DE29702119U1

DE29702119U1 - Läuferwelle mit Verdichterrad

Info

Publication number: DE29702119U1
Application number: DE29702119U
Authority: DE
Original assignee: Kuehnle Kopp and Kausch AG
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 1997-02-07
Filing date: 1997-02-07
Publication date: 1997-04-24
Anticipated expiration: 2007-02-08

Description

KK45G-4774

Läuferwelle mit Verdichterrad

Die Erfindung betrifft eine Läuferwelle mit Verdichterrad für Turbolader, wobei die Läuferwelle mit einer Passung in das Verdichterrad eingreift.

Zur Montage eines Verdichterrades auf der Läuferwelle eines Turboladers wird das Verdichterrad mit einer Bohrung versehen und auf den Befestigungszapfen an der Läuferwelle aufgesteckt. Mit Hilfe einer Sechskantmutter wird das Verdichterrad dann am Befestigungszapfen verspannt. Dieser Aufbau ist in Fig. 1 dargestellt. Bei dieser Art der Befestigung entstehen Spannungen in der Verdichterradbohrung, wobei der Höchstwert der Spannung in der Bohrung des Verdichterrads in Höhe der maximalen radialen Erstreckung der Verdichterradscheibe auftritt. Diese Spitzenspannungen sind in Verbindung mit anderen Einflußparametern für eine Verringerung der Lebensdauer des Verdichterrads verantwortlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen zu schaffen, durch welche hohe Spitzenspannungen in der Verdichterradbohrung vermieden werden können, wobei dafür Sorge getragen werden soll, daß die hierfür verwendete Konstruktion möglichst einfach und kostengünstig auszuführen ist. die Maßnahmen dürfen sich dabei nicht nachteilig auf die sog. "Blowby-Menge" der Abgase auswirken, damit die hohen Forderungen der Abgasvermeidung erfüllt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß ein bohrungsloses Verdichterrad am Verdichterradrücken mit einem B efestigungs zapfen versehen ist, daß eine Zentrierbuchse mit unterschiedlichen großen Innendurchmessern mit ihrer verdichterseitigen sowie durchmessergrößeren Bohrung über den Befestigungszapfen greift, daß die läuferseitige sowie durchmesserkleinere Bohrung der Zentrierbuchse mit einem Innengewinde versehen ist, welches auf ei-

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nen Gewindeabschiiitt der Läuferwelle paßt und daß die Läuferwelle zur Zentrierung mit einer Paßstiftverlängerung durch einen mittleren Passungsabschnitt der Zentrierbuchse in eine Passungsbohrung im Befestigungszapfen des Verdichterrades eingreift.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß auch die durchmessergrößere Bohrung der Zentrierbuchse mit einem Innengewinde versehen ist, welches auf ein Außengewinde am Befestigungszapfen paßt.

Für den Verdichterradrücken ist vorgesehen, daß er kegelförmig über eine Entlastungskerbe in den Befestigungszapfen übergeht, wobei sich der kegelförmige Verlauf über etwa 2/3 des Verdichterradurchmessers erstreckt.

Für die Befestigung der Zentrierbuchse auf dem Befestigungszapfen ist als weitere Montagemöglichkeit vorgesehen, daß die durchmessergrößere Bohrung im Schrumpfsitz auf dem Befestigungszapfen aufgesetzt oder mit dem Befestigungszapfen verklebt ist.

Zur Einhaltung der hohen Abgaserfordernisse ist ferner an der Zentrierbuchse eine Kolbenringnut angebracht, die im Bereich der durchmesserkleineren Bohrung auf der Außenfläche der Zylinderbuchse verläuft.

Bei der Verwendung der Gewinde ist zur Sicherstellung gegen ein unbeabsichtigtes Lösen vorgesehen, daß die Gewinde entgegen der Drehrichtung der Läuferwelle ausgerichtet sind.

Die Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Ansprüchen und er Zeichnung, in welcher gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Es zeigen

Fig. 1 eine Läuferwelle mit Turbinenrad und Verdichterrad nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 eine Läuferwelle mit Turbinenrad, auf der das Verdichterrad gemäß der Erfindung befestigt ist.

Gemäß den Fig. 1 und 2 besteht der Läufer aus einer Läuferwelle 10 und einem Turbinenrad 12, welches vorzugsweise durch eine Reibschweißung 13 mit-

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einander verbunden sind. Beim Stand der Technik wird das Verdichterrad 13 an der Läuferwelle mit Hilfe eines Befestigungsstiftes 14 gehaltert, der durch eine Bohrung im Verdichterrad verläuft und an seinem äußeren Ende ein Gewinde trägt, über welches mit Hilfe einer Sechskantmutter 16 das Verdichterrad gegen die Läuferwelle verspannt werden kann. Um das Austreten von Abgasen weitgehend zu vermeiden, ist zwische Verdichterrad und Läuferwelle eine Dichtungsbuchse eingespannt.

Gemäß der Erfindung ist ein Verdichterrad 23 mit Hilfe eines Befestigungszapfens 25 und unter Vermeidung einer Längsbohrung auf dem Befestigungsstift 24 der Läuferwelle montiert. Der Befestigungszapfen 25 ist an einem speziell auf Spannungsminderung ausgelegten optimierten Verdichterradrücken 28 angeordnet und verläuft in diesen über eine Entlastungskerbe 29. Der kegelförmige Verdichterradrücken 28, der auch mit optimierter K-Kontur bezeichnet wird, erstreckt sich etwa über 2/3 des Verdichterraddurchmessers.

Am vorderen Ende des Verdichterrades 23 ist ein angegossener Sechskant ausgebildet, der für die Montage auf der Läuferwelle benötigt wird.

Der Befestigungs stift 24 an der Läuferwelle 10 ist gegenüber dem Stand der Technik wesentlich kürzer ausgebildet und besteht aus einem Passungsabschnitt mit Entlastungskerbe, auf welche eine Buchse 32 aufgesetzt ist. Der über die Buchse 32 vorstehende Teil des Befestigungsstiftes 24 ist mit einem Außengewinde versehen und geht in eine Paßstiftverlängerung 35 über. Diese Paßstiftverlängerung 35 greift in eine Passungsbohrung 36 im Befestigungszapfen 25 des Verdichterrades 23 ein. Die eigentliche Befestigung des Verdichterrades auf der Läuferwelle erfolgt mit Hilfe einer Zentrierbuchse 40, die ein durchmesserkleineres Innengewinde 41 sowie ein durchmessergrößeres Innengewinde 42 hat, zwischen welchen ein Passungsabschnitt 43 liegt. Mit dem durchmesserkleineren Innengewinde 41 ist die Zentrierbuchse 40 auf das Gewinde des Befestigungsstiftes 24 aufgeschraubt und verspannt die Buchse 32 gegen die Läuferwelle 10. Das Innengewinde 42 ist auf ein entsprechendes Außengewinde am Befestigungszapfen 25 aufgeschraubt und mit diesem verspannt. Durch die beiden unterschiedlichen Durchmesser der Innengewinde, wobei das durchmessergrößere über den Befestigungszapfen 25 greift, ergebensich stark unterschiedliche Anzugsmomente für die beiden Gewinde, so daß das

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Anzugsmoment des verdichterseitigen Gewindes wesentlich größer als das des läuferseitigen Gewindes ist. Dadurch wird sichergestellt, daß bei der Montage und bei der Demontage des Verdichterrades 23 kein Verdrehen im verdichterseitigen Gewinde auftritt und sich dadurch der Wuchtzustand des Verdichterrades verändert.

Zur Zentrierung des Verdichterrades auf der Läuferwelle greift, wie bereits erwähnt, die Paßstiftverlängerung 35 in die Passungsbohrung 36 im Befestigungszapfen 25. Außerdem befindet sich zwischen den beiden Innengewinden der Passungsabschnitt 32, welcher auf die Passungsbohrung 36 ausgerichtet ist, so daß eine passungsgerechte Ausrichtung des Verdichterrades 23 auf die Läuferwelle 10 gewährleistet wird.

Schließlich ist auf dem durchmesserkleineren Abschnitt der Zentrierbuchse 40 eine Kolbenringnut 45 ausgebildet, in welche ein ebenfalls der Abdichtung dienender und nicht dargestellter Kolbenring eingesetzt werden kann. Da der Kolbenringdurchmesser durch diese Anbringung gegenüber diesem Stand der Technik im wesentlichen unverändert ist, wird auch eine Erhöhung der Blowby-Menge der Abgase vermieden.

Für die Bearbeitung des Verdichterrades 23 und die Montage ergeben sich erhebliche Vereinfachungen dadurch, daß das bohrungslose Verdichterrad und die Montage in einer Aufspannung erfolgen kann. Zu diesem Zweck wird der Verdichterrad-Rohteil in die Bearbeitungsmaschine so eingespannt, daß der Verdichterradrücken mit Entlastungskerbe und das Außengewinde auf dem Befestigungszapfen 25 ohne Umspannung gefertigt werden können. Danach wird die außen noch unbearbeitete Zentrierbuchse mit dem verdichterseitig fertig ausgearbeiteten Innengewinde 42 auf das Außengewinde am Befestigungszapfen 25 aufgeschraubt und mit entsprechendem Anzugsmoment verklemmt. Danach kann die Zentrierbuchse auf der Außenseite weiterbearbeitet, d. h. in seiner Außenkontur fertiggestellt und mit der Kolbenringnut 45 versehen werden, wobei bei diesem Arbeitsgang auch das Innengewinde 41 und der Passungsabschnitt 43 fertiggestellt wird. Durch diese Bearbeitung des Verdichterrades und der Zentrierbuchse in einer einzigen Aufspannung wird nicht nur die Bearbeitungszeit verkürzt, sondern auch für eine sehr hohe Genauigkeit gesorgt, d. h. die Toleranzen durch das Verdichters ei tige Gewinde werden

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eliminiert. Ein derartig fertig bearbeitetes Verdichterrad mit Zentrierbuchse kann nunmehr auf den Befestigungsstift 24 aufgesetzt und unter Zuhilfenahme des angegossenen Sechskantkopfes 30 mit diesem verspannt werden. Da die Bearbeitung des Verdichterrades gemäß der Erfindung mit sehr geringen Toleranzen möglich ist, müssen zum Auswuchten nur geringe Materialmengen entfernt werden, so daß nur eine äußerst geringe Menge eines Opfermetalls für die Wuchtentnahme benötigt wird.

Bezüglich der Minderung der Spannungsspitzen im Verdichterrad ergibt sich, daß eine Reduzierung der Spitzenspannung um nahezu 50% des Ausgangswertes erzielt werden kann. Dadurch ergibt sich eine sehr hohe Lebensdauer, insbesondere, da zusätzliche Kerben im Verdichterrad durch Innengewinde und Freischnitte vermieden werden können.

Claims

KK45G-4774 ; · .&diams; . · j Sprüche

1. Läuferwelle mit Verdichterrad, wobei die Läuferwelle mit einer

Passung in das Verdichterrad eingreift,

dadurch gekennzeichnet,

daß ein bohrungsloses Verdichterrad (23) am Verdichterradrücken (28) mit einem Befestigungszapfen (25) versehen ist,

daß eine Zentrierbuchse (40) mit unterschiedlich großen Innendurchmessern (41, 42) mit ihrer verdichterseitigen sowie durchmessergrößeren Bohrung über den Befestigungszapfen (25) greift,

daß die läuferseitige sowie durchmesserkleinere Bohrung der Zentrierbuchse (40) mit einem Innengewinde (41) versehen ist, welches auf einen Gewindeabschnitt eines Befestigungsstiftes (24) der Läuferwelle (10) paßt und
daß die Läuferwelle (10) zur Zentrierung mit einer Paßstiftverlängerung (35) durch einen mittleren Passungsabschnitt (43) der Zentrierbuchse (40) in eine Passungsbohrung (36) im Befestigungszapfen (25) des Verdichterrades (23) eingreift.

2. Läuferwelle mit Verdichterrad nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß die durchmessergrößere Bohrung der Zentrierbuchse (40) mit einem Innengewinde (42) versehen ist, welches auf ein Außengewinde am Befestigungszapfen (25) paßt.

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3. Läuferwelle mit Verdichterrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß der Verdichterradrücken (28) kegelförmig über eine Entlastungskerbe (29) in den Befestigungszapfen (25) übergeht.

4. Läuferwelle mit Verdichterrad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß sich der kegelförmige Verlauf über etwa 2/3 des Verdichterraddurchmessers erstreckt.

5. Läuferwelle mit Verdichterrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die durchmessergrößere Bohrung der Zentrierbuchse (40) im Schrumpfsitz auf den Befestigungszapfen (25) aufgesetzt ist.

6. Läuferwelle mit Verdichterrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die durchmessergrößere Bohrung der Zentrierbuchse (40) mit dem Befestigungszapfen (25) verklebt ist.

7. Läuferwelle mit Verdichterrad nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Zentrierbuchse (40) mit einer Kolbenringnut (45) im Bereich der durchmesserkleineren Bohrung versehen ist.

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8. Läuferwelle mit Verdichterrad nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Innenbohrungen (41, 42) der Zentrierbuchse (40) im Bohrungsgrund jeweils mit Entlastungskerben versehen sind.

9. Läuferwelle mit Verdichterrad nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Innengewinde im Gegendrehsinn der Läuferwelle ausgeführt sind.

10. Läuferwelle mit Verdichterrad nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Paßstiftverlängerung (35) des Befestigungsstiftes (25) läuferseitig anschließend an die Zentrierbuchse (40) eine Dichtungsbuchse (32) trägt und im Bereich der Dichtungsbuchse mit einer Entlastungskerbe versehen ist.