DE102010013706A1

DE102010013706A1 - Turboladergehäuse

Info

Publication number: DE102010013706A1
Application number: DE201010013706
Authority: DE
Inventors: Ralf Böning; Holger Fäth; Ralph-Maurice Kömpel
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2010-04-01
Filing date: 2010-04-01
Publication date: 2011-10-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines in Längsrichtung in wenigstens zwei Gehäusehälften unterteilten Turboladergehäuses mit zwei Spiralgehäusen, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Vorsehen eines Aufmassabschnitts an einem der Spiralgehäuse; Ausbilden des Turboladergehäuses mit seinen wenigstens zwei Gehäusehälften als Gussteil, und Beibehalten oder zumindest teilweises Entfernen des Aufmassabschnitts in Abhängigkeit von wenigstens einer Gusstoleranz des Turboladergehäuses.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Turboladergehäuses, wobei das Turboladergehäuse wenigstens zwei Laufradgehäuse, z. B. ein Verdichtergehäuse und ein Turbinengehäuse, sowie ein Lagergehäuse aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Turboladergehäuse das gemäß dem Verfahren hergestellt und bearbeitet ist.
Turbolader weisen im Allgemeinen eine Turbine mit einem Turbinenrad und einen Verdichter mit einem Verdichterrad auf, wobei die beiden Laufräder auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind. Das Turbinenrad wird dabei über einen Abgasmassenstrom einer angeschlossenen Brennkraftmaschine angetrieben und treibt wiederum das Verdichterrad an. Der Verdichter verdichtet hierbei die angesaugte Luft und führt diese der Brennkraftmaschine zu. Das Turboladergehäuse setzt sich aus einem Turbinengehäuse und einem Verdichtergehäuse zusammen, in welchem die Laufräder angeordnet sind, sowie einem Lagergehäuse zum Lagern der Welle. Die Gehäuse des Turboladers sind dabei normalerweise getrennt voneinander hergestellt, so dass für jedes Gehäuse des Turboladers jeweils eine entsprechende Gusstoleranz beim Bearbeiten beachtet werden muss.
Aus der 10 2009 053 237.4, 10 2009 053 106.8, 10 2009 053 238.2, 10 2009 053 101.7 und der 10 2009 053 102.5 sind aber auch Turbolader bekannt, deren Turboladergehäuse in Längsrichtung in beispielsweise zwei Gehäusehälften geteilt ausgebildet ist. In diesem Fall müssen entsprechende Gusstoleranzen zur Bearbeitung der Gehäusehälften beachtet werden.
Demnach ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines in Längsrichtung geteilten Turboladergehäuses bereitzustellen, welches die Einhaltung der Gusstoleranzen vereinfacht.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Demgemäß wird erfindungsgemäß ein Verfahren bereitgestellt, zur Herstellung eines in Längsrichtung in wenigstens zwei Gehäusehälften unterteilten Turboladergehäuses mit zwei Spiralgehäusen, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

– Vorsehen eines Aufmassabschnitts an einem der Spiralgehäuse,
– Ausbilden des Turboladergehäuses mit seinen wenigstens zwei Gehäusehälften als Gussteil, und
– Beibehalten oder zumindest teilweises Entfernen des Aufmassabschnitts in Abhängigkeit von wenigstens einer Gusstoleranz des Turboladergehäuses.

Das Verfahren hat dabei den Vorteil, dass durch den Aufmassabschnitt an einem der Spiralgehäuse Gusstoleranzen ausgeglichen werden können. Beispielsweise kann zur Ausbildung der beiden Spiralgehäuse jeweils ein Kern für jedes der Spiralgehäuse vorgesehen werden. Dabei weist jedoch der erste Kern und der zweite Kern jeweils eine Gusstoleranz auf. Um die Gusstoleranzen der beiden Kerne bzw. der damit hergestellten Spiralgehäuse auszugleichen wird der Aufmassabschnitt an einem der Spiralgehäuse vorgesehen. Der Aufmassabschnitt verhindert dabei, dass aufgrund der Gusstoleranzen soviel Material an dem Spiralgehäuse entfernt werden muss, dass eine Stufe in der Wand des Spiralgehäuses entsteht, welche zu einer Beeinträchtigung der Strömung und zu Wirkungsgradverlusten führt. Hierdurch kann beispielsweise ein vorgegebener Abstand A zwischen den gegenüberliegenden Wänden der beiden Spiralgehäuse eingestellt werden, ohne dass die Strömung in dem Spiralgehäuse hierdurch beeinträchtigt oder wesentlich beeinträchtigt wird, da aufgrund des Aufmassabschnitts keine unerwünschte Abstufung in dem jeweiligen Spiralgehäuse entsteht.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Schnittansicht einer Gehäusehälfte eines Turboladergehäuses gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung von der Dichtungsseite aus gesehen;
2 ein Ausschnitt einer Schnittansicht einer Spirale eines Verdichters ohne einen erfindungsgemäßen Aufmassabschnitt;
3 ein Ausschnitt einer Schnittansicht einer Spirale eines Verdichters mit einem erfindungsgemäßen Aufmassabschnitt;
4 eine Schnittansicht einer Gehäusehälfte eines Turboladergehäuses gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung von der Dichtungsseite aus gesehen;
5 eine schematische Vorderansicht für mögliche Schnittebenen des in Längsrichtung geteilten Turboladergehäuses; und
6 eine schematische Seitenansicht für mögliche Schnittebenen des in Längsrichtung geteilten Turboladergehäuses.
In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen – sofern nichts anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen worden. Des Weiteren ist die Darstellung des Turboladers in den nachfolgenden Figuren rein schematisch, nicht maßstäblich und stark vereinfacht gezeigt.
In 1 ist eine Formhälfte oder Gehäusehälfte 10 eines in Längsrichtung geteilten Turboladergehäuses 12 gezeigt, welches gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist. Dabei liegt beispielsweise die Längsachse 14 des Turboladergehäuses 12 in einer horizontalen Teilungsebene oder ist zu dieser parallel (nicht dargestellt). Ebenso kann die Längsachse aber auch die Teilungsebene des Turboladergehäuses 12 in Längsrichtung schneiden, wie im Nachfolgenden anhand der 5 und 6 noch näher erläutert wird.
Gemäß der Erfindung wird das Turboladergehäuse 12 beispielsweise in Form von zwei Form- oder Gehäusehälften 10 als Gussteil hergestellt, beispielsweise im Sand- oder Kokillengussverfahren oder im Druckgussverfahren oder einem anderen geeigneten Gussverfahren. Die Gehäusehälften 10 können dabei in separaten Gussverfahren bzw. einem getrennten Gussprozess oder in einem gemeinsamen Gussverfahren bzw. Gussprozess hergestellt werden.
Die Gehäusehälften 10 des Turboladergehäuses 12 weisen dabei jeweils z. B. ein Verdichtergehäuse 16, ein Lagergehäuse 18 und ein Turbinengehäuse 20 auf. Gemäß der Erfindung wird wenigstens ein Spiralgehäuse 22, 24 des Verdichters oder der Turbine mit einem zusätzlichen Aufmassabschnitt 26 ausgebildet, um Gusstoleranzen beim Anschließenden Bearbeiten des Turboladergehäuses 12 ausgleichen zu können. Der Aufmassabschnitt 26 wird im Folgenden noch näher erläutert.
Die beiden Gehäusehälften 10 oder Formhälften, welche beispielsweise eine obere Formhälfte (nicht dargestellt) und eine untere Formhälfte 10, wie in 1 gezeigt ist, bilden, werden aneinander befestigt. Zum Befestigen der beiden Formhälften 10 können dabei entsprechende Bohrungen 28 vorgesehen werden, um die Formhälften 10 z. B. miteinander zu verschrauben und/oder zu verstiften. Es kann aber auch jede andere Art der Befestigung oder Kombination von Befestigungsmitteln vorgesehen werden.
Zum dichten Verbinden der beiden Gehäusehälften 10 ist eine Dichtungseinrichtung (nicht dargestellt) zwischen den beiden Gehäusehälften 10 vorgesehen, beispielsweise eine Sickendichtung, z. B. eine Metallsickendichtung und/oder eine Elastomerdichtung. Die Metallsickendichtung kann dabei wahlweise zusätzlich an wenigstens einem Abschnitt beschichtet ausgebildet sein, beispielsweise mit einem Gummimaterial. Es kann aber auch jede andere Dichtungseinrichtung verwendet werden, die geeignet ist die beiden Gehäusehälften dichtend miteinander zu verbinden.
In dem in 1 gezeigten Beispiel ist wahlweise zusätzlich wenigstens ein Abschnitt des Turboladergehäuses 12, beispielsweise das Turbinengehäuse 20, mit einem Temperiermantel 30 versehen zum Kühlen und/oder Wärmen des Turboladergehäuseabschnitts. In dem Temperiermantel 30 ist dabei ein Temperiermedium geführt, beispielsweise ein Kühlmittel zum Kühlen des Turbinengehäuseabschnitts in 1. Ein solcher Temperiermantel 30 ist ein optionales Merkmal. Er kann zusätzlich an dem Verdichtergehäuse 16, dem Lagergehäuse 18 und/oder dem Turbinengehäuse 20 vorgesehen werden zum Temperieren des jeweiligen Gehäuseabschnitts.
Des Weiteren ist in dem in 1 gezeigten Beispiel der Formhälfte 10 des Turboladergehäuses 12 eine Fläche oder Lagerbockbefestigungsabschnitt 32 zum Befestigen einer Lagerbockeinrichtung (nicht dargestellt) dargestellt. Eine solche Lagerbockeinrichtung dient zur Aufnahme wenigstens einer Lagereinrichtung, beispielsweise einer Radiallagereinrichtung und/oder Axiallagereinrichtung, zum Lagern des Läufers des Turboladers. Der Läufer weist dabei eine Welle mit einem Verdichterlaufrad und einem Turbinenlaufrad (nicht dargestellt) auf. Ausführungen einer solchen Lagerbockeinrichtung für ein in Längsrichtung geteiltes Turboladergehäuse sind in der 10 2009 053 237.4 beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Turboladergehäuses 12 ist aber nicht auf diese spezielle Ausführungsform eines Turboladergehäuses 12 mit einer Lagerbockeinrichtung beschränkt sondern kann auf jedes in Längsrichtung geteilte Turboladergehäuse 12 angewendet werden. Ein weiteres gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbares Turboladergehäuse 12 ist in 4 dargestellt.
Im Allgemeinen kann das Turboladergehäuse 12 als Gussteil hergestellt werden, wobei hierbei beispielsweise mehrere Kerne vorgesehen werden können, um das Verdichtergehäuse 16 mit seinem Spiralgehäuse 22, das Turbinengehäuse 20 mit seinem Spiralgehäuse 24 und das Lagergehäuse 18 des Turboladergehäuses 12 auszubilden.
Im Stand der Technik werden bei den bisher getrennt gegossenen und bearbeiteten Verdichter- und Turbinengehäusen die Bezüge der Bearbeitung unabhängig voneinander vorgenommen. Für diese Bearbeitung ist daher jeweils nur die Gusstoleranz des jeweiligen Gehäuses zu beachten, auf die die anschließende Bearbeitung abgestimmt werden muss.
Bei den Gehäusehälften 10 eines in Längsrichtung geteilten Abgasturboladers werden die Strömungskerne für das Spiralgehäuse 22 des Verdichters und das Spiralgehäuse 24 (die Turbinenspirale) der Turbine gleichzeitig im Guss in einer Gehäusehälfte 10 umgesetzt. Aufgrund der Gusstoleranzen kann die Bearbeitung des Verdichterdiffusors (Spiralgehäuse des Verdichters) und des Turbinenaustritts daher unter Umständen erschwert werden, da sich die Gusstoleranzen von einem Kernbezug aus addieren. Für die Bearbeitung sind beide Gusstoleranzen der Spiralkerne der Spiralgehäuse 22, 24 von Verdichter und Turbine zu beachten, um von der Bearbeitung verursachte Strömungskanten zu verhindern und definierte Eintrittsbreiten B_Turbine und Austrittsbreiten B_Verdichter der Spiralen bzw. Spiralgehäuse 22, 24 zu erzielen. Die Eintrittsbreite B_Turbine der Turbine und die Austrittsbreite B_Verdichter des Verdichters ist in 1 eingezeichnet.
Gemäß der Erfindung wird daher der Bezug (Erstbezug) bei der Bearbeitung beispielsweise auf die Turbinenspirale (bzw. das Spiralgehäuse 24 der Turbine) des Turboladergehäuses 12 in 1 gelegt. Von diesem Bezug aus wird dann auch die Verdichterdiffusorbearbeitung bzw. die Bearbeitung des Spiralgehäuses 22 des Verdichters vorgenommen. Dazu ist es notwendig einen Ausgleich der Gusstoleranzen sicherzustellen. Wie zuvor beschrienen ist bei diesem Bearbeitungskonzept der Erstbezug der Bearbeitung beispielsweise auf die Turbinenspirale 24 gelegt. Von diesem Bezug aus wird dann auch die Verdichterdiffusorbearbeitung (bzw. die Bearbeitung des Spiralgehäuses 22 des Verdichters) vorgenommen. Dabei wird der Abstand A der beiden Spiralgehäuse 22, 24 bzw. der gegenüberliegenden Wände 34, 36 der beiden Spiralgehäuse 22, 24 zueinander eingestellt, sowie die Breite B_Verdichter bzw. B_Turbine der Spirale bzw. des Spiralgehäuses 22, 24 des Verdichters bzw. der Turbine (Eintrittsbreite B_Turbine der Turbine und die Austrittsbreite B_Verdichter des Verdichters). Dabei ist es notwendig einen Ausgleich der Gusstoleranzen, hier insbesondere der Gusstoleranz des Verdichtergehäuses und des Turbinengehäuses, sicherzustellen.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird daher ein Aufmass oder Aufmassabschnitt 26 an einer der Spiralen bzw. Spiralgehäusen 22, 24 vorgesehen, wobei das Aufmass oder der Aufmassabschnitt 26 entsprechend der auszugleichenden Gusstoleranz anschließend wieder abgetragen werden kann, beispielsweise mittels Fräsen oder Drehen, um nur zwei Beispiele zu nennen für Bearbeitungsverfahren zum Abtragen des Aufmassabschnitts. Die Erfindung ist aber auf diese beiden Verfahren zum Abtragen oder Bearbeiten des Aufmassabschnitts 26 nicht beschränkt. Es kann jedes andere Verfahren eingesetzt werden, das geeignet ist den Aufmassabschnitt 26 zu bearbeiten und beispielsweise Material abzutragen. Der Aufmassabschnitt 26 in 1 ist dabei mit einer gepunkteten Linie angedeutet, wobei der Aufmassabschnitt 26 rein schematisch und nicht maßstäblich dargestellt ist.
Das Aufmass oder der Aufmassabschnitt 26 weist dabei an einer jeweiligen Wand 34 des Spiralgehäuses 22 eine vorzugsweise strömungsgünstige Form auf, beispielsweise eine durchgehende Schräge oder einen Schrägenabschnitt 38 welcher nach hinten zu der Wand 34 geneigt ist. Die strömungsgünstige Form des Aufmassabschnitts 26 ist beispielsweise so gewählt, dass wenn der Aufmassabschnitt 26 nicht, teilweise oder vollständig abgetragen werden muss infolge eines Gusstoleranzausgleichs, die Strömung in dem Spiralgehäuse 22 möglichst wenig oder überhaupt nicht beeinträchtigt wird.
Da in dem in 1 gezeigten Beispiel der Bezug (Erstbezug) für die Bearbeitung auf die Turbinenspirale 24 gelegt wird, wird der Aufmassabschnitt 26, hier z. B. mit einem Schrägenabschnitt 38, an dem anderen Spiralgehäuse 22 vorgesehen, hier dem Spiralgehäuse 22 oder der Spirale des Verdichters, wie in 1 mit der gepunkteten Linie angedeutet ist. Genauer gesagt wird der Aufmassabschnitt 26 beispielsweise an der Seite des Spiralgehäuses 22 des Verdichters vorgesehen, die dem Spiralgehäuse 24 der Turbine gegenüberliegt. Die Dimensionierung des Aufmassabschnitts 26, insbesondere die Breite b_A des Aufmassabschnitts 26 ist dabei so gewählt, dass die auszugleichenden Gusstoleranzen vorzugsweise vollständig ausgeglichen werden können, ohne dass soviel Material an der Wand 34 entfernt werden muss, dass eine Stufe in der Wand 34 entsteht, wie in nachfolgender 2 gezeigt ist. Mit anderen Worten, die Breite b_A des Aufmassabschnitts 26 ist so gewählt, dass zum Ausgleich der Gusstoleranzen maximal der Aufmassabschnitt 26 über seine gesamte Breite b_A entfernt wird aber an der Wand 34 des Spiralgehäuses 22 selbst kein oder zumindest kaum weiteres Material in Längsrichtung abgetragen werden muss, so dass eine Abstufung der Spirale 22 verhindert oder zumindest auf ein Minimum reduziert werden kann.
Wie in 1 gezeigt ist, können das Turboladergehäuse 12 oder wenigstens ein oder beide Gehäusehälften 10 bzw. Formhälften, mit einem oder mehreren Anschlägen 40, beispielsweise in Form von Vorsprüngen und/oder Vertiefungen bzw. Aussparungen, versehen sein, zum Positionieren oder Ausrichten der Gehäusehälften 10, um diese beispielsweise weiteren Bearbeitungsschritten zu unterziehen. In 1 ist z. B. ein Anschlag 40 außen an der unteren Formhälfte 10 vorgesehen, welche als Anschlag beispielsweise beim Aufspannen in einer Bearbeitungseinrichtung, wie einer Fräseinrichtung, zum Bearbeiten des Turboladergehäuses 12 dienen. Der Anschlag 40 ist dabei beim Ausbilden des Spiralgehäuses 24 der Turbine mit dem Kern des Spiralgehäuses 24 verbunden oder gekoppelt. Daher wird als Erstbezug in diesem Fall vorzugsweise das Spiralgehäuse 24 der Turbine gewählt. Des Weiteren können wenigstens ein oder mehrere weiterer Anschläge 41 für die Ausrichtung in einer Bearbeitungseinrichtung vorgesehen werden. Statt dem Spiralgehäuse 24 der Turbine kann aber ebenso auch das Spiralgehäuse 22 des Verdichters gewählt werden, wie in nachfolgender 4 gezeigt ist.
Das Bearbeitungskonzept ermöglicht eine gemeinsame Bearbeitung der Strömungseintritte und Strömungsaustritte von Turbine und Verdichter ohne Strömungskanten, die von der Bearbeitung entstehen können. Durch den Aufmassabschnitt 26 beispielsweise in Form einer Schräge oder Schrägenabschnitts 28 werden Gusstoleranzen ausgeglichen und die Strömungsgeometrien der Spiralgehäuse 22, 24 werden nicht negativ beeinflusst.
In 2 ist ein Ausschnitt eines Spiralgehäuses 22 eines Verdichters eines Turboladergehäuses 12 gezeigt. Das Spiralgehäuse 22 weist dabei keinen zusätzlichen Aufmassabschnitt 26 gemäß der Erfindung auf. Treten nun Gusstoleranzen auf, bei welchem ein Abschnitt an einer Wand 34 des Spiralgehäuses 22 in Längsrichtung entfernt werden muss, um einen gewünschten Abstand zwischen der Spirale des Verdichters und der der Turbine einzustellen, so tritt eine Abstufung bzw. Stufe 42 auf, wie in 2 mit einer gestrichelten Linie angedeutet ist. Eine solche Stufe 42 kann jedoch zu ungünstigen Strömungsverhältnissen in dem Spiralgehäuse 22 führen und damit verbunden zu einem Wirkungsgradverlust.
3 zeigt nun einen Ausschnitt des erfindungsgemäßen Spiralgehäuses 22 des Verdichters des Turboladergehäuses 12 gemäß 1. Das Spiralgehäuse 22 ist dabei an einer Wand 34 mit einem zusätzlichen Aufmassabschnitt 26 versehen. Der Aufmassabschnitt 26 erlaubt, dass er bei Bedarf über seine Breite b_A in Längsrichtung teilweise oder vollständig abgetragen werden kann, um auftretende Gusstoleranzen auszugleichen, ohne dass dies die Strömung in dem Spiralgehäuse 22 beeinträchtigt oder wesentlich beeinträchtigt.
Der Aufmassabschnitt 26 weist dabei vorzugsweise eine möglichst strömungsgünstige Form auf, so dass wenn der Aufmassabschnitt 26 anschließend aufgrund von Gusstoleranzen beispielsweise teilweise oder vollständig über seine Breite b_A in Längsrichtung entfernt wird, keine ungewollte Stufe an der Wand 34 des Spiralgehäuses 22 entsteht. Der Aufmassabschnitt 26 weist in dem in 3 gezeigten Beispiel einen Schrägenabschnitt 38 auf oder einen zur Wand 34 des Spiralgehäuses 22 nach hinten geneigten Abschnitt 38 auf, so dass wenn beispielsweise ein Teil des Aufmassabschnitts 26 entfernt wird keine ungewollte Stufe oder Abstufung entsteht, wie zuvor in 2 mit einer gestrichelten Linie angedeutet ist. Alternativ kann der Aufmassabschnitt 26 auch mit einer durchgehenden Schräge 39 versehen sein, wie in 3 mit einer gepunkteten Linie angedeutet ist. Die Schräge 39 oder der Schrägenabschnitt 38 kann dabei gerade, wie in 3 gezeigt ist, ausgebildet sein oder z. B. gewölbt, je nach Funktion und Einsatzzweck. Die Form und Dimensionierung des Aufmassabschnitts 26 kann grundsätzlich beliebig variiert werden, sofern wenigstens eine Gusstoleranz ausgeglichen werden kann und die Strömung in dem Spiralgehäuse dabei nicht oder möglichst nur geringfügig beeinträchtigt wird. Die Darstellung des Aufmassabschnitts 26 in den 1, 3 und 4 ist lediglich beispielhaft, rein schematisch und nicht maßstäblich.
In 4 ist eine Schnittansicht durch eine Gehäusehälfte 10 eines Turboladergehäuses 12 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gezeigt, wobei die Gehäusehälfte 10 dabei von der Dichtungsseite her gezeigt ist.
Gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung wird der Erstbezug statt von der Spirale 24 der Turbine in diesem Fall von der Spirale 22 des Verdichters vorgenommen. Um nun Gusstoleranzen auszugleichen, um beispielsweise den Abstand A der beiden Spiralgehäuse 22, 24 von Verdichter und Turbine bzw. deren einander gegenüberliegenden Wände 34, 36 einzustellen, ist bei dieser Ausführungsform an einer Wand 36 des Turbinen-Spiralgehäuses 24 ein zusätzlicher Aufmassabschnitt 26 vorgesehen, entsprechend dem zuvor beschriebenen Aufmassabschnitt 26 an dem Verdichter-Spiralgehäuse 22 in den 1 und 3. Der Aufmassabschnitt 26 ist dabei an der Wand 36 des Spiralgehäuses 24 der Turbine vorgesehen, welche dem Spiralgehäuse 22 des Verdichters gegenüberliegt. In 4 ist der Aufmassabschnitt 26 mit einer strichpunktierten Linie angedeutet. Die Form des Aufmassabschnitts 26 ist dabei vorzugsweise strömungsgünstig ausgebildet, so dass wenn der Aufmassabschnitt 26 nicht oder bei Bedarf teilweise oder vollständig entlang seiner Breite b_A in Längsrichtung entfernt wird, dies die Strömung der Spirale 24 der Turbine vorzugsweise nicht oder möglichst gering beeinträchtigt. Wie zuvor beschrieben ist der Aufmassabschnitt 26 beispielsweise an der Wand 36 der Spirale 24 der Turbine ausgebildet, die der Spirale 22 des Verdichters gegenüberliegt. Dabei weist der Aufmassabschnitt 26 beispielsweise, wie zuvor mit Bezug auf 1 und 3 beschrieben wurde, eine Schräge auf oder einen zur Spirale 24 nach hinten geneigten Abschnitt 38 auf, um den Aufmassabschnitt 26 möglichst strömungsgünstig zu gestalten.
Des Weiteren zeigt 4 eine weitere Ausführungsform für ein Turboladergehäuse 12, welches in Längsrichtung in beispielsweise zwei Gehäusehälften 10 bzw. Formhälften geteilt ausgebildet ist. Die in 4 gezeigte Gehäusehälfte 10 ist dabei von der Dichtungsseite aus gezeigt.
In 4 ist hierbei beispielsweise eine Aussparung oder Nut 44 exemplarisch dargestellt zum Aufnehmen einer Dichtungseinrichtung. Alternativ kann aber auch z. B. eine Sickendichtung zwischen den Trennflächen der Gehäusehälften 10 vorgesehen sein, wie in 1 zuvor angedeutet ist, wobei beispielsweise keine Nut oder Aussparung unbedingt notwendig ist zur Aufnahme einer solchen Dichtungseinrichtung. Stattdessen kann die Dichtungseinrichtung zwischen die planen Flächen der Gehäusehälften 10 eingelegt werden.
Wie in 4 gezeigt ist, ist das Turboladergehäuse 12 in der Horizontalen in eine untere und eine obere Gehäusehälfte 10 geteilt. Dabei bilden die beiden Gehäusehälfte 10 jeweils ein Turbinengehäuse 20, ein Lagergehäuse 18 und ein Verdichtergehäuse 16. Die in 4 gezeigte Gehäusehälfte 10 wird hierbei mit der anderen Gehäusehälfte (nicht dargestellt) befestigt, beispielsweise verschraubt. Dazu sind in der in 4 gezeigten Ausführungsform beispielsweise wenigstens eine oder mehrere Bohrungen 28 zum Verschrauben und/oder Verstiften der beiden Gehäusehälften 10 miteinander vorgesehen. Grundsätzlich kann aber auch jede andere Form der Befestigung der Gehäusehälften 10 vorgesehen sein. Das Verschrauben und/oder Verstiften stellt lediglich ein Beispiel dar.
Des Weiteren kann, wenn eine zusätzliche Temperierung, z. B. Kühlung und/oder Heizung, zumindest eines Teils des Turboladergehäuses 12 vorgesehen ist, beispielsweise des Turbinengehäuses 20, des Lagergehäuses 18 und/oder des Verdichtergehäuses 16, ein Fluid- oder Temperiermantel 30 mit einem Fluidkern vorgesehen werden. Dieser Fluidmantel 30 umspannt in dem Beispiel in 4 z. B. den Lagergehäuseabschnitt 18 und den Turbinengehäuseabschnitt 20 des Turboladergehäuses 12 hinterschneidungsfrei, da in dem vorliegenden Beispiel das Turbinengehäuse 20 und das Lagergehäuse 18 zusätzlich z. B. gekühlt werden sollen. Auf diese Weise muss beispielsweise ein Sandkern zum Herstellen des Fluidmantels 30 nicht aus mehreren Stücken zusammengebaut und geklebt werden.
Des Weiteren kann mindestens eine Hälfte 10 oder das gesamte Turboladergehäuse 12 in den Motorblock und/oder Zylinderkopf eines angeschlossenen Motors integriert werden. Dabei kann beispielsweise das Unterteil 10 des Turboladergehäuses 12 in den Motorblock und das Oberteil in den Zylinderkopf integriert werden oder auch umgekehrt.
In 4 ist in dem Lagergehäuseabschnitt 18 des Turboladergehäuses 12 die Welle 46 gelagert, auf welcher das Turbinenrad 48 und das Verdichterrad 50 vorgesehen sind. Das Turbinenrad 48 ist dabei in dem Turbinengehäuseabschnitt 20 und das Verdichterrad 50 in dem Verdichtergehäuseabschnitt 16 angeordnet. Die Welle 46 weist des Weiteren eine Radiallageranordnung 52 und wahlweise zusätzlich eine Axiallageranordnung 54 auf.
Bei dem Turbolader, welcher durch die Teilung z. B. zwei Bohrungshälften bildet, wird die Lageranordnung 52 beispielsweise über federnd wirkende Kragenabschnitte 56 axial verspannt eingebaut.
In 4 ist die Welle 46 über die Radiallageranordnung 52 und die Axiallageranordnung 54 gelagert. Optional kann auf einer Axiallagerscheibe der Axiallageranordnung 54 ein Ölabweisblech 58 angeordnet werden. Auf der Außenseite einer Hülse 60 der Radiallageranordnung 52 kann optional zusätzlich eine Lage 62 aus wenigstens einer oder mehreren Schichten aus hitzebeständigem oder temperaturbeständigem, elastischen Material angeordnet werden, wie beispielsweise einem Polymer, einem Elastomer und/oder einem Hartgummi, um nur einige Beispiel zu nennen. Auf der Außenseite der Lage 62 aus dem elastischen, temperaturbeständigen Material ist außerdem ein Hülsenelement 64 vorgesehen. Mittels des Hülsenelementes 64 kann die Radiallageranordnung 52 über federnd wirkende Kragenabschnitte 56 axial verspannt eingebaut werden.
Die Radiallageranordnung 52 und Axiallageranordnung 54 in 4 sind lediglich ein Beispiel für eine Lagerung der Welle 46 in radialer und axialer Richtung. Grundsätzlich kann die Welle 46 in dem Turboladergehäuse 12 jede andere Radiallageranordnung und/oder Axiallageranordnung aufweisen. Für die Erfindung entscheidend ist, dass an wenigstens einer Wand eines Spiralgehäuses des Turboladergehäuses ein Aufmassabschnitt vorgesehen wird zum Ausgleich von Gusstoleranzen.
In 5 ist eine stark vereinfachte und rein schematische Vorderansicht des Turboladergehäuses 12 für mögliche Schnittebenen des Turboladergehäuses 12 gezeigt. Wie in 5 dargestellt ist, ist das Turboladergehäuse 12, bestehend aus dem Turbinengehäuse 20, dem Lagergehäuse 18 und dem Verdichtergehäuse 16, in Längsrichtung geteilt ausgebildet im Gegensatz zu den bisherigen Turboladergehäusen. Die bisherigen Turboladergehäuse sind in Querrichtung bzw. in einer Ebene senkrecht zu einer horizontalen Ebene geteilt und dabei in ein Verdichtergehäuse, ein Lagergehäuse und ein Turbinengehäuse aufgeteilt. Die Gehäuse werden dabei im Stand der Technik zur Montage in Längsrichtung aneinander gereiht.
Wie in 5 dargestellt ist, kann das Turboladergehäuse 12 in Längsrichtung einmal in der Horizontalen bzw. einer horizontalen Ebene geteilt sein, beispielsweise in zwei Gehäusehälften 10, 11. Die horizontale Teilungsebene 66 ist dabei mit einer durchgezogenen Linie angedeutet. Alternativ kann das Turboladergehäuse 12 in Längsrichtung auch in der Vertikalen (vertikale Teilungsebene 66) geteilt sein, wie in 5 mit einer gestrichelten Linie angedeutet ist. Ebenso kann das Turboladergehäuse 12 in einem anderen Winkel α in einem Bereich zwischen 0° und 360° geteilt sein. Des Weiteren muss die Teilungsebene 66 nicht notwendigerweise durch die Mittenachse bzw. Längsachse 14 des Turboladergehäuses 12 verlaufen, sondern kann auch zu dieser Achse versetzt verlaufen, wie mit einer strichpunktierten Linie in 5 angedeutet ist.
Des Weiteren ist in 6 eine stark vereinfachte und rein schematische Seitenansicht für mögliche Schnittebenen des erfindungsgemäßen Turboladergehäuses 12 gezeigt. Das Turboladergehäuse 12 besteht dabei aus einem Verdichtergehäuse 16, einem Lagergehäuse 18 und einem Turbinengehäuse 20 und ist beispielsweise in zwei Hälften 10, 11 unterteilt, einer ersten Gehäusehälfte 10 und einer zweiten Gehäusehälfte 11. Wie in 6 gezeigt ist, kann das Turboladergehäuse 12 in Längsrichtung entlang seiner Längsachse 14 horizontal bzw. in einer horizontalen Ebene geteilt ausgebildet sein. Die Längsachse 14 ist dabei strichpunktiert eingezeichnet. Des Weiteren kann das Turboladergehäuse 12 auch in Längsrichtung abgestuft in beispielsweise einer horizontalen oder anderen Ebene geteilt sein, wie in 6 mit einer gestrichelten Linie angedeutet ist. Dabei ist beispielsweise das Verdichtergehäuse 16 in einer z. B. horizontalen Ebene oberhalb der Längsachse 14 geteilt. Weiter ist das Lagergehäuse 18 wiederum in einer z. B. horizontalen Ebene unterhalb der Längsachse 14 geteilt und das Turbinengehäuse 20 in z. B. einer horizontalen Ebene oberhalb der Teilungsebene des Verdichtergehäuses. Alternativ kann das Turboladergehäuse 12 in Längsrichtung auch in einer Ebene schräg zu einer horizontalen Ebene geteilt werden, wie mit einer gepunkteten Linie angedeutet ist. Grundsätzlich kann das Turboladergehäuse 12, d. h. das Verdichtergehäuse 20, das Lagergehäuse 18 und/oder das Turbinengehäuse 16, in wenigstens einer oder mehreren beliebigen Ebenen in wenigstens zwei oder mehr Hälften 10, 11 in Längsrichtung geteilt ausgebildet sein.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern ist auf vielfältige Weise modifizierbar. Die vorgenannten Ausführungsformen sind miteinander kombinierbar, insbesondere einzelne Merkmal davon.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines in Längsrichtung in wenigstens zwei Gehäusehälften (10, 11) unterteilten Turboladergehäuses (12) mit zwei Spiralgehäusen (22, 24), wobei das Verfahren die Schritte aufweist: – Vorsehen eines Aufmassabschnitts (26) an einem der Spiralgehäuse (22, 24), – Ausbilden des Turboladergehäuses (12) mit seinen wenigstens zwei Gehäusehälften (10, 11) als Gussteil, und – Beibehalten oder zumindest teilweises Entfernen des Aufmassabschnitts (26) in Abhängigkeit von wenigstens einer Gusstoleranz des Turboladergehäuses.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiralgehäuse (22, 24) ohne Aufmassabschnitt (26) den Bezug oder Erstbezug bildet zum Ausgleich der wenigstens einen Gusstoleranz.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (b_A) des Aufmassabschnitts (26) in Längsrichtung in Abhängigkeit von der wenigstens einen Gusstoleranz gewählt ist, insbesondere in Abhängigkeit von der Gusstoleranz des Spiralgehäuses (22, 24) ohne Aufmassabschnitt (26), welches den Erstbezug zur Bearbeitung des Turboladergehäuses (12) bildet und/oder in Abhängigkeit von der Gusstoleranz des Spiralgehäuses (22, 24) mit dem Aufmassabschnitt (26).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufmassabschnitt (26) eine strömungsgünstige Form aufweist, wobei die strömungsgünstige Form des Aufmassabschnitts (26) insbesondere derart gewählt ist, dass wenn der Aufmassabschnitt (26) bestehen bleibt oder zumindest teilweise oder vollständig entfernt ist die Strömung in dem Spiralgehäuse (22, 24) nicht oder möglichst wenig beeinflusst oder beeinträchtigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufmassabschnitt (26) eine Schräge oder einen Schrägenabschnitt (38) aufweist wobei die Schräge oder der Schrägenabschnitt (38) zu der Wand (34, 36) des Spiralgehäuses (22, 24) nach hinten geneigt ausgebildet ist.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiralgehäuse (22, 24) mit dem Aufmassabschnitt (26) ein Teil des Turbinengehäuses (20) und/oder des Verdichtergehäuses (16) des Turboladergehäuses (12) ist.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Vorsehens eines Aufmassabschnitts (26) an einem der Spiralgehäuse (22, 24) des Weiteren den Schritt aufweist des Vorsehens wenigstens eines Anschlags (40) an einem oder beiden Gehäusehälften (10, 11) des Turboladergehäuses (12) zum Positionieren oder Ausrichten der jeweiligen Gehäusehälfte (10, 11) insbesondere in einer Bearbeitungseinrichtung.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens ein Anschlag (40) mit einem Kern eines Spiralgehäuses (22, 24) verbunden oder gekoppelt ist und wobei das Spiralgehäuse (22, 24) den Erstbezug zur Bearbeitung des Turboladergehäuses (12) bildet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiter die Schritte aufweist: – Vorgeben eines Abstands (A) zwischen zwei gegenüberliegenden Wänden (34, 36) der beiden Spiralgehäuse (20, 22), und – Beibehalten oder zumindest teilweises Entfernen des Aufmassabschnitts (26) in Abhängigkeit von dem vorgegebenen Abstand (A) der beiden Spiralgehäuse (20, 22).
Turboladergehäuse welches gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 hergestellt ist.
Turboladergehäuse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Turboladergehäuse (12) einen Temperiermantel (30) aufweist zum Kühlen und/oder Erwärmen des Turbinengehäuses (20), des Verdichtergehäuses (16) und/oder des Lagergehäuses (18) des Turboladergehäuses (12).