Wellen-Naben-Verbindung der Laufräder muss deshalb besonderen dynamischen Bedingungen gerecht werden, die durch Wirbel und Eigenschwingungen entstehen, sowie hohe Axialkräfte ertragen, die durch Druckunterschiede entstehen, die auf die relativ großen radialen Flächen der Räder wirken. Diese Belastungen können ziemlich hoch ausfallen. Die radiale Belastung aufgrund des statischen Gewichts des Rotors ist vergleichsweise klein.Therefore, the shaft-hub connection of the wheels must be able to cope with particular dynamic conditions caused by swirls and natural vibrations as well as endure high axial forces caused by pressure differences acting on the relatively large radial surfaces of the wheels. These burdens can be quite high. The radial load due to the static weight of the rotor is comparatively small.

Die Genauigkeitsanforderungen an die Konstruktion sind hoch, damit die Funktion der Dichtungen erhalten bleibt. Darüber hinaus kommt erschwerend hinzu, dass auf der Abgas- und Ansaugseite aufgrund der unterschiedlichen Medientemperatur unterschiedliche Materialien mit unterschiedlichen Ausdehnungsverhalten verwendet werden. Bei Fahrzeugen können die Betriebsbedingungen hinsichtlich Umgebungstemperatur und -druck einen weiten Bereich überstreichen, in dem der Turbolader und damit auch die Wellen-Naben-Verbindungen betriebssicher ihre Funktion zu erfüllen hat. Bei bestehenden Presssitzen kann der Reibschluss unter ungünstigen Bedingungen überschritten werden.The accuracy requirements of the design are high to maintain the function of the seals. In addition, it is aggravating that different materials with different expansion behavior are used on the exhaust and suction side due to the different media temperature. For vehicles, the operating conditions can cover a wide range in terms of ambient temperature and pressure, in which the turbocharger and thus the shaft-hub connections reliable to perform their function. In existing press fits, the frictional engagement can be exceeded under unfavorable conditions.

Die US 20120189373 A1 schlägt zu diesem Zweck eine besonders gestaltete Schrumpfverbindung vor. Die US 200402588467 A1 bildet eine verwendete Wellenmutter weiter, um die Wellen-Nabenverbindung haltbarer zu gestalten.The US 20120189373 A1 proposes for this purpose a specially designed shrink connection. The US 200402588467 A1 Forms a used shaft nut to make the shaft-hub connection more durable.

Aufgabe der Erfindung ist, eine Wellen-Naben-Verbindung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sie diesen erschwerten Betriebsbedingungen dauerhaft standhält, ohne die Welle zu verlängern.

  • [A1] Die Aufgabe der Erfindung wird bei einer Wellen-Naben-Verbindung, insbesondere zur Befestigung einer Nabe eines Laufrades eines Turboladers auf einem freien Ende einer Welle, vorzugsweise für das Laufrad eines Verdichterrades des Turboladers, wobei auf der Welle für das Laufrad ein Passsitz vorgesehen ist, dadurch gelöst, dass auf der Welle im Bereich des Laufrades ein Abschnitt mit einem unrunden Querschnitt vorgesehen ist, und die Nabe eine axiale Durchgangsöffnung mit einem an den unrunden Querschnitt formschlüssig angepassten Öffnungsquerschnitt aufweist, wobei benachbart zum unrunden Wellenabschnitt ein runder Wellenabschnitt auf der Welle vorgesehen ist und korrespondierend die Nabe einen Nabenabschnitt mit einem runden Öffnungsquerschnitt aufweist, der an den runden Wellenabschnitt angepasst ist und wobei die runden Abschnitte vorzugsweise eine Passung, insbesondere eine Presspassung, bilden. Durch diese Maßnahme wird der bisher ausgeführte Passitz zur Übertragung höherer Drehmomente ertüchtigt. Aufgrund des radialen Formschlusses wird das Drehmoment über die Flanken der unrunden Kontur in die Welle eingeleitet. Auch bei Schwingungen und hohen Drehzahlen wird Schlupf vermieden. Überraschender Weise kann auf der Ansaugseite das Laufrad auch aus Materialien mit höherem Ausdehnungskoeffizienten als das Wellenmaterial, wie beispielsweise Aluminium, gefertigt werden. Der Turbolader reagiert dadurch schneller, weil das Massenträgkeitsmoment des Laufrades dann vorteilhaft verringert ist.
  • [A2] In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der sichere Sitz des Laufrades auf der Welle dadurch erreicht, dass der runde Wellenabschnitt länger als der unrunde Wellenabschnitt ausgebildet ist. Es wird somit der Passsitz in einen größeren den kippsicheren Sitz gewährleistenden runden Abschnitt und einen das Drehmoment übertragenden Abschnitt geteilt. Die Baulänge des Turboladers wird mit Vorteil deshalb nicht erhöht. Beim Aufarbeiten gebrauchter Turbolader kann die Welle trotzdem formschlüssig mit einem neuen Verdichterrad verbunden werden, wenn ein Teilabschnitt des vorhandenen Passsitzes unrund bearbeitet wird.
  • [A3] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das freie Ende der Welle ein Aussengewinde, insbesondere ein Feingewinde, aufweist. Hierdurch wird der axilale Sitz des Laufrades auf der Welle gesichert.
  • [A4] Zur Demontage für einen Austausch des Laufrades wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, dass das freie Wellenende eine zentrische Sackbohrung aufweist, die länger als die Summe der Wellenabschnitte ausgebildet ist und vorzugsweise von einer Querbohrung durchsetzt ausgebildet ist, die insbesondere außerhalb der Wellenabschnitte angeordnet ist. Durch diese Bohrung kann im Demontagefall ein Druckmittel zugeführt werden, das die Nabe zur Demontage aufweitet, damit das Laufrad von der Welle abgezogen werden kann.
  • [A5] Dadurch, dass zwischen Außengewinde und unrundem Wellenabschnitt eine umlaufende Ringnut vorgesehen ist, wird die Fertigung des Übergangs der unterschiedlich geformten Flächen auf der Welle erleichtert.
  • [A6] Die Massnahme, dass zwischen Nabe und Welle ein Ringspalt außerhalb der Abschnitte vorgesehen ist, in den die Querbohrung mündend angeordnet ist, schafft einen Raum zwischen Welle und Nabe. In diesem Raum kann die Welle im Betrieb frei schwingen. Fertigungstechnisch werden aufwendige Flächen mit hoher Oberflächengüte verringert und für die Demontage kann dieser Raum mit Druckmittel geflutet werden.
  • [A7] Weitere fertigungstechnische Vorteile ergeben sich, wenn der Querschnitt des unrunden Abschnitts als ein Polygon oder ein Vieleck ausgebildet ist, vorzugsweise mit einem Hüllkreis dessen Hülldurchmesser größer oder gleich dem Passungsdurchmesser des runden Abschnitts ausgebildet ist. Dadurch können auch vorhandene Turbolader mit der erfindungsgemäßen Welle nachgerüstet werden, indem die Welle entsprechend nachgearbeitet wird.
  • [A8] Die Montage des Laufrades wird erleichtert, wenn der Durchmesser des Gewindeabschnitts kleiner als der Hülldurchmesser des unrunden Abschnitts ist.
  • [A9] Ein statisch bestimmter Sitz und damit vorteilhaft präziser des Laufrades auf der Welle ergibt sich dadurch, dass die Durchgangsöffnung der Nabe und die Welle mindestens je einen weiteren korrespondierenden runden Abschnitt aufweist, deren Durchmesser eine Passung, vorzugsweise eine Presspassung, bilden, wobei zwischen den runden Abschnitten ein Ringspalt vorgesehen ist.
  • [A10] Für besonders hohe Stückzahlen wird der Fertigungsaufwand mit Vorteil verringert und die Belastbarkeit der Verbindung in der Praxis überraschend erhöht, wenn der unrunde Wellenabschnitt durch Innenhochdruckumformung und/oder durch Unrunddrehen hergestellt ist.
The object of the invention is to develop a shaft-hub connection of the type mentioned so that it can withstand these difficult operating conditions permanently, without extending the shaft.
  • [A1] The object of the invention is in a shaft-hub connection, in particular for fastening a hub of an impeller of a turbocharger on a free end of a shaft, preferably for the impeller of a compressor wheel of the turbocharger, wherein on the shaft for the impeller fit is provided, solved in that on the shaft in the region of the impeller, a portion is provided with a non-circular cross-section, and the hub has an axial passage opening with a shape adapted to the non-circular cross-section opening cross-section, adjacent to the non-round shaft portion, a round shaft portion on the Shaft is provided and correspondingly, the hub has a hub portion with a circular opening cross-section, which is adapted to the round shaft portion and wherein the round portions preferably a fit, in particular a press fit, form. By this measure, the previously executed Passitz is upgraded to transmit higher torques. Due to the radial positive connection, the torque is introduced via the flanks of the non-circular contour in the shaft. Even with vibrations and high speeds slip is avoided. Surprisingly, on the suction side, the impeller can also be made of materials having a higher expansion coefficient than the shaft material, such as aluminum. The turbocharger reacts faster because the mass moment of inertia of the impeller is then advantageously reduced.
  • [A2] In an advantageous embodiment of the invention, the secure fit of the impeller on the shaft is achieved in that the round shaft portion is formed longer than the non-circular shaft portion. It is thus shared the fit in a larger non-tilting seat ensuring round section and a torque transmitting section. The length of the turbocharger is therefore not increased with advantage. When refurbishing used turbochargers, the shaft can still be positively connected to a new compressor wheel when a section of the existing fit is processed non-round.
  • [A3] In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the free end of the shaft has an external thread, in particular a fine thread. As a result, the axilale seat of the impeller is secured to the shaft.
  • [A4] For disassembly for replacement of the impeller is proposed in a further embodiment of the invention that the free Shaft end has a central blind bore which is formed longer than the sum of the shaft portions and is preferably formed by a transverse bore interspersed, which is arranged in particular outside of the shaft sections. Through this hole in the case of disassembly, a pressure medium can be supplied, which expands the hub for disassembly, so that the impeller can be removed from the shaft.
  • [A5] The provision of a circumferential annular groove between the external thread and the non-circular shaft portion facilitates the manufacture of the transition of the differently shaped surfaces on the shaft.
  • [A6] The measure that between the hub and shaft an annular gap is provided outside of the sections, in which the transverse bore is arranged opening, creates a space between the shaft and hub. In this room, the shaft can oscillate freely during operation. In terms of manufacturing, complex surfaces with a high surface quality are reduced and for dismantling this space can be flooded with pressure medium.
  • [A7] Further manufacturing advantages arise when the cross-section of the non-round portion is formed as a polygon or a polygon, preferably with an enveloping circle whose envelope diameter is greater than or equal to the fit diameter of the round section. As a result, existing turbocharger can be retrofitted with the shaft according to the invention by the shaft is reworked accordingly.
  • [A8] The assembly of the impeller is facilitated when the diameter of the threaded portion is smaller than the envelope diameter of the non-circular portion.
  • [A9] A statically determined seat and thus advantageously more precise of the impeller on the shaft results from the passage opening of the hub and the shaft having at least one further corresponding round section whose diameter forms a fit, preferably an interference fit, between the round sections an annular gap is provided.
  • [A10] For particularly high quantities, the production cost is advantageously reduced and the strength of the connection in practice surprisingly increased when the non-circular shaft section is made by hydroforming and / or by non-circular turning.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die Figuren, der zugehörigen Zeichnung. Es zeigen:Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the figures, the accompanying drawings. Show it:

1 einen Axialschnitt durch den ansaugseitigen Bereich eines Turboladers mit einer erfindungsgemäßen Wellen-Naben-Verbindung des Verdichterrades auf einem Wellenende der Welle, 1 an axial section through the suction-side region of a turbocharger with a shaft-hub connection of the compressor wheel according to the invention on a shaft end of the shaft,

2 eine schematische perspektivische Ansicht des Wellenendes der in 1 dargestellten Welle, 2 a schematic perspective view of the shaft end of in 1 represented wave,

3 einen Axialschnitt durch das in 1 und 2 dargestellte Wellenende und 3 an axial section through the in 1 and 2 illustrated shaft end and

4 einen Querschnitt durch das Wellenende. 4 a cross section through the shaft end.

In den 1 bis 4 ist mit der Bezugsziffer 5 eine Welle und mit der Bezugsziffer 1 eine Nabe bezeichnet, die die erfindungsgemäße Verbindung eingehen.In the 1 to 4 is with the reference number 5 a wave and with the reference number 1 denotes a hub which undergo the compound of the invention.

1 zeigt dabei einen Ausschnitt als Detail eines axialen Vertikalschnitts durch einen Turbolader 3. Darin ist ein linkes freies Ende 4 der Welle 5 gezeigt, auf dem die Nabe 1 eines Verdichterrades 6 erfindungsgemäß befestigt ist. Von dem Verdichterrad 6 sind lediglich zwei Schaufeln 26 angedeutet. Axial stützt sich ein Laufrad 2 einerseits auf über mehrere Teile an einem Bund 27 ab. Auf der anderen Seite wird das Verdichterrad 6 durch eine Wellenmutter 28 axial fixiert. 1 shows a section as a detail of an axial vertical section through a turbocharger 3 , This is a left free end 4 the wave 5 shown on the hub 1 a compressor wheel 6 Is attached according to the invention. From the compressor wheel 6 are only two blades 26 indicated. Axially supports an impeller 2 on the one hand over several parts of a bunch 27 from. On the other side is the compressor wheel 6 through a shaft nut 28 axially fixed.

Desweiteren ist in dem Vertikalschnitt der 1 eine axiale Bohrung 16 erkennbar, die von der Stirnseite zentrisch gebohrt ist und von einer Querbohrung 17 durchsetzt wird, die in einen Ringspalt 19 mündet. Der Ringspalt 19 wird axial durch Passsitze 29 und 30 begrenzt. Diese Passsitze 29, 30 bestimmen die exakte Lage der Nabe 1 auf der Welle 5. Der Passsitz 30 ist am innenseitigen Ende der Nabe 1 angeordnet, während der Passsitz 29 am nach außen weisenden Ende der Nabe 1 vorgesehen ist. Ein weiterer Abschnitt 24 bildet mit dem korrespondierenden Durchmesser 25 der Nabe und einem Passungsdurchmesser 23 der Welle einen Paßsitz.Furthermore, in the vertical section of the 1 an axial bore 16 recognizable, which is bored from the front side centric and from a transverse bore 17 is penetrated into an annular gap 19 empties. The annular gap 19 gets axially through fitting fits 29 and 30 limited. These passports 29 . 30 determine the exact position of the hub 1 on the wave 5 , The fit 30 is at the inside end of the hub 1 arranged while the fit 29 on the outboard end of the hub 1 is provided. Another section 24 forms with the corresponding diameter 25 the hub and a fitting diameter 23 the shaft a snug fit.

Zur Befestigung der Wellenmutter 28 auf der Welle 5 weist die Welle 5 an ihrem freien Ende ein Feingewinde 31 auf, das durch eine Ringnut 18 von einem umrunden Wellenabschnitt 7 der Welle 5 getrennt ist.For fixing the shaft nut 28 on the wave 5 shows the wave 5 at its free end a fine thread 31 on, through an annular groove 18 from a circumnavigated shaft section 7 the wave 5 is disconnected.

In 2 ist perspektivisch das Wellenende 4 der Welle 5 dargestellt. In der Darstellung verlaufen die Wellenabschnitte 7 von links nach rechts in der Weise, dass zunächst ein Außengewindeabschnitt 15 in die Ringnut 18 übergeht, an die sich dann der unrunde Wellenabschnitt 7 anschließt. Die Erhöhungen des unrunden Abschnitts 7 gehen über in einen runden Wellenabschnitt 11, der auch als Sitzfläche für den Passsitz 29 dient. Danach ist die Welle 5 schlanker ausgeführt, um in der Nabe 1 den Ringspalt 19 (1) zu bilden. In diesen Ringspalt 19 mündet die Querbohrung 17.In 2 is in perspective the shaft end 4 the wave 5 shown. In the illustration, the shaft sections run 7 from left to right in the way that initially has a male threaded section 15 in the ring groove 18 passes, then the non-circular shaft section 7 followed. The elevations of the non-round section 7 go over into a round shaft section 11 which also serves as a seat for the fit 29 serves. After that is the wave 5 slimmer running around in the hub 1 the annular gap 19 ( 1 ) to build. In this annular gap 19 opens the transverse bore 17 ,

Das ist 2 dargestellte Wellenende 4 ist vergrößert in 3 als Detail einer montierten Nabe 1 in Form eines Vertikalschnitts dargestellt. Der im runden Wellenabschnitt 11 gebildete Passsitz 29 erstreckt sich über den runden Wellenabschnitt 11 hinaus noch über den unrunden Wellenabschnitt 7, weil der Hüllkreisdurchmesser 22 eines Vielecks 20 einen Passungsdurchmesser 23 entspricht. Auf dem endseitigen Außengewindeabschnitt 15 der Welle 5 sichert eine Wellenmutter 28 die axiale Lage der Nabe 1. Der Außendurchmesser 31 des Gewindeabschnitts 15 ist kleiner oder gleich einem Durchmesser 32 eines maximalen Innenkreises des Vielecks 20. Zum unrunden Wellenabschnitt 7 ist ein korrespondierender unrunder Nabenabschnitt 12 vorgesehen, der in einen weiteren runden Nabenabschnitt 13 übergeht.This is 2 illustrated shaft end 4 is enlarged in 3 as a detail of a mounted hub 1 shown in the form of a vertical section. The one in the round shaft section 11 formed fit 29 extends over the round shaft section 11 beyond even the non-circular shaft section 7 because of the envelope circle diameter 22 a polygon 20 a fit diameter 23 equivalent. On the end male thread section 15 the wave 5 secures a shaft nut 28 the axial position of the hub 1 , The outer diameter 31 of the threaded portion 15 is less than or equal to a diameter 32 a maximum inner circle of the polygon 20 , To the non-circular shaft section 7 is a corresponding non-circular hub section 12 provided in another round hub section 13 passes.

Ein weiterer runder Abschnitt 24 (1) dient als Passsitz für das innenseitige Ende der Nabe 1.Another round section 24 ( 1 ) serves as a fit for the inside end of the hub 1 ,

4 zeigt einen Querschnitt gemäß Schnittlinie IV-IV in 3 durch den unrunden Abschnitt der Welle 5 und der Nabe 1. Das Vieleck 20 weist einen maximalen Durchmesser 32 eines inneren gedachten Kreises 33. Dieser Durchmesser 32 entspricht auch dem Außendurchmesser 31 des Außengewindeabschnitts 15 (3). Das Vieleck 20 berührt an einem Streifen 34 einen gedachten Hüllkreis 21, der auch den Passungsdurchmesser 23 entspricht. Die Streifen 34 gehen in den runden Abschnitt 11 (3) über. Der Durchmesser des Hüllkreises trägt die Bezugsziffer 22. 4 shows a cross section along section line IV-IV in 3 through the non-circular section of the shaft 5 and the hub 1 , The polygon 20 has a maximum diameter 32 an inner imaginary circle 33 , This diameter 32 also corresponds to the outside diameter 31 of the external thread section 15 ( 3 ). The polygon 20 touches on a strip 34 an imaginary envelope 21 who also has the fit diameter 23 equivalent. The Stripes 34 go into the round section 11 ( 3 ) above. The diameter of the enveloping circle bears the reference numeral 22 ,

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 2002/015509 A1 [0002] US 2002/015509 A1 [0002]
  • US 20120189373 A1 [0006] US 20120189373 A1 [0006]
  • US 200402588467 A1 [0006] US 200402588467 A1 [0006]

Claims (10)

Wellen-Naben-Verbindung, insbesondere zur Befestigung einer Nabe (1) eines Laufrades (2) eines Turboladers (3) auf einem freien Ende (4) einer Welle (5), vorzugsweise für das Laufrad (2) eines Verdichterrades (6) des Turboladers (3), wobei auf der Welle (5) für das Laufrad (2) ein Passsitz vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Welle (5) im Bereich des Laufrades (2) ein Wellenabschnitt (7) mit einem unrunden Querschnitt (8) vorgesehen ist, und die Nabe (1) eine axiale Durchgangsöffnung (9) mit einem an den unrunden Querschnitt (8) formschlüssig angepassten Öffnungsquerschnitt (10) aufweist, wobei benachbart zum unrunden Wellenabschnitt (7) ein runder Wellenabschnitt (11) auf der Welle (5) vorgesehen ist und korrespondierend die Nabe (1) innen einen unrunden Nabenabschnitt (12) mit einem runden Nabenabschnitt (13) aufweist, wobei die runden Abschnitte (11, 13) der Nabe und der Welle vorzugsweise eine Passung (14), insbesondere eine Presspassung, bilden.Shaft-hub connection, in particular for fastening a hub ( 1 ) of an impeller ( 2 ) of a turbocharger ( 3 ) on a free end ( 4 ) of a wave ( 5 ), preferably for the impeller ( 2 ) of a compressor wheel ( 6 ) of the turbocharger ( 3 ), where on the shaft ( 5 ) for the impeller ( 2 ) a snug fit is provided, characterized in that on the shaft ( 5 ) in the region of the impeller ( 2 ) a shaft section ( 7 ) with a non-circular cross section ( 8th ), and the hub ( 1 ) an axial passage opening ( 9 ) with one at the non-circular cross section ( 8th ) form-fitting adapted opening cross-section ( 10 ), wherein adjacent to the non-circular shaft portion ( 7 ) a round shaft section ( 11 ) on the shaft ( 5 ) is provided and correspondingly the hub ( 1 ) inside a non-circular hub section ( 12 ) with a round hub section ( 13 ), the round sections ( 11 . 13 ) of the hub and the shaft is preferably a fit ( 14 ), in particular a press fit. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der runde Wellenabschnitt (11) länger als der unrunde Wellenabschnitt (7) ausgebildet ist.Connection according to claim 1, characterized in that the round shaft section ( 11 ) longer than the non-circular shaft section ( 7 ) is trained. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende (4) der Welle (5) ein Aussengewindeabschnitt (15), insbesondere ein Feingewinde, aufweist.Connection according to one of the preceding claims, characterized in that the free end ( 4 ) the wave ( 5 ) an externally threaded portion ( 15 ), in particular a fine thread. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Wellenende (4) eine zentrische Sackbohrung (16) aufweist, die länger als die Summe der Wellenabschnitte (7, 11, 15) ausgebildet ist und vorzugsweise von einer Querbohrung (17) durchsetzt ausgebildet ist, die insbesondere außerhalb der Wellenabschnitte (7, 11, 15) angeordnet ist.Connection according to one of the preceding claims, characterized in that the free shaft end ( 4 ) a central blind bore ( 16 ) longer than the sum of the wave sections ( 7 . 11 . 15 ) is formed and preferably by a transverse bore ( 17 ) is formed interspersed, in particular outside the shaft sections ( 7 . 11 . 15 ) is arranged. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Außengewindeabschnitt (15) und unrundem Wellenabschnitt (7) eine umlaufende Ringnut (18) vorgesehen ist.Connection according to one of the preceding claims, characterized in that between male thread section ( 15 ) and non-circular shaft section ( 7 ) a circumferential annular groove ( 18 ) is provided. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Nabe (1) und Welle (5) ein Ringspalt (19) außerhalb der Abschnitte (7, 11, 15) vorgesehen ist, in den die Querbohrung (17) mündend angeordnet ist.Connection according to one of the preceding claims, characterized in that between hub ( 1 ) and wave ( 5 ) an annular gap ( 19 ) outside the sections ( 7 . 11 . 15 ) is provided, in which the transverse bore ( 17 ) is arranged opening. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt (8) des unrunden Wellenabschnitts (7) als ein Polygon oder ein Vieleck (20) ausgebildet ist, vorzugsweise mit einem Hüllkreis (21) dessen Hüllkreisdurchmesser (22) größer oder gleich einem Passungsdurchmesser (23) des runden Wellenabschnitts (11) ausgebildet ist.Connection according to one of the preceding claims, characterized in that the cross-section ( 8th ) of the non-circular shaft section ( 7 ) as a polygon or a polygon ( 20 ) is formed, preferably with an enveloping circle ( 21 ) whose enveloping circle diameter ( 22 ) greater than or equal to a fit diameter ( 23 ) of the round shaft section ( 11 ) is trained. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (24) des Gewindeabschnitts (15) kleiner als der Hülldurchmesser (22) des unrunden Wellenabschnitts (7) ist.Connection according to one of the preceding claims, characterized in that the diameter ( 24 ) of the threaded portion ( 15 ) smaller than the envelope diameter ( 22 ) of the non-circular shaft section ( 7 ). Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnung (9) der Nabe (1) und die Welle (5) mindestens je einen weiteren korrespondierenden runden Abschnitt (24) aufweist, deren beide korrespondierende Durchmesser (25) eine Passung (14), vorzugsweise eine Presspassung, bilden, wobei zwischen dem mindestens einen runden Abschnitt der Ringspalt (19) vorgesehen ist.Connection according to one of the preceding claims, characterized in that the passage opening ( 9 ) the hub ( 1 ) and the wave ( 5 ) at least one additional corresponding round section ( 24 ), whose two corresponding diameters ( 25 ) a fit ( 14 ), preferably an interference fit, wherein between the at least one round section of the annular gap ( 19 ) is provided. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der unrunde Wellenabschnitt (7) durch Innenhochdruckumformung und/oder durch Unrunddrehen herstellbar ist.Connection according to one of the preceding claims, characterized in that the non-circular shaft section ( 7 ) can be produced by hydroforming and / or by non-circular turning.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20020015509A1 (en) 1997-09-17 2002-02-07 Takeshi Nakamura Method and apparatus for superposing a digital watermark and method and apparatus for detecting a digital watermark
US20040258467A1 (en) 2003-06-19 2004-12-23 Abb Turbo Systems Ag Shaft/hub connection
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