DE102009055614A1 - Turbolader mit einem Verdichtergehäuse aus Kunststoff - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Turbolader mit einem Verdichtergehäuse (1) aus Kunststoff. Das Verdichtergehäuse (1) umfasst ein Gehäuseoberteil (2) und ein Gehäuseunterteil (3). Es sind Befestigungsmittel (5) vorgesehen, mittels derer das Gehäuseoberteil (2) und das Gehäuseunterteil (3) gemeinsam und formschlüssig miteinander verbunden sind. Ist das Verdichtergehäuse (1) an einem Lagerstuhl (4) des Turboladers (1) befestigt, sind Befestigungsmittel (5) vorgesehen, mittels derer das Gehäuseoberteil (2) und das Gehäuseunterteil (3) gemeinsam und formschlüssig am Lagerstuhl (4) befestigt und zugleich miteinander verbunden sind.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Turbolader mit einem Verdichtergehäuse aus Kunststoff der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
- Stand der Technik
- Für den Betrieb von Verbrennungsmotoren insbesondere in Kraftfahrzeugen werden zunehmend Turbolader für die Verdichtung von Verbrennungsluft eingesetzt. Solche Turbolader können Abgasturbolader, elektrisch betriebene Sekundärluftlader oder dergleichen sein. In Bereichen geringer Temperaturbelastung werden zunehmend Kunststoffbauteile eingesetzt. Zur Kosten- und Gewichtseinsparung wird insbesondere das von kühler Ansaugluft durchströmte Verdichtergehäuse aus Kunststoff gefertigt.
- Nach dem Stand der Technik umfasst ein derartiges Verdichtergehäuse ein Gehäuseoberteil und ein Gehäuseunterteil jeweils aus Kunststoff. Das Gehäuseoberteil wird mittels einer Schweißnaht und Schrauben am Gehäuseunterteil befestigt. Das auf diese Weise gebildete Verdichtergehäuse wird dann als Baueinheit mit einem Lagerstuhl für die Laderwelle und dem daran befestigten Verdichterrad verbunden. Die Montage ist aufwändig und kostenintensiv.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Turbolader derart weiterzubilden, dass dessen Montage wirtschaftlicher ist.
- Diese Aufgabe wird durch einen Turbolader mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
- Offenbarung der Erfindung
- Es wird ein Turbolader mit einem Verdichtergehäuse vorgeschlagen bestehend aus zwei Gehäuseteilen, einem Oberteil und einem Unterteil, bei dem Befestigungsmittel vorgesehen sind, mittels derer das Gehäuseoberteil und das Gehäuseunterteil miteinander verbunden sind. Auf eine eigenständige Verbindung des Gehäuseoberteils mit dem Gehäuseunterteil in Form einer Schweißnaht und/oder einer Schraubverbindung kann verzichtet werden.
- In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind Befestigungsmittel vorgesehen, mittels derer das Gehäuseoberteil und das Gehäuseunterteil gemeinsam und formschlüssig am Lagerstuhl befestigt und zugleich miteinander verbunden sind. Die Befestigungsmittel üben dabei eine Mehrfachfunktion aus, indem sie gleichzeitig das Gehäuseoberteil und das Gehäuseunterteil miteinander verbinden und außerdem die daraus gebildete Baueinheit in Form des Verdichtergehäuses am Lagerstuhl befestigen. Die Montage der vorgenannten Baugruppen, nämlich des Gehäuseoberteils, des Gehäuseunterteils und des Lagerstuhls kann in einem einzigen Arbeitsgang mit den vorgenannten Befestigungsmitteln unter Verzicht auf zusätzliche Verbindungsmaßnahmen erfolgen. Der Herstell- bzw. Montagevorgang wird signifikant wirtschaftlicher.
- Die Befestigungsmittel können Federklammern, Rasthaken oder dergleichen sein und umfassen bevorzugt einen Sprengring, der das Gehäuseoberteil und das Gehäuseunterteil formschlüssig verbindet und gegeneinander befestigt.
- In der zuvor genannten besonders vorteilhaften Ausführungsform umfassen die Befestigungsmittel bevorzugt einen Sprengring, der das Gehäuseoberteil, das Gehäuseunterteil und den Lagerstuhl formschlüssig verbindet und gegeneinander befestigt. Der Sprengring ist leicht zu montieren. Mit nur einem einzigen Sprengring unter Verzicht auf weitere Befestigungsmittel kann eine gleichmäßige, umlaufende Kraftverteilung erzielt werden, die eine hohe Tragfähigkeit aller Verbindungsstellen erzeugt.
- In bevorzugter Weiterbildung weisen das Gehäuseoberteil und das Gehäuseunterteil jeweils mindestens ein Nutsegment, insbesondere mehrere Nutsegmente auf, die den Sprengring aufnehmen. Da der Sprengring in die verschiedenen Nutsegmente eingreift, werden das Gehäuseoberteil und das Gehäuseunterteil lagegenau und mit hoher Haltekraft gegeneinander zentriert und in sämtlichen räumlichen Freiheitsgraden gegeneinander fixiert.
- In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Gehäuseoberteil mindestens einen Befestigungsarm mit einem Nutsegment auf, während das Gehäuseunterteil eine Öffnung zum spielfreien Hindurchführen des Befestigungsarmes aufweist. Bei der Montage wird das Gehäuseoberteil auf das Gehäuseunterteil aufgesteckt, wobei der mindestens eine Befestigungsarm durch die Öffnung hindurchgeführt wird. Der hindurchgeführte Befestigungsarm erzeugt eine gegenseitige Bauteilausrichtung von Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil bereits schon im zusammengesteckten Zustand, ohne dass der Sprengring montiert ist. Die Montage ist vereinfacht, während die Lagetoleranzen der Bauteile verringert sind.
- Es kann zweckmäßig sein, dass der Sprengring nur segmentweise in einzelne Nutsegmente des Gehäuseoberteils bzw. des Gehäuseunterteils eingreift. Bevorzugt bilden die Nutsegmente des Gehäuseoberteils und des Gehäuseunterteils zusammen eine zumindest näherungsweise geschlossene Ringnut. Trotz der im Vergleich zu metallischen Werkstoffen verringerten Tragfähigkeit des gewählten Kunststoffmaterials ist eine hohe Tragfähigkeit und auch Formgenauigkeit der Verbindungsstelle erzielt.
- In der besonders vorteilhaften Ausführungsform erfolgt die Befestigung des aus dem Gehäuseoberteil und dem Gehäuseunterteil gebildeten Verdichtergehäuses an der Stirnseite des Lagerstuhls mit einem Sprengring, wobei der Lagerstuhl einen insbesondere umlaufenden Anlageflansch zur einseitigen Anlage des Sprengringes aufweist. Die formschlüssige Befestigung des Verdichtergehäuses am Lagerstuhl erfolgt hier durch axiale Flächenpressung zwischen dem Sprengring und dem Anlageflansch. Bei hoher Haltekraft ist die Anordnung leicht und damit kostensparend zu montieren.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Die nachfolgenden Zeichnungen beschreiben zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung. Es zeigen:
-
1a eine perspektivische Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäß ausgeführten Abgasturboladers im Bereich seines aus Kunststoff gefertigten Verdichtergehäuses, ausgestaltet für einen Sprengring als gemeinsames Befestigungsmittel zwischen Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil; -
1b eine perspektivische Längsschnittdarstellung eines Abgasturboladers nach1a mit einem Sprengring als gemeinsames Befestigungsmittel zwischen den zwei Gehäuseteilen und dem Lagerstuhl; -
2 eine perspektivische Einzelteildarstellung des Gehäuseoberteils des Verdichtergehäuses nach1 mit Befestigungsarmen und darin eingeformten Nutsegmenten zur Aufnahme des Sprengringes nach1 ; -
3 eine perspektivische Darstellung des Gehäuseunterteils des Verdichtergehäuses nach1 mit weiteren Nutsegmenten und Öffnungen zur Aufnahme der Befestigungsarme des Gehäuseoberteils nach2 ; -
4 eine perspektivische Darstellung des aus dem Gehäuseoberteil nach2 und dem Gehäuseunterteil nach3 zusammengesetzten Verdichtergehäuses mit einer durch die Nutsegmente gebildeten umlaufenden Ringnut. - Ausführungsform(en) der Erfindung
-
1a zeigt eine perspektivische Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäß ausgeführten Abgasturboladers im Bereich seines aus Kunststoff gefertigten Verdichtergehäuses1 . Der hier dargestellte Turbolader ist ein Abgasturbolader eines Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors. Es kann aber auch ein Sekundärluftlader mit elektrischem Antrieb oder eine andere Bauform eines Turboladers vorgesehen sein. Neben dem Einsatz für Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen kommt auch ein Einsatz des erfindungsgemäßen Turboladers für andere Brennkraftmaschinen beispielsweise im stationären Einsatz in Betracht. - Das Verdichtergehäuse
1 ist aus einem Gehäuseoberteil2 und einem Gehäuseunterteil3 zusammengesetzt, die beide aus Kunststoff spritzgegossen sind. Dabei ist am Gehäuseunterteil3 ein zentraler Ansaugstutzen16 für frische Verbrennungsluft angeformt, der sich koaxial zu einer Drehachse15 der nicht dargestellten Laderwelle erstreckt. Das auf das Gehäuseunterteil3 aufgesteckte Gehäuseoberteil2 bildet zusammen mit dem Gehäuseunterteil3 ein Spiralgehäuse17 , in dem die durch den Ansaugstutzen16 angesaugte Verbrennungsluft mittels des nicht dargestellten Verdichterrades verdichtet und ausgestoßen wird. - Das Gehäuseoberteil
2 ist koaxial zur Drehachse15 auf das Gehäuseunterteil3 aufgesteckt und mit diesem durch Befestigungsmittel5 (Darstellung in1b ) verbunden. Hierzu weist das Gehäuseoberteil2 mehrere Nutsegmente7 (2 ) auf, während das Gehäuseunterteil3 ebenfalls mehrere Nutsegmente8 (3 ) aufweist. Die Befestigungsmittel5 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel als umlaufender Sprengring6 bzw. Seegering ausgebildet, der in die Nutsegmente7 des Gehäuseoberteils2 und in die Nutsegmente8 des Gehäuseunterteils3 radial von innen nach außen eingreift und dadurch beide Teile gegeneinander fixiert. - Hierdurch ist mittels des Sprengringes
6 eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Gehäuseoberteil2 und dem Gehäuseunterteil3 hergestellt. Weitere Verbindungsmittel zwischen dem Gehäuseoberteil2 und dem Gehäuseunterteil3 sind weder erforderlich noch vorgesehen. -
1b zeigt eine perspektivische Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäß ausgeführten Abgasturboladers im Bereich seines aus Kunststoff gefertigten Verdichtergehäuses1 an einem Lagerstuhl4 für eine nicht dargestellte Laderwelle mit einem ebenfalls nicht dargestellten Verdichterrad. Der Lagerstuhl4 weist einen um die Drehachse15 konzentrisch umlaufenden Anlageflansch12 auf, an dessen dem Verdichtergehäuse1 zugewandten Stirnseite das Verdichtergehäuse1 mit einem ebenfalls umlaufenden Absatz13 anliegt. Dem Absatz13 gegenüberliegend ist durch den Anlageflansch12 eine Anlagefläche14 gebildet, an der der Sprengring6 einseitig axial anliegt. Der umlaufende Anlageflansch12 ist demnach in der Axialrichtung zwischen dem Absatz13 des Verdichtergehäuses1 und dem Sprengring6 eingeklemmt. Hierdurch ist mittels des Sprengringes6 gleichermaßen eine formschlüssige Verbindung zwischen Verdichtergehäuse1 und Lagerstuhl4 und auch eine formschlüssige Verbindung zwischen Gehäuseoberteil2 und Gehäuseunterteil3 hergestellt. Weitere Verbindungsmittel zwischen dem Gehäuseoberteil2 und dem Gehäuseunterteil3 und zwischen dem Verdichtergehäuse1 und dem Lagerstuhl4 sind weder erforderlich noch vorgesehen. -
2 zeigt eine perspektivische Einzelteildarstellung des Gehäuseoberteils2 des Verdichtergehäuses1 nach1 . Das Gehäuseoberteil2 weist eine konzentrisch zur Drehachse15 angeordnete mittige Öffnung18 auf. Des Weiteren ist am Gehäuseoberteil2 mindestens ein achsparallel zur Drehachse15 sich erstreckender Befestigungsarm9 einteilig angeformt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind mehrere, hier insgesamt drei solcher Befestigungsarme9 vorgesehen, die gleichmäßig in Umfangsrichtung um die Drehachse15 herum angeordnet sind. In die freien Enden der Befestigungsarme9 ist jeweils ein radial nach innen zur Drehachse15 hin offenes Nutsegment7 eingeformt. -
3 zeigt eine perspektivische Darstellung des Gehäuseunterteils3 des Verdichtergehäuses1 nach1 , wobei in der perspektivischen Darstellung der um die Drehachse15 umlaufende Absatz13 nach1 zu erkennen ist. Radial außerhalb des Absatzes13 ist mindestens ein Flanschsegment19 vorgesehen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Gehäuseunterteil3 mehrere, hier drei gleichmäßig über den Umfang verteilte, konzentrisch zur Drehachse15 angeordnete Flanschsegmente19 auf, in die jeweils radial nach innen zur Drehachse15 hin offene Nutsegmente8 eingeformt sind. Zwischen den einzelnen Flanschsegmenten19 weist das Gehäuseunterteil3 jeweils eine Öffnung10 für die Hindurchführung jeweils eines Befestigungsarmes9 nach2 auf. -
4 zeigt eine perspektivische Darstellung des aus dem Gehäuseoberteil2 nach2 und dem Gehäuseunterteil3 nach3 zusammengesetzten Verdichtergehäuses1 . Das Gehäuseoberteil2 ist hierzu mit seiner mittigen Öffnung18 (2 ) auf den Ansaugstutzen16 des Gehäuseunterteils3 geschoben, wobei die Befestigungsarme9 des Gehäuseoberteils2 jeweils durch die ihnen zugeordneten Öffnungen10 des Gehäuseunterteils3 (3 ) hindurchgeführt sind. Die Befestigungsarme9 liegen dabei spielfrei in den Öffnungen10 (3 ) und außerdem spielfrei zwischen den Flanschsegmenten19 (3 ). Die in den2 und3 dargestellten Nutsegmente7 ,8 gehen dabei bündig ineinander über, so dass eine konzentrisch um die Drehachse15 umlaufende Ringnut11 gebildet ist. Die Ringnut11 umschließt den axial zurückversetzten, in das Gehäuseunterteil3 eingeformten Absatz13 und nimmt im montierten Zustand entsprechend der Darstellung nach1a den Sprengring6 (nicht dargestellt) auf. - Unter erneutem Bezug auf
1a ist zu erkennen, dass der Sprengring6 radial nach innen nicht abgestützt ist. Für die Montage kann der Sprengring6 radial und elastisch federnd nach innen gebogen werden, wobei sich sein Durchmesser verkleinert. In diesem Zustand kann er in die Ringnut11 eingesetzt werden. Infolge seiner elastisch federnden Vorspannung legt sich der Sprengring6 dann von innen radial nach außen in die Ringnut11 , wobei dann das Gehäuseoberteil2 und das Gehäuseunterteil3 gemeinsam und formschlüssig verbunden sind. - In einer Ausführungsform nach
1b sind das Gehäuseoberteil2 und das Gehäuseunterteil3 gemeinsam und formschlüssig am Lagerstuhl4 befestigt und zugleich miteinander verbunden.
Claims (6)
- Turbolader mit einem Verdichtergehäuse (
1 ) aus Kunststoff, wobei das Verdichtergehäuse (1 ) ein Gehäuseoberteil (2 ) und ein Gehäuseunterteil (3 ) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sprengring (6 ) als Befestigungsmittel (5 ) vorgesehen ist, mittels dessen das Gehäuseoberteil (2 ) und das Gehäuseunterteil (3 ) gemeinsam und formschlüssig miteinander verbunden sind. - Turbolader mit einem Verdichtergehäuse (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdichtergehäuse (1 ) an einem Lagerstuhl (4 ) des Turboladers (1 ) mit Befestigungsmitteln (5 ) befestigt ist, mittels derer das Gehäuseoberteil (2 ) und das Gehäuseunterteil (3 ) gemeinsam und formschlüssig am Lagerstuhl (4 ) befestigt und zugleich miteinander verbunden sind. - Turbolader nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseoberteil (
2 ) und das Gehäuseunterteil (3 ) jeweils mindestens ein Nutsegment (7 ,8 ), insbesondere mehrere Nutsegmente (7 ,8 ) aufweisen, die den Sprengring (6 ) aufnehmen. - Turbolader nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseoberteil (
2 ) mindestens einen Befestigungsarm (9 ) mit einem Nutsegment (7 ) aufweist, und dass das Gehäuseunterteil (3 ) eine Öffnung (10 ) zum spielfreien Hindurchführen des Befestigungsarmes (9 ) aufweist. - Turbolader nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutsegmente (
7 ,8 ) zusammen eine zumindest näherungsweise geschlossene Ringnut (11 ) bilden. - Turbolader nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdichtergehäuse (
1 ) stirnseitig des Lagerstuhls (4 ) befestigt ist, und dass der Lagerstuhl (4 ) einen insbesondere umlaufenden Anlageflansch (12 ) zur einseitigen Anlage des Sprengringes (6 ) aufweist.
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