DE102013221990A1

DE102013221990A1 - Aus mehreren Bauteilen zusammengesetztes Verdichterrad

Info

Publication number: DE102013221990A1
Application number: DE201310221990
Authority: DE
Inventors: Marc Hiller
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2013-10-29
Filing date: 2013-10-29
Publication date: 2015-04-30
Also published as: WO2015062802A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verdichterrad, welches eine Nabe, einen Radrücken und Schaufeln aufweist sowie aus mehreren Bauteilen zusammengesetzt ist und im zusammengesetzten Zustand einen Hohlraum im Bereich der Nabe aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verdichterrad, wie es in einem Abgasturbolader eines Kraftfahrzeugs verwendet werden kann.
Herkömmliche Verdichterräder werden als einstückiges Bauteil durch einen Gießvorgang hergestellt und anschließend durch eine Nachbearbeitung fertiggestellt.
Des Weiteren ist es bereits bekannt, ein Verdichterrad durch Fräsen aus einem einzigen Stück Vollmaterial herzustellen.
Bei derartigen Verdichterrädern treten im Betrieb die höchsten Belastungen in der Nabenbohrung auf. Dadurch ist die maximal zulässige Umdrehungsgeschwindigkeit des Verdichterrades begrenzt, da das Verdichterrad ansonsten bleibend verformt werden kann oder sogar bersten kann. Ein weiterer Nachteil derartiger Verdichterräder besteht darin, dass es ein vergleichsweise hohes Massenträgheitsmoment aufweist, aufgrund dessen das Verdichterrad nur vergleichsweise langsam auf antreibende Kräfte reagiert, d. h. ein vergleichsweise schlechtes Ansprechverhalten aufweist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verdichterrad anzugeben, bei dem die vorstehend angegebenen Nachteile nicht auftreten.
Diese Aufgabe wird gemäß dem Patentanspruch 1 durch ein Verdichterrad gelöst, welches eine Nabe, einen Radrücken und Schaufeln aufweist, aus mehreren Bauteilen zusammengesetzt ist und im zusammengesetzten Zustand einen Hohlraum im Bereich der Nabe aufweist.
Die Vorteile eines derartigen Verdichterrades bestehen insbesondere darin, dass es in einfacher Weise durch ein Zusammensetzen mehrerer Bauteile gefertigt werden kann und dass aufgrund des im Bereich der Nabe vorgesehenen Hohlraumes ein Teil der bei herkömmlichen Verdichterrädern vorgesehenen Massenanhäufung im Bereich der Nabe nicht auftritt. Dadurch sind das Gewicht des Verdichterrades und auch dessen Massenträgheitsmoment reduziert. Dies wiederum führt zu einem verbesserten Ansprechverhalten des Verdichterrades.
Ferner sind bei einem mit den erfindungsgemäßen Merkmalen ausgestatteten Verdichterrad die im Betrieb des Abgasturboladers in der Nabenbohrung auftretenden Belastungen reduziert.
Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus deren nachfolgender Erläuterung anhand eines Ausführungsbeispiels, welches in den Zeichnungen dargestellt ist. Es zeigt
1 eine Skizze eines ersten Bauteils eines Verdichterrades,
2 eine Skizze eines zweiten Bauteiles eines Verdichterrades und
3 eine Skizze des aus dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil zusammengesetzten Verdichterrades.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verdichterrad bereitgestellt, welches eine Nabe, einen Radrücken und Schaufeln aufweist, wobei dieses Verdichterrad aus mehreren Bauteilen zusammengesetzt ist und im zusammengesetzten Zustand einen Hohlraum im Bereich der Nabe aufweist.
Beispielsweise ist ein derartiges Verdichterrad aus zwei Bauteilen zusammengesetzt. Bei dem ersten dieser beiden Bauteile handelt es sich um den Radrücken des Verdichterrades. Dieser Radrücken 2 ist in der 1 veranschaulicht. Er verläuft um die Mittelachse 8 des Verdichterrades und enthält im Bereich um die Mittelachse 8 eine Aussparung, durch welche beim fertig zusammengebauten Verdichterrad die Welle des Abgasturboladers geführt ist.
Das zweite Bauteil 3 umfasst – wie aus der 2 ersichtlich ist – die Nabe 4 und Schaufeln 6, welche ebenfalls um die Mittelachse 8 des Verdichterrades verlaufen und im Bereich um die Mittelachse 8 ebenfalls eine Aussparung aufweisen. Bei dieser Aussparung handelt es sich um die Nabenbohrung 5, durch welche beim fertig zusammengebauten Verdichterrad die Welle des Abgasturboladers geführt ist. Des Weiteren weist die Nabe 4 einen Hohlraum 7 auf.
Beim Zusammenbau des Verdichterrades wird der Radrücken in Richtung des in der 1 gezeigten Pfeiles auf die Rückseite des Bauteils 3 aufgesetzt und dann mit dem Bauteil 3 fest verbunden. Dieses feste Verbinden erfolgt durch ein Kleben, ein Löten oder einen Schweißvorgang.
Das nach diesem festen Verbinden der Bauteile 2 und 3 vorliegende Verdichterrad 1 ist in der 3 veranschaulicht. Es weist eine um die Mittelachse 8 verlaufende zylinderförmige Nabenbohrung 5, eine Nabe 4, Schaufeln 6 und einen Radrücken 2 auf. Der in der Nabe 4 verlaufende Hohlraum 7 wird an der Rückseite des Verdichterrades vom Radrücken 2 abgedeckt bzw. verschlossen.
Wie aus den vorherigen Ausführungen ersichtlich ist, kann das in der 3 veranschaulichte Verdichterrad in einfacher Weise aus den in den 1 und 2 dargestellten Bauteilen zusammengebaut werden. Dabei ist im Bereich der Nabe 4 ein Hohlraum 7 vorgesehen, der an der Rückseite des Verdichterrades vom ersten Bauteil 2, d. h. dem Radrücken, abgedeckt bzw. verschlossen ist.
Das in der 3 gezeigte Verdichterrad 1 weist im Vergleich zu herkömmlichen Verdichterrädern, deren Nabe ohne Hohlraum ausgebildet ist, eine wesentlich reduzierte Materialanhäufung im Bereich der Nabe auf. Dadurch ist das Gewicht des Verdichterrades reduziert. Dadurch ist auch das Massenträgheitsmoment des Verdichterrades reduziert. Des Weiteren sind aufgrund des reduzierten Gewichtes auch die im Betrieb des Verdichterrades in der Nabenbohrung entstehenden Belastungen reduziert. Dies bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit dafür, dass das Verdichterrad im Betrieb bleibend verformt wird oder gar bersten kann, reduziert ist. Ferner ist aufgrund des reduzierten Massenträgheitsmomentes das Ansprechverhalten des Verdichterrades auf antreibende Kräfte verbessert. Andererseits besteht auch die Möglichkeit, die maximal zulässige Umfangsgeschwindigkeit des Verdichterrades zu erhöhen.
Die beiden Teile 2 und 3, aus denen das Verdichterrad zusammengebaut ist, können beispielsweise jeweils mittels eines Druckgussverfahrens hergestellt werden. Allerdings können auch andere Ur- oder Umformverfahren zur Herstellung dieser beiden Bauteile verwendet werden, beispielsweise MIM-Verfahren oder additive Verfahren. Diese Herstellungsverfahren haben den Vorteil, dass eine sehr hohe Maßhaltigkeit erzielt werden kann, so dass das Verdichterrad direkt aus den vorliegenden Rohteilen zusammengebaut werden kann und anschließend lediglich noch eine geringfügige Endverarbeitung notwendig ist.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, an einer geeigneten Stelle des Verdichterrades 1 eine Entlüftungsbohrung 9 einzubringen, um einen möglichen Über- oder Unterdruck im Hohlraum 7 sicher ausschließen zu können. Diese Entlüftungsbohrung 9 verbindet den Hohlraum 7 mit dem Außenbereich des Verdichterrades. Diese Entlüftungsbohrung 9 ist vorzugsweise im Radrücken 2 vorgesehen, wie es in der 3 veranschaulicht ist.
Eine alternative Ausführungsform der Erfindung besteht darin, das Verdichterrad aus mehr als zwei Bauteilen zusammenzubauen, beispielsweise aus drei oder vier Bauteilen. Auch bei dieser alternativen Ausführungsform ist im Bereich der Nabe 4 ein Hohlraum 7 vorgesehen, der die bei bekannten Verdichterrädern bestehende Materialanhäufung im Bereich der Nabe 4 reduziert.

Claims

Verdichterrad, welches eine Nabe, einen Radrücken und Schaufeln aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass es aus mehreren Bauteilen (2, 3) zusammengesetzt ist und im zusammengesetzten Zustand einen Hohlraum (7) im Bereich der Nabe (4) aufweist.
Verdichterrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Hohlraum (7) und dem Außenbereich des Verdichterrades eine Entlüftungsbohrung (9) vorgesehen ist.
Verdichterrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Bauteile (2, 3) durch Kleben, Löten oder Schweißen miteinander fest verbunden sind.
Verdichterrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile jeweils Druckgussbauteile sind.
Verdichterrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es aus zwei Bauteilen (2, 3) zusammengesetzt ist.
Verdichterrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eines der beiden Bauteile (3) die Nabe (4), den Hohlraum (7) und die Schaufeln (6) umfasst.
Verdichterrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das andere der beiden Bauteile (2) der Radrücken des Verdichterrades ist.
Verdichterrad nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (7) von der Nabe (4) und dem Radrücken (2) umschlossen ist.
Verdichterrad nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsbohrung (9) im Radrücken (2) vorgesehen ist.