DE102020118279B3

DE102020118279B3 - Connection of two components by means of fits

Info

Publication number: DE102020118279B3
Application number: DE102020118279.1A
Authority: DE
Inventors: Behrend Bode; Lukas Valentin Hoppe; Paul Christoph Gembarski; Roland Lachmayer
Original assignee: Leibniz Universitaet Hannover
Current assignee: Leibniz Universitaet Hannover
Priority date: 2020-07-10
Filing date: 2020-07-10
Publication date: 2021-07-22
Anticipated expiration: 2040-07-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbindung eines ersten Bauteils (10) mit einem zweiten Bauteil (20), wobei die Bauteile (10, 20) sich voneinander unterscheidende Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Überdies weist das erste Bauteil (10) zumindest einen Vorsprung (11) auf, wobei jeder Vorsprung (11) in eine Vertiefung (21) des zweiten Bauteils (20) eingreift. Hierbei sind ferner quer zu einer zentrisch verlaufenden Fügeachse (A) der Bauteile (10, 20) zwischen Vorsprung (11) und Vertiefung (21) eine erste Passung (P1) und eine zweite Passung (P2) ausgebildet, wobei die Passungen (P1, P2) in Abhängigkeit einer Temperatur der Bauteile (10, 20) über einen Soll-Arbeitstemperaturbereich komplementär zwischen Übermaßpassung und Spielpassung alternierend ausgebildet sind.The invention relates to a connection between a first component (10) and a second component (20), the components (10, 20) having coefficients of expansion that differ from one another. In addition, the first component (10) has at least one projection (11), each projection (11) engaging in a recess (21) in the second component (20). Here, a first fit (P1) and a second fit (P2) are also formed transversely to a centrally running joining axis (A) of the components (10, 20) between projection (11) and recess (21), the fits (P1, P2) are designed to alternate between interference fit and clearance fit as a function of a temperature of the components (10, 20) over a target working temperature range.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindung eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil, wobei die Bauteile sich voneinander unterscheidende Ausdehnungskoeffizienten aufweisen und zwischen zumindest einem Vorsprung und einer Vertiefung der Bauteile eine Passung etabliert ist.The invention relates to a connection of a first component to a second component, the components having coefficients of expansion that differ from one another and a fit being established between at least one projection and a recess of the components.

Verbindungen zwischen mechanischen Bauteilen lassen sich, wie weithin bekannt, auf vielfältige Weise etablieren.As is well known, connections between mechanical components can be established in a variety of ways.

Beispielsweise ist der DE 10 2010 037 357 B4 ein Verbindungselement zur drehfesten Anordnung eines Verdichterrads an einer Welle zu entnehmen. Hierbei ist zur Anordnung des Verdichterrads an der Welle an einem dem Verdichterrad zugewandten Abschnitt eines Wellenendes der Welle und einer Nabe des Verdichterrads eine Gewindeverbindung etabliert. Zudem weist ein weiterer, dem Verdichterrad abgewandter Abschnitt des Wellenendes eine äußere polygonale Struktur auf, welche mit einer inneren polygonalen Struktur einer auf dem weiteren Abschnitt angeordneten Distanzscheibe eine selbstzentrierende und selbsthemmende Spielpassung ausbildet. Durch Drehung der Distanzscheibe gegenüber dem weiteren Abschnitt lässt sich nach erfolgtem Aufschieben der Distanzscheibe auf den weiteren Abschnitt die Selbstzentrierung sowie die Selbsthemmung und damit ein Kraftschluss in axialer Richtung verwirklichen.For example, the DE 10 2010 037 357 B4 to remove a connecting element for the rotationally fixed arrangement of a compressor wheel on a shaft. In this case, a threaded connection is established for the arrangement of the compressor wheel on the shaft on a section of a shaft end of the shaft facing the compressor wheel and a hub of the compressor wheel. In addition, a further section of the shaft end facing away from the compressor wheel has an outer polygonal structure which forms a self-centering and self-locking clearance fit with an inner polygonal structure of a spacer disk arranged on the further section. By rotating the spacer disk with respect to the further section, after the spacer disk has been pushed onto the further section, self-centering and self-locking and thus a frictional connection in the axial direction can be achieved.

Aus der DE 10 2013 214 215 A1 ist ferner ein Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer Doppelkupplung bekannt. Ziel ist hierbei die Gewährleistung einer vereinfachten Montage bei axialem Spiel der Doppelkupplung. Die jeweiligen Kupplungsscheiben sind über eine Betätigungseinrichtung betätigbar, wobei diese über eine Presspassung an einer Flexplatte angebunden ist. Die Flexplatte ist zudem mit dem Getriebegehäuse verschraubt und stellt bei Montage der Doppelkupplung mit radialem Spiel eine Vorzentrierung bereit. Die axiale Vorfixierung wird über ein zwischen Flexplatte und Getriebegehäuse angeordnetes, zweiteiliges Abstandselement realisiert, wobei nach Einstellung des gewünschten axialen Abstands ein Teil des Abstandselements axial in den zweiten Teil eingeschoben wird, sodass eine axiale Verschiebung ermöglicht wird.From the DE 10 2013 214 215 A1 a drive train of a motor vehicle with a double clutch is also known. The aim here is to ensure a simplified assembly with axial play of the double clutch. The respective clutch disks can be actuated via an actuating device, which is connected to a flexplate by means of a press fit. The flex plate is also screwed to the gearbox housing and provides pre-centering when the double clutch is installed with radial play. The axial pre-fixation is realized via a two-part spacer element arranged between the flexplate and the gear housing, with part of the spacer element being pushed axially into the second part after the desired axial distance has been set, so that an axial displacement is made possible.

Der WO 99 / 08 011 A1 lässt sich ferner ein Lagerelement, insbesondere ein Lagerbolzen, für Verstelleinrichtungen entnehmen, wie sie sich in der Regel bei der Verbindung beweglicher Bauteile von Fensterhebern oder Sitzverstelleinrichtungen finden. Damit das Lagerelement unempfindlich gegenüber Toleranzschwankungen der Lageröffnungen der zu lagernden Bauteile ist, ist an dem Lagerelement, hierbei insbesondere einem jeweiligen Lagerbolzen, ein Werkzeugabschnitt mit einer Schneide ausgebildet, über welchen die Lageröffnungen in ihrem Durchmesser derart vergrößert werden können, sodass die erforderlichen Lagerbedingungen vorliegen.The WO 99/08 011 A1 a bearing element, in particular a bearing bolt, for adjustment devices can also be found, as are usually found in the connection of movable components of window regulators or seat adjustment devices. So that the bearing element is insensitive to tolerance fluctuations in the bearing openings of the components to be stored, a tool section with a cutting edge is formed on the bearing element, in particular a respective bearing bolt, via which the bearing openings can be enlarged in their diameter so that the necessary storage conditions are present.

Die DE 10 2015 217 023 A1 offenbart überdies eine Zylinderlaufbuchse, welche in einem ersten, oberen Buchsenabschnitt eine Übermaßpassung gegenüber der Buchsenaufnahme im Motorblock ausgebildet ist. In einem zweiten, unteren Buchsenabschnitt kann zudem zwischen dem Buchsenabschnitt eine Übermaß-, eine Übergangs-, oder bevorzugt eine Spielpassung ausgebildet sein. Bei Ausgestaltung mit einer Spielpassung ließe sich zum Zweck der Ausdehnung bei Erwärmung der Zylinderlaufbuchse ein Loslager zwischen Zylinderlaufbuchse und Buchsenaufnahme ausgestalten. Zur Montage der Zylinderlaufbuchse in der Buchsenaufnahme des Motorblocks ist überdies vorgesehen, dass die Zylinderlaufbuchse in abgekühltem Zustand in die Buchsenaufnahme eingesetzt wird, sodass zwischen Buchsenaufnahme und Zylinderlaufbuchse kein Übermaß vorliegt. Nach erfolgter Wiedererwärmung der Buchsenaufnahme liegt die entsprechende Übermaßpassung zwischen Buchsenaufnahme und zumindest dem oberen Buchsenabschnitt vor.the DE 10 2015 217 023 A1 also discloses a cylinder liner which is formed in a first, upper liner section with an interference fit relative to the liner receptacle in the engine block. In a second, lower bushing section, an oversize fit, a transition fit, or preferably a clearance fit can also be formed between the bushing section. In the case of a configuration with a clearance fit, a floating bearing could be configured between the cylinder liner and the socket receptacle for the purpose of expansion when the cylinder liner is heated. In order to mount the cylinder liner in the liner receptacle of the engine block, provision is also made for the cylinder liner to be inserted into the liner receptacle when it has cooled down so that there is no oversize between the liner receptacle and the cylinder liner. After the bushing receptacle has been reheated, there is a corresponding interference fit between the bushing receptacle and at least the upper bushing section.

Ferner ist durch die DE 10 2007 007 509 A1 eine Turbine, insbesondere für einen Abgasturbolader bekannt, wobei zwischen Welle und Turbinenrad der Turbine eine dauerhafte, kraftschlüssige Verbindung etabliert ist. Dies wird dadurch erreicht, dass die Welle aus einem Werkstoff besteht, welcher gegenüber dem Werkstoff des Turbinenrads einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, sodass bei einer Temperaturzunahme eine zunehmende Flächenpressung zwischen Turbinenrad und Welle wirkt.Furthermore, through the DE 10 2007 007 509 A1 a turbine, known in particular for an exhaust gas turbocharger, a permanent, non-positive connection being established between the shaft and the turbine wheel of the turbine. This is achieved in that the shaft is made of a material that has a higher coefficient of thermal expansion than the material of the turbine wheel, so that when the temperature rises, there is an increasing surface pressure between the turbine wheel and the shaft.

Der US 2004 / 0 187 287 A1 ist zudem die Etablierung einer Verbindung zweier Bauteile zu entnehmen, wobei ein erstes Bauteil derart hoch erwärmt wird, dass Verbindungselemente des ersten Bauteils beim Fügen der Bauteile nicht mit einem Verbindungselement des zweiten Bauteils interferieren. Durch das Abkühlen des ersten Bauteils wird anschließend zwischen den Bauteilen über die Verbindungselemente eine kraft- und formschlüssige Verbindung etabliert.The US 2004/0187287 A1 the establishment of a connection between two components can also be seen, with a first component being heated to such an extent that connecting elements of the first component do not interfere with a connecting element of the second component when the components are joined. As the first component cools down, a non-positive and positive connection is then established between the components via the connecting elements.

Die dargestellten Verbindungen sind zum Teil überaus komplex ausgeführt und lassen sich nicht für jede Anwendung nutzen. Gerade wenn wenig Bauraum vorhanden ist und/oder insbesondere die Masse von Bauteilen respektive Baugruppen von Bedeutung ist, ist es oftmals notwendig, eine Verbindung ohne zusätzliche Hilfsmittel und diese zudem konstruktiv einfach auszugestalten.Some of the connections shown are extremely complex and cannot be used for every application. Especially when there is little installation space and / or in particular the mass of components or assemblies is important, it is often necessary to design a connection without additional aids and also to design it in a structurally simple manner.

Dies gelingt regelmäßig durch die Verbindung von Bauteilen durch Passungen, hierbei insbesondere bei der Ausführung von Übermaßpassungen.This is regularly achieved by connecting components using fits, in particular when performing oversize fits.

Eine Verbindung unter Ausgestaltung solcher Übermaßpassungen hat jedoch den grundsätzlichen Nachteil, dass sich das Übermaß aufgrund einer unterschiedlichen Materialwahl der verbundenen Bauteile über einen hohen Temperaturbereich minimieren kann und sich die Verbindung aus diesem Grund lockert oder gar löst. Andererseits besteht die Gefahr, dass sich das Übermaß bei steigender Temperatur derart erhöht, dass die dadurch auftretenden mechanischen Spannungen in den Bauteilen eine zulässige Grenze überschreiten und dadurch ein Defekt oder gar eine Zerstörung der Bauteile auftritt.A connection with such oversize fits, however, has the fundamental disadvantage that the oversize can be minimized over a high temperature range due to a different choice of material for the connected components and the connection loosens or even loosens for this reason. On the other hand, there is the risk that the oversize increases with increasing temperature to such an extent that the mechanical stresses that occur in the components exceed a permissible limit and thus a defect or even destruction of the components occurs.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verbindung der eingangs genannten Art derart auszuführen, dass die Verbindung über einen hohen Temperaturbereich zum Fügen zweier Bauteile einsetzbar ist.Against this background, the invention is based on the object of designing a connection of the type mentioned at the beginning in such a way that the connection can be used over a high temperature range for joining two components.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Verbindung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved with a connection according to the features of patent claim 1. The subclaims relate to particularly expedient developments of the invention.

Erfindungsgemäß ist also eine - insbesondere kraft- und/oder formschlüssige - Verbindung eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil vorgesehen, wobei die Bauteile sich voneinander unterscheidende Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Aufgrund der sich hierbei voneinander unterscheidenden Ausdehnungskoeffizienten würden die Bauteile bei einer Erwärmung und/oder Abkühlung einer unterschiedlichen Ausdehnung respektive Schrumpfung unterliegen. Hierbei würden sich die Ausdehnungskoeffizienten insbesondere zumindest quer zu einer Fügeachse voneinander unterscheiden, wobei die Bauteile auch eine Anisotropie der Ausdehnungskoeffizienten aufweisen könnten. Regelmäßig wären die Ausdehnungskoeffizienten des jeweiligen Bauteils jedoch in jede Raumrichtung im Wesentlichen gleich bestimmt. Erfindungsgemäß ist aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnung respektive Schrumpfung ferner vorgesehen, dass das erste Bauteil zumindest einen - insbesondere dem zweiten Bauteil zugewandt gerichtet ausgeformten - Vorsprung aufweist und jeder Vorsprung in eine - insbesondere dem ersten Bauteil abgewandt gerichtet ausgeformte - Vertiefung des zweiten Bauteils eingreift. Hierbei ist zudem quer zu einer zentrisch verlaufenden Fügeachse der Bauteile zwischen Vorsprung und Vertiefung eine erste Passung und eine zweite Passung ausgebildet. Um nun trotz der sich voneinander unterscheidenden Ausdehnung oder Schrumpfung der Bauteile eine sichere Verbindung gewährleisten zu können, ist erfindungsgemäß zudem vorgesehen, dass die Passungen in Abhängigkeit einer - insbesondere gemeinsamen - Temperatur der Bauteile über einen Soll-Arbeitstemperaturbereich komplementär - insbesondere also umgekehrt zueinander - zwischen Übermaßpassung und Spielpassung alternierend ausgebildet oder ausbildbar sind. Es ist demnach erfindungswesentlich, dass wenn die erste Passung über den Soll-Arbeitstemperaturbereich beispielsweise von einer Übermaßpassung zu einer Spielpassung übergeht, die zweite Passung von einer Spielpassung zu einer Übermaßpassung übergeht. Im umgekehrten Fall, d. h. wenn die erste Passung über den Soll-Arbeitstemperaturbereich z. B. von einer Spielpassung in eine Übermaßpassung übergeht, geht die zweite Passung entsprechend von einer Übermaßpassung in eine Spielpassung über. Aufgrund dieser über den Soll-Arbeitstemperaturbereich komplementär alternierenden Ausbildung der ersten Passung und der zweiten Passung als Übermaßpassung oder Spielpassung lässt sich in vorteilhafter Weise über den gesamten Soll-Arbeitstemperaturbereich eine sichere, insbesondere in Richtung der Fügeachse vorliegende, kraftschlüssige Verbindung zwischen erstem Bauteil und zweitem Bauteil gewährleisten. Es liegt hierfür über die erste Passung und/oder oder die zweite Passung stets zumindest eine Übermaßpassung zwischen erstem Bauteil und zweitem Bauteil vor. Quer zur Fügeachse würde überdies insbesondere eine formschlüssige Verbindung zwischen erstem Bauteil und zweitem Bauteil vorliegen.According to the invention, a connection, in particular a force-fit and / or form-fit connection, of a first component to a second component is provided, the components having coefficients of expansion that differ from one another. Due to the expansion coefficients that differ from one another, the components would be subject to different expansion or shrinkage when heated and / or cooled. In this case, the expansion coefficients would differ from one another in particular at least transversely to a joining axis, with the components also being able to have an anisotropy of the expansion coefficients. However, the expansion coefficients of the respective component would normally be determined essentially identically in each spatial direction. According to the invention, due to the different expansion or shrinkage, it is further provided that the first component has at least one protrusion, in particular one that is shaped in a directed manner towards the second component, and each protrusion engages in a recess of the second component that is in particular directed away from the first component. Here, a first fit and a second fit are also formed transversely to a centrally running joining axis of the components between the projection and the recess. In order to be able to ensure a secure connection in spite of the differing expansion or shrinkage of the components, the invention also provides that the fits depending on a - in particular common - temperature of the components over a target working temperature range complementarily - in particular vice versa - between Oversize fit and clearance fit are formed or can be formed alternately. It is therefore essential to the invention that if the first fit changes from an interference fit to a clearance fit over the target working temperature range, for example, the second fit changes from a clearance fit to an interference fit. In the opposite case, i. H. if the first fit over the target working temperature range z. B. changes from a clearance fit to an interference fit, the second fit correspondingly changes from an interference fit to a clearance fit. Because of this complementary alternation over the target working temperature range of the first fit and the second fit as an interference fit or clearance fit, a secure, non-positive connection between the first component and the second component, in particular in the direction of the joining axis, can advantageously be achieved over the entire target working temperature range guarantee. For this purpose, there is always at least one interference fit between the first component and the second component via the first fit and / or or the second fit. Furthermore, transverse to the joining axis, there would in particular be a form-fitting connection between the first component and the second component.

Hierbei sei erwähnt, dass die Fügeachse insbesondere als die Achse verstanden wird, entlang derer die Bauteile miteinander fügbar respektive gefügt und/oder voneinander trennbar sind. Die Fügeachse wäre hierbei bevorzugt eine Mittellängsachse zumindest eines der Bauteile. Weiterhin könnte die Fügeachse eine Symmetrieachse, beispielsweise rotationsymmetrische Bauteile, darstellen.It should be mentioned here that the joining axis is understood in particular as the axis along which the components can be joined or joined to one another and / or separated from one another. The joining axis would preferably be a central longitudinal axis of at least one of the components. Furthermore, the joining axis could represent an axis of symmetry, for example rotationally symmetrical components.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die erste Passung bei einer Temperatur in einem ersten Temperaturbereich eine Übermaßpassung, bei einer Temperatur in einem gegenüber dem ersten Temperaturbereich höherliegenden, zweiten Temperaturbereich eine Spielpassung. Hierdurch kann insbesondere vermieden werden, dass über den Soll-Arbeitsbereich eine Überbelastung der Bauteile aufgrund auftretender, zu hoher mechanischer Spannungen zwischen den Bauteilen vermieden wird. Eine solche Überbelastung könnte beispielsweise bei über den gesamten Soll-Arbeitstemperaturbereich vorliegender Ausführung der ersten Passung als Übermaßpassung auftreten. Überdies kann somit sichergestellt werden, dass die erste Passung komplementär zur zweiten Passung ausgeführt ist, wenn diese bei einer Temperatur in dem ersten Temperaturbereich als eine Übermaßpassung und bei einer Temperatur in dem zweiten Temperaturbereich als eine Spielpassung ausgeführt ist.In a particularly advantageous development of the invention, the first fit is an interference fit at a temperature in a first temperature range, and a clearance fit at a temperature in a second temperature range that is higher than the first temperature range. In this way, it can be avoided in particular that overloading of the components due to excessive mechanical stresses occurring between the components is avoided over the target working range. Such an overload could occur, for example, when the first fit is designed as an interference fit over the entire target working temperature range. In addition, it can thus be ensured that the first fit is designed to be complementary to the second fit if this is an interference fit at a temperature in the first temperature range and is designed as a clearance fit at a temperature in the second temperature range.

Darüber hinaus ist in einer Ausführungsform der Erfindung gewinnbringend vorgesehen, dass die zweite Passung bei einer Temperatur in dem ersten Temperaturbereich eine Spielpassung, bei einer Temperatur in dem zweiten Temperaturbereich eine Übermaßpassung ist. Hierdurch kann ebenfalls gewinnbringend Sorge getragen werden, dass die zweite Passung komplementär zur ersten Passung ausgeführt ist, wenn diese bei einer Temperatur in dem ersten Temperaturbereich eine Übermaßpassung und bei einer Temperatur in dem zweiten Temperaturbereich eine Spielpassung ausgeführt ist. Weiterhin wird es auch hierdurch ermöglicht, eine Überbelastung der Bauteile zu vermeiden.In addition, one embodiment of the invention advantageously provides that the second fit is a clearance fit at a temperature in the first temperature range and an interference fit at a temperature in the second temperature range. This also makes it possible to ensure that the second fit is designed to be complementary to the first fit if it is an interference fit at a temperature in the first temperature range and a clearance fit at a temperature in the second temperature range. Furthermore, this also makes it possible to avoid overloading the components.

Eine überdies gewinnbringende Ausgestaltung der Erfindung liegt darin begründet, dass die erste Passung und die zweite Passung bei einer Temperatur in einem zwischen erstem Temperaturbereich und zweitem Temperaturbereich liegenden, dritten Temperaturbereich eine Übermaßpassung sind. So kann sichergestellt werden, dass bei einem Übergang der Temperatur der Bauteile vom ersten Temperaturbereich in den zweiten Temperaturbereich ein unerwünschtes Lösen der Bauteile gegenüber einander vermieden wird. Somit würde bei einer Temperatur im ersten Temperaturbereich die erste Passung oder die zweite Passung als eine Übermaßpassung ausgeführt sein, während die komplementäre Passung, demnach die zur ersten Passung komplementäre zweite Passung oder die zur zweiten Passung komplementäre erste Passung, als Spielpassung ausgebildet wäre. Bei stetiger Erhöhung der Temperatur und Übergang dieser in den dritten Temperaturbereich wären hingegen beide Passungen zugleich als eine Übermaßpassung ausgebildet. Bei weiterer Erhöhung der Temperatur der Bauteile und Übergang dieser in den zweiten Temperaturbereich wäre die ursprünglich als Übermaßpassung Ausgebildete der Passungen, also entweder die erste Passung oder die zweite Passung, nunmehr als Spielpassung und die ursprünglich als Spielpassung Ausgebildete der Passungen, also die zur ersten Passung komplementäre zweite Passung oder die zur zweiten Passung komplementäre erste Passung, als Übermaßpassung ausgebildet.Another advantageous embodiment of the invention is based on the fact that the first fit and the second fit are an interference fit at a temperature in a third temperature range lying between the first temperature range and the second temperature range. It can thus be ensured that, when the temperature of the components changes from the first temperature range to the second temperature range, an undesired loosening of the components with respect to one another is avoided. Thus, at a temperature in the first temperature range, the first fit or the second fit would be designed as an interference fit, while the complementary fit, i.e. the second fit complementary to the first fit or the first fit complementary to the second fit, would be designed as a clearance fit. With a steady increase in temperature and transition of this into the third temperature range, however, both fits would be designed as an interference fit at the same time. With a further increase in the temperature of the components and transition to the second temperature range, the fits originally designed as an interference fit, i.e. either the first fit or the second fit, would now be a loose fit and the fits originally designed as a loose fit, i.e. the first fit complementary second fit or the first fit complementary to the second fit, designed as an interference fit.

Eine weitere, vielversprechende Weiterbildung der Erfindung ist dadurch aufgezeigt, dass das erste Bauteil gegenüber dem zweiten Bauteil einen geringeren Ausdehnungskoeffizienten und dabei die erste Passung gegenüber der zweiten Passung einen höheren Abstand zur Fügeachse aufweist. Sind gegebenenfalls erstes Bauteil und zweites Bauteil im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet und/oder verfügen diese über einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt, so kann die erste Passung in Relation zur Fügeachse auch als radial außenliegend, die zweite Passung als radial innenliegend beschrieben werden. Bei dieser Weiterbildung wäre vorgesehen, dass die erste Passung bei einer Temperatur der Bauteile im ersten Temperaturbereich als eine Übermaßpassung und bei einer Temperatur der Bauteile im zweiten Temperaturbereich als eine Spielpassung ausgebildet ist. Die zweite Passung wäre demnach komplementär zur ersten Passung, bei einer Temperatur im ersten Temperaturbereich als eine Spielpassung, bei einer Temperatur im zweiten Temperaturbereich als eine Übermaßpassung ausgebildet. Bei einer Temperatur der Bauteile im dritten Temperaturbereich würden sowohl erste Passung als auch zweite Passung entsprechend als Übermaßpassung vorliegen.A further, very promising development of the invention is shown in that the first component has a lower coefficient of expansion than the second component and the first fit has a greater distance from the joining axis than the second fit. If, if appropriate, the first component and the second component are essentially cylindrical and / or have an essentially circular cross-section, the first fit can also be described as radially outer in relation to the joining axis and the second fit as radially inner. In this refinement, provision would be made for the first fit to be designed as an interference fit at a temperature of the components in the first temperature range and as a clearance fit at a temperature of the components in the second temperature range. The second fit would accordingly be complementary to the first fit, designed as a clearance fit at a temperature in the first temperature range and as an interference fit at a temperature in the second temperature range. At a temperature of the components in the third temperature range, both the first fit and the second fit would accordingly be an interference fit.

In einer differenziert hierzu ausgeführten Gestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Bauteil gegenüber dem zweiten Bauteil einen höheren Ausdehnungskoeffizienten und dabei die erste Passung gegenüber der zweiten Passung einen geringeren Abstand zur Fügeachse aufweist. Sind gegebenenfalls erstes Bauteil und zweites Bauteil im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet und/oder verfügen diese über einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt, so kann die erste Passung in Relation zur Fügeachse auch als radial innenliegend, die zweite Passung als radial außenliegend beschrieben werden. Dies soll als die bevorzugte Ausführungsform verstanden werden. Bei dieser Ausführungsform wäre ebenso angedacht, dass die erste Passung bei einer Temperatur der Bauteile im ersten Temperaturbereich als eine Übermaßpassung und bei einer Temperatur der Bauteile im zweiten Temperaturbereich als eine Spielpassung ausgebildet ist. Die zweite Passung wäre demnach komplementär zur ersten Passung, bei einer Temperatur im ersten Temperaturbereich als eine Spielpassung, bei einer Temperatur im zweiten Temperaturbereich als eine Übermaßpassung ausgebildet. Bei einer Temperatur der Bauteile im dritten Temperaturbereich würden sowohl erste Passung als auch zweite Passung entsprechend als Übermaßpassung vorliegen.In a differentiated embodiment of the invention, it is provided that the first component has a higher coefficient of expansion than the second component and that the first fit has a smaller distance from the joining axis than the second fit. If, if appropriate, the first component and the second component are essentially cylindrical and / or have an essentially circular cross-section, the first fit in relation to the joining axis can also be described as being radially inward and the second fit as being radially outward. This is to be understood as the preferred embodiment. In this embodiment it would also be considered that the first fit is designed as an interference fit at a temperature of the components in the first temperature range and as a clearance fit at a temperature of the components in the second temperature range. The second fit would accordingly be complementary to the first fit, designed as a clearance fit at a temperature in the first temperature range and as an interference fit at a temperature in the second temperature range. At a temperature of the components in the third temperature range, both the first fit and the second fit would accordingly be an interference fit.

Als überaus günstig ist eine Ausführungsform der Erfindung zudem dann anzusehen, wenn Vertiefung und Vorsprung in den Bauteilen umlaufend - bevorzugt ringförmig - und die Passungen konzentrisch zueinander ausgebildet sind. Durch eine in den Bauteilen umlaufende, dabei bevorzugt ringförmige Ausführung von Vertiefung und Vorsprung lässt sich eine Fertigungskomplexität von Vertiefung und Vorsprung geringhalten. Diese könnten beispielsweise durch Fräsen hergestellt werden, wobei der Fräser auf Kreisbahnen geführt wird.An embodiment of the invention is also to be regarded as extremely favorable when the recess and projection in the components are designed to be circumferential - preferably ring-shaped - and the fits are concentric to one another. The manufacturing complexity of the recess and the projection can be kept low by a preferably ring-shaped embodiment of the recess and the projection that runs around the components. These could be produced, for example, by milling, with the milling cutter being guided on circular paths.

Eine hiervon abweichende Ausführung von Vertiefungen und Vorsprüngen bestünde beispielsweise in der Ausgestaltung der Vertiefungen als zumindest zwei Taschen und der Vorsprünge als zu den Taschen komplementäre Ausformung. Bei zwei Taschen sollten diese entsprechend sich geradlinig gegenüberliegend ausgebildet sein. Bei mehr als zwei Taschen könnten diese grundsätzlich beliebig zueinander, bevorzugt jedoch auf einer Kreisbahn zueinander beabstandet angeordnet sein. Eine solche Ausführung der Vertiefungen ist jedoch aufgrund der Formung der Taschen mit einer höheren Fertigungskomplexität verbunden als eine umlaufende Ausführung von Vertiefung und Vorsprung.A different design of depressions and projections would exist, for example, in the design of the depressions as at least two pockets and the projections as a shape complementary to the pockets. In the case of two pockets, these should be designed in a straight line opposite one another. In the case of more than two pockets, these could in principle be arranged at will from one another, but preferably spaced from one another on a circular path. However, because of the shape of the pockets, such a design of the depressions is associated with greater manufacturing complexity than a circumferential design of the depression and projection.

Eine überaus praxisgerechte Weiterbildung der Erfindung ist zudem dadurch spezifiziert, dass die erste Passung einen geringeren Abstand zur Fügeachse aufweist als die zweite Passung und hierbei die erste Passung quer zur Fügeachse zwischen einer ersten, inneren Wirkfläche der Vertiefung und einer ersten, inneren Wirkfläche des Vorsprungs, die zweite Passung quer zur Fügeachse zwischen einer zweiten, äußeren Wirkfläche der Vertiefung und einer zweiten, äußeren Wirkfläche des Vorsprungs ausgebildet ist. Dies führt hierbei zu einer konstruktiv einfachen und somit gewinnbringenden Ausgestaltung von erster Passung sowie zweiter Passung. Die Wirkflächen - oder auch Passflächen - können zudem gegenüber der Fügeachse jeweils einen Winkel aufweisen und somit nicht parallel zur Fügeachse verlaufen respektive zu dieser ausgerichtet sein. Der Winkel kann hierbei in einem Winkelbereich von wenigen Grad, bevorzugt in einem Winkelbereich von einem halben Grad bis drei Grad, besonders bevorzugt in einem Winkelbereich von einem Grad bis zwei Grad liegen. Der jeweilige Winkel kann sich hierbei über den Soll-Arbeitstemperaturbereich verändern und/oder sich erst beim Übergang der Temperatur der Bauteile vom ersten Temperaturbereich in den zweiten Temperaturbereich ausbilden.An extremely practical development of the invention is also specified in that the first fit has a smaller distance to the joining axis than the second fit and here the first fit transversely to the joining axis between a first, inner active surface of the recess and a first, inner active surface of the projection, the second fit is formed transversely to the joining axis between a second, outer active surface of the recess and a second, outer active surface of the projection. This leads to a structurally simple and thus profitable design of the first fit and the second fit. The active surfaces - or also mating surfaces - can also each have an angle with respect to the joining axis and thus not run parallel to the joining axis or be aligned with it. The angle can be in an angular range of a few degrees, preferably in an angular range of half a degree to three degrees, particularly preferably in an angular range of one degree to two degrees. The respective angle can change over the target working temperature range and / or only develop when the temperature of the components changes from the first temperature range to the second temperature range.

In mit Vorteil behafteter Ausgestaltung der Erfindung soll ferner vorgesehen sein, dass in Richtung der Fügeachse je zumindest eine Kontaktfläche des ersten Bauteils und eine Kontaktfläche des zweiten Bauteils aneinander anliegen. Hierdurch lässt sich in gestalterisch einfacher und gewinnbringender Weise die relative Lage der Bauteile in Richtung der Fügeachse zueinander festlegen.In an advantageous embodiment of the invention, it should also be provided that at least one contact surface of the first component and one contact surface of the second component bear against one another in the direction of the joining axis. In this way, the relative position of the components in the direction of the joining axis can be determined in a structurally simple and profitable manner.

Eine erfolgversprechende Weiterbildung der Erfindung ist darüber hinaus so ausgestaltet, dass erstes Bauteil und zweites Bauteil einen - im Wesentlichen - kreisförmigen Querschnitt und/oder kreisförmigen Umfang aufweisen. Hierbei könnten erstes Bauteil und/oder zweites Bauteil im Wesentlichen zylindrisch und/oder hohlzylindrisch ausgeführt sein. Dies führt vorteilhaft dazu, dass die, aufgrund der über den Soll-Arbeitstemperaturbereich komplementär und alternierend als Übermaßpassung vorliegenden ersten Passung und zweiten Passung entstehenden, mechanischen Spannungen in den Bauteilen stets eine quasi optimale Verteilung über die Bauteile ohne signifikante Spannungsspitzen aufweisen.A promising further development of the invention is also designed in such a way that the first component and the second component have a — essentially — circular cross-section and / or circular circumference. Here, the first component and / or the second component could be designed to be essentially cylindrical and / or hollow-cylindrical. This advantageously means that the mechanical stresses that arise in the components due to the complementary and alternating first fit and second fit over the target working temperature range always have a quasi-optimal distribution over the components without significant stress peaks.

In einer gewinnbringenden Weiterbildung der Erfindung ist das erste Bauteil ein Flügelrad oder ein Turbinenrad eines Turboladers und das zweite Bauteil eine Welle des Turboladers. Gerade bei der Verbindung eines Flügelrads, hierbei vor allem eines mit heißem Abgas beaufschlagten Turbinenrads mit der Welle des Turboladers, sind Verbindungen unter Ausgestaltung von Übermaßpassungen aufgrund des vernachlässigbaren, notwendigen Bauraums sowie nicht notwendiger, weiterer zu bewegender Massen für die Verbindung überaus vorteilhaft. Bei der Nutzung solcher Verbindungen innerhalb eines Turboladers sind diese jedoch hohen Temperaturschwankungen ausgesetzt. Werden hinzukommend aus unterschiedlichen Werkstoffen gefertigte Bauteile eingesetzt, so kann sich eine Übermaßpassung aufgrund unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten und damit eine vorgesehene Verbindung zwischen den zwei Bauteilen lösen. Die erfindungsgemäße Verbindung eignet sich hierbei aufgrund der über den Soll-Arbeitsbereich stets vorhandenen Übermaßpassung somit in besonderem Maße zur Etablierung der Verbindung zwischen dem Flügelrad oder Turbinenrad und der Welle des Turboladers.In a profitable development of the invention, the first component is an impeller or a turbine wheel of a turbocharger and the second component is a shaft of the turbocharger. Especially when connecting an impeller, in particular a turbine wheel exposed to hot exhaust gas, to the shaft of the turbocharger, connections with oversized fits are extremely advantageous due to the negligible, necessary installation space and unnecessary additional masses to be moved for the connection. When using such connections within a turbocharger, however, they are exposed to high temperature fluctuations. If components made from different materials are also used, an interference fit due to different expansion coefficients and thus an intended connection between the two components can be loosened. The connection according to the invention is particularly suitable for establishing the connection between the impeller or turbine wheel and the shaft of the turbocharger due to the interference fit that is always present over the target working range.

Eine weitere Ausbildung der erfindungsgemäßen Verbindung liegt ferner darin, dass das erste Bauteil aus einer Nickelbasislegierung, das zweite Bauteil aus einem Stahl besteht. Eine solche Werkstoffkombination sollte insbesondere dann als vorteilhaft angesehen werden, wenn das erste Bauteil als Flügelrad oder Turbinenrad und das zweite Bauteil als Welle des Turboladers ausgebildet sind. Hierbei bietet eine Ausgestaltung lediglich des Flügelrads oder Turbinenrads - jedoch nicht der Welle - aus der Nickelbasislegierung die Möglichkeit, die Temperaturbeständigkeit zu erhöhen und zugleich jedoch Materialkosten gering zu halten. Die Verwendung der Nickelbasislegierung hat zudem den weiteren Vorteil, dass zusätzlich die Korrosionsbeständigkeit des Flügelrads erhöht wird.Another embodiment of the connection according to the invention is that the first component consists of a nickel-based alloy and the second component consists of a steel. Such a combination of materials should be viewed as advantageous in particular when the first component is designed as an impeller or turbine wheel and the second component is designed as a shaft of the turbocharger. Here, an embodiment of only the impeller or turbine wheel - but not the shaft - made of the nickel-based alloy offers the possibility of increasing the temperature resistance while at the same time keeping material costs low. The use of the nickel-based alloy also has the further advantage that the corrosion resistance of the impeller is also increased.

Ausgesprochen praxisnah begründet sich eine Ausführungsform der Erfindung weiterhin dadurch, dass der Soll-Arbeitstemperaturbereich Temperaturen von -40 Grad Celsius bis 600 Grad Celsius umfasst. Dieser Soll-Arbeitstemperaturbereich erlaubt in vorteilhafter Weise stets zumindest eine über den Soll-Arbeitsbereich als Übermaßpassung vorliegende erste Passung und/oder zweite Passung, wobei zugleich eine Überhöhung maximal zulässiger Spannungen zwischen den Bauteilen und somit eine gegebenenfalls auftretende Beschädigung oder gar Zerstörung vermieden werden kann.One embodiment of the invention is also based on the fact that the target working temperature range includes temperatures from -40 degrees Celsius to 600 degrees Celsius. This target working temperature range advantageously always allows at least one first fit and / or second fit over the target working range as an interference fit, while at the same time an excessive increase in the maximum permissible stresses between the components and thus any damage or even destruction can be avoided.

Weiterbildungsgemäß kann der erste Temperaturbereich zudem Temperaturen zwischen -40 Grad Celsius und 400 Grad Celsius umfassen. Hierbei kann jedoch eine obere Grenze des ersten Temperaturbereichs auch zwischen 200 Grad Celsius und 400 Grad Celsius variieren oder auf 200 Grad Celsius begrenzt sein. Der zweite Temperaturbereich umfasst zudem Temperaturen zwischen 300 Grad Celsius und 600 Grad Celsius. Dabei ist es jedoch auch möglich, dass eine untere Grenze des zweiten Temperaturbereichs zwischen 300 Grad Celsius und 400 Grad Celsius variiert oder gar auf 400 Grad Celsius begrenzt ist. Der dritte Temperaturbereich kann ferner Temperaturen zwischen 200 Grad Celsius und 400 Grad Celsius umfassen. Denkbar ist hierbei, dass eine untere Grenze des dritten Temperaturbereichs zwischen 200 Grad Celsius und 300 Grad Celsius variiert oder gar auf 200 Grad Celsius begrenzt ist. Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass die obere Grenze des dritten Temperaturbereichs zwischen 300 Grad Celsius und 400 Grad Celsius variiert oder gar auf 300 Grad Celsius begrenzt ist. Über diese jeweilige Ausgestaltung von erstem Temperaturbereich, zweitem Temperaturbereich sowie drittem Temperaturbereich lässt sich der Soll-Arbeitstemperaturbereich überaus gewinnbringend abbilden, sodass erste Passung und zweite Passung optimal zwischen Übermaßpassung und Spielpassung übergehen, hierbei insbesondere, ohne im dritten Temperaturbereich, in welchem beide Passungen als Übermaßpassung ausgebildet sind, eine Überbelastung der Bauteile hervorzurufen.According to a further development, the first temperature range can also include temperatures between -40 degrees Celsius and 400 degrees Celsius. In this case, however, an upper limit of the first temperature range can also vary between 200 degrees Celsius and 400 degrees Celsius or be limited to 200 degrees Celsius. The second temperature range also includes temperatures between 300 degrees Celsius and 600 degrees Celsius. However, it is also possible that a lower limit of the second temperature range varies between 300 degrees Celsius and 400 degrees Celsius or is even limited to 400 degrees Celsius. The third temperature range can also include temperatures between 200 degrees Celsius and 400 degrees Celsius. It is conceivable here that a lower limit of the third temperature range varies between 200 degrees Celsius and 300 degrees Celsius or is even limited to 200 degrees Celsius. There is also the possibility that the upper limit of the third temperature range varies between 300 degrees Celsius and 400 degrees Celsius or is even limited to 300 degrees Celsius. The target working temperature range can be mapped extremely profitably via this respective configuration of the first temperature range, the second temperature range and the third temperature range, so that the first fit and second fit optimally transition between interference fit and clearance fit, in particular, without the third temperature range, in which both fits are an interference fit are designed to cause overloading of the components.

Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in

1 eine Weiterbildung respektive einen Zustand der erfindungsgemäßen Verbindung bei einer Temperatur im ersten Temperaturbereich.

The invention allows various embodiments. To further clarify its basic principle, one of them is shown in the drawing and is described below. This shows in

1 a further development or a state of the connection according to the invention at a temperature in the first temperature range.

Der 1 ist somit eine Weiterbildung respektive ein Zustand der erfindungsgemäßen Verbindung bei einer bestimmten Temperatur im ersten Temperaturbereich zu entnehmen. Grundsätzlich zeigt die 1 hierbei die Verbindung des ersten Bauteils 10 mit dem zweiten Bauteil 20. Die Bauteile 10, 20 weisen hierbei sich voneinander unterscheidende Ausdehnungskoeffizienten auf, sodass diese bei einer Erwärmung oder einer Abkühlung einer unterschiedlichen Ausdehnung respektive Schrumpfung unterliegen.The 1 thus a further development or a state of the connection according to the invention at a certain temperature in the first temperature range can be seen. Basically shows the 1 here the connection of the first component 10 with the second component 20th . The components 10 , 20th have expansion coefficients that differ from one another, so that they are subject to different expansion or shrinkage when heated or cooled.

Um die in Richtung der zentrisch verlaufenden Fügeachse A vorliegende kraftschlüssige Verbindung der Bauteile 10, 20 bei der Erwärmung oder Abkühlung dieser Bauteile 10, 20 über deren Soll-Arbeitstemperaturbereich zu gewährleisten, weist das erste Bauteil 10 den Vorsprung 11 auf, wobei der Vorsprung 11 hierbei in die Vertiefung 21 des zweiten Bauteils 20 eingreift. Dabei ist die Eingriffstiefe des Vorsprungs 11 in die Vertiefung 21 geringer als die Tiefe der Vertiefung 21 selbst, sodass der Vorsprung 11 in Richtung der Fügeachse A nicht mit dem Boden 25 der Vertiefung 21 in Kontakt tritt. Weiterhin sind auch die an die Fügeachse A unmittelbar angrenzenden Mittenabschnitte 16, 26 der Bauteile 10, 20 in Richtung der Fügeachse A zueinander beabstandet und somit nicht miteinander in Kontakt tretend ausgebildet. Die relative Lage der Bauteile 10, 20 in Richtung der Fügeachse A wird dabei dadurch bestimmt, dass die an den quer zur Fügeachse A beabstandeten Umfang U des ersten Bauteils 10 angrenzende Kontaktfläche 14 des ersten Bauteils 10 und die an den ebenfalls quer zur Fügeachse A beabstandeten Umfang U des zweiten Bauteils 20 angrenzende Kontaktfläche 24 des zweiten Bauteils 20 aneinander anliegen. Hierneben wäre in einer anderen Ausführungsform der Verbindung zudem ebenfalls möglich, dass die sich gegenüberliegenden Flächen der Mittenabschnitte 16, 26 und/oder die Deckfläche 15 des Vorsprungs 11 und der Boden 25 der Vertiefung 21 als Kontaktflächen in Richtung der Fügeachse A ausgeführt sind. Eine Ausbildung der Verbindung ohne Kontaktflächen ist ferner ebenfalls denkbar.To that in the direction of the centrally running joining axis A. present frictional connection of the components 10 , 20th when heating or cooling these components 10 , 20th The first component 10 the lead 11 on, being the ledge 11 here in the recess 21 of the second component 20th intervenes. Here is the depth of engagement of the projection 11 into the recess 21 less than the depth of the recess 21 himself so that the lead 11 in the direction of the joining axis A. not with the ground 25th the deepening 21 comes into contact. Furthermore, there are also those on the joining axis A. immediately adjacent middle sections 16 , 26th of the components 10 , 20th in the direction of the joining axis A. at a distance from one another and thus not designed to come into contact with one another. The relative position of the components 10 , 20th in the direction of the joining axis A. is determined by the fact that the transverse to the joining axis A. spaced circumference U of the first component 10 adjacent contact area 14th of the first component 10 and those at the also perpendicular to the joining axis A. spaced circumference U of the second component 20th adjacent contact area 24 of the second component 20th rest against each other. In addition, in another embodiment of the connection, it would also be possible that the opposing surfaces of the central sections 16 , 26th and / or the top surface 15th of the protrusion 11 and the floor 25th the deepening 21 as contact surfaces in the direction of the joining axis A. are executed. A formation of the connection without contact surfaces is also conceivable.

Überdies ist quer zur Fügeachse A der Bauteile 10, 20 zwischen Vorsprung 11 und Vertiefung 21 einerseits die erste Passung P1 und andererseits die zweite Passung P2 ausgebildet, wobei die Passungen P1, P2 dabei derart ausgebildet sind, dass diese in Abhängigkeit der Temperatur der Bauteile 10, 20 über den Soll-Arbeitstemperaturbereich komplementär zwischen Übermaßpassung und Spielpassung alternieren.In addition, it is perpendicular to the joining axis A. of the components 10 , 20th between projection 11 and deepening 21 on the one hand, the first fit P1 and on the other hand the second fit P2 formed, the fits P1 , P2 are designed in such a way that they depend on the temperature of the components 10 , 20th Alternate complementarily between interference fit and clearance fit over the target working temperature range.

Die 1 zeigt die Bauteile 10, 20 im Speziellen bei einer Temperatur im ersten Temperaturbereich, in welchem die erste Passung P1 als Übermaßpassung und die zweite Passung P2 als Spielpassung ausgebildet ist. In dieser Weiterbildung weist das erste Bauteil 10 gegenüber dem zweiten Bauteil 20 einen höheren Ausdehnungskoeffizienten auf, sodass es bedingt wird, dass die erste Passung P1 mit einem geringeren Abstand zur Fügeachse A ausgebildet ist als die zweite Passung P2. Dabei ist die erste Passung P1 quer zur Fügeachse A zwischen der ersten, inneren Wirkfläche 22 der Vertiefung 21 und der ersten, inneren Wirkfläche 12 des Vorsprungs 11, die zweite Passung P2 quer zur Fügeachse A zwischen der zweiten, äußeren Wirkfläche 23 der Vertiefung 21 und der zweiten, äußeren Wirkfläche 13 des Vorsprungs 11 ausgebildet.the 1 shows the components 10 , 20th in particular at a temperature in the first temperature range in which the first fit P1 as an interference fit and the second fit P2 is designed as a clearance fit. In this development, the first component 10 compared to the second component 20th has a higher coefficient of expansion, so that it is necessary that the first fit P1 with a smaller distance to the joining axis A. is designed as the second fit P2 . Here is the first fit P1 across the joining axis A. between the first, inner active surface 22nd the deepening 21 and the first, inner active surface 12th of the protrusion 11 , the second fit P2 across the joining axis A. between the second, outer active surface 23 the deepening 21 and the second, outer active surface 13th of the protrusion 11 educated.

Es sei zudem angemerkt, dass zu beachten ist, dass in der Darstellung der 1 die Bauteile 10, 20 rotationssymmetrisch um die Fügeachse A ausgebildet sind und die Fügeachse A eine entsprechende Symmetrieachse darstellt. Vertiefung 21 und Vorsprung 11 sind somit in den Bauteilen 10, 20 umlaufend, hierbei gar jeweils ringförmig, die somit radial innen ausgeführte erste Passung P1 und die radial außen ausgeführte zweite Passung P2 entsprechend konzentrisch zueinander ausgebildet. Ferner weisen erstes Bauteil 10 und zweites Bauteil 20 somit einen kreisförmigen Querschnitt sowie auch einen kreisförmigen Umfang auf. Quer zur Fügeachse A, also in radialer Richtung, besteht demnach zudem ein Formschluss zwischen erstem Bauteil 10 und zweitem Bauteil 20. Bedingt durch die als Übermaßpassung ausgebildete erste Passung P1 liegt im dargestellten Zustand der Verbindung in Richtung der Fügeachse A folglich ein Kraftschluss vor.It should also be noted that it should be noted that in the illustration of 1 the components 10 , 20th rotationally symmetrical around the joining axis A. are formed and the joining axis A. represents a corresponding axis of symmetry. deepening 21 and head start 11 are thus in the components 10 , 20th circumferential, in this case even ring-shaped, the first fit, which is thus radially inwardly executed P1 and the radially outwardly executed second fit P2 accordingly designed concentrically to one another. Furthermore, have first component 10 and second component 20th thus a circular cross-section as well as a circular circumference. At right angles to the joining axis A. , that is to say in the radial direction, there is accordingly also a form fit between the first component 10 and the second component 20th . Due to the first fit designed as an interference fit P1 is in the shown state of the connection in the direction of the joining axis A. consequently a frictional connection.

Erfolgt nun eine Erhöhung der Temperatur der Bauteile 10, 20, so dehnen sich die Bauteile 10, 20 aufgrund der sich unterscheidenden Ausdehnungskoeffizienten in ungleichmäßiger Weise aus. Das erste Bauteil 10 dehnt sich aufgrund des größeren Ausdehnungskoeffizienten folglich stärker aus als das zweite Bauteil 20.There is now an increase in the temperature of the components 10 , 20th , the components expand 10 , 20th due to the differing expansion coefficients in an uneven manner. The first component 10 consequently expands more than the second component due to the larger expansion coefficient 20th .

Dazu sei auszuführen, dass bei einer bevorzugten Ausführung des ersten Bauteils 10 als ein Flügelrad, im Speziellen als Turbinenrad eines Turboladers, und des zweiten Bauteils 20 als Welle des Turboladers sich die Ausdehnungskoeffizienten aufgrund der Ausführung des als Turbinenrad ausgebildeten ersten Bauteils 10 aus einer Nickelbasislegierung und des als Welle ausgebildeten zweiten Bauteils 20 aus einem Stahl unterscheiden.To this end, it should be stated that in a preferred embodiment of the first component 10 as an impeller, in particular as a turbine wheel of a turbocharger, and the second component 20th as the shaft of the turbocharger, the expansion coefficient is due to the design of the first component, which is designed as a turbine wheel 10 made of a nickel-based alloy and the second component designed as a shaft 20th distinguish from a steel.

Aufgrund der stärkeren Ausdehnung des Bauteils 10 erweitert sich nun die noch als Übermaßpassung zwischen der ersten, inneren Wirkfläche 12 des ersten Bauteils 10 und der ersten, inneren Wirkfläche 22 des zweiten Bauteils 20 vorliegende erste Passung P1, das Übermaß der Übermaßpassung sowie die mechanische Spannung zwischen den Bauteilen 10, 20 nehmen folglich ab. Zugleich reduziert respektive verengt sich die noch als Spielpassung vorliegende zweite Passung P2 zwischen der zweiten, äußeren Wirkfläche 13 des ersten Bauteils 10 und der zweiten, äußeren Wirkfläche 23 des zweiten Bauteils 20. Das Spiel der Spielpassung nimmt ebenso ab. Erreicht die Temperatur der Bauteile 10, 20 aufgrund einer stetigen Erwärmung einen zweiten Temperaturbereich, so liegt nun die zwischen der ersten, inneren Wirkfläche 12 des ersten Bauteils 10 und der ersten, inneren Wirkfläche 22 des zweiten Bauteils 20 ausgebildete erste Passung P1 als Spielpassung und die zwischen der zweiten, äußeren Wirkfläche 13 des ersten Bauteils 10 und der zweiten, äußeren Wirkfläche 23 des zweiten Bauteils 20 ausgebildete zweite Passung P2 als Übermaßpassung vor.Due to the greater expansion of the component 10 now the still as an interference fit between the first, inner effective surface expands 12th of the first component 10 and the first, inner active surface 22nd of the second component 20th present first fit P1 , the oversize of the interference fit as well as the mechanical tension between the components 10 , 20th consequently decrease. At the same time, the second fit, which is still present as a clearance fit, is reduced or narrowed P2 between the second, outer active surface 13th of the first component 10 and the second, outer active surface 23 of the second component 20th . The play of clearance also decreases. Reaches the temperature of the components 10 , 20th due to constant warming a second temperature range is now between the first, inner effective surface 12th of the first component 10 and the first, inner active surface 22nd of the second component 20th trained first fit P1 as a clearance fit and that between the second, outer effective surface 13th of the first component 10 and the second, outer active surface 23 of the second component 20th trained second fit P2 as an interference fit.

Um ein Lösen der Verbindung zwischen den Bauteilen 10, 20 während der Erhöhung der Temperatur der Bauteile 10, 20 von dem ersten Temperaturbereich in den zweiten Temperaturbereich zu verhindern, sind der Vorsprung 11 und die Vertiefung 21 so ausgeführt, dass die erste Passung P1 und die zweite Passung P2 bei einer Temperatur in dem zwischen erstem Temperaturbereich und dem zweitem Temperaturbereich liegenden, dritten Temperaturbereich eine Übermaßpassung sind.To loosen the connection between the components 10 , 20th while the temperature of the components is increasing 10 , 20th To prevent from the first temperature range in the second temperature range, the protrusion 11 and the depression 21 designed so that the first fit P1 and the second fit P2 are an interference fit at a temperature in the third temperature range lying between the first temperature range and the second temperature range.

Bei einer Abkühlung der Bauteile 10, 20 und somit einer Verringerung der Temperatur aus dem zweiten Temperaturbereich über den dritten Temperaturbereich in den ersten Temperaturbereich geht die zweite Passung P2 in umgekehrter Weise von der im zweiten Temperaturbereich vorliegenden Übermaßpassung wiederum in die im ersten Temperaturbereich vorliegende Spielpassung, die erste Passung P1 von der im zweiten Temperaturbereich vorliegende Spielpassung wiederum in die im ersten Temperaturbereich vorliegende Übermaßpassung über.When the components cool down 10 , 20th and thus a reduction in temperature from the second temperature range via the third temperature range into the first temperature range is the second fit P2 conversely, from the interference fit present in the second temperature range in turn to the clearance fit present in the first temperature range, the first fit P1 from the clearance fit present in the second temperature range in turn to the interference fit present in the first temperature range.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010: erstes Bauteilfirst component
1111: Vorsprunghead Start
1212th: erste, innere Wirkflächefirst, inner effective surface
1313th: zweite, äußere Wirkflächesecond, outer effective surface
1414th: Kontaktfläche Contact area
1515th: DeckflächeDeck area
1616: Mittenabschnitt Middle section
2020th: zweites Bauteilsecond component
2121: Vertiefungdeepening
2222nd: erste, innere Wirkflächefirst, inner effective surface
2323: zweite, äußere Wirkflächesecond, outer effective surface
2424: Kontaktfläche Contact area
2525th: Bodenfloor
2626th: MittenabschnittMiddle section
AA.: FügeachseJoining axis
P1P1: erste Passungfirst fit
P2P2: zweite Passungsecond fit
UU: Umfangscope

Claims

Connection of a first component (10) to a second component (20), wherein the components (10, 20) have mutually different expansion coefficients, moreover the first component (10) has at least one projection (11) and each projection (11) in a recess (21) of the second component (20) engages, here transversely to a centrally running joining axis (A) of the components (10, 20) between projection (11) and recess (21) a first fit (P1) and a second fit (P2) are formed, the fits (P1, P2) alternating between interference fit and clearance fit as a function of a temperature of the components (10, 20) over a target working temperature range complementarily.

Connection after Claim 1 , characterized in that the first fit (P1) is an interference fit at a temperature in a first temperature range, and a clearance fit at a temperature in a second temperature range which is higher than the first temperature range.

Connection after Claim 1 or 2 , characterized in that the second fit (P2) is a clearance fit at a temperature in the first temperature range and an interference fit at a temperature in the second temperature range.

Connection according to at least one of the preceding claims, characterized in that the first fit (P1) and second fit (P2) are an interference fit at a temperature in a third temperature range lying between the first temperature range and the second temperature range.

Connection to at least one of the Claims 1 until 4th , characterized in that the first component (10) has a lower coefficient of expansion than the second component (20) and the first fit (P1) has a greater distance from the joining axis (A) than the second fit (P2).

Connection to at least one of the Claims 1 until 4th , characterized in that the first component (10) has a higher coefficient of expansion than the second component (20) and the first fit (P1) has a smaller distance to the joining axis (A) than the second fit (P2).

Connection according to at least one of the preceding claims, characterized in that the recess (21) and projection (11) in the components (10, 20) are designed to run around and the fits (P1, P2) are concentric to one another.

Connection according to at least one of the preceding claims, characterized in that the first fit (P1) has a smaller distance to the joining axis (A) than the second fit (P2) and here the first fit (P1) transversely to the joining axis (A) between a first, inner active surface (22) of the recess (21) and a first, inner active surface (12) of the projection (11), the second fit (P2) transversely to the joining axis (A) between a second, outer active surface (23) of the recess (21) and a second, outer active surface (13) of the projection (11) is formed.

Connection according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one contact surface (14) of the first component (10) and at least one contact surface (24) of the second component (20) bear against one another in the direction of the joining axis (A).

Connection according to at least one of the preceding claims, characterized in that the first component (10) and the second component (20) have a circular cross-section and / or circular circumference.

Connection according to at least one of the preceding claims, characterized in that the first component (10) is an impeller or a turbine wheel of a turbocharger and the second component (20) is a shaft of the turbocharger.

Connection according to at least one of the preceding claims, characterized in that the first component (10) consists of a nickel-based alloy, the second component consists of a steel.

Connection according to at least one of the preceding claims, characterized in that the target working temperature range comprises temperatures from -40 degrees Celsius to 600 degrees Celsius.

Connection after Claim 4 , characterized in that the first temperature range comprises temperatures between -40 degrees Celsius and 400 degrees Celsius, the second temperature range temperatures between 200 degrees Celsius and 400 degrees Celsius and / or the third temperature range comprises temperatures between 300 degrees Celsius and 600 degrees Celsius.