-
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.
-
DE 102 60 042 A1 zeigt ein Turbolader-Gehäuse eines Abgasturboladers eines Verbrennungsmotors, das ein aus einem Duroplast gefertigtes Verdichtergehäuse aufweist, welches eine Verdichterrückwand sowie ein unter Bildung eines Verdichterinnenraums mit dieser verbundenes Verdichterfrontteil mit einer innenseitigen Schneckenkontur umfasst.
-
Der
GB 2 202 585 A ist ein Kompressor zu entnehmen, der ein Flügelrad aufweist, wobei das Rad zur Drehung innerhalb eines stationären Gehäuses montiert ist, wobei das Gehäuse mit einem Gaseinlass und einem Gasauslass angeordnet ist.
-
Aus der
DE 40 12 361 A1 ist eine Öldichtungsvorrichtung für einen Turbolader bekannt, die ein Gehäuse umfasst, eine in dem Gehäuse mittels einer Lagereinheit gelagerte Welle, ein an einem Ende der Welle befestigtes Turbinenrad, ein am anderen Ende der Welle befestigtes Kompressorrad und einen in dem Gehäuse ausgebildeten Ölkanal zur Zufuhr von Schmieröl zwischen die Welle sowie die Lagereinheit.
-
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.
-
Erfindungsgemäß 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.
-
Das Befestigungsmittel umfasst erfindungsgemäß einen Sprengring, der das Gehäuseoberteil und das Gehäuseunterteil formschlüssig verbindet und gegeneinander befestigt.
-
In der erfindungsgemäßen Ausführungsform umfassen die Befestigungsmittel 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 nach 1a mit einem Sprengring als gemeinsames Befestigungsmittel zwischen den zwei Gehäuseteilen und dem Lagerstuhl;
-
2 eine perspektivische Einzelteildarstellung des Gehäuseoberteils des Verdichtergehäuses nach 1 mit Befestigungsarmen und darin eingeformten Nutsegmenten zur Aufnahme des Sprengringes nach 1;
-
3 eine perspektivische Darstellung des Gehäuseunterteils des Verdichtergehäuses nach 1 mit weiteren Nutsegmenten und Öffnungen zur Aufnahme der Befestigungsarme des Gehäuseoberteils nach 2;
-
4 eine perspektivische Darstellung des aus dem Gehäuseoberteil nach 2 und dem Gehäuseunterteil nach 3 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 Verdichtergehäuses 1. 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 Gehäuseoberteil 2 und einem Gehäuseunterteil 3 zusammengesetzt, die beide aus Kunststoff spritzgegossen sind. Dabei ist am Gehäuseunterteil 3 ein zentraler Ansaugstutzen 16 für frische Verbrennungsluft angeformt, der sich koaxial zu einer Drehachse 15 der nicht dargestellten Laderwelle erstreckt. Das auf das Gehäuseunterteil 3 aufgesteckte Gehäuseoberteil 2 bildet zusammen mit dem Gehäuseunterteil 3 ein Spiralgehäuse 17, in dem die durch den Ansaugstutzen 16 angesaugte Verbrennungsluft mittels des nicht dargestellten Verdichterrades verdichtet und ausgestoßen wird.
-
Das Gehäuseoberteil 2 ist koaxial zur Drehachse 15 auf das Gehäuseunterteil 3 aufgesteckt und mit diesem durch Befestigungsmittel 5 (Darstellung in 1b) verbunden. Hierzu weist das Gehäuseoberteil 2 mehrere Nutsegmente 7 (2) auf, während das Gehäuseunterteil 3 ebenfalls mehrere Nutsegmente 8 (3) aufweist. Die Befestigungsmittel 5 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel als umlaufender Sprengring 6 bzw. Seegering ausgebildet, der in die Nutsegmente 7 des Gehäuseoberteils 2 und in die Nutsegmente 8 des Gehäuseunterteils 3 radial von innen nach außen eingreift und dadurch beide Teile gegeneinander fixiert.
-
Hierdurch ist mittels des Sprengringes 6 eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Gehäuseoberteil 2 und dem Gehäuseunterteil 3 hergestellt. Weitere Verbindungsmittel zwischen dem Gehäuseoberteil 2 und dem Gehäuseunterteil 3 sind weder erforderlich noch vorgesehen.
-
1b zeigt eine perspektivische Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäß ausgeführten Abgasturboladers im Bereich seines aus Kunststoff gefertigten Verdichtergehäuses 1 an einem Lagerstuhl 4 für eine nicht dargestellte Laderwelle mit einem ebenfalls nicht dargestellten Verdichterrad. Der Lagerstuhl 4 weist einen um die Drehachse 15 konzentrisch umlaufenden Anlageflansch 12 auf, an dessen dem Verdichtergehäuse 1 zugewandten Stirnseite das Verdichtergehäuse 1 mit einem ebenfalls umlaufenden Absatz 13 anliegt. Dem Absatz 13 gegenüberliegend ist durch den Anlageflansch 12 eine Anlagefläche 14 gebildet, an der der Sprengring 6 einseitig axial anliegt. Der umlaufende Anlageflansch 12 ist demnach in der Axialrichtung zwischen dem Absatz 13 des Verdichtergehäuses 1 und dem Sprengring 6 eingeklemmt. Hierdurch ist mittels des Sprengringes 6 gleichermaßen eine formschlüssige Verbindung zwischen Verdichtergehäuse 1 und Lagerstuhl 4 und auch eine formschlüssige Verbindung zwischen Gehäuseoberteil 2 und Gehäuseunterteil 3 hergestellt. Weitere Verbindungsmittel zwischen dem Gehäuseoberteil 2 und dem Gehäuseunterteil 3 und zwischen dem Verdichtergehäuse 1 und dem Lagerstuhl 4 sind weder erforderlich noch vorgesehen.
-
2 zeigt eine perspektivische Einzelteildarstellung des Gehäuseoberteils 2 des Verdichtergehäuses 1 nach 1. Das Gehäuseoberteil 2 weist eine konzentrisch zur Drehachse 15 angeordnete mittige Öffnung 18 auf. Des Weiteren ist am Gehäuseoberteil 2 mindestens ein achsparallel zur Drehachse 15 sich erstreckender Befestigungsarm 9 einteilig angeformt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind mehrere, hier insgesamt drei solcher Befestigungsarme 9 vorgesehen, die gleichmäßig in Umfangsrichtung um die Drehachse 15 herum angeordnet sind. In die freien Enden der Befestigungsarme 9 ist jeweils ein radial nach innen zur Drehachse 15 hin offenes Nutsegment 7 eingeformt.
-
3 zeigt eine perspektivische Darstellung des Gehäuseunterteils 3 des Verdichtergehäuses 1 nach 1, wobei in der perspektivischen Darstellung der um die Drehachse 15 umlaufende Absatz 13 nach 1 zu erkennen ist. Radial außerhalb des Absatzes 13 ist mindestens ein Flanschsegment 19 vorgesehen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Gehäuseunterteil 3 mehrere, hier drei gleichmäßig über den Umfang verteilte, konzentrisch zur Drehachse 15 angeordnete Flanschsegmente 19 auf, in die jeweils radial nach innen zur Drehachse 15 hin offene Nutsegmente 8 eingeformt sind. Zwischen den einzelnen Flanschsegmenten 19 weist das Gehäuseunterteil 3 jeweils eine Öffnung 10 für die Hindurchführung jeweils eines Befestigungsarmes 9 nach 2 auf.
-
4 zeigt eine perspektivische Darstellung des aus dem Gehäuseoberteil 2 nach 2 und dem Gehäuseunterteil 3 nach 3 zusammengesetzten Verdichtergehäuses 1. Das Gehäuseoberteil 2 ist hierzu mit seiner mittigen Öffnung 18 (2) auf den Ansaugstutzen 16 des Gehäuseunterteils 3 geschoben, wobei die Befestigungsarme 9 des Gehäuseoberteils 2 jeweils durch die ihnen zugeordneten Öffnungen 10 des Gehäuseunterteils 3 (3) hindurchgeführt sind. Die Befestigungsarme 9 liegen dabei spielfrei in den Öffnungen 10 (3) und außerdem spielfrei zwischen den Flanschsegmenten 19 (3). Die in den 2 und 3 dargestellten Nutsegmente 7, 8 gehen dabei bündig ineinander über, so dass eine konzentrisch um die Drehachse 15 umlaufende Ringnut 11 gebildet ist. Die Ringnut 11 umschließt den axial zurückversetzten, in das Gehäuseunterteil 3 eingeformten Absatz 13 und nimmt im montierten Zustand entsprechend der Darstellung nach 1a den Sprengring 6 (nicht dargestellt) auf.
-
Unter erneutem Bezug auf 1a ist zu erkennen, dass der Sprengring 6 radial nach innen nicht abgestützt ist. Für die Montage kann der Sprengring 6 radial und elastisch federnd nach innen gebogen werden, wobei sich sein Durchmesser verkleinert. In diesem Zustand kann er in die Ringnut 11 eingesetzt werden. Infolge seiner elastisch federnden Vorspannung legt sich der Sprengring 6 dann von innen radial nach außen in die Ringnut 11, wobei dann das Gehäuseoberteil 2 und das Gehäuseunterteil 3 gemeinsam und formschlüssig verbunden sind.
-
In einer Ausführungsform nach 1b sind das Gehäuseoberteil 2 und das Gehäuseunterteil 3 gemeinsam und formschlüssig am Lagerstuhl 4 befestigt und zugleich miteinander verbunden.
