DE102012207271A1 - Verfahren zum Verbinden einer Welle mit einem Rotationsbauteil und nach diesem Verfahren hergestellte Turboladerwelle - Google Patents
Verfahren zum Verbinden einer Welle mit einem Rotationsbauteil und nach diesem Verfahren hergestellte Turboladerwelle Download PDFInfo
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Abstract
Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung wenigstens eines Rotationsbauteils mit einer Welle bereitgestellt, wobei das wenigstens eine Rotationsbauteil eine zentrale Ausnehmung und die Welle einen ersten Abschnitt entlang der Welle und einen zweiten Abschnitt an einer Stirnseite der Welle aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Fixieren der Welle an ihrem ersten Abschnitt in der zentralen Ausnehmung des wenigstens einen Rotationsbauteils, so dass die Welle in radialer Richtung relativ zu dem wenigstens einen Rotationsbauteil festgelegt ist; und Fixieren der Welle an ihrem zweiten Abschnitt, so dass die Welle in axialer Richtung relativ zu dem wenigstens einen Rotationsbauteil festgelegt ist; wobei die Schritte des Fixierens jeweils in formschlüssiger Weise ausgeführt werden.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden einer Welle mit einem Rotationsbauteil, insbesondere einem Turbinen- und/oder Verdichterrad, und eine nach diesem Verfahren hergestellte Turboladerwelle.
- Stand der Technik
- Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zum Verbinden einer Welle mit einem Turbinenrad bzw. einem Verdichterrad bekannt, wobei diese Verfahren beispielsweise bei der Herstellung von Abgasturboladern für den Automobilbereich Anwendung finden. Hierbei ist insbesondere die abgasseitige Verbindung der Welle mit dem Turbinenrad von Interesse, da das Turbinenrad eines Abgasturboladers wesentlich höheren Temperaturen ausgesetzt ist als das von Frischluft umspülte Verdichterrad. Diese Verbindung ist deshalb von gesteigertem Interesse, da sich durch die in der Regel unterschiedlichen Materialien von Welle und Turbinenrad bzw. deren jeweiliger Wärmeausdehnungskoeffizienten bei den relativ hohen Temperaturen, welchen diese Bauteile ausgesetzt sind, Probleme bei der Art der Verbindung ergeben können.
- Aus der
DE 10 2010 010 136 A1 ist eine Turboladerwelle mit einem daran befestigten Laufrad bekannt, wobei Welle und Rad mittels einer Rändelung eine Formschlussverbindung bilden, welche die Welle in radialer Richtung gegenüber dem Laufrad festlegt. In axialer Richtung ist die Welle mittels einer Wellenmutter gegenüber dem Laufrad festgelegt, d.h. mittels einer Kraftschlussverbindung. - Offenbarung der Erfindung
- Die Erfindung schlägt unter einem ersten Aspekt gemäß Anspruch 1 ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung wenigstens eines Rotationsbauteils mit einer Welle vor, wobei das wenigstens eine Rotationsbauteil eine zentrale Ausnehmung und die Welle wenigstens einen ersten Abschnitt entlang der Welle und einen zweiten Abschnitt an einer Stirnseite der Welle aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Fixieren der Welle an ihrem ersten Abschnitt in der zentralen Ausnehmung des wenigstens einen Rotationsbauteils, so dass die Welle in radialer Richtung relativ zu dem wenigstens einen Rotationsbauteil festgelegt ist; und Fixieren der Welle an ihrem zweiten Abschnitt, so dass die Welle in axialer Richtung relativ zu dem wenigstens einen Rotationsbauteil festgelegt ist; wobei die Schritte des Fixierens jeweils in formschlüssiger Weise ausgeführt werden.
- Unter einem zweiten Aspekt gemäß Anspruch 12 schlägt die Erfindung eine Turboladerwelle vor, welche mit wenigstens einem Rotationsbauteil verbunden ist, wobei die Verbindung zwischen der Welle und dem Rotationsbauteil gemäß dem Verfahren nach dem ersten Aspekt ausgeführt ist.
- Vorteile der Erfindung
- Der Vorteil des Verfahrens bzw. der nach dem Verfahren hergestellten Turboladerwelle gemäß einer Ausführungsform ergibt sich daraus, dass die Welle lediglich jeweils durch eine Formschlussverbindung sowohl in radialer als auch in axialer Richtung gegenüber dem Rotationsbauteil, d.h. dem Turbinenrad und/oder dem Verdichterrad, festgelegt ist. Das heisst, die Verbindung zwischen Welle und/oder Verdichterrad ist auf besonders einfache Weise herstellbar, wobei auch Materialien verwendet werden können, welche sich sonst aufgrund ihrer Eigenschaften, wie zum Beispiel mechanische Bearbeitbarkeit und Wärmeausdehnungsverhalten, nur mit relativ großem kosten- und zeit-intensivem Aufwand bearbeiten lassen.
- Vorteilhafterweise umfasst der Schritt des Fixierens der Welle an ihrem ersten Abschnitt in der zentralen Ausnehmung des wenigstens einen Rotationsbauteils eine am ersten Abschnitt angeordnete exzentrische Ausgestaltung, und zwar exzentrisch in Umfangsrichtung der Welle, wobei die zentrale Ausnehmung des wenigstens einen Rotationsbauteils entsprechend der exzentrischen Ausgestaltung derart ausgebildet ist, so dass durch ein Verdrehen der Welle gegenüber der zentralen Ausnehmung die Welle in radialer Richtung formschlüssig festgelegt wird. Durch die exzentrische Ausgestaltung der Verbindung können die Fertigungstoleranzen relativ größer als herkömmlich sein, was geringere Kosten bedeutet.
- Ausserdem ist die Übertragungsleistung hinsichtlich des Drehmoments aufgrund der formschlüssigen Verbindung relativ hoch.
- Die Verbindung zwischen Welle und Rad ist ebenso aufgrund der Formschlüssigkeit der exzentrischen Ausgestaltung zudem selbsthemmend, aber wieder lösbar, da der Formschluß nur in einer Richtung wirkt.
- Ausserdem verstärkt sich bei Betrieb des Turboladers die Wirkung der formschlüssigen Verbindung von selber.
- Im Übrigen ist die Verbindung zwischen Welle und Rad auch selbstzentrierend.
- Es wird weiterhin bevorzugt, dass der Schritt des Fixierens der Welle an ihrem zweiten Abschnitt mittels eines Verstemmens einer Kugel in einer entsprechenden Ausnehmung an der einen Stirnseite der Welle erfolgt, so dass die Welle gegenüber dem wenigstens einen Rotationsbauteil in axialer Richtung formschlüssig festgelegt ist. Eine derartige Verbindung ist relativ einfach herzustellen und kostengünstig, insbesondere in der Massenproduktion.
- Vorzugsweise erfolgt der Schritt des Fixierens der Welle an ihrem ersten Abschnitt in der zentralen Ausnehmung des wenigstens einen Rotationsbauteils mittels einer am ersten Abschnitt angeordneten Rändelung, welche achsparallele Riefen entlang der Welle aufweist, wobei die zentrale Ausnehmung des wenigstens einen Rotationsbauteils eine korrespondierende Rändelung mit entsprechenden Riefen aufweist, so dass die Welle gegenüber der zentralen Ausnehmung des wenigstens einen Rotationsbauteils in radialer Richtung formschlüssig festgelegt ist. Auch diese Art der Verbindung ist von relativ hoher Verbindungsfestigkeit.
- Es wird ausserdem bevorzugt, dass nach dem Verstemmen der Kugel in der Ausnehmung an der einen Stirnseite der Welle ein Verschlussdeckelelement an der Stirnseite angeordnet wird, wobei das Verschlussdeckelelement ein zerspanbares Material aufweist, so dass ein Auswuchten des wenigstens einen Rotationsbauteils durch ein entsprechendes Bearbeiten bzw. Zerspanen des Verschlussdeckelelements erfolgen kann, was den Vorteil hat, dass das Rotationsbauteil für ein Auswuchten nicht bearbeitet werden muss.
- Vorteilhafterweise erfolgt ein Fixieren der Welle gegenüber dem wenigstens einen Rotationsbauteil sowohl mit dem ersten Abschnitt der Welle als auch mit dem zweiten Abschnitt der Welle zusammen in der zentralen Ausnehmung, wobei der erste Abschnitt der Welle und der zweite Abschnitt der Welle im Wesentlichen im Bereich der Stirnseite der Welle angeordnet sind. Somit muss das Rotationsbauteil nicht aufwändig in der Weise bearbeitet werden, dass sich die Welle vollständig durch das Rotationsbauteil hindurch erstreckt.
- Vorzugsweise weist die exzentrische Ausgestaltung in Umfangsrichtung der Welle wenigstens zwei, bevorzugt drei keilförmige Bereiche auf. Dabei weisen die keilförmigen Bereiche bevorzugt jeweils ein Steigungsverhältnis, in Umfangsrichtung der Welle gesehen, zwischen 1:25 bis 1:200 auf, was bei einem Verdrehen von Welle gegenüber Rotationsbauteil eine relativ hohe und sichere Verbindungsfestigkeit erzeugt, un dabei auch wieder lösbar ist.
- Vorzugsweise erfolgt das Fixieren der Welle an ihrem ersten Abschnitt in der zentralen Ausnehmung des wenigstens einen Rotationsbauteils mittels einer ersten und einer zweiten Spannhülse, welche jeweils in ihrer Längsrichtung geschlitzt sind, wobei die erste Spannhülse einen Innendurchmesser aufweist, welcher im Wesentlichen dem Aussendurchmesser der Welle entspricht, und die erste Spannhülse auf ihrer Aussenseite wenigstens zwei keilförmige Bereiche in Umfangsrichtung der Spannhülse aufweist, und die zweite Spannhülse einen Innendurchmesser korrespondierend zu dem Aussendurchmesser der ersten Spannhülse aufweist, wobei zum Fixieren der Welle gegenüber dem Rotationsbauteil die erste Spannhülse auf der Welle angeordnet wird, und dann die zweite Spannhülse über die erste Spannhülse geschoben wird, und dann die erste Spannhülse gegenüber der zweiten Spannhülse, mittels geeigneter Ausformungen jeweils an den Spannhülsen, einen Formschluss bildend verdreht wird, und zwar während die erste und zweite Spannhülse zusammen in der zentralen Ausnehmung des Rotationsbauteils angeordnet sind, so dass die erste Spannhülse formschlüssig mit der Welle festgelegt wird und die zweite Spannhülse formschlüssig mit der zentralen Ausnehmung des Rotationsbauteils festgelegt wird. Auch diese Art der Verbindung weist eine relativ hohe und sichere Festigkeit auf, und ist auch wieder lösbar.
- Weiterhin wird bevorzugt, dass das wenigstens eine Rotationsbauteil ein Turbinenrad und/oder Verdichterrad eines Turboladers ist, wobei das Turbinen- bzw. Verdichterrad vorzugsweise aus Titan-Aluminid hergestellt sein kann, welches eine besonders hohe Festigkeit bei gleichzeitig relativ niedrigem Gewicht aufweist.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsformen in Verbindung mit den Figuren erläutert, wobei:
-
1 eine Welle und ein Turbinenrad gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt; -
2 eine Welle und ein Turbinenrad gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt; -
3 eine Welle und ein Turbinenrad gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt; -
4 eine Welle und ein Turbinenrad gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt; -
5a und5b eine Welle und ein Turbinenrad gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung zeigen; und -
6a und6b eine Welle und ein Turbinenrad gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung zeigen. - Ausführungsformen der Erfindung
- Anhand von
1 soll nun eine erste Ausführungsform der Erfindung erläutert werden. - In
1 ist in eher schematischer und explosionsartiger Weise eine Welle10 dargestellt, welche sich – in zunächst unverbundener Weise – durch eine zentrale Ausnehmung20 eines Rotationsbauteils30 hindurch erstreckt, welches im dargestellten Beispiel ein Turbinenrad eines in seiner Gesamtheit nicht gezeigten Turboladers einer Verbrennungskraftmaschine ist. Ausserdem ist in1 eine Kugel40 dargestellt, deren Funktion weiter unten detailliert erläutert wird. - Die Anordnung der in
1 dargestellten Komponenten ist zum Zwecke der Erläuterung der Verfahrensschritte so gewählt, dass die Komponenten, wie bereits oben erwähnt, noch nicht miteinander verbunden sind. - Die Welle
10 weist einen ersten Abschnitt50 und einen zweiten Abschnitt60 auf, wobei der zweite Abschnitt60 ein Ende der Welle10 bildet, während das zweite Ende der Welle10 nicht dargestellt ist, da die Welle10 der besseren Übersichtlichkeit wegen in der Darstellung in1 unterbrochen ist. In der in1 gezeigten Darstellung würde sich die Welle10 weiter erstrecken (in der Zeichnung in1 nach unten), so dass an ihrem anderen Ende beispielsweise ein Verdichterrad befestigt sein könnte. Grundsätzlich ist es aber für das beschriebene Verfahren nicht von Bedeutung, ob es sich um ein Turbinenrad oder ein Verdichterrad handelt. - Der erste Abschnitt
50 der Welle10 weist eine exzentrische Ausgestaltung70 auf, d.h. einen Vorsprung71 in der Form eines Exzenters mit Bezug auf die Längsachse11 der Welle10 , sowie einen an den Vorsprung71 angrenzenden kragenförmigen Anschlag72 , der einen größeren Durchmesser als der Vorsprung71 aufweist. - Die zentrale Ausnehmung
20 korrespondiert hinsichtlich ihres Innendurchmessers und ihrer Gestalt mit dem exzentrischen Vorsprung71 , d.h. die Welle10 läßt sich in der Art einer Spielpassung axial in die Ausnehmung20 einführen, und zwar bis der Anschlag72 an der Ausnehmung20 anliegt, und durch radiales Verdrehen der Welle10 gegenüber der Ausnehmung20 derart fixieren, dass die Welle10 in radialer Richtung relativ zu dem Turbinenrad30 festgelegt ist. - In axialer Richtung relativ zum Turbinenrad
30 wird die Welle10 durch Einpressen der Kugel40 in eine (in der1 nicht dargestellte) Ausnehmung, welche sich am zweiten Abschnitt60 der Welle10 befindet, d.h. an einer Stirnseite65 der Welle10 , fixiert bzw. festgelegt. Durch das Einpressen bzw. Verstemmen der Kugel40 in die Ausnehmung am zweiten Bereich der Welle10 entsteht ein Verstemmwulst, welcher die Festlegung der Welle10 in axialer Richtung relativ zum Turbinenrad30 ermöglicht. - Somit ist die Welle
10 relativ zum Turbinenrad30 sowohl in radialer Richtung als auch in axialer Richtung lediglich jeweils in formschlüssiger Weise fixiert. -
2 illustriert eine zweite Ausführungsform der Erfindung. - Wiederum sind die Komponenten, d.h. die Welle
10 , das Turbinenrad30 und die Kugel40 , explosionsartig in einem unverbundenen Zustand dargestellt. - Diesmal umfasst der erste Abschnitt
50 jedoch, im Unterschied zur1 , statt des exzentrisch ausgebildeten Vorsprungs einen mit Längsriefen73 ausgebildeten Vorsprung71 auf. Ein kragenförmiger Anschlag72 in2 entspricht im Wesentlichen dem Anschlag72 aus1 . - Entsprechend dem mit Längsriefen
73 ausgebildeten Vorsprung71 korrespondiert eine Ausnehmung20 hinsichtlich ihres Durchmessers und der Ausbildung mit entsprechenden Riefen74 mit dem Vorsprung71 , wobei die Riefen74 komplementär zu den am Vorsprung71 ausgebildeten Längsriefen73 sind. - Ein Fixieren der Welle
10 gegenüber dem Turbinenrad30 erfolgt wiederum, indem der erste Bereich50 in die Ausnehmung20 soweit eingeführt wird, bis der Anschlag72 an der Ausnehmung20 anliegt, und dass die Riefen73 in die Riefen74 formschlüssig eingreifen. Somit ist die Welle10 gegenüber dem Turbinenrad30 in radialer Richtung festgelegt. - Analog zu dem oben zu
1 Gesagten wird dann die Welle10 in axialer Richtung mittels der Kugel40 in einer im zweiten Abschnitt60 angeordneten (hier nicht dargestellten) Ausnehmung verstemmt. -
3 illustriert eine dritte Ausführungsform der Erfindung, wobei, im Gegensatz zu den in1 und2 gezeigten Ausführungsformen, der erste Abschnitt50 und der zweite Abschnitt60 der Welle10 , bezogen auf die Längsachse11 der Welle10 , sozusagen zusammenfallen. Hierbei zeigt3 bereits das Ergebnis des Verfahrens, d.h. den verbundenen Zustand von Welle10 mit Turbinenrad30 . Der besondere Unterschied bei dieser Ausführungsform im Vergleich zu den vorigen Ausführungsformen ist der, dass sich die Welle10 nicht vollständig durch das Turbinenrad30 hindurch erstreckt, sondern nur bis zur Tiefe der zentralen Ausnehmung20 . Ein vollständiges Durchbohren des Turbinenrads30 ist also nicht notwendig. - Ansonsten ist die Art der Fixierung der Welle
10 gegenüber dem Turbinenrad30 sowohl in radialer Hinsicht als auch in axialer Hinsicht analog zu den mit Bezug auf1 und2 erläuterten Ausführungsformen. Die Art der radialen Fixierung der Welle10 durch ihren ersten Abschnitt50 in der Ausnehmung20 des Turbinenrads30 kann beispielsweise über einen Exzenter oder über eine Rändelung, d.h. mit Riefen. Die Art der axialen Fixierung der Welle10 durch ihren zweiten Abschnitt60 gegenüber dem Turbinenrad30 erfolgt wiederum mittels einer Kugel40 , welche in einer, in3 im Querschnitt dargestellten, Ausnehmung41 verstemmt ist. -
4 illustriert eine vierte Ausführungsform der Erfindung, wobei diese Ausführungsform im Wesentlichen den mit Bezug auf1 und2 erläuterten Ausführungsformen entspricht, mit dem Unterschied, dass an der Stirnseite65 der Welle10 ein Verschlussdeckelelement80 angebracht ist. - Dieses Verschlussdeckelelement
80 ist aus einem relativ leicht zu zerspanendem Material hergestellt, um so die Anordnung von Welle10 mit daran befestigtem Turbinenrad30 in einfacher Weise auswuchten zu können, da es ansonsten relativ schwieriger sein könnte, ein Auswuchten durch Bearbeiten des Turbinenrads30 zu erzielen, und zwar aufgrund des relativ harten Materials des Turbinenrads30 , wie z.B. Titanaluminid. - Ansonsten erfolgt die Befestigung der Welle
10 an dem Turbinenrad30 wie oben bereits erläutert. -
5a und5b illustrieren eine fünfte Ausführungsform der Erfindung, wobei diese Ausführungsform am ehesten der mit Bezug auf1 erläuterten Ausführungsform entspricht. - Mit Bezug auf
5b , welche eine Querschnittsansicht des ersten Abschnitts50 der Welle10 in5a zeigt, soll der wesentliche Unterschied zu der mit Bezug auf1 erläuterten Ausführungsform erklärt werden. - Wie sich anhand von
5b erkennen läßt, weist der exzentrische Vorsprung71 drei keilförmige Bereiche71a ,71b ,71c auf, welche im Wesentlichen die Funktion des Exzenters der Ausführungsform mit Bezug auf1 ersetzen. Das Steigungsverhältnis dieser keilförmigen Bereiche71a ,71b ,71c , d.h. das Verhältnis von Bereichslänge L zu Bereichshöhe H, welche im dargestellten Beispiel in5b für den keilförmigen Bereich71a eingezeichnet sind, liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1:25 bis 1:200, so dass sich eine relativ sichere selbsthemmende Verbindung zwischen Welle10 und Turbinenrad30 ergibt, wenn die Welle10 mit ihrem Abschnitt50 in der zentralen Ausnehmung20 gegenüber dem Turbinenrad30 verdreht wird und die Ausnehmung20 entsprechend komplementär zu den keilförmigen Bereichen71a ,71b ,71c ausgebildet ist (in5a jedoch nicht dargestellt). - Es ist jedoch auch denkbar, dass nur zwei keilförmige Bereiche oder auch mehr als drei keilförmige Bereiche, wie in
5b dargestellt, vorhanden sind. -
6a und6b illustrieren eine sechste Ausführungsform der Erfindung, wobei diese Ausführungsform als eine Abwandlung der mit Bezug auf5a und5b erläuterten Ausführungsform verstanden werden kann. - Mit Bezug auf
6b , welche sich aus drei Detailansichten I, II, III des ersten Abschnitts50 der Welle10 in6a zusammensetzt, soll der wesentliche Unterschied zu der mit Bezug auf5a und5b erläuterten Ausführungsform erklärt werden. - Wie in
6bI dargestellt umfasst der erste Abschnitt50 der Welle10 zwei ineinander gesteckte Spannhülsen91 ,92 , welche zusammen auf der Welle10 angeordnet sind. In dem in6bI dargestellten Beispiel sind die beiden Spannhülsen91 ,92 als in der zentralen Ausnehmung20 des Turbinenrads30 befindlich gezeigt, wobei nur ein Teil des Turbinenrads30 dargestellt ist. -
6bII zeigt nochmals die beiden Spannhülsen91 ,92 für sich genommen, aber aus einer anderen Perspektive. Hierbei ist insbesondere zu erkennen, dass die Spannhülse92 innerhalb der Spannhülse91 angeordnet ist, wobei der Aussendurchmesser der Spannhülse92 in der Art einer Spielpassung etwas kleiner ist als der Innendurchmesser der Spannhülse91 . Der Innendurchmesser der Spannhülse92 ist etwas größer als der Aussendurchmesser der Welle10 . Ausserdem zeigt6bII , dass die Spannhülsen91 ,92 jeweils einen kragenförmigen Anschlag72a ,72b in der Form eines Sechsecks aufweisen, welche zusammen den Anschlag72 bilden. Die Anschläge72a ,72b dienen dazu, die Spannhülsen91 ,92 mithilfe beispielsweise eines Maulschlüssels gegeneinander zu verdrehen. -
6bIII schließlich zeigt eine Querschnittsansicht der beiden Spannhülsen91 ,92 . Hierbei ist zum einen zu erkennen, dass die Spannhülsen91 ,92 jeweils einen Schlitz93 bzw.94 aufweisen, deren Funktion noch erläutert wird. Zum anderen ist zu erkennen, dass die Spannhülse92 entlang ihres Aussenumfangs drei keilförmige Bereiche92a ,92b ,92c aufweist, und zwar in Analogie zu den keilförmigen Bereichen71a ,71b ,71c in5b . Entsprechend weist die Spannhülse91 entlang ihres Innenumfangs komplementär zu den keilförmigen Bereichen92a ,92b ,92c der Spannhülse92 ausgebildete keilförmige Bereiche91a ,91b ,91c auf, und zwar in Analogie zu keilförmigen Bereichen innerhalb der zentralen Ausnehmung20 in5a (dort jedoch nicht dargestellt). - Werden nun die Spannhülsen
91 ,92 gegeneinander verdreht, in der6bIII dargestellt durch Pfeile P1, P2, und zwar während die Spannhülsen91 ,92 auf der Welle10 und in der zentralen Ausnehmung20 des Turbinenrads30 angeordnet sind, dann ergibt die Wechselwirkung der keilförmigen Bereiche91a ,91b ,91c mit den keilförmigen Bereichen92a ,92b ,92c Folgendes: Der Innendurchmesser der Spannhülse92 verringert sich, da die keilförmigen Bereiche91a ,91b ,91c bei Verdrehung auf die Spannhülse92 drücken und der Schlitz94 ein Verringern des Innendurchmessers der Spannhülse92 zuläßt. Gleichzeitig vergößert sich der Aussendurchmesser der Spannhülse91 aufgrund der Wechselwirkung der keilförmigen Bereiche und aufgrund des Vorhandenseins des Schlitzes93 , so dass sich der Aussenumfang der Spannhülse91 an den Innenumfang der Ausnehmung20 anpresst, und somit eine – in radialer Richtung festgelegte – formschlüssige, und wieder lösbare, Verbindung zwischen Welle10 und Turbinenrad30 hergestellt wird. Der kragenförmige Anschlag72a liegt dabei an der Ausnehmung20 an. - Eine Fixierung in axialer Richtung erfolgt wie oben mit Bezug auf die anderen Ausführungsformen bereits erläutert.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010010136 A1 [0003]
Claims (12)
- Verfahren zur Herstellung einer Verbindung wenigstens eines Rotationsbauteils (
30 ) mit einer Welle (10 ), wobei das wenigstens eine Rotationsbauteil (30 ) eine zentrale Ausnehmung (20 ) und die Welle (10 ) wenigstens einen ersten Abschnitt (50 ) entlang der Welle (10 ) und einen zweiten Abschnitt (60 ) an einer Stirnseite (65 ) der Welle (10 ) aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: – Fixieren der Welle (10 ) an ihrem ersten Abschnitt (50 ) in der zentralen Ausnehmung (20 ) des wenigstens einen Rotationsbauteils (30 ), so dass die Welle (10 ) in radialer Richtung relativ zu dem wenigstens einen Rotationsbauteil (30 ) festgelegt wird; und – Fixieren der Welle (10 ) an ihrem zweiten Abschnitt (60 ), so dass die Welle (10 ) in axialer Richtung relativ zu dem wenigstens einen Rotationsbauteil (30 ) festgelegt wird; wobei die Schritte des Fixierens jeweils in formschlüssiger Weise ausgeführt werden. - Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Fixierens der Welle (
10 ) an ihrem ersten Abschnitt (50 ) in der zentralen Ausnehmung (20 ) des wenigstens einen Rotationsbauteils (30 ) mittels einer am ersten Abschnitt (50 ) angeordneten exzentrischen Ausgestaltung (71 ) exzentrisch in Umfangsrichtung der Welle (10 ) erfolgt, wobei die zentrale Ausnehmung (20 ) des wenigstens einen Rotationsbauteils (30 ) entsprechend der exzentrischen Ausgestaltung (71 ) gebildet ist, so dass durch ein Verdrehen der Welle (10 ) gegenüber der zentralen Ausnehmung (20 ) die Welle (10 ) in radialer Richtung formschlüssig festgelegt wird. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt des Fixierens der Welle (
10 ) an ihrem zweiten Abschnitt (60 ) mittels eines Verstemmens einer Kugel (40 ) in einer entsprechenden Ausnehmung an der einen Stirnseite (65 ) der Welle (10 ) erfolgt, so dass die Welle (10 ) gegenüber dem wenigstens einen Rotationsbauteil (30 ) in axialer Richtung formschlüssig festgelegt wird. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, wobei der Schritt des Fixierens der Welle (
10 ) an ihrem ersten Abschnitt (50 ) in der zentralen Ausnehmung (20 ) des wenigstens einen Rotationsbauteils (30 ) mittels einer am ersten Abschnitt (50 ) angeordneten Rändelung (71 ) erfolgt, welche achsparallele Riefen (73 ) entlang der Welle (10 ) aufweist, wobei die zentrale Ausnehmung (20 ) des wenigstens einen Rotationsbauteils (30 ) eine korrespondierende Rändelung mit Riefen (74 ) aufweist, so dass die Welle (10 ) gegenüber der zentralen Ausnehmung (20 ) des wenigstens einen Rotationsbauteils (30 ) in radialer Richtung formschlüssig festgelegt wird. - Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei nach dem Verstemmen der Kugel (
40 ) in der Ausnehmung an der einen Stirnseite (65 ) der Welle (10 ) ein Verschlussdeckelelement (80 ) an der Stirnseite (65 ) angeordnet wird, wobei das Verschlussdeckelelement (80 ) ein zerspanbares Material aufweist, so dass ein Auswuchten des wenigstens einen Rotationsbauteils (30 ) durch ein entsprechendes Bearbeiten, vorzugsweise Zerspanen des Verschlussdeckelelements (80 ) erfolgen kann. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Fixieren der Welle (
10 ) gegenüber dem wenigstens einen Rotationsbauteil (30 ) mit dem ersten Abschnitt (50 ) der Welle (10 ) und mit dem zweiten Abschnitt (60 ) der Welle (10 ) zusammen in der zentralen Ausnehmung (20 ) erfolgt, wobei der erste Abschnitt (50 ) der Welle (10 ) und der zweite Abschnitt (60 ) der Welle (10 ) im Wesentlichen im Bereich der Stirnseite (65 ) der Welle (10 ) angeordnet sind. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die exzentrische Ausgestaltung (
71 ) in Umfangsrichtung der Welle (10 ) drei keilförmige Bereiche (71a ,71b ,71c ) aufweist. - Verfahren nach Anspruch 7, wobei die keilförmigen Bereiche (
71a ,71b ,71c ) jeweils ein Steigungsverhältnis, in Umfangsrichtung der Welle, zwischen 1:25 bis 1:200 aufweisen. - Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Fixieren der Welle (
10 ) an ihrem ersten Abschnitt (50 ) in der zentralen Ausnehmung (20 ) des wenigstens einen Rotationsbauteils (30 ) mittels einer ersten Spannhülse (92 ) und einer zweiten Spannhülse (91 ) erfolgt, welche jeweils in ihrer Längsrichtung Schlitze (93 ,94 ) aufweisen, wobei die erste Spannhülse (92 ) einen Innendurchmesser aufweist, welcher im Wesentlichen dem Aussendurchmesser der Welle (10 ) entspricht, und wobei die erste Spannhülse (92 ) auf ihrer Aussenseite drei in ihrer Umfangsrichtung sich erstreckende keilförmige Bereiche (92a ,92b ,92c ) aufweist, und die zweite Spannhülse (91 ) einen Innendurchmesser korrespondierend zu dem Aussendurchmesser der ersten Spannhülse (92 ) aufweist, wobei zum Fixieren der Welle (10 ) gegenüber dem Rotationsbauteil (30 ) die erste Spannhülse (92 ) auf der Welle (10 ) angeordnet wird, die zweite Spannhülse (91 ) über die erste Spannhülse (92 ) geschoben wird, und die erste Spannhülse (92 ) gegenüber der zweiten Spannhülse (91 ), mittels geeigneter Ausformungen (72a ,72b ) jeweils an den Spannhülsen (92 ,91 ), einen Formschluss bildend verdreht wird, wobei die erste und zweite Spannhülse (92 ,91 ) zusammen in der zentralen Ausnehmung (20 ) des Rotationsbauteils (30 ) angeordnet sind, so dass die erste Spannhülse (92 ) formschlüssig mit der Welle (10 ) festgelegt wird und die zweite Spannhülse (91 ) formschlüssig mit der zentralen Ausnehmung (20 ) des Rotationsbauteils (30 ) festgelegt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das wenigstens eine Rotationsbauteil (
30 ) ein Turbinenrad und/oder Verdichterrad eines Turboladers ist. - Verfahren nach Anspruch 10, wobei das wenigstens eine Rotationsbauteil (
30 ) aus Titan-Aluminid hergestellt ist. - Turboladerwelle, welche mit wenigstens einem Rotationsbauteil (
30 ) verbunden ist, wobei die Verbindung zwischen der Welle (10 ) und dem Rotationsbauteil (30 ) gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgeführt ist.
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