WO2011107382A2 - Welle mit wenigstens einem laufrad und verfahren zur befestigung eines laufrads an einer welle eines turboladers - Google Patents

Welle mit wenigstens einem laufrad und verfahren zur befestigung eines laufrads an einer welle eines turboladers Download PDF

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WO2011107382A2
WO2011107382A2 PCT/EP2011/052688 EP2011052688W WO2011107382A2 WO 2011107382 A2 WO2011107382 A2 WO 2011107382A2 EP 2011052688 W EP2011052688 W EP 2011052688W WO 2011107382 A2 WO2011107382 A2 WO 2011107382A2
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shaft
impeller
turbocharger
fitting
knurling
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Ralf Böning
Holger Fäth
Bruno Ferling
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Continental Automotive Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/025—Fixing blade carrying members on shafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/266—Rotors specially for elastic fluids mounting compressor rotors on shafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/30—Retaining components in desired mutual position
    • F05D2260/36—Retaining components in desired mutual position by a form fit connection, e.g. by interlocking

Definitions

  • the invention relates to a shaft of a turbocharger with we ⁇ least one impeller and a method for fixing an impeller, in particular a compressor impeller, to a shaft of a turbocharger.
  • Turbochargers generally include a turbine disposed in an exhaust stream and connected via a shaft to a compressor in the intake manifold.
  • a turbine wheel and a compressor wheel are arranged on the shaft.
  • the turbine wheel of the turbine is driven by the exhaust ⁇ stream of a connected engine and in this case in turn drives the compressor of the compressor.
  • ⁇ by the compressor increases the pressure in the intake manifold of the engine, so that a larger amount of air enters the cylinder during the intake stroke. This has the consequence that more oxygen is available and a correspondingly larger amount of fuel can be burned.
  • a turbocharger shaft which has at least one impeller which forms a positive connection with the turbocharger shaft.
  • the turbocharger shaft has the advantage that vented by the positive connection between the impeller and the shaft, a un- intentional loosening of the impeller from the shaft in operation can be changed ⁇ .
  • Fig. 1 is a sectional view of a compressor impeller wel ⁇ ches mounted on a shaft of a turbocharger;
  • Fig. 2 is a sectional view of an impeller mounted on a shaft of a turbocharger according to a first embodiment of the invention
  • Fig. 3 is a perspective view of a shaft with a
  • Impeller wherein the shaft has a mounting portion for fixing an impeller according to egg ner second embodiment of the invention; 4 is a sectional view of an impeller which is fastened on the shaft of the turbocharger according to the second embodiment of the invention.
  • FIG. 5 shows a section of the mounting section of the shaft according to FIG. 4 for fastening an impeller
  • Fig. 6 is a cross section of a positive connection portion of a
  • Impeller and a shaft of a turbocharger according to another embodiment of the invention.
  • Fig. 7 shows a further cross section of a positive connection
  • Fig. 1 is a sectional view of a compressor impeller 10 is shown, which is fastened on a shaft 12 of a turbocharger. Until now, the compressor wheel 10 on the rotor shaft or turbocharger shaft 12 has been secured against rotation by means of a force-locking connection.
  • the compressor impeller 10 is non-positively connected to the shaft 12.
  • the compressor impeller 10 in the assembled state with the shaft 12 forms a region 14 with a transition fit.
  • the compressor wheel 10 is first heated first, in order then to be subsequently pushed onto the shaft 12 and cooled again.
  • a radial frictional connection is produced by the region 14 with the transition fit between the compressor impeller 10 and the shaft 12.
  • the Dichterlaufrad 10 via a shaft nut 16 at the end gesi ⁇ chert. In this way, an axial adhesion is generated by means of the shaft nut 16.
  • the adhesion is in this case in part by the previously be ⁇ written area 14 with transition fit between the shaft 12 and generates the compressor impeller 10 and for the most part, but beyond the axial clamping of the suction.
  • FIG. 2 is a sectional view of an impeller 100 ge shows ⁇ which is buildin ⁇ Untitled on a shaft 120 of a turbocharger according to a first embodiment of the invention.
  • the impeller is secured 100 on the shaft 120 against unintentional twisting, by providing Stel ⁇ len a positive connection between the impeller 100 and the Wel ⁇ le 120.
  • the impeller 100 and shaft 120 have at least in each case a form-fit section 20 over which the impeller 100 and the shaft 120 are positively ver ⁇ connected.
  • the shaft 120 has a Montageab ⁇ section 22, on which the impeller 100, for example, a compressor impeller or a turbine impeller, is applied.
  • the mounting portion 22 of the shaft 120 has, according to the invention, at least one form-fitting portion 20, which forms a positive connection with the impeller 100.
  • the form-fitting section 22 of the shaft 120 in this case has a cross section or shape engagement profile on which or which forms a form fit with the corresponding cross-sectional shape or profile of the impeller circuit ⁇ 100th
  • the form-fitting portion shown in FIG. 2, 20 of the shaft 120 includes we ⁇ iquess a projection 24 (for example, a tooth or tines) and / or at least one recess.
  • the interlocking portion 20 of the shaft 120 has knurling with a plurality of grooves or teeth.
  • the mounting portion 22 of the shaft 120 selectively ⁇ , additionally at least one fitting portion have ⁇ 26, or as shown in Fig. 2, for example, two Passungsab ⁇ sections 26, which cut the respective associated Passungsab ⁇ or Passungsabexcellenten 26 of the impeller 100 in the assembled state, eg form a clearance fit or transition fit.
  • the form-fitting section 20 of shaft 120 and impeller 100 is provided with a serrated profile or knurl, for example with a knurl with axially parallel grooves (see FIG. 2).
  • the form-fitting portion 20 of shaft 120 and impeller 100 may be provided with a left-hand knurl and / or right-hand knurl, to name just a few examples.
  • the form-closing section 20 of shaft 120 and impeller 100 may as well only have at least one section with a Rände ⁇ ment or more sections with the same or different knurls or serrations.
  • the knurling of the form-fitting section 20 of the shaft 120 can be formed, for example, by chipless knurling and / or cutting knurling or another suitable method.
  • the serrated profile or the knurling can be produced for example by means of milling or another suitable method.
  • Fig. 2 may at least at one end of the form-fitting portion 20 of the shaft 120 as well as to Wenig ⁇ least one end of the form-fitting portion 20 of the impeller 100 a recess 28 or recess or groove are provided.
  • the recess 28 or groove serves to limit the knurling, if it is ⁇ forms in the form-fitting portion 20.
  • the impeller 100 is finally pushed onto the mounting portion 22 of the shaft 120, wherein the run ⁇ wheel 100 can be additionally heated if necessary, for example, if the mounting portion 22 has at least one additional borrowed fitting portion 26, with the impeller 100 a transition fit forms. Otherwise, the impeller 100 is pushed with its form-fitting portion 20 on the corresponding form-fitting portion 20 of the shaft 120, so that the shaft 120 and the impeller 100 engage with their two mold closing sections 20 into one another and so form a positive fit.
  • the impeller 100 may also be preferentially ⁇ secured by a shaft nut 26 at the end in addition, the impeller 100 can be screwed against a shoulder 30 on the shaft 120, as shown in Fig. 2.
  • FIG. 3 further shows a perspective view of a shaft 120 with an impeller 32 and a mounting portion 22 for a second impeller 100 according to the second embodiment of the invention.
  • an impeller 32 for example, a tur ⁇ binenlaufrad 32 is provided on the shaft 120.
  • the shaft 120 has a mounting portion 22.
  • the mounting portion 22 in this case has at least one positive locking section 20 in order to connect the shaft 120 via a form fit with the compressor impeller 100 in order to counteract an undesired release of the compressor impeller 100 during operation.
  • the form-fitting portion 20 of shaft 120 and impeller 100 for example, also a tooth ⁇ profile or knurled profile.
  • the form-fitting section 20 or its form-fitting profile is formed on the shaft 120, that is to say self-tapping, so that it has a corresponding positive-locking profile, here eg tooth profile or knurl profile, into a section the impeller 100 cuts so as to form the portion of the impeller 100 as entspre ⁇ sponding form-fitting portion 20th
  • This has the advantage that an additional step for removal form the form-fit portion with, for example, a toothed profile or a knurled profile as a form locking profile omitted who can ⁇ .
  • the positive connection is generated directly by the form-fitting section 20 of the shaft 120 cutting the impeller 100, the corresponding form-fitting profile, here, for example tooth profile or knurl profile, into the impeller 100 and its intended form-fitting section 20.
  • a form-fitting portion 20 with a form-fitting profile such as a tooth profile or Rändelpro- fil, for example, be formed on the impeller 100, ie here, for example, self-tapping formed, so that a corresponding form-fitting profile, here eg tooth ⁇ profile or edge profile, can be cut into a portion of the shaft 120 so as to form the portion of the shaft 120 as a corresponding positive connection portion 20.
  • the positive connection between the shaft 120 and the impeller 100 is generated during assembly or in the assembly of the impeller 100 on the shaft 120th
  • the mounting portion 22 of the shaft 120 may also have at least one additional fitting portion 26 before and / or after the form-fitting portion 20 and form with a corresponding fitting portion 26 of the impeller 100, here the compressor wheel, eg a transition fit or clearance fit.
  • a recess 28 or recess or groove can be provided. The recess 28 or groove serves to limit the knurling when it is formed in the respective form-fitting portion 20.
  • FIG. 4 a sectional view of a compressor impeller 100 is shown as it may later be mounted on the shaft 120 of the turbocharger of FIG. 3.
  • the positive engagement between the shaft 120 and the impeller 100 is generated during assembly.
  • the compressor wheel 100 therefore, for example, has a portion which the later form-fitting portion 20 with the shaft 120 bil ⁇ det.
  • the inner diameter d L of the compressor wheel 100 is sufficiently large before the later form-fitting section 20, so that the impeller 100 can be slid onto the shaft 120 and only in the area of the later form-fitting section 20 is the cut-fit profile, here for example tooth profile or knurl profile, cut , Furthermore, at the end of the subsequent form-fitting section 20 optionally additionally a recess 28 or a recess or a groove can be provided in order to limit the cutting of the form-fitting profile, for example here of the tooth profile or the Rändelpro ⁇ fils. Following this, the diameter of the impeller can, for example, have the same, a smaller or a larger diameter than the form-fitting section 20.
  • the impeller 100 may also, like the impeller shown in Fig. 2, be secured at the end by an additional shaft nut (not shown) and, for example, screwed against a shoulder on the shaft. Furthermore, the mounting portion 22 of the impeller 100 at least one additional fitting portion 26 before and / or after the form-fitting portion 20 and form with a corresponding fitting portion 26 of the shaft 100, for example, a transition fit or clearance fit.
  • FIG. 5 furthermore shows an enlarged section of the mounting section 22 of the shaft 120 for the second impeller according to FIG. 3.
  • the mounting portion 22 of the shaft 120 in this case has at least one form-fitting portion 20, as described above , where ⁇ in the form-fitting portion 20 is provided with a profile which schnei ⁇ a corresponding profile or positive locking profile in the impeller 100 during its mounting on the shaft 120 ⁇ det.
  • the form locking profile of the mold ⁇ circuit portion 20 shown in Figure 5. Is a knurling 34 axially parallel with play, in ⁇ grooves.
  • At one or both ends of the form-fitting portion 20 of the shaft 120 can thereby optionally ⁇ a circumferential recess 28 or a groove or a groove can be provided. This facilitates the formation of the knurl profile 34 on the shaft 120 example ⁇ example by means of knurling.
  • a fitting portion 26 may be provided in the mounting portion 22 for the impeller 100 at least to the impeller 100 in the assembled state a fit, for example, a transition ⁇ fitting or a clearance fit.
  • Fig. 6 is a cross section of a Form gleichab ⁇ section 20 and the form-fitting profile of a shaft 120 and an impeller 100 of a turbocharger in accordance with a white ⁇ more advanced embodiment of the invention.
  • the shaft 120 and the impeller 100 form a positive connection.
  • the form-fitting portion 20 of the shaft 120 and the corresponding positive-engagement portion 20 of the impeller 100 may be formed in the form of at least one tongue and groove joint, for example.
  • 20 of the shaft 120 and the impeller 100 may each be 36 (for example an elongate recess or a longitudinal groove) having at least one recess or groove both form-fitting portions at ⁇ play.
  • a corresponding spring element 38 or Ver ⁇ connecting piece is provided, which is inserted into the corresponding recess 40 of the form-fitting portion 20 of the impeller 100 during assembly.
  • a form fit between the shaft 120 and the impeller 100 can be formed.
  • the shaft 6 can be 120 for example, at least one or more one piece or integrally-trained with the shaft 120 rounded projections 42 (such as elongate meetrun ⁇ finished projections) than form-fit profile selectively ⁇ additionally or alternatively, as shown in Fig. With a dashed Line is indicated.
  • the shaft 120 with the Mon ⁇ tageabêt 22 with the at least one rounded Vor ⁇ jump 42 an impeller 100 is pushed with a correspondingly shaped rounded recess 44.
  • Fig. 7 shows a further cross-section of a Form gleichab ⁇ section 20 and the form-fitting profile of a shaft 120 and an impeller 100 of a turbocharger according to an additional embodiment of the invention.
  • the form-locking profile of the form-fitting portion 20 of the shaft 120 has at least one corresponding recess 46 or groove.
  • the impeller 100 in Fig. 7 are each provided with a corresponding projection 48, which is a ⁇ is guided into the associated groove or recess 46 of the shaft 120 when the Impeller 100 is pushed onto the shaft 120 ⁇ so as to form a positive connection between the impeller 100 and shaft 120.
  • the form-locking profile of the form-fitting portion of the shaft and impeller can be of any desired or be varied, provided that when connecting the shaft and impeller, a positive connection between the shaft and impeller can be ⁇ be placed riding.
  • the invention is not limited to the ge ⁇ showed interlocking profiles of shaft and impeller.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Turboladerwelle, welche wenigstens ein Laufrad aufweist, welches mit der Turboladerwelle eine Formschlussverbindung bildet.

Description

Beschreibung
Welle mit wenigstens einem Laufrad und Verfahren zur Befesti¬ gung eines Laufrads an einer Welle eines Turboladers
Die Erfindung betrifft eine Welle eines Turboladers mit we¬ nigstens einem Laufrad und ein Verfahren zur Befestigung eines Laufrads, insbesondere eines Verdichterlaufrads , an einer Welle eines Turboladers.
Turbolader weisen im Allgemeinen eine Turbine auf, die in einem Abgasstrom angeordnet ist und über eine Welle mit einem Verdichter im Ansaugtrakt verbunden ist. Auf der Welle sind dabei normalerweise ein Turbinenrad und ein Verdichterrad an- geordnet. Das Turbinenrad der Turbine wird durch den Abgas¬ strom eines angeschlossenen Motors angetrieben und treibt hierbei wiederum das Verdichterrad des Verdichters an. Hier¬ durch erhöht der Verdichter den Druck im Ansaugtrakt des Motors, so dass während des Ansaugtaktes eine größere Menge Luft in den Zylinder gelangt. Dies hat zur Folge, dass mehr Sauerstoff zur Verfügung steht und eine entsprechend größere KraftStoffmenge verbrannt werden kann.
Im Betrieb kann es nun zu einer Veränderung der Unwucht des Turboladers kommen. So erfährt der Turbinenläufer, während des Betriebs eines Turboladers an einem Motor, sehr hohe Drehzahlen. Bei kleinen Turboladern können dabei Drehzahlen von beispielsweise bis zu 250.000 U/min oder höher auftreten. Durch diese hohen Drehzahlen wird das Verdichterrad aufgrund der Zentrifugalkräfte radial gedehnt und axial verkürzt. Dies kann zu einem kurzzeitigen Lösen des Wellenverbandes führen. Durch dieses kurzzeitige Lösen kann sich nun das Verdichterrad auf der Welle verdrehen und somit zu einer Veränderung der Unwucht des Turboladerlaufzeugs führen. Diese Unwuchtve- ränderung an dem Turbolader macht sich hierbei häufig durch störende Pfeifgeräusche im Fahrzeug bemerkbar. Demnach ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Welle mit einer verbesserten Befestigung wenigstens eines Laufrads darauf bereitzustellen, sowie ein verbessertes Ver¬ fahren zum Befestigen eines Laufrads auf einer Welle.
Diese Aufgabe wird durch eine Welle mit den Merkmalen des Pa¬ tentanspruchs 1 gelöst.
Demgemäß wird erfindungsgemäß eine Turboladerwelle bereitges- teilt, welche wenigstens ein Laufrad aufweist, welches mit der Turboladerwelle eine Formschlussverbindung bildet.
Die Turboladerwelle hat dabei den Vorteil, dass durch die formschlüssige Verbindung zwischen Laufrad und Welle, ein un- gewolltes Lösen des Laufrads von der Welle im Betrieb verhin¬ dert werden kann.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschrei- bung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schemati¬ schen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht eines Verdichterlaufrads wel¬ ches auf einer Welle eines Turboladers befestigt ist ;
Fig. 2 eine Schnittansicht eines Laufrads, welches auf einer Welle eines Turboladers befestigt ist gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3 eine Perspektivansicht einer Welle mit einem
Laufrad, wobei die Welle einen Montageabschnitt aufweist zur Befestigung eines Laufrads gemäß ei ner zweiten Ausführungsform der Erfindung; Fig. 4 eine Schnittansicht eines Laufrads welches auf der Welle des Turboladers gemäß der zweiten Aus führungsform der Erfindung befestigbar ist;
Fig. 5 ein Ausschnitt des Montageabschnitts der Welle gemäß Fig. 4 zur Befestigung eines Laufrads;
Fig. 6 ein Querschnitt eines Formschlussabschnitt eines
Laufrads und einer Welle eines Turboladers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
Fig. 7 ein weiterer Querschnitt eines Formschlussab
Schnitts eines Laufrads und einer Welle eines
Turboladers gemäß einem zusätzlichen Ausführungs beispiel der Erfindung.
In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen - sofern nichts anderes angegeben ist - mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
In Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Verdichterlaufrads 10 gezeigt, welches auf einer Welle 12 eines Turboladers befes- tigt ist. Bisher wird das Verdichterrad 10 auf der Läuferwel- le bzw. Turboladerwelle 12 über eine KraftSchlussverbindung gegen ein Verdrehen gesichert.
Das Verdichterlaufrad 10 ist dabei kraftschlüssig mit der Welle 12 verbunden. Hierbei bildet das Verdichterlaufrad 10 in fertig montiertem Zustand mit der Welle 12 einen Bereich 14 mit einer Übergangspassung. Dazu wird das Verdichterlauf- rad 10 zuvor zunächst erwärmt, um dann anschließend auf die Welle 12 aufgeschoben und wieder abgekühlt zu werden. Mit an- deren Worten, es wird durch den Bereich 14 mit der Übergangspassung zwischen dem Verdichterlaufrad 10 und der Welle 12 ein radialer Kraftschluss erzeugt. Zusätzlich wird das Ver- dichterlaufrad 10 über eine Wellenmutter 16 am Ende gesi¬ chert. Auf diese Weise wird mittels der Wellenmutter 16 ein axialer Kraftschluss erzeugt. Der Kraftschluss wird dabei zum Teil durch den zuvor be¬ schriebenen Bereich 14 mit der Übergangspassung zwischen der Welle 12 und dem Verdichterlaufrad 10 erzeugt und zum größten Teil aber über das axiale Verspannen des sog. Wellenverbandes mittels der Wellenmutter 16 und einem zugehörigen Gewinde 18 auf der Welle 12.
In Fig. 2 ist nun eine Schnittansicht eines Laufrads 100 ge¬ zeigt, welches auf einer Welle 120 eines Turboladers befes¬ tigt ist gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
Gemäß der Erfindung wird das Laufrad 100 auf der Welle 120 gegen ein ungewolltes Verdrehen gesichert, durch Bereitstel¬ len eines Formschlusses zwischen dem Laufrad 100 und der Wel¬ le 120. Mit anderen Worten, das Laufrad 100 und die Welle 120 weisen wenigstens jeweils einen Formschlussabschnitt 20 auf über den das Laufrad 100 und die Welle 120 formschlüssig ver¬ bunden sind.
Bei der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, weist die Welle 120 einen Montageab¬ schnitt 22 auf, auf welchem das Laufrad 100, beispielsweise ein Verdichterlaufrad oder ein Turbinenlaufrad, aufgebracht wird. Der Montageabschnitt 22 der Welle 120 weist dabei gemäß der Erfindung wenigstens einen Formschlussabschnitt 20 auf, welcher eine formschlüssige Verbindung mit dem Laufrad 100 bildet. Der Formschlussabschnitt 22 der Welle 120 weist dabei einen Querschnitt oder Formschlussprofil auf welcher bzw. welches mit dem entsprechenden Querschnitt oder Formschluss¬ profil des Laufrads 100 einen Formschluss bildet. Der in Fig. 2 gezeigte Formschlussabschnitt 20 der Welle 120 weist we¬ nigstens einen Vorsprung 24 (z.B. einen Zahn oder Zacken) und/oder wenigstens eine Vertiefung auf. In dem in Fig. 2 ge- zeigten Beispiel weist der Formschlussabschnitt 20 der Welle 120 eine Rändelung auf mit mehreren Riefen oder Zacken bzw. Zähnen . Des Weiteren kann der Montageabschnitt 22 der Welle 120 wahl¬ weise zusätzlich wenigstens einen Passungsabschnitt 26 auf¬ weisen, oder wie in Fig. 2 gezeigt ist, z.B. zwei Passungsab¬ schnitte 26, welche mit dem jeweils zugeordneten Passungsab¬ schnitt oder Passungsabschnitten 26 des Laufrads 100 in fer- tig montiertem Zustand z.B. eine Spielpassung oder Übergangspassung bilden.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist der Formschlussabschnitt 20 von Welle 120 und Laufrad 100 mit einem z.B. vollständig um- laufenden Zackenprofil oder Rändelung versehen, beispielsweise mit einer Rändel mit achsparallelen Riefen (s.h. Fig. 2) . Ebenso kann auch der Formschlussabschnitt 20 von Welle 120 und Laufrad 100 mit einer Linksrändel und/oder Rechtsrändel versehen sein, um nur einige Beispiele zu nennen. Der Form- Schlussabschnitt 20 von Welle 120 und Laufrad 100 kann aber ebenso auch nur wenigstens einen Abschnitt mit einer Rände¬ lung aufweisen oder mehrere Abschnitte mit gleichen oder unterschiedlichen Rändelungen oder Zackenprofilen. Die Rändelung des Formschlussabschnitts 20 der Welle 120 kann dabei beispielsweise durch spanloses Rändeldrücken und/oder spanendes Rändelfräsen ausgebildet werden oder einem anderen geeigneten Verfahren. Zur Herstellung des entsprechenden Zackenprofils oder der entsprechenden Rändelung in dem korres- pondierenden Formschlussabschnitt 20 des Laufrads 100 kann das Zackenprofil oder die Rändelung beispielsweise mittels Fräsen hergestellt werden oder einem anderen geeigneten Verfahren . Wie in Fig. 2 gezeigt ist, können an wenigstens einem Ende des Formschlussabschnitts 20 der Welle 120 sowie an wenigs¬ tens einem Ende des Formschlussabschnitts 20 des Laufrads 100 eine Vertiefung 28 oder Ausdrehung bzw. Nut vorgesehen werden. Die Vertiefung 28 oder Nut dient dazu die Rändelung zu begrenzen, wenn diese in dem Formschlussabschnitt 20 ausge¬ bildet wird.
Zum Befestigen wird das Laufrad 100 schließlich auf den Montageabschnitt 22 der Welle 120 aufgeschoben, wobei das Lauf¬ rad 100 bei Bedarf zusätzlich erwärmt werden kann, wenn beispielsweise der Montageabschnitt 22 wenigstens einen zusätz- liehen Passungsabschnitt 26 aufweist, der mit dem Laufrad 100 eine Übergangspassung bildet. Ansonsten wird das Laufrad 100 mit seinem Formschlussabschnitt 20 auf den korrespondierenden Formschlussabschnitt 20 der Welle 120 aufgeschoben, so dass die Welle 120 und das Laufrad 100 mit ihren beiden Form- Schlussabschnitten 20 ineinander greifen und so einen Form- schluss bilden. Das Laufrad 100 kann dabei außerdem vorzugs¬ weise über eine Wellenmutter 26 am Ende zusätzlich gesichert werden, wobei das Laufrad 100 dabei gegen einen Absatz 30 auf der Welle 120 geschraubt werden kann, wie in Fig. 2 gezeigt ist.
In Fig. 3 ist weiter eine Perspektivansicht einer Welle 120 mit einem Laufrad 32 und einem Montageabschnitt 22 für ein zweites Laufrad 100 gemäß der zweiten Ausführungsform der Er- findung gezeigt.
Auf der Welle 120 ist ein Laufrad 32, beispielsweise ein Tur¬ binenlaufrad 32 vorgesehen. Zum Befestigen des Verdichterlaufrads 100 weist die Welle 120 einen Montageabschnitt 22 auf. Der Montageabschnitt 22 weist dabei wenigstens einen Formschlussabschnitt 20 auf, um die Welle 120 über einen Formschluss mit dem Verdichterlaufrad 100 zu verbinden, um einem ungewollten Lösen des Verdichterlaufrads 100 im Betrieb entgegenzuwirken. Dabei weist der Formschlussabschnitt 20 von Welle 120 und Laufrad 100 beispielsweise ebenfalls ein Zahn¬ profil oder Rändelprofil auf. Gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist der Formschlussabschnitts 20 bzw. dessen Formschlussprofil, hier z.B. ein Zahnprofil oder Rändelprofil, auf der Welle 120 derart ausgebildet, d.h. hier selbstschneidend ausgebildet, so dass es ein entsprechendes Formschlussprofil, hier z.B. Zahnprofil oder Rändelprofil, in einen Abschnitt des Laufrads 100 schneidet, um so den Abschnitt des Laufrads 100 als entspre¬ chenden Formschlussabschnitt 20 auszubilden. Dies hat den Vorteil, dass auf einen zusätzlichen Arbeitsschritt zum Aus- bilden des Formschlussabschnitts mit z.B. einem Zahnprofil oder einem Rändelprofil als Formschlussprofil verzichtet wer¬ den kann. Stattdessen wird beim Aufbringen des Laufrads 100 auf die Welle 120 der Formschluss direkt erzeugt, indem der Formschlussabschnitt 20 der Welle 120 beim Aufschieben des Laufrads 100, das entsprechende Formschlussprofil, hier z.B. Zahnprofil oder Rändelprofil, in das Laufrad 100 und dessen vorgesehenen Formschlussabschnitt 20 einschneidet. Ebenso kann auch umgekehrt ein Formschlussabschnitt 20 mit einem Formschlussprofil, wie z.B. einem Zahnprofil oder Rändelpro- fil, beispielsweise auf dem Laufrad 100 derart ausgebildet werden, d.h. hier z.B. selbstschneidend ausgebildet werden, so dass ein entsprechendes Formschlussprofil, hier z.B. Zahn¬ profil oder Ränderprofil, in einen Abschnitt der Welle 120 eingeschnitten werden kann, um so den Abschnitt der Welle 120 als entsprechenden Formschlussabschnitt 20 auszubilden.
Mit anderen Worten, bei der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird der Formschluss zwischen der Welle 120 und dem Laufrad 100 bei der Montage erzeugt bzw. bei der Montage des Laufrads 100 auf der Welle 120.
Neben dem Formschlussabschnitt 20 kann der Montageabschnitt 22 der Welle 120 außerdem wenigstens einen zusätzlichen Passungsabschnitt 26 vor und/oder nach dem Formschlussabschnitt 20 aufweisen und mit einem korrespondierenden Passungsabschnitt 26 des Laufrads 100, hier des Verdichterrads, z.B. eine Übergangspassung oder Spielpassung bilden. Des Weiteren können an wenigstens einem Ende des Formschluss¬ abschnitts 20 der Welle 120 sowie an wenigstens einem Ende des Formschlussabschnitts 20 des Laufrads 100 eine Vertiefung 28 oder Ausdrehung bzw. Nut vorgesehen werden. Die Vertiefung 28 oder Nut dient dazu die Rändelung zu begrenzen, wenn diese in dem jeweiligen Formschlussabschnitt 20 ausgebildet wird.
In Fig. 4 ist eine Schnittansicht eines Verdichterlaufrads 100 gezeigt, wie es später auf der Welle 120 des Turboladers gemäß Fig. 3 befestigt werden kann.
Wie zuvor beschrieben, wird gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung der Formschluss zwischen der Welle 120 und dem Laufrad 100 bei der Montage erzeugt. Das Verdichterlaufrad 100 weist daher beispielsweise einen Abschnitt auf, welche den späteren Formschlussabschnitt 20 mit der Welle 120 bil¬ det. Der Innendurchmesser dL des Verdichterlaufrads 100 ist vor dem späteren Formschlussabschnitt 20 ausreichend groß ge- wählt, so dass das Laufrad 100 auf die Welle 120 aufgeschoben werden kann und nur im Bereich des späteren Formschlussabschnitts 20 das Formschlussprofil, hier z.B. Zahnprofil oder Rändelprofil, eingeschnitten wird. Des Weiteren kann am Ende des späteren Formschlussabschnitts 20 wahlweise zusätzlich eine Vertiefung 28 oder ein Einstich bzw. eine Nut vorgesehen werden, um das Schneiden des Formschlussprofils, z.B. hier des Zahnprofils oder des Rändelpro¬ fils, zu begrenzen. Daran anschließend kann der Durchmesser des Laufrads beispielsweise den gleichen, einen kleineren oder einen größeren Durchmesser als der Formschlussabschnitt 20 aufweisen.
Das Laufrad 100 kann außerdem wie das in Fig. 2 gezeigte Laufrad, am Ende durch eine zusätzliche Wellenmutter (nicht dargestellt) gesichert werden und beispielsweise gegen einen Absatz auf der Welle geschraubt werden. Des Weiteren kann der Montageabschnitt 22 des Laufrads 100 wenigstens einen zusätzlichen Passungsabschnitt 26 vor und/oder nach dem Formschlussabschnitt 20 aufweisen und mit einem korrespondierenden Passungsabschnitt 26 der Welle 100 z.B. eine Übergangspassung oder Spielpassung bilden.
In Fig. 5 ist des Weiteren ein vergrößerter Ausschnitt des Montageabschnitts 22 der Welle 120 für das zweite Laufrad ge- mäß Fig. 3 gezeigt.
Der Montageabschnitt 22 der Welle 120 weist dabei wenigstens einen Formschlussabschnitt 20 auf, wie zuvor beschrieben, wo¬ bei der Formschlussabschnitt 20 mit einem Profil versehen ist, das ein entsprechendes Profil bzw. Formschlussprofil in das Laufrad 100 bei dessen Montage auf der Welle 120 schnei¬ det. Das in Fig. 5 gezeigte Formschlussprofil des Form¬ schlussabschnitts 20 ist dabei ein Rändelprofil 34 mit bei¬ spielsweise achsparallelen Riefen. An einen oder beiden Enden des Formschlussabschnitts 20 der Welle 120 kann dabei wahl¬ weise zusätzlich eine umlaufende Vertiefung 28 oder ein Einstich bzw. eine Nut vorgesehen werden. Dies erleichtert das Ausbilden des Rändelprofils 34 auf der Welle 120 beispiels¬ weise mittels Rändelfräsens .
Des Weiteren kann vor und/oder hinter dem Formschlussabschnitt 20 der Welle 120, in dem Montageabschnitt 22 für das Laufrad 100 wenigstens ein Passungsabschnitt 26 vorgesehen sein, so dass die Welle 120 mit dem Laufrad 100 in montiertem Zustand eine Passung bildet, beispielsweise eine Übergangs¬ passung oder einer Spielpassung.
Weiter ist in Fig. 6 ein Querschnitt eines Formschlussab¬ schnitts 20 und dessen Formschlussprofils einer Welle 120 und eines Laufrads 100 eines Turboladers gezeigt gemäß einem wei¬ teren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Welle 120 und das Laufrad 100 bilden dabei einen Formschluss. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, können der Formschlussabschnitt 20 der Welle 120 und der korrespondierende Formschlussabschnitt 20 des Laufrads 100 beispielsweise in Form wenigstens einer Nut- und Federverbindung ausgebildet sein. Dabei können bei¬ spielsweise beide Formschlussabschnitte 20 der Welle 120 und des Laufrads 100 jeweils wenigstens eine Vertiefung oder Nut 36 (z.B. eine längliche Vertiefung oder eine längliche Nut) aufweisen. Dabei ist beispielsweise in der zugeordneten Nut 36 der Welle 120 ein entsprechendes Federelement 38 oder Ver¬ bindungsstück vorgesehen, welches in die korrespondierende Vertiefung 40 des Formschlussabschnitts 20 des Laufrads 100 bei der Montage eingeführt wird. Mittels wenigstens einer solchen Nut /Federverbindung 36, 38 kann so ein Formschluss zwischen der Welle 120 und dem Laufrad 100 gebildet werden.
Ebenso kann die Welle 120 als Formschlussprofil wahlweise zu¬ sätzlich oder alternativ beispielsweise auch wenigstens eine oder mehrere einstückig oder integral mit der Welle 120 aus- gebildete abgerundete Vorsprünge 42 (z.B. längliche abgerun¬ dete Vorsprünge) aufweisen, wie in Fig. 6 mit einer gestrichelten Linie angedeutet ist. Auf die Welle 120 mit dem Mon¬ tageabschnitt 22 mit dem wenigstens einen abgerundeten Vor¬ sprung 42 wird ein Laufrad 100 aufgeschoben mit einer ent- sprechend geformten abgerundeten Vertiefung 44. Auf diese
Weise kann ebenfalls ein Formschluss zwischen der Welle 120 und dem Laufrad 100 bereitgestellt werden. Dabei muss der je¬ weilige Vorsprung 42 im Montageabschnitt 22 auf der Welle 120 nicht zwangsläufig länglich, d.h. z.B. in Längsrichtung der Welle 120 verlängert ausgebildet sein. Stattdessen kann der Vorsprung 42 beispielsweise auch kreisförmige ausgebildet sein (nicht dargestellt) und in die Vertiefung 44 des Lauf¬ rads 100 entsprechend eingeführt werden bzw. das Laufrad 100 mit seiner Vertiefung 44 auf die Welle 120 und den Vorsprung aufgeschoben werden. Fig. 7 zeigt einen weiteren Querschnitt eines Formschlussab¬ schnitts 20 und dessen Formschlussprofils einer Welle 120 und eines Laufrads 100 eines Turboladers gemäß einem zusätzlichen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Dabei weist das Formschlussprofil des Formschlussabschnitts 20 der Welle 120 wenigstens eine entsprechende Vertiefung 46 oder Nut auf. Dabei wird jedoch im Gegensatz zu der in Fig. 6 gezeigten Nut- und Federverbindung, das Laufrad 100 in Fig. 7 mit jeweils einem entsprechenden Vorsprung 48 versehen, der in die zugeordnete Nut oder Vertiefung 46 der Welle 120 ein¬ geführt wird, wenn das Laufrad 100 auf die Welle 120 aufge¬ schoben wird, um so einen Formschluss zwischen Laufrad 100 und Welle 120 zu bilden.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand der bevor¬ zugten Ausführungsbeispiele und Ausführungsformen beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfäl¬ tige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere können einzel- ne Merkmale der Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele in den Figuren 1 bis 7 miteinander kombiniert werden.
Grundsätzlich kann das Formschlussprofil des jeweiligen Formschlussabschnitts von Welle und Laufrad beliebig ausgebildet sein oder variiert werden, sofern beim Verbinden von Welle und Laufrad ein Formschluss zwischen Welle und Laufrad be¬ reitgestellt werden kann. Dies gilt für alle Ausführungsformen der Erfindung. Insbesondere ist die Erfindung auf die ge¬ zeigten Formschlussprofile von Welle und Laufrad nicht be- schränkt.

Claims

Patentansprüche
1. Turboladerwelle (120) welche wenigstens ein Laufrad (100) aufweist, welches mit der Turboladerwelle (120) eine Form- Schlussverbindung bildet.
2. Turboladerwelle nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass das Laufrad (100) wenigstens einen Formschlussabschnitt (20) aufweist, der mit einem zugeordneten Formschlussab¬ schnitt (20) der Welle (120) in montiertem Zustand eine Form¬ schlussverbindung bildet.
3. Turboladerwelle nach Anspruch 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass der Formschlussabschnitt (20) des Laufrads (100) eine Rändelung (34) aufweist, insbesondere eine Rändelung (34) mit achsparallelen Riefen, eine Linksrändelung oder eine
Rechtsrändelung, und die Welle (120) eine zu dem Laufrad (100) korrespondierende Rändelung aufweist, die mit dem Lauf¬ rad (100) einen Formschluss in montiertem Zustand bildet.
4. Turboladerwelle nach Anspruch 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die Rändelung (34) des Laufrads (100) und/oder der Welle (120) durch Fräsen oder Rändeldrücken ausgebildet ist.
5. Turboladerwelle nach wenigstens einem der Ansprüche 3 oder 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die Rändelung (34) des Laufrads (100) und/oder der Welle (120) derart ausgebildet ist, dass diese eine entsprechende Rändelung (34) in die Welle (120) bzw. das Laufrad (100) bei der Montage schneidet.
6. Turboladerwelle nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass das Laufrad (100) und die Welle (120) als Formschluss¬ verbindung wenigstens eine Nut- und Federelementverbindung (36, 38) aufweisen.
7. Turboladerwelle nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die Welle (120) wenigstens eine Vertiefung (46) auf- weist, in welche ein zugeordneter Vorsprung (48) des Laufrads (100) eingreift und wobei der Vorsprung (48) des Laufrads (100) mit der Vertiefung (46) der Welle (120) eine Form¬ schlussverbindung bildet.
8. Turboladerwelle nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass das Laufrad (100) wenigstens eine Vertiefung (40) auf¬ weist, in welche ein zugeordneter Vorsprung (42) der Welle (120) eingreift und wobei der Vorsprung (42) der Welle (120) mit der Vertiefung (40) des Laufrads (100) eine Formschluss¬ verbindung bildet.
9. Turboladerwelle nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die Welle (120) und das Laufrad (100) wenigstens einen Passungsabschnitt (26) aufweisen, wobei die Welle (120) und das Laufrad (100) in montiertem Zustand eine Übergangspassung oder Spielpassung bilden.
10. Turboladerwelle nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die Welle (120) und/oder das Laufrad (100) vor und/oder nach dem Formschlussabschnitt (20) eine umlaufende Vertiefung (28) aufweisen.
11. Turboladerwelle nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass das Laufrad (100) zusätzlich über eine Wellenmutter (16) an der Welle (120) befestigbar ist.
12. Verfahren zum Befestigen eines Laufrads (100) auf einer Turboladerwelle (120), wobei das Verfahren die Schritte auf- weist:
Bereitstellen einer Turboladerwelle (120) und eines Lauf¬ rads (100) mit einem Formschlussabschnitt (20) und
Formschlüssiges Verbindung der Turboladerwelle (120) mit dem Laufrad (100) mittels des Formschlussabschnitts (20).
13. Verfahren nach Anspruch 12,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass der Formschlussabschnitt (20) der Turboladerwelle (120) und/oder des Laufrads (100) selbstschneidend ausgebildet ist und ein entsprechendes Formschlussprofil in den Formschluss¬ abschnitt (20) des Laufrads (100) bzw. der Turboladerwelle (120) schneidet, um die Turboladerwelle (120) und das Laufrad (100) formschlüssig miteinander zu verbinden.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die Turboladerwelle (120) und das Laufrad (100) jeweils einen Formschlussabschnitt (20) aufweisen dessen Formschluss¬ profil durch Fräsen und/oder Prägen, insbesondere Rändeldrü- cken, ausgebildet ist.
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