Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rotationsverbindung zwischen miteinander rotierbaren Teilen, ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Rotationsverbindung, eine Spannhülse für eine Rotationsverbindung und ein Verfahren zum Herstellen einer RotationsVerbindung .

Gattungsgemässe Rotationsverbindungen zwischen einer Welle und einem Rotor werden beispielsweise in elektrischen Maschinen oder in Verdichtern oder Turbinen verwendet, wobei der Rotor durch beispielsweise ein Verdichter- oder Turbinenrad gebildet ist. Die Welle kann beispielsweise unmittelbar mit dem Rotor verbunden werden, wofür im Stand der Technik etwa eine Pressverbindung eingesetzt wird. Weiterhin ist es bekannt, zwischen den genann ^¬ ten Bauteilen eine Hülse vorzusehen.

In der DE 28 34 834 AI sind beispielsweise elektrische Maschinen mit einer in zwei Lagern gelagerten Läuferwelle offenbart. In einem Ausführungsbeispiel ist eine Dämpfungshülse vorgesehen, die in radialer Richtung zwischen einem Wellenende und einem Innenring eines Kugellagers angeordnet ist und die als schwin- gungsdämpfendes Element dient.

Das Dokument US 3,146,635 befasst sich mit dem Eliminieren von Unwuchten in Welle-Rotor-Verbindungen. Offenbart ist eine Turboverdichtereinheit mit einer Welle, an der ein Turbinenrotor mit Schaufeln und ein Verdichterrotor mit Schaufeln befestigt sind. Die Befestigung erfolgt durch eine axiale Klemmung, die mit Hilfe von Spannmuttern erreicht wird. Zwischen Welle und Ro ^¬ toren sind zwei Hülsen angeordnet, die in die Rotoren einge ^¬ schrumpft und auf die Welle aufgepresst sind. Die Hülsen verfü ^¬ gen über kragenförmige Stege, an denen die Hülsen nach innen und nach aussen an der Welle und den Rotoren festgelegt sind. Hier- durch sollen Unwuchten unabhängig von der Drehgeschwindigkeit und der Temperatur verhindert werden.

Vor allem in äusserst schnell rotierenden Systemen besteht häufig das Problem, dass im Betrieb aufgrund von Fliehkräften zwischen Welle und Rotor keine ausreichenden Radialkräfte mehr be ^¬ stehen, um die erforderlichen Drehmomente übertragen zu können, oder dass Welle und Rotor sogar ganz ausser Kontakt geraten. Dies wird gelegentlich als „Abheben" bezeichnet. Auch bei hohen Temperaturbeanspruchungen kann ein derartiges Abheben auftreten, beispielsweise wenn Welle und Rotor verschiedenen Temperaturen ausgesetzt sind und/oder verschiedene Wärmeausdehnungskoeffi ^¬ zienten aufweisen. Um das Abheben zu vermeiden, muss oftmals auf bestimmte Kombination von Materialien der Welle und des Rotors verzichtet werden, die aus anderen Gründen vorteilhaft wären. Von besonderer Relevanz ist bei hohen Drehzahlen auch eine möglichst exakte Zentrierung des Rotors und der Welle relativ zuei ^¬ nander, sodass Unwuchten vermieden werden können.

Die Hülsen der in US 3,146,635 offenbarten Systeme sind nicht zur Übertragung von Drehmomenten geeignet, insbesondere nicht bei hohen Fliehkräften und/oder Temperaturen und/oder Temperaturunterschieden. Stattdessen wird in US 3,146,635 eine Spannmutter verwendet, mit der die Welle und der Rotor zur Übertra ^¬ gung von Drehmomenten miteinander verspannt werden. Diese Konstruktion erlaubt jedoch keine präzise Ausrichtung des Rotors relativ zur Welle. Zudem ist erfordert sie eine axiale Befesti ^¬ gung und damit eine fest vorgegebene axiale Position.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Rotationsverbindung zwischen zwei miteinander rotierenden Teilen bereitzustellen, die die oben genannten Nachteile nicht aufweist. Insbesondere sollen also Drehmomente übertragen und das Abheben verhindert werden, und zwar selbst wenn hohe Drehzahlen und/oder Temperaturen und/oder Temperaturunterschiede zwischen Welle und Rotor herrschen. Dabei soll eine möglichst freie, aber dennoch exakte Positionierung ermöglicht werden, und zwar sowohl eine axiale Positionierung als auch eine Zentrierung zur Vermeidung von Unwuchten. Ausserdem sollen Kombinationen der Materialien von Welle und Rotor und auch Temperaturbereiche zugänglich ge ^¬ macht werden, die mit einer reinen Pressverbindung und auch mit einer zusätzlichen Sicherung mit Hilfe von Gewinden nicht möglich wären. Auch die Montage im Serienprozess soll möglichst vereinfacht werden.

In einem ersten Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Rotationsverbindung zwischen miteinander rotierbaren Teilen, die eine Welle, einen Rotor und mindestens eine Spann ^¬ hülse enthält. Als Rotor wird hier und im Folgenden jegliches um eine Rotationsachse rotierbare Bauteil angesehen; der Begriff ist also nicht beschränkt auf einen von einem Motor angetriebe ^¬ nen Rotor. Die Spannhülse ist in radialer Richtung zwischen der Welle und dem Rotor eingespannt. Dabei können sich in zumindest einem axialen Bereich die Welle radial innerhalb der Spannhülse und der Rotor radial ausserhalb der Spannhülse befinden. Alter ^¬ nativ können sich in zumindest einem axialen Bereich der Rotor radial innerhalb der Spannhülse befinden und die Welle radial ausserhalb der Spannhülse.

Die Spannhülse lässt zumindest bei Rotation in zumindest einem Drehzahlbereich in wenigstens einer, bevorzugt in jeder zu einer Rotationsachse der Welle und des Rotors senkrechten Schnittebene einen radialen Spalt zwischen Welle und Rotor frei. Ein solcher radialer Spalt kann auch beim Stillstand freigelassen sein. Es liegt aber ebenso im Rahmen der Erfindung, dass beim Stillstand oder bei geringen Drehzahlen kein solcher radialer Spalt freigelassen wird, sofern in zumindest einem Drehzahlbereich ein solcher radialer Spalt freigelassen wird. Der genannte Drehzahlbe ^¬ reich kann beispielsweise ein Bereich von 10 '000 U/min bis l'OOO'OOO U/min, bevorzugt von 50 '000 U/min bis 600 '000 U/min, besonders bevorzugt von 80 '000 U/min bis 400 '000 U/min sein.

Das genannte Ausbleiben eines radialen Spaltes im Stillstand kann beispielsweise dann auftreten, wenn Welle, Spannhülse und Rotor in einer Presspassung hergestellt wurden. So können etwa Welle, Spannhülse und Rotor bei der Herstellung unterschiedlich geschrumpft werden. Beispielsweise kann sich der Rotor beim Schrumpfen stärker zusammenziehen als die Spannhülse. Die

Presspassung kann durch eine plastische Verformung oder durch Lastzyklen hervorgerufen werden.

Der genannte radiale Spalt kann dabei in einzelnen axialen Ab ^¬ schnitten der Spannhülse zwischen Welle und Spannhülse und/oder zwischen Spannhülse und Rotor und/oder zwischen radialen Abschnitten der Spannhülse vorliegen.

Aufgrund der Ausbildung und Anordnung der Spannhülse kann das Abheben selbst unter vergleichsweise hohen Drehzahl- und Tempe ^¬ raturbeanspruchungen wirkungsvoll verhindert werden, so dass auch unter diesen Bedingungen zuverlässig Drehmomente übertragen werden können. Ein Abheben wird nämlich dadurch verhindert, dass sich die Spannhülse verformen kann, wobei sich die Breite des zwischen Welle und Rotor gebildeten radialen Spaltes in Abhängigkeit von Temperatur und Fliehkraft ändern kann. Somit können elastische Verformungen von Welle und/oder Rotor kompensiert werden, und die Radialkräfte zwischen Welle und Rotor sind aus ^¬ reichend, um Drehmomente zwischen Welle und Rotor übertragen zu können. Weiterhin sind gewisse Kombinationen von Materialien des Rotors und der Welle möglich, die sich mit einer reinen Press ^¬ verbindung nicht erreichen Hessen. Dies erweitert die Möglichkeiten für den Einsatz neuer Materialkombinationen erheblich. Zudem kann durch die Spannhülse eine federnde Verbindung zwischen Welle und Rotor erreicht werden, was der Reduktion von Spannungen in den Bauteilen dienen kann. Erfindungsgemäss ist die Spannhülse zum Übertragen von Drehmo ^¬ menten zwischen der Welle und dem Rotor derart ausgebildet und angeordnet ist, dass der Rotor ausschliesslich von der Spannhülse an der Welle gehalten ist. Insbesondere kann die Spannhülse zum Übertragen von Drehmomenten von der Welle auf den Rotor ausgebildet sein. Alternativ ist es natürlich auch möglich, dass mit Hilfe der Spannhülse Drehmomente vom Rotor auf die Welle übertragen werden, oder dass in verschiedenen Betriebszuständen wahlweise Drehmomente von der Welle auf den Rotor oder vom Rotor auf die Welle übertragen werden.

Eine zusätzliche axiale Klemmung und eine Spannmutter, wie sie beispielsweise in US 3,146,635 verwendet werden müssen, erübri ^¬ gen sich daher. Ferner ist eine in gewissen Grenzen freie, aber dennoch exakte axiale Positionierung des Rotors relativ zur Welle möglich. Diese Tatsache erlaubt es zum Beispiel, ein Verdich ^¬ terrad auf einer Welle in einer genauen Position in Relation zu einer statischen Volute aussen zu positionieren, um ein mechanisches Abstimmen während des Montageprozesses zu eliminieren.

Abgesehen von der Form unterscheidet sich die erfindungsgemässe Spannhülse von der Dämpfungshülse der oben genannten

DE 28 34 834 AI auch dadurch, dass sie eine präzise Verbindung ermöglicht, sodass insbesondere eine exakte Zentrierung zwischen Welle und Rotor ermöglicht wird. Zudem ist die erfindungsgemässe Spannhülse zur Übertragung weitaus höherer Drehmomente geeignet als die Dämpfungshülse der DE 28 34 834 AI. Auch die erfindungs ^¬ gemässe Spannhülse kann als sekundäre Funktion eine gewisse Dämpfung aufweisen, die sich durch eine entsprechende Geometrie- und Materialwahl ergeben kann.

Mit besonderem Vorteil ist die Spannhülse derart ausgebildet und angeordnet, dass Drehmomente zwischen der Welle und dem Rotor ausschliesslich von der Spannhülse übertragbar sind. Auch durch diese Massnahme erübrigen sich eine axiale Klemmung und eine zu- sätzliche Spannmutter, wie sie beispielsweise in US 3,146,635 verwendet werden muss.

Die Spannhülse kann beispielsweise zwischen der Welle und dem Rotor in dem oben genannten Drehzahlbereich ein Drehmoment übertragen, das mindestens 15 Nm, bevorzugt mindestens 50 Nm, beson ^¬ ders bevorzugt mindestens 500 Nm beträgt.

Bevorzugt weist die Spannhülse mindestens einen ersten axialen Abschnitt und mindestens einen zweiten axialen Abschnitt auf, wobei sie im ersten axialen Abschnitt nur an der Welle anliegt, nicht aber auch am Rotor, und im zweiten axialen Abschnitt nur am Rotor anliegt, nicht aber auch an der Welle. Dieser Aufbau ist zum einen recht einfach und erlaubt zum anderen eine vorteilhafte Einstellung der Breite des radialen Spaltes, sodass die minimale zum Übertragen von Drehmomenten erforderliche Radi ^¬ alkraft in einem möglichst hohen Drehzahlbereich garantiert werden kann. Alternativ sind auch Ausführungsformen denkbar und von der Erfindung erfasst, bei denen die Spannhülse entlang ihrer gesamten axialen Länge sowohl an der Welle als auch am Rotor anliegt, sofern die Spannhülse selbst in zumindest einer zur Rota ^¬ tionsachse senkrechten Schnittebene unter Betriebsbedingungen einen radialen Spalt aufweist.

Erreicht werden kann dies beispielsweise, wenn die Welle zumin ^¬ dest in einem axialen Bereich radial innerhalb der Spannhülse angeordnet ist, die Spannhülse zumindest in einem axialen Be ^¬ reich radial innerhalb des Rotors angeordnet ist, ein Innen ^¬ durchmesser des ersten axialen Abschnitts kleiner als ein Innendurchmesser des zweiten axialen Abschnitts ist und ein Aussen- durchmesser des ersten axialen Abschnitts kleiner als ein Aus- sendurchmesser des zweiten axialen Abschnitts ist. Hierzu können ein Aussenumfang der Welle und/oder ein Innenumfang des Rotors zumindest in einem axialen Bereich zylinderförmig sein. Alternativ dazu können die Welle zumindest in einem axialen Bereich radial ausserhalb der Spannhülse angeordnet sein, die Spannhülse zumindest in einem axialen Bereich radial ausserhalb des Rotors angeordnet sein, ein Innendurchmesser des ersten axialen Abschnitts grösser als ein Innendurchmesser des zweiten axialen Abschnitts sein und ein Aussendurchmesser des ersten axialen Abschnitts grösser als ein Aussendurchmesser des zweiten axialen Abschnitts sein. Hierzu können ein Innenumfang der Welle und/oder ein Aussenumfang des Rotors zumindest in einem axialen Bereich zylinderförmig sein.

In einigen Ausführungsformen sind der mindestens eine erste axiale Abschnitt und/oder der mindestens eine zweite Abschnitt im Wesentlichen zylindermantelförmig ausgebildet. In anderen Ausführungsformen sind der mindestens eine erste axiale Abschnitt und/oder der mindestens eine zweite axiale Abschnitt im Wesent ^¬ lichen kegelmantelförmig ausgebildet. Kegelmantelförmige Ausfüh ^¬ rungen weisen Vorteile in der Herstellung und Montage auf. Durch die Kegelform können Toleranzfelder erweitert werden, was Kosten sparen kann.

Zwischen dem mindestens einen ersten axialen Abschnitt und dem mindestens einen zweiten axialen Abschnitt kann ein Verbindungs ^¬ abschnitt vorgesehen sein, der weder an der Welle noch am Rotor anliegt. Ein solcher Verbindungsabschnitt kann für eine federnde Verbindung zwischen Welle und Rotor sorgen. Auch der Verbindungsabschnitt kann beispielsweise zylindermantelförmig oder ke ^¬ gelmantelförmig ausgebildet sein. Durch einen kegelmantelförmi- gen Verbindungsabschnitt kann eine höhere radiale Elastizität erreichen werden. In einigen Ausführungsformen kann der Verbindungsabschnitt auch eben ausgebildet sein, insbesondere eben und ringförmig .

In einigen Ausführungsformen können der mindestens eine erste axiale Abschnitt und der mindestens eine erste axiale Abschnitt sowie gegebenenfalls der mindestens eine Verbindungsabschnitt im Wesentlichen die gleiche Dicke aufweisen, was eine einfache Her ^¬ stellung erlaubt.

In einer ersten besonders bevorzugten Ausführungsform befindet sich ein erster axialer Abschnitt, in dem die Spannhülse nur an der Welle anliegt (nicht aber auch am Rotor) , in einem axial mittleren Abschnitt der Spannhülse. Zwei zweite axiale Abschnit ^¬ te, in denen die Spannhülse nur am Rotor anliegt (nicht aber auch an der Welle) , befinden sich in zwei axialen Endabschnitten der Spannhülse. In diesen Endabschnitten ist nämlich die AufWeitung des Rotors aufgrund von Fliehkräften und Erwärmung in der Regel geringer als in dem axial dazwischen liegenden Abschnitt. Durch den nur im axial mittleren Abschnitt bestehenden Kontakt der Spannhülse mit der Welle kann eine Federung der Spannhülse in radialer Richtung gewährleistet werden.

Die Rotationsverbindung kann auch mehr als eine Spannhülse aufweisen. In einer zweiten besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Welle einen ersten axialen Abschnitt mit einem ersten Durchmesser und einen zweiten axialen Abschnitt mit einem zweiten, grösseren Durchmesser auf. Eine erste Spannhülse kann dabei in einem axialen Abschnitt nur an der Welle anliegen (nicht aber auch am Rotor) und in einem zweiten axialen Abschnitt nur am Rotor anliegen (nicht aber auch an der Welle) . Eine zweite Spannhülse kann in einem ersten axialen Abschnitt nur an der Welle anliegen (nicht aber auch am Rotor) und in einem zweiten axialen Abschnitt nur am Rotor anliegen (nicht aber auch an der Welle) . Diese Ausführungsform ermöglicht eine stabilere Anbindung, was zu einer besseren Drehzahleignung führt. Zusätzlich vereinfacht diese Konstruktion auch die Fertigung. Weiterhin werden unterschiedliche Durchmesser erreicht, was zusätzliche geometrische Freiheitsgrade ergibt und auch eine kompaktere Bauweise ermög ^¬ licht . Der erste axiale Abschnitt der ersten Spannhülse, der nur an der Welle anliegt, kann dem zweiten Abschnitt der Welle zugewandt sein, und der zweite axiale Abschnitt der ersten Spannhülse, der nur am Rotor anliegt, kann dem zweiten Abschnitt der Welle abge ^¬ wandt sein. Umgekehrt ist es auch möglich, dass der erste axiale Abschnitt der ersten Spannhülse, der nur an der Welle anliegt, dem zweiten Abschnitt der Welle abgewandt ist, und der zweite axiale Abschnitt der ersten Spannhülse, der nur am Rotor an ^¬ liegt, dem zweiten Abschnitt der Welle zugewandt ist.

Unabhängig davon kann der erste axiale Abschnitt der zweiten Spannhülse, der nur an der Welle anliegt, dem ersten Abschnitt der Welle zugewandt sein, und der zweite axiale Abschnitt der zweiten Spannhülse, der nur am Rotor anliegt, kann dem ersten Abschnitt der Welle abgewandt sein; oder der erste axiale Ab ^¬ schnitt der zweiten Spannhülse, der nur an der Welle anliegt, kann dem ersten Abschnitt der Welle abgewandt sein, und der zweite axiale Abschnitt der zweiten Spannhülse, der nur am Rotor anliegt, kann dem ersten Abschnitt der Welle zugewandt sein.

Bildet einer der genannten ersten und zweiten axialen Abschnitte einen axialen Endabschnitt der Spannhülse, so kann dieser Ab ^¬ schnitt das Verrutschen der Spannhülse in nur einer axialen Richtung verhindern. Bildet einer der genannten ersten und zweiten axialen Abschnitte hingegen einen axial mittleren Abschnitt der Spannhülse, so kann in diesem Abschnitt eine weiter unten noch im Detail beschriebene Einkerbung gebildet sein.

In einigen Ausführungsformen enthält die Spannhülse nur einen einzigen ersten axialen Abschnitt, der in einem ersten axialen Endabschnitt der Spannhülse angeordnet ist, und auch nur einen einzigen zweiten axialen Abschnitt, der in einem dem ersten Endabschnitt gegenüberliegenden zweiten Endabschnitt angeordnet ist. Diese Ausführungsform ist baulich besonders einfach. In weiteren Ausführungsformen kann die Spannhülse einen axial mittleren Abschnitt, einen am Rotor anliegenden ersten radialen Abschnitt und einen an der Welle anliegenden zweiten radialen Abschnitt enthalten, wobei im axial mittleren Abschnitt zwischen dem ersten radialen Abschnitt und dem zweiten radialen Abschnitt mindestens ein Spalt gebildet ist. Hier enthält die Spannhülse selbst die erfindungsgemässen radialen Spalte.

In einem weiteren besonderen Ausführungsbeispiel enthält die Spannhülse mindestens zwei axiale hülsenförmige Bereiche, die über jeweils einen ersten axialen Abschnitt verfügen, in dem die Spannhülse nur an der Welle anliegt, und über einen zweiten axi ^¬ alen Abschnitt, in dem die Spannhülse nur am Rotor anliegt. Ins ^¬ besondere kann die Spannhülse einen ersten axialen hülsenförmi- gen Bereich und einen zweiten axialen hülsenförmigen Bereich aufweisen, die über einen flanschförmigen Verbindungsbereich miteinander verbunden sein können.

Der erste axiale Bereich der Spannhülse kann über einen dem zweiten axialen Bereich zugewandten ersten hülsenförmigen Abschnitt verfügen, in dem die Spannhülse nur an der Welle an ^¬ liegt, und über einen vom zweiten axialen Bereich abgewandten zweiten hülsenförmigen Abschnitt, in dem die Spannhülse nur am Rotor anliegt. Analog kann der zweite Bereich der Spannhülse über einen dem ersten axialen Abschnitt zugewandten ersten hülsenförmigen Abschnitt verfügen, in dem die Spannhülse nur an der Welle anliegt, und über einen vom ersten axialen Bereich abgewandten zweiten hülsenförmigen Abschnitt, in dem die Spannhülse nur am Rotor anliegt. Der Aussendurchmesser des zweiten Abschnitts des ersten axialen Bereichs kann kleiner sein als der Aussendurchmesser des ersten Abschnitts des zweiten axialen Bereichs (und damit auch kleiner als der Aussendurchmesser des zweiten Abschnitts des zweiten axialen Bereichs) , insbesondere sogar kleiner als der Innendurchmesser des ersten Abschnitts des zweiten axialen Bereichs. Diese Ausführungsform ist besonders geeignet, wenn sowohl der Aussenumfang der Welle als auch der Innenumfang des Rotors eine Stufenform aufweisen.

Die oben genannten erfindungsgemässen Vorteile können durch geeignete Wahl der Materialien der Welle und des Rotors, insbesondere im Hinblick auf deren Elastizitätsmodule, Wärmeausdehnungs ^¬ koeffizienten, spezifische Wärmeleitfähigkeiten, Dichten

und/oder Festigkeiten sowie die Reibungsverhältnisse zwischen den Materialien, weiter verstärkt werden.

Wie oben bereits erwähnt wurde, können die Welle und der Rotor aus verschiedenen Materialien bestehen. Insbesondere können sie verschiedene Elastizitätsmodule und/oder verschiedene Wärmeaus ^¬ dehnungskoeffizienten und/oder verschiedene spezifische Wärme ^¬ leitfähigkeiten und/oder verschiedene Dichten und/oder verschiedene Festigkeiten, insbesondere verschiedene Zugfestigkeiten und/oder verschiedene Streckgrenzen, und/oder verschiedene elektrische Leitfähigkeiten und/oder verschiedene Magnetisierbarkeiten besitzen. Verschiedene Elastizitätsmodule und/oder Dichten können unter dem Einfluss von Fliehkräften ohne erfin- dungsgemässe Spannhülse zu einem Abheben führen. Mit der erfindungsgemässen Spannhülse kann dies jedoch vermieden werden. Wenn die Welle und der Rotor verschiedene Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, ist es vorteilhaft, wenn die Spannhülse einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der zwischen denen der Welle und des Rotors liegt, da hierdurch ein vorteilhafter Aus ^¬ gleich zwischen den Wärmeausdehnungen der Welle und des Rotors erreicht werden kann. Unterschiedliche spezifische Wärmeleitfä ^¬ higkeiten können zum Beispiel vorteilhaft sein, um eine heisse Turbine thermisch zu isolieren. Umgekehrt können verschiedene spezifische Wärmeleitfähigkeiten für eine optimierte Wärmeablei ^¬ tung sorgen. Insgesamt können aufgrund der erfindungsgemässen Spannhülse also sehr unterschiedliche Werkstoffe für Welle und Rotor zum Einsatz kommen, die die genannten Vorteile bewirken können .

Natürlich ist es auch denkbar und liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Welle und der Rotor aus dem gleichen Material bestehen. Dabei ist es denkbar und liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Welle und der Rotor aus an sich gleichen Materialien mit verschiedenen Eigenschaften bestehen. An sich gleiche Materialien mit verschiedenen Eigenschaften können beispielsweise durch verschiedene Arten der Herstellung und/oder Bearbeitung erhalten werden, etwa durch Weichglühen, Schäumen und/oder Lasersintern.

Beispielsweise kann die Welle eine Keramik enthalten oder daraus bestehen, und der Rotor kann Aluminium, eine Aluminiumlegierung, Titan, eine Titanlegierung oder Chromstahl enthalten oder daraus bestehen. Dabei kann die Aluminiumlegierung oder die Titanlegierung eine pulvermetallurgische und/oder eine sintermetallische Verbindung sein. Insbesondere wenn der Rotor ein Turbinenrad ist, kann auch er eine Keramik enthalten oder daraus bestehen.

Alternativ kann die Welle beispielsweise ein Hartmetall, einen Kunststoff, Stahl oder Titan enthalten oder daraus bestehen, und der Rotor kann einen Kunststoff enthalten oder daraus bestehen, wie beispielsweise Polyimid (wie etwa Torion ^® ) oder PEEK (Po- lyetheretherketon) . Optional kann der Kunststoff auch faserverstärkt sein.

Weiterhin ist es auch möglich, dass die Welle eine Keramik enthält oder daraus besteht und der Rotor einen Kunststoff enthält oder daraus besteht. Ausserdem ist es möglich, dass die Welle ein Hartmetall enthält oder daraus besteht und der Rotor Alumi ^¬ nium enthält oder daraus besteht.

Die Welle, die Spannhülse und der Rotor können auf vielfältige Weise miteinander verbunden sein, nämlich beispielsweise durch eine Schrumpfverbindung und/oder durch eine Pressverbindung und/oder durch eine Klebeverbindung und/oder durch eine Lötverbindung und/oder durch eine Schweissverbindung und/oder durch eine Rändelverbindung und/oder durch eine Klemmverbindung und/oder durch eine Kristallisationsverbindung und/oder durch eine Polygonverbindung und/oder durch hydraulisches Aufpressen und/oder durch eine Kunststoffgussverbindung und/oder durch eine Lasersinterverbindung. Bevorzugt sind die Welle, die Spannhülse und der Rotor ausschliesslich durch eine dieser Verbindungen o- der eine beliebige Kombination dieser Verbindungen miteinander verbunden .

Die Schrumpfverbindung kann dabei mit oder ohne thermischen Ein- fluss hergestellt sein. Eine Schrumpf- oder Pressverbindung erlaubt eine sehr gut reproduzierbare Vorspannung zwischen Welle und Rotor, da die Teile geometrisch genau gefertigt werden kön ^¬ nen. Im Gegensatz dazu haben beispielsweise bei Schraubverbindungen die Reibkoeffizienten einen grösseren Einfluss.

Mit besonderem Vorteil ist die Spannhülse derart ausgebildet und zwischen der Welle und dem Rotor eingespannt, dass zwischen der Welle und dem Rotor eine Koaxialität von weniger als 50 ym, be ^¬ vorzugt weniger als 10 ym, besonders bevorzugt weniger als 2 ym vorliegt. Die Koaxialität wird hier und im Folgenden im Sinne von Abschnitt 18.13.2 der Norm ISO 1101:2012 (E) verstanden. Derart geringe Koaxialitäten, die vor allem bei hohen Drehzahlen von besonderer Relevanz sind, können mit den erfindungsgemässen Spannhülsen erreicht werden.

Der Rotor der erfindungsgemässen Rotationsverbindung kann als Verdichterrad ausgebildet sein, insbesondere als Radialverdich ^¬ terrad. Alternativ kann er als Turbinenrad, insbesondere als Ra- dialturbinenrad ausgebildet sein. Weiterhin kann er als Rotor einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Motors oder ei ^¬ nes Generators, als Rotor eines Kupplungssystems, insbesondere einer Magnetkupplung, oder als Schwungrad, insbesondere eines kinetischen Speichers, ausgebildet sein.

In einigen Ausführungsformen kann die Spannhülse mindestens eine insbesondere radial oder axial verlaufende Einkerbung zur Posi ^¬ tionierung der Spannhülse zwischen dem Rotor und der Welle aufweisen. Insbesondere kann eine solche Einkerbung zur Positionie ^¬ rung in axialer Richtung vorteilhaft sein und/oder ein Verdrehen um die Rotationsachse herum verhindern. Die Einkerbung kann an einer Innenseite oder an einer Aussenseite der Spannhülse ange ^¬ ordnet sein. Natürlich ist es auch denkbar, dass die Spannhülse sowohl an ihrer Innenseite als auch ihrer Aussenseite jeweils mindestens eine Einkerbung aufweist. Durch irreversible plasti ^¬ sche Deformation des Materials der Welle und/oder des Rotors kann dieses Material in die Einkerbung eindringen und somit für die genannte Positionierung sorgen. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Welle an ihrer Aussenseite und/oder kann der Rotor an seiner Innenseite mindestens eine insbesondere radial oder axial verlaufende Einkerbung zur Positionierung der Spannhülse zwischen dem Rotor und der Welle aufweisen. Die genannten Einkerbungen können optional mit einem Klebstoff versehen werden, um ein axiales oder radiales Verrutschen zu verhindern.

Insbesondere wenn der Rotor der Rotor einer elektrischen Maschine ist, kann es vorteilhaft sein, wenn dieser Rotor als Magnet, insbesondere als Rundmagnet ausgeführt ist.

Die Spannhülse sollte bevorzugt eine gewisse Elastizität aufwei ^¬ sen, um die oben erläuterten vorteilhaften Effekte besonders gut bewirken zu können. Beispielsweise kann sie Stahl (insbesondere 100Cr6, INCONEL® oder Chromstahl) , Titan, eine Titanlegierung, Aluminium, eine Aluminiumlegierung oder einen Kunststoff (insbesondere einen faserverstärkte Kunststoff) enthalten oder daraus bestehen. Sie kann beispielsweise durch Drehen, Pressen, Tiefziehen, Schleifen, Giessen, Lasersintern, Schweissen, Beschich- ten oder Stanzen oder beliebige Kombinationen davon hergestellt werden. Eine Spannhülse aus Kunststoff kann beispielsweis durch Spritzgiessen hergestellt werden.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Spannhülse für eine wie oben beschriebene Rotationsverbindung an sich. Diese Spannhülse dient also zum Einspannen zwischen einer Welle und einem Rotor und zum Übertragen von Drehmomenten zwischen der Welle und dem Rotor, insbesondere von der Welle auf den Rotor. Erfindungsgemäss lässt die Spannhülse bei Rotation in zumindest einem Drehzahlbereich in wenigstens einer, bevorzugt in jeder zu einer Rotationsachse der Welle und des Rotors senkrechten

Schnittebene einen radialen Spalt zwischen Welle und Rotor frei.

Wie oben bereits erläutert wurde, ist es von Vorteil, wenn die Spannhülse mindestens eine insbesondere radial oder axial ver ^¬ laufende Einkerbung zur Positionierung der Spannhülse zwischen dem Rotor und der Welle aufweist. Die Einkerbung kann an einer Innenseite oder an einer Aussenseite der Spannhülse angeordnet sein. Natürlich ist es auch denkbar, dass die Spannhülse sowohl an ihrer Innenseite als auch ihrer Aussenseite jeweils mindes ^¬ tens eine Einkerbung aufweist.

Zum oben bereits erläuterten Zweck kann die Spannhülse mindes ^¬ tens einen ersten axialen Abschnitt und mindestens einen zweiten axialen Abschnitt aufweisen, wobei ein Innendurchmesser des ersten axialen Abschnitts kleiner als ein Innendurchmesser des zweiten axialen Abschnitts ist und ein Aussendurchmesser des ersten axialen Abschnitts kleiner als ein Aussendurchmesser des zweiten axialen Abschnitts ist. Eine solche Spannhülse kann ver ^¬ wendet werden, wenn die Welle zumindest in einem axialen Bereich radial innerhalb der Spannhülse angeordnet werden soll und die Spannhülse zumindest in einem axialen Bereich radial innerhalb des Rotors angeordnet werden soll. In einer besonderen Ausführungsform kann die Spannhülse mindestens einen ersten axialen hülsenförmigen Bereich und einen zweiten axialen hülsenförmigen Bereich aufweisen. Der erste axiale Bereich kann über einen dem zweiten axialen Bereich zugewandten ersten hülsenförmigen Abschnitt und über einen vom zweiten axialen Bereich abgewandten zweiten hülsenförmigen Abschnitt verfügen, wobei ein Innendurchmesser des ersten axialen Abschnitts des ersten axialen Bereichs kleiner als ein Innendurchmesser des zweiten axialen Abschnitts des ersten axialen Bereichs ist und ein Aussendurchmesser des ersten axialen Abschnitts des ersten axialen Abschnitts kleiner als ein Aussendurchmesser des zweiten axialen Abschnitts des ersten axialen Bereichs ist. Der zweite Bereich kann über einen dem ersten axialen Bereich zugewandten ersten hülsenförmigen Abschnitt und einen vom ersten axialen Bereich abgewandten zweiten hülsenförmi- gen Abschnitt verfügen, wobei ein Innendurchmesser des ersten axialen Abschnitts des zweiten axialen Bereichs kleiner als ein Innendurchmesser des zweiten axialen Abschnitts des zweiten axialen Bereichs ist und ein Aussendurchmesser des ersten axialen Abschnitts des zweiten axialen Bereichs kleiner als ein Aussendurchmesser des zweiten axialen Abschnitts des zweiten axialen Bereichs ist. Der Aussendurchmesser des zweiten Abschnitts des ersten axialen Bereichs kann kleiner sein als der Innendurchmesser des ersten Abschnitts des zweiten axialen Bereichs.

Alternativ kann die Spannhülse mindestens einen ersten axialen Abschnitt und mindestens einen zweiten axialen Abschnitt aufwei ^¬ sen, wobei ein Innendurchmesser des ersten axialen Abschnitts grösser als ein Innendurchmesser des zweiten axialen Abschnitts ist und ein Aussendurchmesser des ersten axialen Abschnitts grösser als ein Aussendurchmesser des zweiten axialen Abschnitts ist. Eine solche Spannhülse kann verwendet werden, wenn die Wel ^¬ le zumindest in einem axialen Bereich radial ausserhalb der Spannhülse angeordnet werden soll und die Spannhülse zumindest in einem axialen Bereich radial ausserhalb des Rotors angeordnet werden soll.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben einer wie oben beschriebenen Rotationsverbindung, wobei die Spannhülse Drehmomente zwischen der Welle und dem Rotor über ^¬ trägt. Mit besonderem Vorteil werden Drehmomente zwischen der Welle und dem Rotor ausschliesslich von der Spannhülse übertragen. Eine axiale Klemmung und eine Spannmutter, wie sie bei ^¬ spielsweise in US 3,146,635 verwendet werden müssen, erübrigen sich daher.

Die Welle und der Rotor können mit einer Drehzahl rotieren, die im Bereich von 10 '000 U/min bis 1' 000 '000 U/min, bevorzugt von 50 '000 U/min bis 600'000 U/min, besonders bevorzugt von

80 '000 U/min bis 400 '000 U/min liegt. Bevorzugt kann die Spann ^¬ hülse insbesondere in diesem Drehzahlbereich zwischen der Welle und dem Rotor ein Drehmoment überträgt, das mindestens 15 Nm, bevorzugt mindestens 50 Nm, besonders bevorzugt mindestens

500 Nm beträgt.

Noch ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer wie oben beschriebenen Rotationsverbindung. Dieses Verfahren enthält einen Schritt, in dem eine Spannhülse, insbesondere eine wie oben beschriebene Spannhülse, derart in radialer Richtung zwischen der Welle und dem Rotor eingespannt wird, dass Drehmomente zwischen der Welle und dem Rotor über ^¬ tragbar sind, insbesondere von der Welle auf den Rotor. Das Ein ^¬ spannen erfolgt dabei durch eine Schrumpfverbindung und/oder eine Pressverbindung und/oder durch eine Klebeverbindung und/oder durch eine Lötverbindung und/oder durch eine Schweissverbindung und/oder durch eine Rändelverbindung und/oder durch hydraulisches Aufpressen, bevorzugt durch eine Schrumpfverbindung und/oder durch eine Pressverbindung. Wie oben bereits erläutert wurde, erlaubt eine Schrumpf- oder Pressverbindung eine sehr gut reproduzierbare Vorspannung zwischen Welle und Rotor, da die Teile geometrisch genau gefertigt werden können.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbei ^¬ spiele erläutert. Dabei zeigen

Figur la: ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäs- sen Rotationsverbindung in einer seitlichen

Schnittansieht ;

Figur lb: eine Prinzipskizze des ersten Ausführungsbeispiels;

Figur lc: eine Prinzipskizze einer Variante des ersten Ausfüh ^¬ rungsbeispiels;

Figur 2: eine Prinzipskizze eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Rotationsverbindung in einer seitlichen Schnittansicht;

Figur 3: eine Prinzipskizze eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Rotationsverbindung in einer seitlichen Schnittansicht;

Figur 4: eine Prinzipskizze eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Rotationsverbindung in einer seitlichen Schnittansicht;

Figur 5: eine Prinzipskizze eines fünften Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Rotationsverbindung in einer seitlichen Schnittansicht;

Figur 6: eine Prinzipskizze eines sechsten Ausführungsbei ^¬ spiels einer erfindungsgemässen Rotationsverbindung in einer seitlichen Schnittansicht;

Figur 7: eine Prinzipskizze eines siebten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Rotationsverbindung in einer seitlichen Schnittansicht; Figur 8 : eine Prinzipskizze eines achten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Rotationsverbindung in einer seitlichen Schnittansicht;

Figur 9: eine Prinzipskizze eines neunten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Rotationsverbindung in einer seitlichen Schnittansicht;

Figur 10: eine Prinzipskizze eines zehnten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Rotationsverbindung in einer seitlichen Schnittansicht;

Figur 11: ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsge ^¬ mässen Spannhülse in einer seitlichen Schnittansicht;

Figur 12: ein elftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäs ^¬ sen Rotationsverbindung mit der Spannhülse gemäss Figur 11 in einer seitlichen Schnittansicht.

Die in Figur la dargestellte Rotationsverbindung 10 enthält eine Welle 11 und einen Rotor 12, der als Verdichterrad 12 eines Ver ^¬ dichters ausgebildet ist. In radialer Richtung zwischen der Welle 11 und dem Rotor 12 ist eine Spannhülse 13 eingespannt, mit der Drehmomente von der Welle 11 auf den Rotor 12 übertragbar sind, so dass beide um eine gemeinsame Rotationsachse R rotier ^¬ bar sind. Im Bereich der Spannhülse 13 sind sowohl ein Aussenum- fang der Welle 11 als auch ein Innenumfang des Rotors 12 zylinderförmig. Die Spannhülse 13 ist derart ausgebildet und angeord ^¬ net, dass Drehmomente von der Welle 11 auf den Rotor 12 aus ^¬ schliesslich von ihr übertragbar sind und dass der Rotor 12 ausschliesslich von der Spannhülse 13 an der Welle 11 gehalten ist. Dies ermöglicht eine weitgehend freie, aber dennoch exakte Posi ^¬ tionierung des Rotors 12 relativ zur Welle 11, und zwar sowohl eine axiale Positionierung als auch eine Zentrierung. Die Welle 11 kann beispielsweise aus einer Keramik bestehen und der Rotor 12 aus Aluminium. Die Spannhülse 13 kann beispielswei ^¬ se aus Stahl bestehen, besonders bevorzugt aus Chromstahl

1.4313, welcher einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der zwischen denen der Welle 11 und des Rotors 12 liegt. Hierdurch kann ein vorteilhafter Ausgleich zwischen den Wärmeausdehnungen der Welle 11 und des Rotors 12 erreicht werden.

Die Spannhülse 13 enthält in einem axial mittleren Abschnitt ei ^¬ nen ersten axialen Abschnitt 14, in dem sie nur an der Welle 11 anliegt, nicht aber auch am Rotor 12. In zwei axialen Endabschnitten verfügt die Spannhülse 13 über zwei zweite axiale Ab ^¬ schnitte 15, in denen die Spannhülse 13 nur am Rotor 12 anliegt, nicht aber auch an der Welle 11. Erreicht wird dies dadurch, dass ein Innendurchmesser des ersten axialen Abschnitts 14 kleiner als ein Innendurchmesser der zweiten axialen Abschnitte 15 ist und ein Aussendurchmesser des ersten axialen Abschnitts 14 kleiner als ein Aussendurchmesser der zweiten axialen Abschnitte 15 ist. Hierdurch ist im ersten axialen Abschnitt 14 ein radialer Spalt 16 zwischen der Spannhülse 13 und dem Rotor 12 gebildet, und in den beiden zweiten axialen Abschnitten 15 ist ein radialer Spalt 16 zwischen der Spannhülse 13 und der Welle 11 gebildet. Insgesamt lässt somit die Spannhülse 13 in jeder zur Rotationsachse R senkrechten Schnittebene einen radialen Spalt 16 zwischen Welle 11 und Rotor 12 frei. In einigen Ausführungs ^¬ formen wird ein solcher radialer Spalt 16 nur in einem bestimmten Drehzahlbereich freigelassen, nicht aber unbedingt auch beim Stillstand. Dieser Drehzahlbereich kann beispielsweise ein Be ^¬ reich von 10 '000 U/min bis 1' 000 '000 U/min, bevorzugt von

50 '000 U/min bis 600'000 U/min, besonders bevorzugt von

80 '000 U/min bis 400 '000 U/min sein. Die beiden Spalte 16 bilden axiale Endabschnitte der Spannhülse 13, so dass durch jeden die ^¬ ser Spalte 16 ein Verrutschen der Spannhülse 13 in den beiden entgegengesetzten axialen Richtungen verhindert werden kann. Die Welle 11, die Spannhülse 13 und der Rotor 12 können durch eine Schrumpf erbindung miteinander verbunden sein. Dies erlaubt eine sehr gut reproduzierbare Vorspannung zwischen Welle 11 und Rotor 12, da die Teile geometrisch genau gefertigt werden können. Die Spannhülse 13 kann beispielsweise durch Drehen, Pres ^¬ sen, Tiefziehen, Schleifen, Giessen, Lasersintern, Schweissen, Beschichten oder Stanzen oder beliebige Kombinationen davon hergestellt werden.

Figur lb zeigt eine Prinzipskizze der Ausführungsform aus Fi ^¬ gur la, in der die Spannhülse 13 jedoch nicht massstabsgetreu abgebildet ist, um die radialen Spalte 16 besser darstellen zu können. Zwischen dem ersten axialen Abschnitt 14 und jedem der beiden zweiten axialen Abschnitte 15 ist jeweils ein Verbindungsabschnitt 20 ausgebildet, der weder an der Welle 11 noch am Rotor 12 anliegt. Der erste axiale Abschnitt 14, die beiden zweiten axialen Abschnitte 15 und auch der Verbindungsab ^¬ schnitt 20 sind allesamt zylindermantelförmig ausgebildet. Der Verbindungsabschnitt 20 sorgt für eine federnde Verbindung zwi ^¬ schen der Welle 11 und dem Rotor 12.

Die Spannhülse 13 kann das Abheben selbst unter vergleichsweise hohen Drehzahl- und Temperaturbeanspruchungen wirkungsvoll verhindern, so dass auch unter diesen Bedingungen zuverlässig Drehmomente von der Welle 11 auf den Rotor 12 übertragen werden können. Auf der in radialer Richtung elastischen Ausbildung kann sich die Spannhülse 13 nämlich verformen, wobei sich die Breite des zwischen Welle 11 und Rotor 12 gebildeten radialen Spaltes 16 in Abhängigkeit von Temperatur und Fliehkraft ändern kann. Somit können Verformungen von Welle 11 und/oder Rotor 12 kompensiert werden, und die Radialkräfte zwischen Welle 11 und Rotor 12 sind ausreichend, um Drehmomente von der Welle 11 auf den Rotor 12 zu übertragen. Dies ermöglicht die obigen speziel- len Kombinationen von Materialien der Welle 11 und des Rotors 12.

In der in Figur lc dargestellten Variante ist die Spannhülse 13 identisch zur Spannhülse gemäss Figuren la und lb aufgebaut. Im Bereich der Spannhülse 13 ist hier jedoch die Welle 11 radial ausserhalb des Rotors 12 angeordnet, wobei hier sowohl ein In ^¬ nenumfang der Welle 11 als auch ein Aussenumfang des Rotors 12 zylinderförmig sind. Zwei in axialen Endabschnitten der Spannhülse 13 angeordnete erste axiale Abschnitte 14 der Spannhül ^¬ se 13 liegen nur an der Welle 11 an, nicht aber auch am Rotor 12, und im axial mittleren Abschnitt der Spannhülse 13 liegt ein zweiter axialer Abschnitt 15 nur am Rotor 12 an, nicht aber auch an der Welle 11. Ein Innendurchmesser des ersten axialen Abschnitts 14 ist grösser als ein Innendurchmesser des zweiten axialen Abschnitts 15 und ein Aussendurchmesser des ersten axialen Abschnitts 14 ist grösser als ein Aussendurchmesser des zweiten axialen Abschnitts 15. Der Rotor 12 enthält in dieser Variante einen Rundmagneten.

In der Ausführungsform gemäss Figur 2 liegt ebenfalls im axial mittleren Abschnitt der Spannhülse 13 ein erster axialer Abschnitt 14 der Spannhülse 13 nur an der Welle 11 an, nicht aber auch am Rotor 12, und zwei in axialen Endabschnitten der Spannhülse 13 angeordnete zweite axiale Abschnitte 15 liegen nur am Rotor 12 an, nicht aber auch an der Welle 11. Auch hier sind Verbindungsabschnitte 20 zwischen dem ersten axialen Abschnitt 14 und den zweiten axialen Abschnitten 15 gebildet. Im Gegensatz zur Ausführungsform gemäss den Figuren la und lb weisen hier jedoch der erste axiale Abschnitt 14, die beiden zweiten axialen Abschnitte 15 und auch der Verbindungsabschnitt 20 die gleiche Dicke auf. Es sind auch Ausführungsformen mit unterschiedlichen Dicken möglich. Ebenfalls im Unterschied zu den Figuren la und lb ist der Verbindungsabschnitt 20 hier kegelmantelförmig ausge- bildet. Hierdurch kann eine höhere radiale Elastizität erreichen werden. Die hier dargestellte Spannhülse 13 kann beispielsweise aus einem Metallblech hergestellt werden.

Die Spannhülse 13 gemäss Figur 3 weist in einem axial mittleren Abschnitt einen zylindermantelförmigen ersten axialen Abschnitt

14 auf, der nur an der Welle 11 anliegt, nicht aber auch am Ro ^¬ tor 12. Ferner weist sie zwei in axialen Endabschnitten angeordnete, ebenfalls zylindermantelförmige zweite axiale Abschnitte

15 auf, die nur am Rotor 12 anliegen, nicht aber auch an der Welle 11. Zwischen dem ersten axialen Abschnitt 14 und jedem der beiden zweiten axialen Abschnitte 15 erstreckt sich jeweils ein Verbindungsabschnitt 20, die beide eben und ringförmig ausgebil ^¬ det sind. Diese Spannhülse 13 hat fertigungstechnische Vorteile. Zudem ist eine wirkungsvolle Federung ausserhalb der ringförmi ^¬ gen Verbindungsabschnitte 20 immer noch gewährleistet.

Die in Figur 4 dargestellte Spannhülse 13 enthält ebenfalls ei ^¬ nen ersten axialen Abschnitt 14, der hier jedoch in einem ersten axialen Endabschnitt der Spannhülse 13 angeordnet ist. Hier liegt die Spannhülse 13 an der Welle 11 an, nicht aber auch am Rotor 12. Im Gegensatz zur Spannhülse 13 gemäss Figur 2 enthält sie nur einen einzigen zweiten axialen Abschnitt 15, der in einem dem ersten Endabschnitt gegenüberliegenden zweiten Endabschnitt angeordnet ist. Hier liegt die Spannhülse 13 am Rotor 12 an, nicht aber auch an der Welle 11. Diese Ausführungsform ist baulich einfacher als die gemäss Figur 2. Der erste axiale Ab ^¬ schnitt 14 und der zweite axiale Abschnitt 15 sind zylinderman- telförmig ausgebildet und ein dazwischen angeordneter Verbindungsabschnitt kegelmantelförmig .

Die Spannhülse 13 gemäss Figur 5 enthält ebenfalls einen ersten axialen Abschnitt 14, der in einem ersten Endabschnitt angeord ^¬ net ist, und einen einzigen zweiten axialen Abschnitt 15, der in einem zweiten Endabschnitt angeordnet ist. Sowohl der erste axi- ale Abschnitt 14 als auch der zweite axiale Abschnitt 15 sind zylindermantelförmig ausgebildet. Dazwischen erstreckt sich ein ebener, ringförmiger Verbindungsabschnitt 20.

In der in Figur 6 gezeigten Rotationsverbindung 10 weist die Welle 11 einen ersten axialen Abschnitt 21 mit einem ersten Durchmesser und einen zweiten axialen Abschnitt 22 mit einem zweiten, grösseren Durchmesser auf. Die Rotationsverbindung 10 enthält eine erste Spannhülse 13' und eine zweite Spannhül ^¬ se 13' ' , die beide wie die in Figur 4 dargestellte Spannhülse 13 aufgebaut sind. Die erste Spannhülse 13' liegt in einem ersten axialen Abschnitt 14', der dem zweiten Abschnitt 22 der Welle 11 zugewandt ist, nur an der Welle 11 an. In einem zweiten axialen Abschnitt 15' , der dem zweiten Abschnitt 22 der Welle 11 abge ^¬ wandt ist, liegt die Spannhülse 13' nur am Rotor 12 an. Analog liegt die zweite Spannhülse 13' ' in einem ersten axialen Ab ^¬ schnitt 14'', der dem ersten Abschnitt 21 der Welle 11 zugewandt ist, nur an der Welle 11 an. In einem zweiten axialen Abschnitt 15' ' , der dem ersten Abschnitt 21 der Welle 11 abgewandt ist, liegt die Spannhülse 13'' nur am Rotor 12 an. Diese Ausfüh ^¬ rungsform ermöglicht eine stabilere Anbindung, was zu einer bes ^¬ seren Drehzahleignung führt. Zusätzlich vereinfacht diese Konstruktion auch die Fertigung. Zudem werden zwei unterschiedliche Durchmesser erreicht, was zusätzliche geometrische Freiheitsgra ^¬ de ergibt und auch eine kompaktere Bauweise ermöglicht.

Bei der in Figur 7 dargestellten Ausführungsform sind sowohl der im axial mittleren Abschnitt angeordnete erste axiale Abschnitt 14 als auch die beiden zweiten axialen Abschnitte 15 in den axialen Endabschnitten kegelmantelförmig ausgebildet. Auch die sich dazwischen erstreckenden Verbindungsabschnitte 20 sind kegelman- telförmig. Entsprechend sind auch die äussere Oberfläche 23 der Welle 11 und die innere Oberfläche 24 des Rotors 12 kegelmantel- förmig ausgebildet. Im Unterschied zu den oben beschriebenen zy- lindrischen Ausführungsformen weisen die kegelförmigen Ausführungen Vorteile in der Herstellung und Montage auf. Durch die Kegelform können Toleranzfelder erweitert werden, was Kosten sparen kann.

In Figur 8 enthält die Spannhülse 13 insgesamt drei erste axiale Abschnitte 14: einen in einem axial mittleren Abschnitt der Spannhülse 13 und jeweils einen in einem der beiden axialen Endabschnitte. Hier liegt die Spannhülse 13 an der Welle 11 an, nicht aber auch am Rotor 12. Zwischen benachbarten ersten axialen Abschnitten 14 ist jeweils ein zweiter Abschnitt 15 gebil ^¬ det, der nur am Rotor 12 anliegt, nicht aber auch an der Welle 11. Zwischen dem im axial mittleren Abschnitt angeordneten ersten axialen Abschnitt 14 und den zweiten axialen Abschnitten 15 sind kegelmantelförmige Verbindungsabschnitte 20 gebildet. Zwi ^¬ schen den zweiten axialen Abschnitten 15 und den beiden ersten axialen Abschnitten 14 in den axialen Endabschnitten sind ebene, ringförmige Verbindungsabschnitte 20' gebildet. In dieser Aus ^¬ führungsform kann der Rotor 12 aufgrund einer breiten und stabilen axialen Abstützung besser gegen ein Verkippen abgestützt werden .

Weiterhin zeigt die Figur 9 eine Z-förmige Spannhülse 13. Diese enthält einen ersten axialen Abschnitt 14, der nur an der Welle 11 anliegt (nicht aber auch am Rotor 12), sowie einen zweiten axialen Abschnitt 15, der nur am Rotor 12 anliegt (nicht aber auch an der Welle 11) . Ferner enthält diese Spannhülse 13 einen axial mittleren Abschnitt 27, einen an der Welle 11 anliegenden ersten radialen Abschnitt 25 und einen am Rotor 12 anliegenden zweiten radialen Abschnitt 26. Auch bei dieser Ausführungsform ist in jeder zur Rotationsachse R senkrechten Schnittebene ein Spalt 16 zwischen Welle 11 und Rotor 12 freigelassen. Im axial mittleren Abschnitt 27 der Spannhülse 13 sind zwischen den radi ^¬ alen Abschnitten 25, 26 der Spannhülse 13 ebenfalls Spalte 16 gebildet. Hier enthält also die Spannhülse 13 selbst die erfin- dungsgemässen radialen Spalte.

Die erfindungsgemässen Spannhülsen 13, 13' , 13' ' erlauben es, dass zwischen der Welle 11 und dem Rotor 12 eine Koaxialität von weniger als 50 ym, weniger als 10 ym oder sogar weniger als 2 ym erreicht werden kann.

Das in Figur 10 dargestellte zehnte Ausführungsbeispiel ist ähn ^¬ lich zu dem in den Figuren la und lb dargestellten ersten Ausführungsbeispiel. Im Gegensatz dazu enthält die Spannhülse 13 hier jedoch im ersten axialen Abschnitt 14 an ihrer der Welle 11 zugewandten Innenseite eine radial verlaufende Einkerbung 17. Im links dargestellten zweiten axialen Abschnitt 15 enthält sie an ihrer dem Rotor 12 zugewandten Aussenseite eine ebenfalls radial verlaufende Einkerbung 17. Auch der Rotor 12 verfügt über eine radial verlaufende Einkerbung 28, die sich an seiner dem rechts dargestellten zweiten axialen Abschnitt 15 der Spannhülse 13 zugewandten Innenseite befindet. Durch irreversible plastische De ^¬ formation des Materials der Welle 11 und des Rotors 12 kann die ^¬ ses Material in die Einkerbung eindringen und somit für die ge ^¬ nannte Positionierung sorgen. Ein axiales und radiales Verrut ^¬ schen kann durch einen Klebstoff weiter verhindert werden, der in die Einkerbungen 17, 28 eingebracht werden kann.

Die in Figur 11 dargestellte Spannhülse 13 enthält einen ersten axialen hülsenförmigen Bereich 28 und einen zweiten axialen hülsenförmigen Bereich 28', die über einen flanschförmigen Verbindungsbereich 29 miteinander verbunden sind. Der erste axiale Bereich 28 der Spannhülse 13 verfügt über einen dem zweiten axialen Bereich 28' zugewandten ersten hülsenförmigen Abschnitt 14, in dem die Spannhülse 13 nur an einer hier nicht dargestellten Welle 11 anliegt, und über einen vom zweiten axialen Bereich 28' abgewandten zweiten hülsenförmigen Abschnitt 15, in dem die Spannhülse 13 nur an einem hier nicht dargestellten Rotor 12 an- liegt (siehe dazu Figur 12) . Analog verfügt der zweite Be ^¬ reich 28' der Spannhülse 13 über einen dem ersten axialen Bereich 28 zugewandten ersten hülsenförmigen Abschnitt 14', in dem die Spannhülse 13 nur an der Welle 11 anliegt, und über einen vom ersten axialen Bereich 28 abgewandten zweiten hülsenförmigen Abschnitt 15', in dem die Spannhülse 13 nur am Rotor 12 anliegt. Der Aussendurchmesser des zweiten Abschnitts 15 des ersten axialen Bereichs 28 ist kleiner als der Aussendurchmesser des ersten Abschnitts 14' des zweiten axialen Bereichs 28' (und damit auch kleiner als der Aussendurchmesser des zweiten Abschnitts 15' des zweiten axialen Bereichs 28') und sogar auch kleiner als der Innendurchmesser des ersten Abschnitts 14' des zweiten axialen Bereichs 28'.

In Figur 12 ist eine Welle 11 mittels der Spannhülse 13 gemäss Figur 11 mit einem als Verdichterrad 12 ausgebildeten Rotor verbunden. Die Welle 11 enthält entsprechend der Geometrie der Spannhülse 13 einen ersten axialen Bereich 32, dessen Aussendurchmesser auf den Innendurchmesser des ersten axialen Abschnitts 14 des ersten Bereichs 28 der Spannhülse 13 abgestimmt ist, und einen zweiten axialen Bereich 32', dessen Aussendurchmesser auf den Innendurchmesser des ersten axialen Abschnitts 14' des zweiten Bereichs 28' der Spannhülse 13 abge ^¬ stimmt ist. Das Verdichterrad 12 verfügt über eine zentrische Bohrung 30. Diese enthält entsprechend der Geometrie der Spann ^¬ hülse 13 einen ersten axialen Bereich 31, dessen Innendurchmesser auf den Aussendurchmesser des zweiten axialen Abschnitts 15 des ersten Bereichs 28 der Spannhülse 13 abgestimmt ist, und ei ^¬ nen zweiten Bereich 31', dessen Innendurchmesser auf den Aussendurchmesser des zweiten axialen Abschnitts 15' des zweiten Bereichs 28' der Spannhülse 13 abgestimmt ist.

Beim Betrieb trifft ein Gas in einem Eintrittsbereich 33 ein, in dem sowohl ein Gehäuse 35 als auch das Verdichterrad 12 einen kleineren Radius haben. Im Eintrittsbereich 33 sind sowohl das Gas als auch das Verdichterrad 12 kühler als in einem Austritts ^¬ bereich 34, da zwischen dem Eintrittsbereich 33 und dem Austrittsbereich 34 eine Kompression und somit Erhitzung erfolgen. Die auf das Verdichterrad 12 wirkenden Fliehkräfte sind aufgrund der unterschiedlichen Durchmesser im Eintrittsbereich 33 kleiner als im Austrittsbereich 34. Die auf das Verdichterrad 12 wirkenden Axialkräfte sind im Austrittsbereich 34 grösser als im Eintrittsbereich 33, da der Druck des Gases durch die Kompression steigt und die Oberfläche vom Eintrittsbereich 33 zum Austritts ^¬ bereich 34 grösser wird.