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Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
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Abgasturbolader mit einem durchströmbaren Abgasführungsabschnitt und einem mit dem Abgasführungsabschnitt verbundenen Lagerabschnitt zur Lagerung eines Laufzeugs des Abgasturboladers sind bekannt. Zwischen dem durchströmbaren Abgasführungsabschnitt und dem Lagerabschnitt ist ein Ringelement in Form eines Hitzeschildes angeordnet, derart, dass der Lagerabschnitt wärmeisoliert gegenüber dem Abgasführungsabschnitt ist. Die Hitzeschilde werden bevorzugt am Radrücken eines im Abgasführungsabschnitt drehbar aufgenommenen Turbinenrades positioniert.
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Aus der
DE 10 2011 114 060 A1 geht ein Abgasturbolader mit einem Ringelement in Form eines Hitzeschildes hervor, welcher topfförmig ausgebildet ist. Der Hitzeschild ist zur selbstklemmenden Anordnung an zumindest einem der Abschnitte ausgebildet, wobei zumindest ein erstes Positionierelement und ein zweites Positionierelement am Hitzeschild angeordnet sind.
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Problematisch ist, dass im Betrieb des Abgasturboladers bei hohen mechanischen und thermischen Belastungen Verdrehungen des Abgasführungsabschnittes relativ zum Lagerabschnitt auftreten können. Diese können bspw. durch die Abgasanlage, den außerhalb einer Drehachse des Abgasturboladers wirkenden Aktuator sowie Spitzenbeschleunigungen, die durch das Fahrzeug oder durch den Fahrbetrieb induziert werden, herbeigeführt werden.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Abgasturbolader derart weiterzuentwickeln, dass eine Verdrehung des Abgasführungsabschnitts relativ zum Lagerabschnitt vermieden ist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Abgasturbolader mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Der erfindungsgemäße Abgasturbolader umfasst einen ersten Gehäuseabschnitt und einen zweiten Gehäuseabschnitt. Zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt und dem zweiten Gehäuseabschnitt ist ein Ringelement angeordnet. Der erste Gehäuseabschnitt weist eine dem Ringelement zugewandt angeordnete erste Ringfläche auf und der zweite Gehäuseabschnitt weist eine dem Ringelement zugewandt angeordnete zweite Ringfläche auf. Der Abgasturbolader umfasst weiter ein Laufzeug mit einer Drehachse und das Ringelement ist koaxial zur Drehachse im Abgasturbolader angeordnet. Das Ringelement weist eine der ersten Ringfläche zugewandt ausgebildete erste Elementfläche und eine der zweiten Ringfläche zugewandt ausgebildete zweite Elementfläche auf. Erfindungsgemäß ist zur verdrehsicheren Verbindung des ersten Gehäuseabschnitts mit dem zweiten Gehäuseabschnitt zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt, dem zweiten Gehäuseabschnitt und dem Ringelement eine formschlüssige Verbindung mit Hilfe von am Ringelement angeordneten Positionierelementen und in den Gehäuseabschnitten angeordneten Aufnahmeöffnungen zur Aufnahme der Positionierelemente ausgebildet.
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Durch diese formschlüssige Verbindung kann die Verdrehung der Gehäuseabschnitte zueinander wirksam auch bei hohen Temperaturen und hohen mechanischen Belastungen unterbunden werden.
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Des Weiteren kann weiterhin eine üblicherweise die beiden Gehäuseabschnitte umfassende so genannte V-Bandschelle eingesetzt werden, wobei allerdings eine einfache und dementsprechend kostengünstige V-Bandschelle genutzt werden kann, da eine Verdrehsicherung bereits aufgrund der formschlüssigen Verbindung hergestellt ist.
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Sofern das Ringelement in Form eines Hitzeschildes ausgebildet ist, kann auf einfache Weise eine Verdrehsicherung und gleichzeitig eine Vermeidung eines übermäßigen Wärmeeintrags ausgehend von dem üblicherweise als von Abgas durchströmten und in Form eines Abgasführungsabschnitts ausgebildeten ersten Gehäuseabschnitt auf den üblicherweise in Form eines Lagerabschnitts ausgebildeten zweiten Gehäuseabschnitt herbeigeführt werden.
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Bei einem Einsatz eines verstellbaren Leitapparates mit einer Mehrzahl verstellbarer Leitschaufeln, wie er hinlänglich bekannt ist, kann ein Trägerring des Leitapparates dazu genutzt werden die Verdrehsicherung herbeizuführen, wobei gleichzeitig der verstellbare Leitapparat mit Hilfe des Trägerrings zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt und zweiten Gehäuseabschnitt fixiert ist.
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In einer Ausgestaltung weist die erste Elementfläche ein erstes Positionierelement auf, welches in einer an der ersten Ringfläche ausgebildeten ersten Aufnahmeöffnung positioniert ist, und die zweite Elementfläche weist ein zweites Positionierelement auf, welches in einer an der zweiten Ringfläche ausgebildeten zweiten Aufnahmeöffnung positioniert ist. Der Vorteil ist, dass das erste Positionierelement in den ersten Gehäuseabschnitt und das zweite Positionierelement in den zweiten Gehäuseabschnitt eingreifend gestaltbar ist und somit eine verbesserte Verdrehsicherung geschaffen werden kann.
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Die Positionierelemente können in gleichmäßigen Abständen voneinander oder alternativ in ungleichmäßigen Abständen voneinander am Ringelement ausgebildet sein. Die Anordnung in ungleichmäßigen Abständen sichert eine eindeutige Zuordnung der Bauteile zueinander. Die Anordnung in gleichmäßigen Abständen erlaubt die Herstellung des Ringelementes als so genanntes Standardbauteil, welches in mehreren Baureihen des Abgasturboladers eingesetzt werden kann. Dadurch kann der Abgasturbolader in einer kostengünstigen Modularbauweise hergestellt werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung sind das erste Positionierelement und das zweite Positionierelement in Umfangsrichtung beabstandet voneinander angeordnet. Mit dieser Anordnung der Positionierelemente zueinander kann auf nicht-rotationssymmetrische und asymmetrische Merkmale der Gehäuseabschnitte, insbesondere sofern der Gehäuseabschnitt ein Lagerabschnitt ist, Rücksicht genommen werden. So weist bspw. ein wassergekühlter Abgasturbolader einen Lagerabschnitt mit asymmetrischen Wasserkanälen auf. Zur Einhaltung einer notwendigen Mindestdicke einer Wandung der Wasserkanäle ist es vorteilhaft die Anordnung der Positionierelemente ungleichmäßig und versetzt zueinander zu gestalten.
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Eine einfache und kostengünstige Herstellung ergibt sich, sofern das erste Positionierelement und/oder das zweite Positionierelement an einer sich in radialer Richtung senkrecht zur Drehachse ausgestalteten Krempe des Ringelementes ausgebildet ist. Die Krempe weist den größten Durchmesser des Ringelementes auf, an welchem, im Vergleich zu einer Anordnung der Positionierelemente an einem kleineren Durchmesser des Ringelementes, angreifende Kräfte gering sind. Dadurch wirken bei der Anordnung der Positionierelemente an der Krempe geringere Kräfte an den Positionierelementen an, wodurch eine Verdrehung der Gehäuseabschnitte zueinander besonders vorteilhaft verhindert werden kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung sind das erste Positionierelement und/oder das zweite Positionierelement in Form einer Sicke, insbesondere einer Halbsicke ausgebildet, wodurch eine einfache und kostengünstige Herstellung des Ringelementes als Tiefziehbauteil realisiert ist. Ein weiterer Vorteil ist in einer Formfestigkeit einer Sicke zu sehen, derart, dass bei einem auf das Ringelement wirkenden Drehmoment die Sicke eine hohe Formstabilität aufweist.
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In einer alternativen Ausgestaltung sind die Positionierelemente in Form einer Lasche ausgebildet. Das Ringelement kann ebenso als Tiefziehbauteil ausgebildet sein. Der Vorteil ist, dass die Laschen aus dem Ringelement ausgestanzt werden können, wobei sie einenends noch mit dem Ringelement verbunden, mit anderen Worten am Ringelement befestigt sind. In einem weiteren Verfahrensschritt können die Laschen entsprechend ihrer geforderten Ausrichtung umgebogen werden.
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Als besonders zu bevorzugen hat sich eine Orientierung der Laschen herausgestellt, bei welcher die ersten Positionierelemente entgegengesetzt zu den zweiten Positionierelementen ausgerichtet sind. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die ersten Positionierelemente ausgehend von der ersten Elementfläche sich axial in Richtung des ersten Gehäuseabschnitts erstrecken und die zweiten Positionierelemente ausgehend von der zweiten Elementfläche sich axial in Richtung des zweiten Gehäuseabschnitts erstrecken.
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Eine weitere zu bevorzugende alternative Orientierung der Lasche ist, dass die zweiten Positionierelemente sich ausgehend von der zweiten Elementfläche axial in Richtung des zweiten Gehäuseabschnitts und die ersten Positionierelemente sich in radialer Richtung erstrecken.
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In einer weiteren Ausgestaltung sind die erste Aufnahmeöffnung und die zweite Aufnahmeöffnung nutartig ausgebildet, wodurch eine einfache Herstellbarkeit der Aufnahmeöffnungen in den Gehäuseabschnitten möglich ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung weisen die erste Aufnahmeöffnung und die zweite Aufnahmeöffnung einen zumindest kreisabschnittsförmigen Querschnitt auf, wodurch mittels Bohrungen die Aufnahmeöffnungen in den Gehäuseabschnitten ausgebildet werden können.
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Besonders vorteilhaft hat sich die formschlüssige Verbindung herausgestellt, sofern sie in Form einer Poka-Yoke-Verbindung realisiert ist. Der Vorteil ist, dass eine fehlerfreie Positionierung der Gehäuseabschnitte, sowie eine fehlerfreie Positionierung des Ringelementes zwischen den Gehäuseabschnitten realisierbar ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Gleichen oder funktionsgleichen Elementen sind identische Bezugszeichen zugeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist es möglich, dass die Elemente nicht in allen Figuren mit ihrem Bezugszeichen versehen sind, ohne jedoch ihre Zuordnung zu verlieren. Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers in einem ersten Ausführungsbeispiel,
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2 eine perspektivische Ansicht eines Ringelementes des Abgasturboladers gem. 1,
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3 einen Längsschnitt entlang der Schnittebene III-III des Abgasturboladers gem. 1,
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4 eine Detailansicht eines Schnitts entlang der Schnittlinie IV-IV des Abgasturboladers gem. 1,
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5 eine Detailansicht eines Schnitts entlang der Schnittlinie V-V des Abgasturboladers gem. 1,
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6 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Abgasturboladers in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
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7 eine Detailansicht eines Schnitts entlang der Schnittlinie VII-VII des Abgasturboladers gem. 6,
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8 eine perspektivische Ansicht das Ringelement des Abgasturboladers gem. 6,
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9 einen Längsschnitt entlang der Schnittebene IX-IX des Abgasturboladers gem. 6,
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10 eine Detailansicht eines Schnitts entlang der Schnittlinie X-X des Abgasturboladers gem. 6,
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11 eine Detailansicht eines Schnitts entlang der Schnittlinie XI-XI des Abgasturboladers gem. 6,
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12 eine perspektivische Ansicht des Ringelementes des Abgasturboladers in einem dritten Ausführungsbeispiel,
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13 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Abgasturboladers im dritten Ausführungsbeispiel,
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14 eine Detailansicht eines Schnitts entlang der Schnittlinie XIV-XIV des Abgasturboladers gem. 13,
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15 einen Längsschnitt entlang der Schnittebene XV-XV des Abgasturboladers gem. 13,
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16 eine Detailansicht eines Schnitts entlang der Schnittlinie XVI-XVI des Abgasturboladers gem. 13,
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17 eine Detailansicht eines Schnitts entlang der Schnittlinie XVII-XVII des Abgasturboladers gem. 13, und
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18 einen Ausschnitt eines Längsschnitts des erfindungsgemäßen Abgasturboladers in einem vierten Ausführungsbeispiel.
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Ein erfindungsgemäßer Abgasturbolader 1 in einer ersten Ausführungsform ist gemäß 1 ausgebildet. Der Abgasturbolader 1 umfasst einen durchströmbaren ersten Gehäuseabschnitt 2, welcher in Form eines Abgasführungsabschnitts ausgebildet ist, und einen zweiten Gehäuseabschnitt 3, welcher als Lagerabschnitt zum Lagern eines nicht näher dargestellten Laufzeugs des Abgasturboladers 1 ausgeführt ist.
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Das Laufzeug umfasst dabei eine nicht näher dargestellte Welle mit einer Drehachse 4, über welche das Laufzeug im zweiten Gehäuseabschnitt 3 drehbar gelagert ist. Mit der Welle ist ein nicht näher dargestelltes Turbinenrad des Laufzeugs drehfest verbunden. Das Turbinenrad ist in einem Aufnahmeraum 5 des ersten Gehäuseabschnitts 2 um die Drehachse 4 drehbar aufgenommen. Der erste Gehäuseabschnitt 2 weist wenigstens einen Zuführkanal 6 auf, über welchen Abgas einer dem Abgasturbolader 1 zugeordneten Verbrennungskraftmaschine zu dem Turbinenrad führbar ist. So kann das Turbinenrad mit dem Abgas beaufschlagt und von dem Abgas angetrieben werden. Nicht notwendigerweise muss der Abgasturbolader 1 zum Betrieb mit einer Verbrennungskraftmaschine verbunden sein. Ebenso könnte er auch bspw. mit einer Brennstoffzelle oder einem anderen Antriebsmittel verbunden sein, welches ein gasförmiges Medium zur Beaufschlagung des Turbinenrades entweichend ausgebildet ist.
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Der Abgasturbolader 1 ist als so genannter Wastegate-Lader ausgebildet und weist zur Umströmung des Turbinenrades einen nicht näher dargestellten Bypasskanal mit einer nicht näher dargestellten Wastegate-Klappe auf. Ebenso könnte der Abgasturbolader auch mit einem verstellbaren Leitapparat mit einstellbaren, verdrehbar an einem Ring aufgenommenen Leitschaufeln zur Veränderung einer Anströmung des Turbinenrades ausgestattet sein.
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Mit der Welle des Laufzeugs ist auch ein nicht näher dargestelltes Verdichterrad des Laufzeugs drehfest verbunden. Das Verdichterrad ist in einem dem Abgasturbolader 1 zugeordneten, nicht näher dargestellten durchströmbaren Luftführungsabschnitt um die Drehachse 4 in einem nicht näher dargestellten weiteren Aufnahmeraum des Luftführungsabschnitts drehbar angeordnet. Der Luftführungsabschnitt umfasst wenigstens einen nicht näher dargestellten weiteren Zuführkanal, über welchen dem Verdichterrad Luft zugeführt werden kann. Infolge des Antreibens des Turbinenrads von dem Abgas wird auch das Verdichterrad angetrieben, so dass mittels des Verdichterrads der Verbrennungskraftmaschine zuzuführende Luft anzusaugen und zu verdichten ist.
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Da der erste Gehäuseabschnitt 2 zumindest teilweise von dem eine relativ hohe Temperatur aufweisenden Abgas während des Betriebs des Abgasturboladers 1 durchströmt wird, wird der zweite Gehäuseabschnitt 3 insbesondere im Bereich des Aufnahmeraums 5 einer Temperaturbeaufschlagung unterworfen. Um nun eine unerwünscht starke Erwärmung wenigstens eines Bereichs des zweiten Gehäuseabschnitts 3 zu vermeiden, ist zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt 2 und dem zweiten Gehäuseabschnitt 3, insbesondere zwischen dem zweiten Gehäuseabschnitt 3 und dem Aufnahmeraum 5, ein Ringelement 7 des Abgasturboladers 1 in Form eines Hitzeschilds angeordnet. Mittels des Hitzeschilds 7 ist der zweite Gehäuseabschnitt 3 zumindest bereichsweise wärmetechnisch von dem ersten Gehäuseabschnitt 2 beziehungsweise dem Aufnahmeraum 5 abgeschirmt.
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Zur Aufnahme des Laufzeugs und zum Verbinden der Welle mit dem Turbinenrad weist der zweite Gehäuseabschnitt 3 eine Zentralöffnung 8 auf, welche auch als Zentralbohrung bezeichnet wird und welche von der Welle zu durchdringen ist.
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Über die Zentralöffnung 8 kann sich die Welle bis zum Turbinenrad in dem Aufnahmeraum 5 erstrecken, so dass das Turbinenrad mit der Welle verbunden werden oder sein kann. Der Hitzeschild 7 weist eine zu der Zentralöffnung 8 korrespondierende Durchgangsöffnung 9 auf, welche von der Welle des Laufzeugs durchdrungen werden kann, um so mit dem Turbinenrad drehfest verbunden zu werden beziehungsweise zu sein.
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Wie der 3 ferner zu entnehmen ist, ist der Hitzeschild 7 mit dem ersten Gehäuseabschnitt 2 und dem zweiten Gehäuseabschnitt 3 verbunden und stellt eine mittelbare Verbindung zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt 2 und dem zweiten Gehäuseabschnitt 3 her, wodurch eine Verdrehsicherung der beiden Gehäuseabschnitte 2, 3 aufgrund von Positionierelementen, einem ersten Positionierelement 20 und einem zweiten Positionierelement 21 relativ zueinander hergestellt ist. Gleichzeitig ist der Hitzeschild 7 in axialer Richtung gehalten und festgelegt, insbesondere bezogen auf die Drehachse 4.
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Eine Fixierung in radialer Richtung ist grundsätzlich aufgrund eines Stoßes 12 des Hitzeschilds 7 am ersten Gehäuseabschnitt 2 gegeben, welcher über dem Umfang 13 des Hitzeschilds 7 ausgebildet ist.
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In 2 ist der Hitzeschild 7 im unverbauten Zustand dargestellt. Er weist eine erste Elementfläche 14 mit dem ersten Positionierelement 20 auf, welche dem ersten Gehäuseabschnitt 2 zugewandt verbaut wird und eine zweite Elementfläche 15 mit dem zweiten Positionierelement 21, die dem zweiten Gehäuseabschnitt 3 zugewandt ausgerichtet ist bzw. wird.
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Der Hitzeschild 7 ist topfformartig ausgebildet und weist an seiner Topfschale 16 eine Krempe 17 auf. Die Krempe 17 ist zur Positionierung und klemmenden Fixierung des Hitzeschildes 7 zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt 2 und dem zweiten Gehäuseabschnitt 3 ausgeführt. Idealerweise ist sie sich daher zur Drehachse 4 senkrecht erstreckend, wobei beide Gehäuseabschnitte 2, 3 eine hierzu korrespondierende Ringfläche, eine erste Ringfläche 18 des ersten Gehäuseabschnitts 2 und eine zweite Ringfläche 19 des zweiten Gehäuseabschnitts 3 aufweisen.
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Die Positionierelemente 20, 21 sind dabei in Umfangsrichtung des Hitzeschilds 7 über dessen Umfang 13 zumindest im Wesentlichen gleichmäßig verteilt, mit anderen Worten in regelmäßigen Abständen zueinander angeordnet, so dass der Hitzeschild 7 ohne zusätzliche Beachtung einer besonderen Ausrichtung montiert werden kann. In einem nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Positionierelemente 20, 21 unregelmäßig zueinander an den Elementflächen 14, 15 angeordnet, so dass eine exakte Ausrichtung des Hitzeschilds 7 in Umfangsrichtung zu beachten ist. Dies bedingt zwar einen geringfügig höheren Montageaufwand, stellt allerdings eine zusätzliche Sicherung der Positionierung der Gehäuseabschnitte 2, 3 zueinander dar.
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Eine axiale Ausrichtung der Positionierelemente 20, 21, die in diesem ersten Ausführungsbeispiel in axialer Richtung gewölbt ausgestaltet sind, wie insbesondere den 4 und 5 entnommen werden kann, ist sich in Umfangsrichtung abwechselnd ändernd. Das bedeutet, dass das erste Positionierelement 20 in Richtung des ersten Gehäuseabschnitts 2 konvex, somit sich in axialer Richtung in Richtung des ersten Gehäuseabschnitts 2 erstreckend ausgebildet ist, und die beiden zu diesem ersten Positionierelement 20 benachbart angeordneten zweiten Positionierelemente 21 in Richtung des ersten Gehäuseabschnitts 2 konkav, somit sich in axialer Richtung in Richtung des zweiten Gehäuseabschnitts 3 erstreckend ausgeführt sind.
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Die Differenzierung der konvexen und konkaven Ausbildung der Positionierelemente 20, 21 ist zurückzuführen auf eine Herstellung des Hitzeschilds 7 in einem Tiefziehverfahren, wie es in diesem ersten Ausführungsbeispiel eingesetzt wurde. Würde ein anderes Herstellungsverfahren eingesetzt werden und wäre möglicherweise die von der Erhebung der Positionierelemente 20, 21 abgewandt ausgebildete Elementfläche 14, 15 eben ausgebildet, wäre deutlich erkennbar, dass die Positionierelemente 20, 21 an der ersten Elementfläche 14 und an der zweiten Elementfläche 15 angeordnet sind.
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In einem weiteren nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Anzahl erster Positionierelemente 20, welche nebeneinander angeordnet sind, in Richtung des ersten Gehäuseabschnitts 2 konvex ausgebildet und eine weitere Anzahl zweiter Positionierelemente 21, welche ebenfalls nebeneinander angeordnet sind, in Richtung des zweiten Gehäuseabschnitts 3 konvex ausgeführt.
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Wie die axiale Ausrichtung der Positionierelemente 20, 21 im Hinblick auf die Anordnung der Positionierelemente 20, 21 in Umfangsrichtung ausgeführt ist, ist im Wesentlichen zur Herbeiführung der gesicherten Fixierung der Gehäuseabschnitte 2, 3 frei gestaltbar. Relevant ist, dass eine nahezu gleichmäßige Verteilung gegeben sein sollte. Sind bspw. sechs Positionierelemente 20, 21 insgesamt, wie im ersten Ausführungsbeispiel gezeigt, vorgesehen, so sollten drei der Positionierelemente 20, 21 erste Positionierelemente 20 sein und bezogen auf den ersten Gehäuseabschnitt 2 konkav und die weiteren drei Positionierelemente 20, 21 zweite Positionierelemente 21 bezogen auf den ersten Gehäuseabschnitt 2 konvex in axialer Richtung ausgestaltet sein. Daher ist bevorzugt eine gerade Zahl einer Gesamtanzahl Positionierelemente 20, 21 zu wählen.
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Der erste Gehäuseabschnitt 2 und der zweite Gehäuseabschnitt 3 weisen zu den Positionierelementen 20, 21 korrespondierende Aufnahmeöffnungen 22, 23 auf, welche sich in axialer Richtung zumindest im Wesentlichen kreisförmig und in radialer Richtung im Wesentlichen nutartig erstrecken, wie deutlich aus den 3 bis 5 hervorgeht.
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Ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Hitzeschildes 7 zeigen die 6 bis 11. Die Seitenansichten der erfindungsgemäßen Abgasturbolader 1 im ersten und im zweiten Ausführungsbeispiel sind identisch.
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In 8 ist der Hitzeschild 7 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt. Der Hitzeschild weist an der Krempe 17 vier laschenartig ausgebildete Positionierelemente 20, 21 auf, wobei sich die ersten Positionierelemente 20 in Richtung der ersten Elementfläche 14 und die zweiten Positionierelemente 21 in Richtung der zweiten Elementfläche 15 axial erstrecken.
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Die in diesem zweiten Ausführungsbeispiel federnden Positionierelemente 20, 21 sind, wie insbesondere der 9 zu entnehmen ist, in den im ersten Gehäuseabschnitt 2 und im zweiten Gehäuseabschnitt 3 ausgebildeten Aufnahmeöffnungen 22, 23 aufgenommen. Die Aufnahmeöffnungen 22, 23 der Gehäuseabschnitte 2, 3 sind nutartig ausgebildet und weisen einen kreisförmigen Querschnitt auf, wie in den 10 und 11 erkennbar ist.
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Das sich in Richtung der zweiten Elementfläche 15 axial erstreckende zweite Positionierelement 21 ist in der Aufnahmeöffnung 22 des zweiten Gehäuseabschnitts 3 aufgenommen und liegt zumindest teilweise an dem ersten Gehäuseabschnitt 2 an.
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Das sich in Richtung der ersten Elementfläche 14 axial erstreckende erste Positionierelement 20 ist in der ersten Aufnahmeöffnung 22 des ersten Gehäuseabschnitts 2 aufgenommen, wobei die Krempe 17 am zweiten Gehäuseabschnitt 3 anliegt. Sofern die ersten Aufnahmeöffnungen 22 zur Aufnahme der an der ersten Elementfläche 14 ausgebildeten Positionierelemente 20 in Form einer Bohrung hergestellt sind, kann eine Bohrspitze 22 der Bohrung zur gesicherten Abstützung der Positionierelemente 20 dienen.
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Der erfindungsgemäße Hitzeschild 7 ist in den 12 bis 17 in einem dritten Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Seitenansichten der erfindungsgemäßen Abgasturbolader 1 im ersten und im dritten Ausführungsbeispiel sind ebenfalls identisch.
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In 12 ist der Hitzeschild 7 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel dargestellt. Der Hitzeschild weist vier laschenartig ausgebildete Positionierelemente 20, 21 ähnlich dem zweiten Ausführungsbeispiel auf. Allerdings ist eine Orientierung der Laschen unterschiedlich, da sich zwar die zweiten Positionierelemente 21 ausgehend von der zweiten Elementfläche 15 axial in Richtung des zweiten Gehäuseabschnitts 3 erstrecken, allerdings die ersten Positionierelemente 20 sich in radialer Richtung erstreckend ausgebildet sind.
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Die sich radial erstreckenden ersten Positionierelemente 20 sind in diesem Ausführungsbeispiel in einer zur Krempe 17 parallel versetzten Ebene angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass die erste Aufnahmeöffnung 22 in einem unkritischen Bereich des ersten Gehäuseabschnitts 2 angeordnet werden kann. Ebenso ist im Bereich der Aufnahmeöffnungen 22, 23 weiterhin ausreichend Material des zweiten Gehäuseabschnitts 3 vorhanden, zur Ausbildung von Wasserkanälen und zur Vorhaltung einer ausreichenden Wandstärke bei Einsatz von Kernen der Wasserkanäle bei der Herstellung des zweiten Gehäuseabschnitts 3.
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Wie insbesondere aus 15 hervorgeht sind die erste Aufnahmeöffnung 22 und die zweite Aufnahmeöffnung 23 nutartig ausgebildet. Die erste Aufnahmeöffnung 22 und die zweite Aufnahmeöffnung 23 weisen einen zumindest kreisabschnittsförmigen Querschnitt auf, s. 16 und 17, und können auf einfache Weise als ½ oder ¾-Bohrung ausgeführt sein.
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Der Hitzeschild 7 ist in diesem Ausführungsbeispiel topfformartig ausgebildet, könnte aber auch als einfache Scheibe ausgestaltet sein. Die Krempe 17 ist bei der Ausführung des Hitzeschildes 7 als Scheibe als ein den größten Durchmesser des Hitzeschildes 7 aufweisender Ring ausgeführt.
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In 18 ist der erfindungsgemäße Abgasturbolader in einem vierten Ausführungsbeispiel dargestellt. In diesem vierten Ausführungsbeispiel ist das Ringelement 7 in Form eines Trägerrings eines verstellbaren Leitapparates 24 ausgebildet. Der verstellbare Leitapparat 24, im Weiteren als Leitapparat bezeichnet, ist das Turbinenrad ringförmig umfassbar ausgebildet und weist einen Lagerring 25 zur Aufnahme von Leitschaufeln 26 auf, welche zur Strömungskonditionierung vorgesehen sind. Die Leitschaufeln 26 sind am Lagerring 25 drehbar gelagert.
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Der Lagerring 25 ist im ersten Gehäuseabschnitt 2 so positioniert, dass die Leitschaufeln 26 in einem Düsenkanal 27 stromauf des Turbinenrades angeordnet sind. Dem Lagerring 25 gegenüberliegend positioniert ist ein Deckring 28, welcher zur Betriebssicherheit und zur vereinfachten Montage des Leitapparates 24 ausgebildet ist.
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Zur drehbaren Lagerung der Leitschaufeln 26 am Lagerring 25 ist je Leitschaufel 26 eine Leitschaufelwelle 29 vorgesehen, welche mit der Leitschaufel 26 drehfest verbunden ist und welche am Lagerring 25 drehbar gelagert aufgenommen ist.
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Zur Verdrehung der Leitschaufelwelle 29 und somit der Leitschaufel 26 weist die Leitschaufelwelle 29 an ihrem dem zweiten Gehäuseabschnitt 3 zugewandt angeordneten Ende einen nicht näher dargestellten Verstellhebel auf, welcher mit der Leitschaufelwelle 29 ebenfalls drehfest verbunden ist.
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Die Drehbewegung der Leitschaufeln 26 wird mit Hilfe einer Stellvorrichtung 30 herbeigeführt. Der Lagerring 25 ist zur vereinfachten Montage des Leitapparates 24 an einem Ringelement 7 in Form eines Trägerrings des Leitapparates 24 aufgenommen, wobei dieser zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt 2 und dem zweiten Gehäuseabschnitt 3 angeordnet ist.
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Am Trägerring 7 sind ebenfalls ein erstes Positionierelement 20 und ein zweites Positionierelement 21 ausgebildet zur Befestigung des Trägerrings 7 und somit des verstellbaren Leitapparates 24 zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt 2 und dem zweiten Gehäuseabschnitt 3.
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Der Trägerring 7 ist in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls topfartig ausgeführt, wobei eine Krempe 17 des Trägerrings 7 sich in radialer Richtung senkrecht zur Drehachse 4 erstreckt.
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Aufgrund der Anordnung der Positionierelemente 20, 21 an einer dem ersten Gehäuseabschnitt 2 zugewandt ausgebildeten ersten Elementfläche 14 des Trägerrings 7 bzw. an einer dem zweiten Gehäuseabschnitt 3 zugewandt ausgebildeten zweiten Elementfläche 15 des Trägerrings 7 und der entsprechenden Aufnahmeöffnungen 22, 23 in den Gehäuseabschnitten 2, 3 ist eine Verdrehsicherung der beiden Gehäuseabschnitte 2, 3 gegeben. Die Ausbildung und Anordnung der Positionierelemente 20, 21 und Aufnahmeöffnungen 22, 23 können entsprechend der bereits beschriebenen Ausführungsbeispiele gestaltet sein.
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In einem weiteren nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Abgasturboladers 1 kann der Trägerring auch in axialer Richtung seriell zum Hitzeschild 7 angeordnet sein, wobei Positionierelemente 20, 21 des Hitzeschildes 7 die Funktion der Aufnahmeöffnungen 22, 23 übernehmen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011114060 A1 [0003]
