DE102021005259A1

DE102021005259A1 - Fastening arrangement of a compressor wheel on a shaft for an exhaust gas turbocharger

Info

Publication number: DE102021005259A1
Application number: DE102021005259.5A
Authority: DE
Inventors: Alexander Hummel; Michael Rott
Original assignee: Daimler Truck AG
Current assignee: Daimler Truck Holding AG
Priority date: 2021-10-21
Filing date: 2021-10-21
Publication date: 2023-04-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung (10) eines Verdichterrads (12) an einer Welle (14) für einen Abgasturbolader, bei welcher das auf der Welle (14) angeordnete Verdichterrad (12) in axialer Richtung der Welle (14) an der Welle (14) mittels einer Sicherungsmutter (16) gesichert ist, welche über ihr Innengewinde (24) und ein korrespondierendes Außengewinde (20) der Welle (14) mit der Welle (14) verschraubt ist, wobei ein Längenbereich (L2) des Verdichterrads (12) in eine korrespondierende Ausnehmung (30) der Sicherungsmutter (16) eingreift, welche in radialer Richtung der Welle (14) an dem Längenbereich (L2) des Verdichterrads (12) abgestützt ist.The invention relates to a fastening arrangement (10) of a compressor wheel (12) on a shaft (14) for an exhaust gas turbocharger, in which the compressor wheel (12) arranged on the shaft (14) is attached to the shaft (14) in the axial direction of the shaft (14). ) is secured by means of a lock nut (16), which is screwed to the shaft (14) via its internal thread (24) and a corresponding external thread (20) of the shaft (14), a length region (L2) of the compressor wheel (12) in a corresponding recess (30) of the lock nut (16) engages, which is supported in the radial direction of the shaft (14) on the longitudinal region (L2) of the compressor wheel (12).

Description

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung eines Verdichterrads an einer Welle für einen Abgasturbolader gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 beziehungsweise 2.The invention relates to a fastening arrangement for a compressor wheel on a shaft for an exhaust gas turbocharger according to the preamble of patent claims 1 and 2.

Eine solche Befestigungsanordnung eines Verdichterrads an einer Welle für einen Abgasturbolader ist beispielsweise bereits der EP 3 421 751 A1 als bekannt zu entnehmen. Bei der Befestigungsanordnung ist das auf der Welle angeordnete Verdichterrad in axialer Richtung der Welle an der Welle mittels einer Sicherungsmutter gesichert, welche über ihr Innengewinde und ein korrespondierendes Außengewinde der Welle mit der Welle verschraubt ist, insbesondere auf die Welle aufgeschraubt ist.Such a fastening arrangement of a compressor wheel on a shaft for an exhaust gas turbocharger is, for example, already EP 3 421 751 A1 to be taken as known. In the fastening arrangement, the compressor wheel arranged on the shaft is secured to the shaft in the axial direction of the shaft by means of a lock nut, which is screwed to the shaft via its internal thread and a corresponding external thread of the shaft, in particular screwed onto the shaft.

Des Weiteren offenbart die DE 11 2010 001 369 T5 eine rotierende Anordnung, mit einer Welle mit einem Turbinenende und einem Gewindeverdichterende. Vorgesehen ist auch ein Turbinenrad, das mit dem Turbinenende der Welle starr verbunden ist.Furthermore, the DE 11 2010 001 369 T5 a rotary assembly, having a shaft with a turbine end and a screw compressor end. Also provided is a turbine wheel rigidly connected to the turbine end of the shaft.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Befestigungsanordnung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine vorteilhafte Laufruhe auf besonders einfache Weise realisiert werden kann.The object of the present invention is to further develop a fastening arrangement of the type mentioned at the outset in such a way that advantageous smooth running can be achieved in a particularly simple manner.

Diese Aufgabe wird durch eine Befestigungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Befestigungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a fastening arrangement having the features of patent claim 1 and by a fastening arrangement having the features of patent claim 2 . Advantageous configurations of the invention with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.

Um eine Befestigungsanordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass eine besonders gute Laufruhe eines die Welle, die Sicherungsmutter und das Verdichterrad umfassenden und auch als Laufzeug oder Rotorsystem bezeichneten Rotors realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Längenbereich des Verdichterrades in eine korrespondierende Ausnehmung der Sicherungsmutter eingreift, welche in radialer Richtung der Welle, insbesondere nach innen und ganz insbesondere direkt, an dem Längenbereich des Verdichterrades abgestützt ist.In order to further develop a fastening arrangement of the type specified in the preamble of patent claim 1 in such a way that a particularly smooth running of a rotor comprising the shaft, the locking nut and the compressor wheel and also referred to as a running gear or rotor system can be achieved, it is provided according to the invention that a length range of the Compressor wheel engages in a corresponding recess of the lock nut, which is supported in the radial direction of the shaft, in particular inwardly and in particular directly on the longitudinal region of the compressor wheel.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der Längenbereich des Verdichterrads frei von einem Außengewinde ist, sodass die Sicherungsmutter in radialer Richtung des Verdichterrads beziehungsweise der Welle, insbesondere nach innen und ganz insbesondere direkt, an einer gewindefreien, außenumfangsseitigen Mantelfläche des Längenbereichs des Verdichterrads abgestützt ist.It is preferably provided that the longitudinal area of the compressor wheel is free of an external thread, so that the locking nut is supported in the radial direction of the compressor wheel or the shaft, in particular inwards and very particularly directly, on a thread-free, outer circumferential lateral surface of the longitudinal area of the compressor wheel.

Um eine Befestigungsanordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 2 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass eine besonders gute Laufruhe auf besonders einfache Weise realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Welle einen sich in axialer Richtung der Welle von dem Verdichterrad weg an das Außengewinde der Welle anschließenden, gewindefreien Längenbereich aufweist, an welchem die Sicherungsmutter in radialer Richtung der Welle, insbesondere nach innen hin und ganz insbesondere direkt, abgestützt ist. Dies bedeutet, dass sich der gewindefreie Längenbereich der Welle in eine parallel zu der axialen Richtung der Welle verlaufende oder mit der axialen Richtung der Welle zusammenfallende und von dem Verdichterrad weg weisende Richtung an das Außengewinde anschließt. Unter dem Merkmal, dass der sich von dem Verdichterrad weg an das Außengewinde der Welle anschließende Längenbereich der Welle gewindefrei ist, ist insbesondere zu verstehen, dass der Längenbereich der Welle frei von einem Außengewinde ist, mithin eine gewindefreie, außenumfangsseitige Mantelfläche aufweist, wobei die Sicherungsmutter, insbesondere eine vorzugsweise gewindefreie, innenumfangsseitige Mantelfläche der Gewindemutter, in radialer Richtung der Welle vorzugsweise nach innen und ganz vorzugsweise direkt an der gewindefreien, außenumfangsseitigen Mantelfläche des Längenbereichs der Welle abgestützt ist.In order to further develop a fastening arrangement of the type specified in the preamble of patent claim 2 in such a way that particularly smooth running can be achieved in a particularly simple manner, it is provided according to the invention that the shaft extends in the axial direction of the shaft away from the compressor wheel to the external thread of the Has subsequent shaft, thread-free length area, on which the lock nut is supported in the radial direction of the shaft, in particular inwardly and very particularly directly. This means that the thread-free longitudinal area of the shaft adjoins the external thread in a direction running parallel to the axial direction of the shaft or coinciding with the axial direction of the shaft and pointing away from the compressor wheel. The feature that the longitudinal area of the shaft adjoining the external thread of the shaft away from the compressor wheel is unthreaded means, in particular, that the longitudinal area of the shaft is free of an external thread, and therefore has a thread-free, outer peripheral lateral surface, with the lock nut , in particular a preferably unthreaded, inner peripheral lateral surface of the threaded nut, is supported in the radial direction of the shaft, preferably inward and most preferably directly on the thread-free, outer peripheral lateral surface of the longitudinal region of the shaft.

Beispielsweise ragt der Längenbereich der Welle auf einer in axialer Richtung der Welle und somit des Verdichterrads von dem Verdichterrad abgewandten Seite der Sicherungsmutter aus der Sicherungsmutter heraus, welche in radialer Richtung der Welle, insbesondere nach innen hin und ganz insbesondere direkt, an dem Längenbereich der Welle abgestützt ist.For example, the longitudinal area of the shaft protrudes from the locking nut on a side of the lock nut that faces away from the compressor wheel in the axial direction of the shaft and thus of the compressor wheel, which in the radial direction of the shaft, in particular inwards and very particularly directly, on the length area of the shaft is supported.

Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde: Die Welle, das Verdichterrad und die Sicherungsmitter sind separat voneinander ausgebildete und miteinander verbundene Komponenten. Dabei ist das Verdichterrad auf der Welle angeordnet und in axialer Richtung der Welle, das heißt in zumindest eine parallel zur axialen Richtung der Welle verlaufende oder mit der axialen Richtung der Welle zusammenfallende Richtung mittels der Sicherungsmutter an der Welle gesichert, sodass in axialer Richtung verlaufende Relativbewegungen zwischen dem Verdichterrad und der Welle zumindest begrenzt, insbesondere vermieden, werden können. Insbesondere ist es denkbar, dass mittels der Sicherungsmutter das Verdichterrad in axialer Richtung der auch als Rotorwelle bezeichneten Welle gegen die Welle, insbesondere gegen einen Bund der Welle, gespannt ist, wodurch insbesondere axiale Relativbewegungen zwischen der Welle und dem Verdichterrad vermieden werden können. Hierzu sind das Innengewinde und das Außengewinde, insbesondere direkt, miteinander verschraubt, sodass die Sicherungsmutter auf die Welle aufgeschraubt, das heißt mit der Welle verschraubt ist. Der Rotor umfasst somit das Verdichterrad, die Welle und die Sicherungsmutter als separat voneinander ausgebildete und miteinander verbundene Komponenten, aus welchen der Rotor aufgebaut oder zusammengebaut ist. Daher wird der Rotor auch als gebauter Rotor oder gebautes Rotorsystem bezeichnet.The invention is based in particular on the following findings and considerations: The shaft, the compressor wheel and the securing means are components which are designed separately from one another and are connected to one another. The compressor wheel is arranged on the shaft and secured in the axial direction of the shaft, i.e. in at least one direction running parallel to the axial direction of the shaft or coinciding with the axial direction of the shaft, by means of the lock nut on the shaft, so that relative movements running in the axial direction between the compressor wheel and the shaft can be at least limited, in particular avoided. In particular, it is conceivable that, by means of the lock nut, the compressor wheel can be locked in the axial direction of the shaft, also known as the rotor shaft, against the shaft, esp especially against a collar of the shaft, is stretched, whereby in particular axial relative movements between the shaft and the compressor wheel can be avoided. For this purpose, the internal thread and the external thread are screwed together, in particular directly, so that the lock nut is screwed onto the shaft, that is to say it is screwed to the shaft. The rotor thus comprises the compressor wheel, the shaft and the lock nut as separately formed and interconnected components from which the rotor is constructed or assembled. Therefore, the rotor is also referred to as a built rotor or built rotor system.

In vollständig hergestelltem Zustand des Abgasturboladers ist der Rotor, insbesondere über die Welle, um eine Drehachse relativ zu einem Gehäuse, insbesondere einem Lagergehäuse, des Abgasturboladers drehbar an dem Gehäuse gelagert. Durch die Eigenschaft von gebauten Rotoren, dass bedingt durch Fertigungstoleranzen nicht alle Bauteile mit ihrem Massenschwerpunkt in der Drehachse des einfach auch als Turbolader bezeichneten Abgasturboladers liegen, und durch den Umstand, dass die dominante Biegeeigenform im Bereich des Rotorendes der auch als Wellenmutter bezeichneten Sicherungsmutter liegt, treten herkömmlicherweise bei Abgasturboladern insbesondere durch die Wellenmutter hohe Unwuchteinflüsse auf. Durch die Erfindung wird die mögliche Abweichung des Schwerpunkts der Sicherungsmutter von der auch als Rotordrehachse bezeichneten Drehachse im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen stark reduziert, da nun die einfach auch als Mutter bezeichnete Sicherungsmutter nicht mehr ausschließlich über das Innengewinde und das Außengewinde, insbesondere an der Welle, geführt wird, was bei herkömmlichen Lösungen prinzipbedingt immer mit Spiel behaftet ist. Die Reduktion dieses Spiels durch die Erfindung reduziert die Rohunwucht des Rotorsystems und verbessert damit stark die Wuchtbarkeit. Dadurch können die Produktionskosten im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen erheblich gesenkt werden. When the exhaust gas turbocharger is fully manufactured, the rotor is mounted on the housing so as to be rotatable about an axis of rotation relative to a housing, in particular a bearing housing, of the exhaust gas turbocharger, in particular via the shaft. Due to the property of built rotors that, due to manufacturing tolerances, not all components have their center of mass in the axis of rotation of the exhaust gas turbocharger, also known simply as a turbocharger, and due to the fact that the dominant natural bending mode is in the area of the rotor end of the lock nut, also known as a shaft nut, conventionally, high unbalance influences occur in exhaust gas turbochargers, in particular due to the shaft nut. The possible deviation of the center of gravity of the lock nut from the axis of rotation, also referred to as the rotor axis of rotation, is greatly reduced in comparison to conventional solutions, since the lock nut, also referred to simply as the nut, is no longer exclusively via the internal thread and the external thread, in particular on the shaft. is performed, which in principle is always subject to play in conventional solutions. The reduction of this play by the invention reduces the raw imbalance of the rotor system and thus greatly improves the balancing ability. As a result, production costs can be significantly reduced compared to conventional solutions.

Bei der Erfindung wird die Sicherungsmutter nicht nur mittels des Innengewindes und des Außengewindes, welche zusammenfassend auch als Gewinde bezeichnet werden, geführt, sondern die Sicherungsmutter ist zusätzlich in radialer Richtung der Welle und somit in radialer Richtung des Verdichterrads und der Sicherungsmutter, insbesondere nach innen und ganz insbesondere direkt, an dem Längenbereich abgestützt und dadurch zusätzlich geführt beziehungsweise relativ zu der Welle und relativ zu dem Verdichterrad und somit relativ zu der Drehachse positioniert. Hierdurch wird der Schwerpunkt der Sicherungsmutter deutlich reproduzierbarer und mit geringeren Abweichungen zur auch als Wellendrehachse bezeichneten Drehachse positioniert. Durch die Absenkung des Einflusses der Sicherungsmutter auf die Unwucht des Rotors und somit des Abgasturboladers wird die Wuchtbarkeit des Rotors und somit des Abgasturboladers im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen stark verbessert. Dies reduziert den Aufwand für eine Nacharbeit und reduziert die Zeit für die Auswuchtung ebenso. So wird es möglich, die Produktionskosten für Abgasturbolader im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen zu senken.In the invention, the lock nut is guided not only by means of the internal thread and the external thread, which are also collectively referred to as threads, but the lock nut is also in the radial direction of the shaft and thus in the radial direction of the compressor wheel and the lock nut, in particular inwards and in particular directly, supported on the longitudinal area and thereby additionally guided or positioned relative to the shaft and relative to the compressor wheel and thus relative to the axis of rotation. As a result, the center of gravity of the lock nut is positioned in a much more reproducible manner and with fewer deviations from the axis of rotation, also known as the axis of rotation of the shaft. By reducing the influence of the lock nut on the imbalance of the rotor and thus of the exhaust gas turbocharger, the ability to balance the rotor and thus of the exhaust gas turbocharger is greatly improved compared to conventional solutions. This reduces the effort for rework and reduces the time for balancing as well. This makes it possible to reduce the production costs for exhaust gas turbochargers compared to conventional solutions.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention result from the following description of preferred exemplary embodiments and from the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description and the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figures can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without going beyond the scope of the leave invention.

Die Zeichnung zeigt in:

1 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht einer ersten Ausführungsform einer Befestigungsanordnung eines Verdichterrads an einer Welle für einen Abgasturbolader;
2 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Befestigungsanordnung; und
3 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht einer dritten Ausführungsform der Befestigungsanordnung.

The drawing shows in:

1 a detail of a schematic longitudinal sectional view of a first embodiment of a fastening arrangement of a compressor wheel on a shaft for an exhaust gas turbocharger;
2 a fragmentary schematic longitudinal sectional view of a second embodiment of the fastening arrangement; and
3 a detail of a schematic longitudinal sectional view of a third embodiment of the fastening arrangement.

In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.Elements that are the same or have the same function are provided with the same reference symbols in the figures.

1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Längsschnittansicht eine erste Ausführungsform einer Befestigungsanordnung 10 eines Verdichterrads 12 an einer auch als Rotorwelle bezeichneten Welle 14 eines Abgasturboladers. Beispielsweise wird der Abgasturbolader für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, verwendet, wobei das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Nutzfahrzeug, ausgebildete Kraftfahrzeug mittels der auch als Verbrennungsmotor bezeichneten Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist. Bei der Befestigungsanordnung 10 ist das auf der Welle 14 angeordnete Verdichterrad 12 in axialer Richtung der Welle 14 an der Welle 14 mittels einer auch als Mutter oder Wellenmutter bezeichneten Sicherungsmutter 16 gesichert. Hierzu durchdringt die Welle 14 eine korrespondierende, vorzugsweise gewindefreie Durchgangsöffnung 18 des Verdichterrads 12, insbesondere derart, dass auf einer in axialer Richtung des Verdichterrads 12 und somit der Welle 14 und der Sicherungsmutter 16 zu zumindest einem Teilbereich der Sicherungsmutter 16 hinweisenden, axialen Seite S1 des Verdichterrads 12 ein Längenbereich L1 der Welle 14 aus dem Verdichterrad 12 herausragt. Zumindest in einem ersten Teil T1 des Längenbereichs L1 weist die Welle 14 ein erstes Gewinde in Form eines Außengewindes 20 auf. Die Sicherungsmutter 16 weist dabei eine vorliegend als Durchgangsöffnung ausgebildete Öffnung 22 auf, in welcher ein zweites Gewinde in Form eines Innengewindes 24 angeordnet, insbesondere ausgebildet, ist, wobei das Innengewinde 24 mit dem Außengewinde 20 korrespondiert. Es ist erkennbar, dass die Sicherungsmutter 16 über ihr Innengewinde 24 und das korrespondierende Außengewinde 20 der Welle 14 mit der Welle 14 verschraubt ist. Mit anderen Worten sind die Gewinde miteinander verschraubt, insbesondere direkt miteinander verschraubt, wodurch die Sicherungsmutter 16 auf die Welle 14 aufgeschraubt ist. Insbesondere ist mittels der Sicherungsmutter 16 das Verdichterrad 12 in axialer Richtung der Welle 14 gegen die Welle 14, insbesondere gegen einen in den Fig. nicht erkennbaren Bund der Welle 14, gespannt, wodurch in axialer Richtung der Welle 14 und somit in axialer Richtung des Verdichterrads 12 und der Sicherungsmutter 16 verlaufende Relativbewegungen zwischen der Welle 14 und dem Verdichterrad 12 zumindest begrenzt, insbesondere unterbunden, sind. 1 shows a detail in a schematic longitudinal sectional view of a first embodiment of a fastening arrangement 10 of a compressor wheel 12 on a shaft 14, also referred to as a rotor shaft, of an exhaust gas turbocharger. For example, the exhaust gas turbocharger is used for an internal combustion engine, in particular a motor vehicle, wherein the motor vehicle, preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car or commercial vehicle, can be driven by means of the internal combustion engine, also referred to as an internal combustion engine. In the fastening arrangement 10, the compressor wheel 12 arranged on the shaft 14 is secured in the axial direction of the shaft 14 on the shaft 14 by means of a lock nut 16, also referred to as a nut or shaft nut. For this purpose, the shaft 14 penetrates a corresponding, preferably unthreaded Through opening 18 of the compressor wheel 12, in particular such that on an axial side S1 of the compressor wheel 12 pointing in the axial direction of the compressor wheel 12 and thus of the shaft 14 and the lock nut 16 towards at least a partial area of the lock nut 16, a longitudinal area L1 of the shaft 14 from the Compressor wheel 12 protrudes. At least in a first part T1 of the length range L1, the shaft 14 has a first thread in the form of an external thread 20. The lock nut 16 has an opening 22 embodied here as a through opening, in which a second thread in the form of an internal thread 24 is arranged, in particular embodied, with the internal thread 24 corresponding to the external thread 20 . It can be seen that the lock nut 16 is screwed to the shaft 14 via its internal thread 24 and the corresponding external thread 20 of the shaft 14 . In other words, the threads are screwed together, in particular directly screwed together, as a result of which the lock nut 16 is screwed onto the shaft 14 . In particular, by means of the lock nut 16, the compressor wheel 12 is clamped in the axial direction of the shaft 14 against the shaft 14, in particular against a collar of the shaft 14 that cannot be seen in the figures, whereby in the axial direction of the shaft 14 and thus in the axial direction of the compressor wheel 12 and the locking nut 16 running relative movements between the shaft 14 and the compressor wheel 12 are at least limited, in particular prevented.

Das Verdichterrad 12 weist auf seiner in axialer Richtung der Welle 14 zumindest dem Teilbereich der Sicherungsmutter 16 zugewandten Seite S1 eine axiale Stirnseite 26 auf, welche in axialer Richtung der Welle 14 der Sicherungsmutter 16 zugewandt ist. Bei der ersten Ausführungsform ist die Sicherungsmutter 16 in axialer Richtung der Welle 14 direkt an der Stirnseite 26 und somit direkt an dem Verdichterrad 12 abgestützt, sodass die Sicherungsmutter 16 mittels der Gewinde gegen die Stirnseite 26 gespannt ist.On its side S1 facing at least the partial area of the lock nut 16 in the axial direction of the shaft 14 , the compressor wheel 12 has an axial end face 26 which faces the lock nut 16 in the axial direction of the shaft 14 . In the first embodiment, the lock nut 16 is supported in the axial direction of the shaft 14 directly on the end face 26 and thus directly on the compressor wheel 12, so that the lock nut 16 is clamped against the end face 26 by means of the thread.

Es ist denkbar, dass die Welle 14, insbesondere der Längenbereich L1, auf einer in axialer Richtung der Welle 14 von dem Verdichterrad 12 abgewandten, zweiten Seite S2 der Sicherungsmutter 16 aus der Sicherungsmutter 16, das heißt aus der Öffnung 22, herausragt, sodass die Welle 14 vorliegend die als Durchgangsöffnung ausgebildete Öffnung 22 und somit die Sicherungsmutter 16 in axialer Richtung der Welle 14 vollständig durchdringt.It is conceivable that the shaft 14, in particular the longitudinal region L1, protrudes from the lock nut 16, i.e. from the opening 22, on a second side S2 of the lock nut 16 facing away from the compressor wheel 12 in the axial direction of the shaft 14, so that the Shaft 14 in the present case the opening 22 designed as a through opening and thus the lock nut 16 in the axial direction of the shaft 14 completely penetrates.

Das Verdichterrad 12, die Welle 14 und die Sicherungsmutter 16 sind Bestandteile eines auch als Laufzeug oder Rotorsystem bezeichneten Rotors des Abgasturboladers. Der Rotor ist, insbesondere über die Welle 14, um eine auch als Wellendrehachse oder Rotordrehachse bezeichnete Drehachse 28 relativ zu einem Gehäuse des Abgasturboladers drehbar an dem Gehäuse gelagert, welches beispielsweise ein Lagergehäuse des Abgasturboladers ist. Insbesondere ist das Verdichterrad 12 drehfest mit der Welle 14 verbunden. Der Rotor kann ein in den Fig. nicht dargestelltes Turbinenrad einer Turbine des Abgasturboladers aufweisen. Das Turbinenrad und über das Turbinenrad der Rotor sind von Abgas der Verbrennungskraftmaschine antreibbar und dadurch um die Drehachse 28 relativ zu dem Gehäuse drehbar. Dies bedeutet, dass das Verdichterrad 12 über die Welle 14 von dem Turbinenrad antreibbar und somit um die Drehachse 28 relativ zu dem Gehäuse drehbar ist. Hierdurch kann mittels des Verdichterrads 12 Luft verdichtet werden, die wenigstens einem Brennraum der Verbrennungskraftmaschine zugeführt wird.The compressor wheel 12, the shaft 14 and the lock nut 16 are components of a rotor of the exhaust gas turbocharger, also referred to as a running gear or rotor system. The rotor is rotatably mounted on the housing, in particular via the shaft 14, about an axis of rotation 28, also referred to as the shaft axis of rotation or rotor axis of rotation, relative to a housing of the exhaust gas turbocharger, which is, for example, a bearing housing of the exhaust gas turbocharger. In particular, the compressor wheel 12 is connected to the shaft 14 in a rotationally fixed manner. The rotor can have a turbine wheel, not shown in the figures, of a turbine of the exhaust gas turbocharger. The turbine wheel and, via the turbine wheel, the rotor can be driven by the exhaust gas of the internal combustion engine and can therefore be rotated about the axis of rotation 28 relative to the housing. This means that the compressor wheel 12 can be driven by the turbine wheel via the shaft 14 and can therefore be rotated about the axis of rotation 28 relative to the housing. As a result, air can be compressed by means of the compressor wheel 12 and is supplied to at least one combustion chamber of the internal combustion engine.

Um nun auf besonders einfache Weise eine besonders gute Laufruhe des Rotors realisieren zu können, ist es bei der ersten Ausführungsform vorgesehen, dass ein Längenbereich L2 des Verdichterrads 12 in eine korrespondierende, insbesondere mit der Öffnung 22 verbundene Ausnehmung 30 der Sicherungsmutter 16 eingreift. Besonders gut aus 1 ist erkennbar, dass der Längenbereich L2 des Verdichterrads 12 in axialer Richtung der Welle 14 zu zumindest dem Teilbereich der Sicherungsmutter 16 hin und zu sich in radialer Richtung der Welle 14 und somit in radialer Richtung des Verdichterrads 12 an den Längenbereich L2 anschließenden Teilbereichen des Verdichterrads 12, insbesondere der Stirnseite 26, absteht, sodass der Längenbereich L2 in die korrespondierende Ausnehmung 30 der Sicherungsmutter 16 eingreift, mithin in der Ausnehmung 30 aufgenommen ist. Die Sicherungsmutter 16 ist dabei in radialer Richtung der Welle 14 nach innen hin direkt an den Längenbereich L2 des Verdichterrads 12 abgestützt, wodurch die Sicherungsmutter 16 in radialer Richtung der Welle 14 und somit in radialer Richtung des Rotors insgesamt und dabei insbesondere relativ zu der Drehachse 28 besonders präzise und vorteilhaft positioniert ist. Hierdurch kann insbesondere der Massenschwerpunkt der Sicherungsmutter 16 einfach, präzise und definiert relativ zu der Drehachse 28 ausgerichtet werden.In order to be able to achieve particularly smooth running of the rotor in a particularly simple manner, it is provided in the first embodiment that a longitudinal region L2 of the compressor wheel 12 engages in a corresponding recess 30 of the lock nut 16, which is connected in particular to the opening 22. Particularly good looking 1 it can be seen that the length region L2 of the compressor wheel 12 in the axial direction of the shaft 14 extends towards at least the partial region of the lock nut 16 and towards itself in the radial direction of the shaft 14 and thus in the radial direction of the compressor wheel 12 to the longitudinal region L2 of the compressor wheel 12 . The lock nut 16 is supported inward in the radial direction of the shaft 14 directly on the longitudinal region L2 of the compressor wheel 12, as a result of which the lock nut 16 can be locked in the radial direction of the shaft 14 and thus in the radial direction of the rotor as a whole and in particular relative to the axis of rotation 28 is positioned particularly precisely and advantageously. As a result, in particular the center of mass of the lock nut 16 can be aligned in a simple, precise and defined manner relative to the axis of rotation 28 .

Insbesondere ist eine die Ausnehmung 30, insbesondere direkt, begrenzende und gewindefreie, innenumfangsseitige Mantelfläche der Sicherungsmutter 16 in radialer Richtung der Welle 14 nach innen hin direkt an einer gewindefreien, außenumfangsseitigen Mantelfläche des Längenbereichs L2 abgestützt, wodurch die Sicherungsmutter 16 insbesondere zusätzlich zu den Gewinden vorteilhaft positioniert werden kann.In particular, an inner peripheral surface of locking nut 16 that delimits recess 30, in particular directly and without a thread, is supported inward in the radial direction of shaft 14 directly on a thread-free, outer peripheral surface of length region L2, which makes locking nut 16 particularly advantageous in addition to the threads can be positioned.

2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Befestigungsanordnung 10. Bei der zweiten Ausführungsform ragt auf der in axialer Richtung der Welle 14 von dem Verdichterrad 12 abgewandten Seite S2 der Sicherungsmutter 16 der Längenbereich L1 der Welle 14 aus der Sicherungsmutter 16 heraus, derart, dass sich in eine parallel zur axialen Richtung der Welle 14 verlaufende oder mit der axialen Richtung der Welle 14 zusammenfallende und von dem Verdichterrad 12 weg weisende Richtung an den das Außengewinde 20 der Welle 14 aufweisenden Teil T1 des Längenbereichs L1 ein gewindefreier, zweiter Teil T2 des Längenbereichs L1 anschließt, sodass der gewindefreie Teil T2 auf der Seite S2 aus der Sicherungsmutter 16 herausragt. Dabei ist sozusagen der Teil T2 ein weiterer Längenbereich der Welle 14. Dabei ist die Sicherungsmutter 16 in radialer Richtung der Welle 14 nach innen hin direkt an dem gewindefreien Teil T2 abgestützt. Insbesondere ist eine gewindefreie, insbesondere die Öffnung 22, insbesondere direkt, begrenzende, innenumfangsseitige Mantelfläche der Sicherungsmutter 16 direkt an einer gewindefreien, außenumfangsseitigen Mantelfläche des zweiten Teils T2 in radialer Richtung der Welle 14 nach innen hin abgestützt, wodurch die Sicherungsmutter 16 insbesondere zusätzlich zu den Gewinden vorteilhaft relativ zu der Drehachse 28 positioniert werden kann. 2 shows a second embodiment of the fastening arrangement 10. In the second embodiment, on the side S2 of the lock nut 16 facing away from the compressor wheel 12 in the axial direction of the shaft 14, the length region L1 of the shaft 14 protrudes from the lock nut 16 in such a way that it turns into a parallel In the direction running in the axial direction of the shaft 14 or coinciding with the axial direction of the shaft 14 and pointing away from the compressor wheel 12, the part T1 of the length region L1 having the external thread 20 of the shaft 14 is adjoined by a thread-free, second part T2 of the length region L1, so that the non-threaded part T2 protrudes from the lock nut 16 on the S2 side. In this case, the part T2 is, so to speak, a further longitudinal region of the shaft 14. The locking nut 16 is supported inward in the radial direction of the shaft 14 directly on the unthreaded part T2. In particular, an unthreaded, in particular the opening 22, in particular directly, delimiting the inner peripheral lateral surface of the lock nut 16 is supported directly on a thread-free, outer peripheral lateral surface of the second part T2 inward in the radial direction of the shaft 14, whereby the lock nut 16 in particular in addition to the Threads can be advantageously positioned relative to the axis of rotation 28.

Schließlich zeigt 3 eine dritte Ausführungsform der Befestigungsanordnung 10. Bei der dritten Ausführungsform schließt sich an den das Außengewinde 20 aufweisenden Teil T1 des Längenbereichs L1 in axialer Richtung der Welle 14 zu dem Verdichterrad 12 hin ein gewindefreier Teil T3 des Längenbereichs L1 an, wobei der Teil T3 auf der Seite S1 des Verdichterrads 12 aus dem Verdichterrad 12, das heißt aus der Durchgangsöffnung 18, herausragt. Dabei greift der Teil T3 in die Sicherungsmutter 16, insbesondere in deren Ausnehmung 30, ein, wobei die Sicherungsmutter 16 in radialer Richtung der Welle 14, insbesondere nach innen hin und ganz insbesondere direkt, an dem gewindefreien Teilbereich T3 abgestützt ist. insbesondere ist eine gewindefreie, die Ausnehmung 30, insbesondere direkt, begrenzende, innenumfangsseitige Mantelfläche der Sicherungsmutter 16 in radialer Richtung der Welle 14 nach innen hin direkt an einer gewindefreien, außenumfangsseitigen Mantelfläche des Teils T3 des Längenbereichs L1 der Welle 14 abgestützt, wodurch auch bei der dritten Ausführungsform die Sicherungsmutter 16 zusätzlich zu den Gewinden in radialer Richtung der Welle 14 vorteilhaft relativ zu der Drehachse 28 positioniert ist. Es ist erkennbar, dass bei der dritten Ausführungsform die Sicherungsmutter 16 an einem sogenannten Verdichterrad-Durchmesser abgestützt wird. Bei der ersten Ausführungsform erfolgt eine Abstützung der Sicherungsmutter 16 an dem Verdichterrad 12, und bei der zweiten Ausführungsform erfolgt eine Abstützung der Sicherungsmutter 16 an einem Wellenende der Welle 14.Finally shows 3 a third embodiment of the fastening arrangement 10. In the third embodiment, a thread-free part T3 of the length region L1 adjoins the part T1 of the length region L1 having the external thread 20 in the axial direction of the shaft 14 towards the compressor wheel 12, with the part T3 on the Side S1 of the compressor wheel 12 from the compressor wheel 12, that is, from the through hole 18 protrudes. The part T3 engages in the lock nut 16, in particular in its recess 30, the lock nut 16 being supported in the radial direction of the shaft 14, in particular inwards and very particularly directly on the unthreaded partial region T3. In particular, an unthreaded, inner peripheral lateral surface of locking nut 16, which delimits recess 30, in particular directly, is supported inward in the radial direction of shaft 14 directly on an unthreaded, outer peripheral lateral surface of part T3 of length region L1 of shaft 14, which also means that In the third embodiment, the locking nut 16 is advantageously positioned relative to the axis of rotation 28 in addition to the threads in the radial direction of the shaft 14 . It can be seen that in the third embodiment the lock nut 16 is supported on a so-called compressor wheel diameter. In the first embodiment, the lock nut 16 is supported on the compressor wheel 12, and in the second embodiment, the lock nut 16 is supported on a shaft end of the shaft 14.

BezugszeichenlisteReference List

1010: Befestigungsanordnungmounting arrangement
1212: Verdichterradcompressor wheel
1414: WelleWave
1616: Sicherungsmutterlocking nut
1818: Durchgangsöffnungpassage opening
2020: Außengewindeexternal thread
2222: Öffnungopening
2424: Innengewindeinner thread
2626: Stirnseiteface
2828: Drehachseaxis of rotation
3030: Ausnehmungrecess
L1L1: Längenbereichlength range
L2L2: Längenbereichlength range
S1S1: SeitePage
S2S2: SeitePage
T1T1: TeilPart
T2T2: TeilPart
T3T3: TeilPart

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

EP 3421751 A1 [0002]
DE 112010001369 T5 [0003]

Claims

Fastening arrangement (10) of a compressor wheel (12) on a shaft (14) for an exhaust gas turbocharger, in which the compressor wheel (12) arranged on the shaft (14) is attached to the shaft (14) in the axial direction of the shaft (14) by means of a lock nut (16) is secured, which is screwed to the shaft (14) via its internal thread (24) and a corresponding external thread (20) of the shaft (14), characterized in that a length region (L2) of the compressor wheel (12) in a corresponding recess (30) of the lock nut (16), which is supported in the radial direction of the shaft (14) on the longitudinal region (L2) of the compressor wheel (12).

Fastening arrangement (10) of a compressor wheel (12) on a shaft (14) for an exhaust gas turbocharger, in which the compressor wheel (12) arranged on the shaft (14) is attached to the shaft (14) in the axial direction of the shaft (14) by means of a lock nut (16) is secured, which is screwed to the shaft (14) via its internal thread (24) and a corresponding external thread (20) of the shaft (14), characterized in that the shaft (14) in the axial direction of the shaft (14) has a thread-free longitudinal region (L1) adjoining the external thread (20) away from the compressor wheel (12) and on which the locking nut (16) is supported in the radial direction of the shaft (14).

Fastening arrangement (10) after claim 1 , characterized in that the longitudinal area (L2) of the compressor wheel (12) is free of an external thread.