DE102013114094A1

DE102013114094A1 - Turbocharger and shaft assembly

Info

Publication number: DE102013114094A1
Application number: DE102013114094.7A
Authority: DE
Inventors: Louis P. Begin; Huaxin Li
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2013-12-16
Publication date: 2014-06-26
Also published as: US20140178188A1; CN103883359A; CN103883359B

Abstract

Es ist eine Turbinenrad- und Wellenbaugruppe für einen Turbolader vorgesehen, die ein Turbinenrad aufweist, das einen Körperabschnitt aufweist, der eine Mehrzahl von Schaufeln an einer ersten axialen Seite davon trägt. Eine Nabe erstreckt sich von einem Körperabschnitt an einer zweiten axialen Seite. Eine Welle ist an die Nabe an einer Schweißstelle geschweißt, die von der zweiten axialen Seite beabstandet ist. Die Schweißstelle ist axial von der zweiten axialen Seite um eine Distanz beabstandet, die ausreichend ist, um eine signifikante Reduzierung der Restspannungen in den geschweißten Teilen bereitzustellen. Diese Konstruktion ist dazu bestimmt, Probleme mit einer Unwucht des Turbinenrades zu mindern.A turbine wheel and shaft assembly for a turbocharger is provided that includes a turbine wheel having a body portion that supports a plurality of blades on a first axial side thereof. A hub extends from a body portion on a second axial side. A shaft is welded to the hub at a weld that is spaced from the second axial side. The weld is axially spaced from the second axial side by a distance sufficient to provide a significant reduction in residual stresses in the welded parts. This design is designed to alleviate problems with turbine wheel imbalance.

Description

GEBIETTERRITORY

Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Turbolader für Motoren und insbesondere eine Turborad- und Wellenbaugruppe für eine verbesserte Leistungsfähigkeit des Turboladers.The present disclosure relates to a turbocharger for engines, and more particularly to a turbocharger and shaft assembly for improved turbocharger performance.

HINTERGRUND UND ZUSAMMENFASSUNGBACKGROUND AND ABSTRACT

Dieser Abschnitt stellt Hintergrundinformation in Verbindung mit der vorliegenden Offenbarung dar, die nicht unbedingt Stand der Technik ist.This section presents background information in connection with the present disclosure, which is not necessarily prior art.

Turboaufgeladene Motoren verwenden komprimierte Luft, die darin resultiert, dass eine größere Luftmenge in den Motor getrieben wird, wodurch mehr Leistung erzeugt wird. Die Energie, die verwendet wird, um den Turbokompressor anzutreiben, wird von Abgasen entnommen. Wenn die Abgase den Motor verlassen, werden sie durch ein Turbinenrad geführt, das in der Abgasströmung angeordnet ist. Die Gase treiben das Turbinenrad an, das direkt über eine Welle mit einem Kompressorrad verbunden ist. Erhöhte Abgasströmungen treiben das Turbinenrad schneller an, wodurch dem Motor mehr Luft geliefert wird, wodurch mehr Leistung erzeugt wird. Daher verwendet der Turbolader die Entnahme von Energie von dem Abgas, um den Motorwirkungsgrad zu verbessern.Turbocharged engines use compressed air which results in a larger amount of air being forced into the engine, producing more power. The energy used to drive the turbocompressor is taken from exhaust gases. As the exhaust leaves the engine, they are guided by a turbine wheel located in the exhaust flow. The gases drive the turbine wheel, which is directly connected to a compressor wheel via a shaft. Increased exhaust flows propel the turbine wheel faster, providing the engine with more air, thereby producing more power. Therefore, the turbocharger uses the extraction of energy from the exhaust to improve engine efficiency.

Turbolader werden gewöhnlich als Leistungssteigerung an Sportfahrzeugen gesehen, jedoch werden Turbolader heutzutage regelmäßiger dazu verwendet, ein größeres Drehmoment an Motoren mit kleinem Hubraum bereitzustellen. Die Vorteile der Verwendung eines turboaufgeladenen Motors umfassen eine verbesserte Kraftstoffwirtschaftlichkeit und reduzierte Abgasemissionen. Die Komponenten des Turboladers umfassen allgemein ein Gehäuse, das eine Kompressorkammer und eine Turbinenkammer definiert, wobei ein Kompressorrad in der Kompressorkammer angeordnet ist und ein Turbinenrad in der Turbinenkammer angeordnet ist. Eine Turbinenwelle ist zur Verwendung zwischen dem Turbinenrad und dem Kompressorrad vorgesehen.Turbochargers are usually seen as enhancing the performance of sports cars, but nowadays turbochargers are more commonly used to provide greater torque to small displacement engines. The benefits of using a turbocharged engine include improved fuel economy and reduced exhaust emissions. The components of the turbocharger generally include a housing defining a compressor chamber and a turbine chamber, wherein a compressor wheel is disposed in the compressor chamber and a turbine wheel is disposed in the turbine chamber. A turbine shaft is provided for use between the turbine wheel and the compressor wheel.

Mit Bezug auf 4 ist eine herkömmliche Turbinenrad- und Wellenbaugruppe gezeigt, wobei das Turbinenrad einen Körperabschnitt 110 aufweist, der eine Mehrzahl von Flügeln 112 besitzt, die sich von einer ersten axialen Seite davon erstrecken. Eine Turbinenwelle 114 ist an die Rückfläche des Turbinenradkörpers 110 an einer Schweißstelle 118 geschweißt. Ein Problem mit gegenwärtigen Turbinenrad- und Wellenbaugruppen kann die Unwucht eines Turbinenrades sein, das Geräusch sowie Beschwerden von Kunden bewirken kann. Um das Problem einer Turbinenrad-Unwucht zu berücksichtigen, werden Turbinenräder und Wellenbaugruppen gewöhnlich gewuchtet, nachdem der Schweißprozess beendet ist, indem die Baugruppe auf einer Auswuchtmaschine gedreht wird, die die Unwuchten identifiziert, die durch Entfernung von Material an verschiedenen Stellen an dem Turbinenrad korrigiert werden können, um eine ausgeglichene Turbinenrad- und Wellenbaugruppe zu erhalten.Regarding 4 a conventional turbine and shaft assembly is shown, wherein the turbine wheel is a body portion 110 comprising a plurality of wings 112 has, which extend from a first axial side thereof. A turbine shaft 114 is to the rear surface of the turbine body 110 at a weld 118 welded. A problem with current turbine and shaft assemblies may be the imbalance of a turbine wheel, which may cause noise and complaints from customers. To address the problem of turbine wheel imbalance, turbine wheels and shaft assemblies are usually balanced after the welding process is complete by rotating the assembly on a balancing machine that identifies the imbalances that are corrected by removing material at various locations on the turbine wheel to obtain a balanced turbine and shaft assembly.

Es ist jedoch eine Entdeckung der vorliegenden Erfindung gewesen, dass, da die Naht zwischen dem Turbinenrad und der Turbinenwelle geschweißt ist, Restspannungen in dem Turbinenrad und der Welle gebildet werden. Diese Restspannungen stehen direkt mit der Wärme in Verbindung, die in die Komponenten während des Schweißprozesses zugeführt wird. Der Schweißvorgang wird unter Verwendung eines fokussierten Strahles, wie über Elektronenstrahlschweißen ausgeführt, obwohl auch Laserschweißen oder Reibungschweißen verwendet werden könnten. Nachdem der Schweißprozess beendet ist, kann ein defokussierter Strahl verwendet werden, um den Heizbetrieb zu verbreitern, um einige der Restspannungen, die auf das Turbinenrad und die Welle aufgebracht sind, zu entlasten. Jedoch werden die Turbinenräder und Wellenbaugruppen, die nach dem Schweißprozess richtig gewuchtet worden sind, zur Verwendung in einem Turbolader angeordnet, bei dem die Temperaturen 600°C überschreiten können. Die Erwärmung der Turbinenrad- und Wellenbaugruppe kann bewirken, dass sich die Restspannungen aus dem Schweißprozess entspannen, was in einer Radverzerrung resultieren kann. Gemäß der Theorie der Entdeckung der vorliegenden Anmeldung ist, da die Schweißstelle 118 so nah an dem Turbinenrad liegt, eine große Wärmemenge erforderlich, um die Restspannungen in der großen Masse des Turbinenrades angemessen zu entlasten.However, it has been a discovery of the present invention that since the seam is welded between the turbine wheel and the turbine shaft, residual stresses are formed in the turbine wheel and shaft. These residual stresses are directly related to the heat supplied to the components during the welding process. The welding operation is carried out using a focused beam, such as via electron beam welding, although laser welding or friction welding could also be used. After the welding process is completed, a defocused beam may be used to broaden the heating operation to relieve some of the residual stresses applied to the turbine wheel and shaft. However, the turbine wheels and shaft assemblies, which have been properly balanced after the welding process, are arranged for use in a turbocharger where the temperatures may exceed 600 ° C. The heating of the turbine and shaft assembly may cause the residual stresses to relax from the welding process, which may result in wheel distortion. According to the theory of discovery of the present application, since the weld 118 As close to the turbine wheel, a large amount of heat is required to properly relieve the residual stresses in the large mass of the turbine wheel.

Demgemäß ist es die Absicht der vorliegenden Anmeldung, die Schweißstelle weiter weg von der Masse des Turbinenradkörpers zu bewegen, so dass die Schweißnaht von der großen Masse des Turbinenrades wegbewegt wird und ein defokussierter Strahl die Restspannungen an der Schweißstelle leichter entlasten kann. Zusätzlich kann durch Wegbewegen der Schweißstelle von dem Körper des Turbinenrades die Schweißnaht an einer Stelle mit geringerer Betriebstemperatur angeordnet werden, um die Wirkungen einer Entspannung von Schweißrestspannung auf die Minderung der Radunwucht zu minimieren. Demgemäß sieht die vorliegende Offenbarung eine Turbinenrad- und Wellenbaugruppe für einen Turbolader vor, die ein Turbinenrad aufweist, das einen Körperabschnitt aufweist, der eine Mehrzahl von Schaufeln an einer ersten axialen Seite davon trägt. Eine Nabe erstreckt sich von dem Körperabschnitt an der zweiten axialen Seite. Die Nabe weist einen vorbestimmten Durchmesser und eine Länge auf. Eine Welle ist an die Nabe an einer Schweißstelle geschweißt, die von der axialen Seite beabstandet ist. Die Schweißstelle ist axial von der zweiten axialen Seite des Körperabschnitts um eine Distanz beabstandet, die zumindest 50 Prozent und bevorzugt zumindest 75 Prozent des Durchmessers der Nabe beträgt.Accordingly, it is the intent of the present application to move the weld farther away from the mass of the turbine wheel body so that the weld is moved away from the large mass of the turbine wheel and a defocused jet can more easily relieve the residual stresses at the weld. In addition, by moving the weld away from the body of the turbine wheel, the weld may be placed in a lower operating temperature location to minimize the effects of relaxation of weld stress on the reduction in wheel imbalance. Accordingly, the present disclosure provides a turbine and shaft assembly for a turbocharger having a turbine wheel having a body portion supporting a plurality of blades on a first axial side thereof. A hub extends from the body portion at the second axial side. The hub has a predetermined diameter and a length. A shaft is attached to the hub at one Welded weld, which is spaced from the axial side. The weld is axially spaced from the second axial side of the body portion by a distance that is at least 50 percent and preferably at least 75 percent of the diameter of the hub.

Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hier vorgesehenen Beschreibung offensichtlich. Die Beschreibung und die besonderen Beispiele in dieser Zusammenfassung sind nur zu Veranschaulichungszwecken vorgesehen und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.Other applications will be apparent from the description provided herein. The description and specific examples in this summary are intended for purposes of illustration only and are not intended to limit the scope of the present disclosure.

ZEICHNUNGENDRAWINGS

Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu Veranschaulichungszwecken von ausgewählten Ausführungsformen und nicht allen möglichen Implementierungen und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.The drawings described herein are for purposes of illustration of selected embodiments and not all possible implementations, and are not intended to limit the scope of the present disclosure.

1 ist eine schematische Ansicht eines Motors, der einen Turbolader gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung verwendet; 1 FIG. 12 is a schematic view of an engine using a turbocharger in accordance with the principles of the present disclosure; FIG.

2 ist eine Schnittansicht einer Turbinenrad- und Wellenbaugruppe gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung; 2 FIG. 12 is a sectional view of a turbine and shaft assembly in accordance with the principles of the present disclosure; FIG.

3 ist eine Schnittansicht einer Turbinenrad- und Wellenbaugruppe gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; und 3 FIG. 10 is a sectional view of a turbine and shaft assembly according to an alternative embodiment of the present disclosure; FIG. and

4 ist eine Schnittansicht einer Turbinenrad- und Wellenbaugruppe nach dem Stand der Technik. 4 is a sectional view of a turbine and shaft assembly according to the prior art.

Entsprechende Bezugszeichen geben über die verschiedenen Ansichten der Zeichnungen hinweg entsprechende Teile an.Corresponding reference characters indicate corresponding parts throughout the several views of the drawings.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Nun werden Beispielausführungsformen anhand der begleitenden Zeichnungen umfassender beschrieben.Example embodiments will now be described more fully with reference to the accompanying drawings.

Es sind beispielhafte Ausführungsformen vorgesehen, sodass diese Offenbarung vollständig ist und den Schutzumfang dem Fachmann vollständig vermittelt. Es sind zahlreiche spezifische Details dargestellt, wie Beispiele spezifischer Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren, um ein vollständiges Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Es ist dem Fachmann offensichtlich, dass spezifische Details nicht verwendet werden müssen, dass beispielhafte Ausführungsformen in vielen verschiedenen Formen ausgeführt werden können, und nicht so ausgelegt werden sollen, dass der Schutzumfang der Offenbarung beschränkt wird. Bei einigen beispielhaften Ausführungsformen sind gut bekannte Prozesse, gut bekannte Vorrichtungsstrukturen und gut bekannte Technologien nicht detailliert beschrieben.Exemplary embodiments are provided so that this disclosure is complete and fully conveys the scope of protection to those skilled in the art. Numerous specific details are presented, such as examples of specific components, devices, and methods, in order to provide a thorough understanding of the embodiments of the present disclosure. It will be apparent to those skilled in the art that specific details need not be employed, that exemplary embodiments may be embodied in many different forms, and should not be construed to limit the scope of the disclosure. In some example embodiments, well-known processes, well-known device structures, and well-known technologies are not described in detail.

Die hier verwendete Terminologie dient nur dem Zweck der Beschreibung bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und ist nicht zur Beschränkung bestimmt. Wie hier verwendet ist, können Singularformen ”ein”, ”eine” und ”der, die, das” dazu bestimmt sein, genauso die Pluralformen zu enthalten, sofern es der Kontext nicht anderweitig deutlich angibt. Die Begriffe ”umfassen”, ”umfassend”, ”einschließlich” und ”mit” sind inklusive und legen daher die Anwesenheit festgelegter Merkmale, Zahlen, Schritten, Betriebsabläufe, Elemente und/oder Komponenten fest, schließen jedoch nicht die Anwesenheit oder den Zusatz eines oder mehrerer anderer Merkmale, Zahlen, Betriebsabläufe, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen daraus aus. Die Verfahrensschritte, Prozesse sowie Betriebsabläufe, die hier beschrieben sind, sind nicht so auszulegen, dass sie ihre Ausführung in der bestimmten Reihenfolge, die diskutiert oder veranschaulicht ist, unbedingt erfordern, sofern sie nicht als Reihenfolge der Ausführung speziell festgelegt ist. Es sei auch zu verstehen, dass zusätzliche oder alternative Schritte verwendet werden können.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting. As used herein, singular forms "a," "an," and "the" that may be intended to include the plural forms as well unless the context clearly indicates otherwise. The terms "comprise," "comprising," "including," and "including" are inclusive and therefore identify the presence of specified features, numbers, steps, operations, elements, and / or components, but do not preclude the presence or addition of one or more several other features, numbers, operations, elements, components, and / or groups thereof. The method steps, processes, and operations described herein are not to be construed as necessarily requiring their performance in the particular order discussed or illustrated unless specifically designated as the order of execution. It should also be understood that additional or alternative steps may be used.

Wenn ein Element oder eine Schicht als ”an”, ”in Eingriff mit”, ”verbunden mit” oder ”gekoppelt mit” einem anderen Element oder einer anderen Schicht beschrieben ist, kann sie sich direkt auf dem anderen Element oder der anderen Schicht, in Eingriff damit, verbunden damit oder gekoppelt damit befinden oder es können dazwischenliegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Im Gegensatz dazu braucht, wenn ein Element als ”direkt auf”, ”direkt in Eingriff mit”, ”direkt verbunden mit” oder ”direkt gekoppelt mit” einem anderen Element oder einer anderen Schicht beschrieben ist, keine dazwischenliegenden Elemente oder Schichten vorhanden sein. Ein anderer Wortlaut, der zur Beschreibung der Beziehung zwischen Elementen verwendet ist, sei auf eine ähnliche Weise zu interpretieren (beispielsweise ”zwischen” gegen über ”direkt zwischen”, ”benachbart” gegenüber ”direkt benachbart”, etc.). Der hier verwendete Begriff ”und/oder” umfasst jede und alle Kombinationen aus einem oder mehreren der zugeordneten aufgelisteten Objekte.If an element or layer is described as being "on," "engaged with," "connected to," or "coupled with" another element or layer, it may be directly on the other element or layer, in Engage with, connected to, or coupled to, or intervening elements or layers may be present. In contrast, when an element is described as being "directly on," "directly engaged with," "directly connected to," or "directly coupled to" another element or layer, there need be no intervening elements or layers. Another wording used to describe the relationship between elements should be interpreted in a similar manner (eg, "between" versus "directly between," "adjacent" versus "directly adjacent," etc.). As used herein, the term "and / or" includes any and all combinations of one or more of the associated listed objects.

Mit Bezug auf 1 ist nun eine schematische Ansicht eines turboaufgeladenen Motors gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Der Motor 10 weist einen Motoraufbau 12 auf, der einen Zylinder 14 darin besitzt. Ein Kolben 16 ist in dem Zylinder 14 vorgesehen und mit einer Kurbelwelle 18 verbunden, wie es in der Technik bekannt ist. Der Zylinder 14 definiert einen Brennraum 20, der in Kommunikation mit einem Ansaugkanal 22, einem Abgaskanal 24 und einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung 26 steht. Der Ansaugkanal 22 nimmt eine Strömung 30 komprimierter Luft von einem Kompressor 32 eines Turboladers 34 auf. Der Abgaskanal 24 steht in Kommunikation mit einem Motor-Abgasströmungsdurchgang 36, der in Kommunikation mit einer Turbine 38 des Turboladers 34 steht. Wenn die Motorabgasströmung 36 durch die Turbine 38 gelangt, wird ein Turbinenrad 40 in einem Turbinengehäuse 42 in Rotation versetzt und treibt eine Turbinenwelle 44 an, die mit einem Kompressorrad 46 des Kompressors 32 verbunden ist. Daher bewirkt die Abgasströmung 36 eine Rotation des Turbinenrades 40 und Kompressorrades 46 des Turboladers, das dann die Ansaugluft 48 komprimiert, die an den Lufteinlass 22 des Motors geliefert wird. Ein Kühler 49 für komprimierte Luft kann die komprimierte Luft, die an den Lufteinlass 22 geliefert wird, kühlen und kann ein Gebläse 50 aufweisen.Regarding 1 Now, a schematic view of a turbocharged engine according to the principles of the present disclosure will be described. The motor 10 has a motor structure 12 up, a cylinder 14 owns in it. A piston 16 is in the cylinder 14 provided and with a crankshaft 18 connected, as is known in the art. The cylinder 14 defines a combustion chamber 20 who is in communication with a suction duct 22 , an exhaust duct 24 and a fuel injector 26 stands. The intake channel 22 takes a flow 30 compressed air from a compressor 32 a turbocharger 34 on. The exhaust duct 24 is in communication with an engine exhaust flow passage 36 who is in communication with a turbine 38 of the turbocharger 34 stands. When the engine exhaust flow 36 through the turbine 38 gets, becomes a turbine wheel 40 in a turbine housing 42 set in rotation and drives a turbine shaft 44 on that with a compressor wheel 46 of the compressor 32 connected is. Therefore, the exhaust gas flow causes 36 a rotation of the turbine wheel 40 and compressor wheel 46 of the turbocharger, then the intake air 48 compressed, attached to the air intake 22 of the engine is delivered. A cooler 49 For compressed air, the compressed air can be directed to the air inlet 22 is delivered, cool and can be a fan 50 exhibit.

Gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung sind das Turbinenrad 40 und die Welle 44 auf eine einzigartige Weise zusammengebaut, die das Unwuchtproblem geschweißter Turborad- und Wellenbaugruppen beseitigt. Insbesondere weist, wie in 2 gezeigt ist, das Turbinenrad 40 einen Körperabschnitt 52 auf, der eine Mehrzahl von Schaufeln 54 an einer ersten axialen Seite 56 davon trägt. Eine Nabe 58 erstreckt sich von dem Körperabschnitt 52 an der zweiten axialen Seite 60. Die Nabe 58 weist einen vorbestimmten Durchmesser D auf. Die Welle 44 ist an die Nabe 58 an einer Schweißstelle 62 geschweißt, die von der zweiten axialen Seite 60 um eine Distanz d_w beabstandet ist. Gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die Schweißstelle 62 axial von der zweiten axialen Seite um eine Distanz d_w beabstandet, die zumindest 50 Prozent und bevorzugter zumindest 75 Prozent des Durchmessers D der Nabe 58 beträgt. Mit dieser bevorzugten Schweißdistanz, die von dem Körperabschnitt 52 des Turbinenrades 40 beabstandet ist, wird die Schweißstelle 62 weg von dem eine große Masse aufweisenden Abschnitt des Körpers 52 bewegt, so dass weniger Wärme in die Teile eingeführt und daher wenig Restspannung erzeugt wird. Ferner ist, wenn der Schweißbereich mit einem defokussierten Strahl erhitzt wird, die Spannungsentlastung in den Bereichen mit kleinerer Masse, die die Schweißstelle 62 umgeben, bei einer Entlastung der Restspannungen effektiver, die während des Schweißprozesses erzeugt worden sind. Ferner bewegt, da die Schweißstelle 62 um eine Distanz d_w weg von dem Körper 52 des Turbinenrades beabstandet ist, sich die Schweißstelle 62 zu einer Stelle mit geringerer Betriebstemperatur in dem Turbolader 34, um die Wirkungen einer Entspannung von Schweißrestspannung auf die Minderung der Radunwucht zu minimieren. Typischerweise ist eine Kolbenringdichtung benachbart der üblichen Schweißstelle angeordnet, die einen Austritt von Öl von dem Lagergehäuse verhindert. Ein Bewegen der Schweißstelle zu Position 62 bringt die Schweißnaht an der ölbenetzten Seite der Kolbenringdichtung 63 unter (in 1 schematisch gezeigt), wodurch die geschweißte Stelle 62 an einer signifikant kühleren Stelle angeordnet wird.In accordance with the principles of the present disclosure, the turbine wheel 40 and the wave 44 assembled in a unique way that eliminates the imbalance problem of welded turbo wheel and shaft assemblies. In particular, as in 2 shown is the turbine wheel 40 a body section 52 on which a plurality of blades 54 on a first axial side 56 carries it. A hub 58 extends from the body portion 52 on the second axial side 60 , The hub 58 has a predetermined diameter D. The wave 44 is at the hub 58 at a weld 62 welded from the second axial side 60 is spaced by a distance d _w . According to a preferred aspect of the present disclosure, the weld is 62 axially spaced from the second axial side by a distance d _w that is at least 50 percent and more preferably at least 75 percent of the diameter D of the hub 58 is. With this preferred welding distance, that of the body section 52 of the turbine wheel 40 is spaced, the weld becomes 62 away from the large mass portion of the body 52 moved so that less heat is introduced into the parts and therefore little residual stress is generated. Further, when the weld area is heated with a defocused beam, the stress relief is in the smaller mass areas that are the weld 62 surrounded, with a relief of the residual stresses that have been generated during the welding process. It also moves because the weld 62 by a distance d _w away from the body 52 the turbine wheel is spaced, the weld 62 to a location of lower operating temperature in the turbocharger 34 to minimize the effects of relaxation of weld stress on the reduction of wheel imbalance. Typically, a piston ring seal is disposed adjacent to the usual weld, which prevents leakage of oil from the bearing housing. Moving the weld to position 62 brings the weld to the oil-wetted side of the piston ring seal 63 under (in 1 shown schematically), whereby the welded point 62 is placed at a significantly cooler place.

Um die Restspannungen weiter zu reduzieren, ist es auch vorteilhaft, die Masse der Welle 44 dadurch zu reduzieren, dass eine zylindrische Hohlwelle vorgesehen wird. Zusätzlich kann die Nabe 58 ebenfalls ausgehöhlt sein, um die Masse in dem Schweißbereich zu reduzieren, wodurch eine Verzerrung der Teile beseitigt wird. Es sei angemerkt, dass die Entfernung der zusätzlichen Masse durch Bereitstellung einer Hohlwelle 44 und eines hohlen Bereiches in der Nabe 58 optional ist, obwohl sie die Kühlraten der Teile erhöhen kann, während auch die Restspannungen reduziert werden, die während des Schweißprozesses erzeugt werden. Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform ist die Welle 44 mit einem Ringflanschabschnitt 64 an ihrem Ende versehen, wo sie an den Nabenabschnitt 58 des Turbinenrades 40 geschweißt ist. Die Schweißstelle 62 ist an der Schnittstelle zwischen dem Flansch 64 und der Nabe 58 vorgesehen, wie gezeigt ist.To further reduce the residual stresses, it is also advantageous to measure the mass of the shaft 44 thereby reducing that a cylindrical hollow shaft is provided. In addition, the hub 58 also be hollowed out to reduce the mass in the weld area, thereby eliminating distortion of the parts. It should be noted that the removal of the additional mass by providing a hollow shaft 44 and a hollow area in the hub 58 is optional, although it can increase the cooling rates of the parts, while also reducing the residual stresses generated during the welding process. At the in 2 the embodiment shown is the shaft 44 with a ring flange section 64 provided at their end, where they attach to the hub section 58 of the turbine wheel 40 is welded. The weld 62 is at the interface between the flange 64 and the hub 58 provided as shown.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform, wie in 3 gezeigt ist, kann die Schweißstelle 62' zwischen dem Nabenabschnitt 58 und dem flanschlosen Ende der Welle 44' vorgesehen sein. Es sei angemerkt, dass an dieser Stelle der Schweißdurchmesser auf den Durchmesser der Welle 44' reduziert sein kann, so dass weniger Umfangsfläche der Schweißung erforderlich ist, wodurch wenig Restspannung in den resultierenden geschweißten Teilen bereitgestellt wird. Es sei angemerkt, dass die Größe des hohlen Bereiches in der Nabe 58 in den Körperabschnitt 52 des Turbinenrades 40 ausgedehnt werden kann. Mit diesen zusätzlichen Modifikationen kann das Gewicht des Turbinenrades und der Welle reduziert werden, wodurch die Turbinenradträgheit weiter reduziert wird und eine Minderung der Radunwucht vorgesehen wird. Gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung können Probleme mit durch Unwucht bewirktem Geräusch durch die vorgeschlagenen Konstruktionskonfigurationen beseitigt oder signifikant reduziert werden, wodurch die Teilequalität und -leistungsfähigkeit signifikant verbessert wird.According to an alternative embodiment, as in 3 shown, the weld can 62 ' between the hub section 58 and the flangeless end of the shaft 44 ' be provided. It should be noted that at this point the welding diameter is based on the diameter of the shaft 44 ' can be reduced, so that less peripheral surface of the weld is required, whereby little residual stress is provided in the resulting welded parts. It should be noted that the size of the hollow area in the hub 58 in the body section 52 of the turbine wheel 40 can be extended. With these additional modifications, the weight of the turbine wheel and the shaft can be reduced, further reducing turbine inertia and providing a reduction in wheel imbalance. In accordance with the principles of the present disclosure, imbalance noise problems may be eliminated or significantly reduced by the proposed design configurations, thereby significantly improving part quality and performance.

Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen ist zu Darstellungs- und Beschreibungszwecken vorgesehen worden. Sie soll nicht erschöpfend sein oder die Offenbarung einschränken. Einzelne Elemente oder Merkmale einer besonderen Ausführungsform sind im Allgemeinen nicht auf diese besondere Ausführungsform begrenzt, sondern sind, wo anwendbar, austauschbar und können in einer ausgewählten Ausführungsform verwendet werden, selbst wenn sie nicht speziell gezeigt oder beschrieben sind. Selbiges kann auch auf vielerlei Weisen verändert werden. Derartige Abwandlungen sind nicht als eine Abweichung von der Offenbarung anzusehen, und alle derartigen Modifikationen sollen im Umfang der Offenbarung enthalten sein.The foregoing description of the embodiments has been provided for the purposes of illustration and description. It should not be exhaustive or limit the revelation. Particular elements or features of a particular embodiment are generally not limited to this particular embodiment, but are interchangeable where applicable, and may be used in a selected embodiment, even if not specifically shown or described. The same can also be changed in many ways. Such modifications are not to be regarded as a departure from the disclosure, and all such modifications are intended to be included within the scope of the disclosure.

Claims

Motor comprising: an engine assembly that defines a plurality of cylinders that receive a respective piston therein and have intake and exhaust passages in communication with each of the cylinders; a turbocharger comprising: a housing having an inlet for receiving an engine exhaust flow from the exhaust passages, a turbine chamber, and an exhaust exhaust outlet; a turbine and shaft assembly disposed in the turbine chamber and a turbine wheel having a body portion supporting a plurality of blades on a first axial side thereof and a hub extending from the body portion at a second axial side; the first axial side, the hub having a diameter and a shaft welded to the hub at a weld spaced from the second axial side, the weld axially from the second axial side of the body portion is spaced by a distance that is at least 50 percent of the diameter.

The engine of claim 1, wherein the shaft has a cylindrical body and a radially extending flange portion at an end thereof welded to the hub of the turbine wheel.

The motor of claim 1, wherein the shaft is hollow.

The motor of claim 1, wherein the hub has a hollow portion therein.

An engine according to claim 1, further comprising a compressor wheel fixed to a second end of the shaft and disposed in a compressor chamber.

The engine of claim 5, wherein the compressor chamber is in communication with an air inlet and a compressed air outlet in communication with the intake passages of the cylinders.

The engine of claim 1, further comprising a seal disposed between the second axial side of the turbine wheel and the weld.