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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung mit einem Turbinengehäuse und einem Lagergehäuse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Um eine Ladeeinrichtung, insbesondere einen Abgasturbolader, warten zu können, sollte beispielsweise das Turbinenrad leicht zugänglich sein. Erreicht wird dies dadurch, dass das Turbinengehäuse lösbar fest am Lagergehäuse angebunden ist. Die Befestigung des Turbinengehäuses am Lagergehäuse wird dabei üblicherweise mittels Schrauben oder mittels sogenannter Spannbänder bewirkt, wobei jedoch besonders bei wassergekühlten Turbinengehäusen die Verwendung von Spannschellen aufgrund des nicht vorhandenen Platzes schwierig ist.
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Aus der
WO 2010/081697 A1 ist eine gattungsgemäße Ladeeinrichtung mit einem Turbinengehäuse und einem Lagergehäuse bekannt, wobei das Turbinengehäuse über eine Spannschelle am Lagergehäuse fixiert ist.
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Aus der
EP 2 620 613 A1 ist eine weitere gattungsgemäße Ladeeinrichtung mit einem Turbinengehäuse und einem Lagergehäuse bekannt, wobei in diesem Fall das Turbinengehäuse über eine Schraubverbindung mit dem Lagergehäuse verschraubt ist.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Ladeeinrichtung der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, welche sich insbesondere durch eine alternative Fixierung eines Turbinengehäuses an einem Lagergehäuse auszeichnet.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, zur Fixierung eines Turbinengehäuses an einem Lagergehäuse einer Ladeeinrichtung nunmehr erstmals am Turbinengehäuse von außen radial einführbare Fixierelemente vorzusehen, die gemäß einer ersten Ausführungsform in fixiertem Zustand eine am Lagergehäuse angeordnete Hinterschnittkontur hintergreifen und darüber das Turbinengehäuse am Lagergehäuse fixieren. Das Lagergehäuse weist hierzu die zuvor erwähnte Hinterschnittkontur auf, die beispielsweise als Nut, insbesondere als Ringnut, ausgebildet sein kann. Die Fixierelemente sind dabei von außen am Turbinengehäuse leicht zugänglich, wodurch eine Montage bzw. Demontage des Turbinengehäuses am Lagergehäuse bzw. vom Lagergehäuse vergleichsweise einfach möglich ist. Mit den erfindungsgemäß vorgesehenen Fixierelementen kann auch ein großer Bauraumvorteil realisiert werden, da die Fixierelemente lediglich an bestimmten Stellen am Umfang des Turbinengehäuses angeordnet sind und nicht wie beispielsweise ein Spannband vollständig umlaufen. Im Vergleich zu einem solchen Spannband besteht auch nicht die Gefahr einer Relaxation, wodurch die Fixierung äußerst robust und über die gesamte Lebensdauer gleichmäßig aufrechterhalten werden kann. Durch den Entfall des Spannbandes lassen sich auch Kosten einsparen.
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Zweckmäßig weist zumindest ein Fixierelement einen über eine Schraube verstellbaren Spannstift mit einer Schräge auf, wobei der Spannstift mit seiner Schräge gegen die Hinterschnittkontur verspannbar ist. Die Schraube ist dabei in eine Gewindebohrung am Turbinengehäuse eingesetzt und kann darin durch Verdrehen in Radialrichtung des Turbinengehäuses verstellt werden. Diese Gewindebohrung geht dabei nach innen in eine kleinere Führungsbohrung ohne Gewinde über, in welcher der Spannstift geführt ist. Wird somit die Schraube durch Verdrehen radial nach innen geführt, führt dies auch zu einem radial nach innen Verstellen des Spannstiftes, wodurch dieser auf die Hinterschnittkontur des Lagergehäuses zubewegt und schlussendlich gegen diese verspannt wird. Die am Spannstift angeordnete Schräge sorgt dabei für ein Verspannen des Turbinengehäuses am Lagergehäuse, wodurch eine langfristig zuverlässige Fixierung des Turbinengehäuses am Lagergehäuse erreicht werden kann.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung sind über den Umfang verteilt zumindest drei Fixierelemente, insbesondere sogar fünf Fixierelemente, vorgesehen. Durch das Vorsehen nicht nur zweier derartiger Fixierelemente, sondern beispielsweise dreier oder gar fünf solcher Fixierelemente kann ein besonders gleichmäßiges Verspannen des Turbinengehäuses am Lagergehäuse erfolgen, was insbesondere auch bei den auf der Turbinenseite auftretenden Temperaturdehnungen von großem Vorteil ist.
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Alternativ ist auch denkbar, dass am Turbinengehäuse Laschen mit jeweils einer Durchgangsöffnung angeordnet sind, durch die ein Fixierelement in eine zugehörige Einschrauböffnung am Lagergehäuse einschraubbar ist, oder dass am Turbinengehäuse Laschen mit jeweils einer Durchgangsöffnung angeordnet sind, durch die ein Fixierelement in eine zugehörige Einstecköffnung am Lagergehäuse einsteckbar ist. Bei der ersten Ausführungsform kann ein Fixieren durch Aufbringen eines Anzugsdrehmoments erfolgen, während bei der zweiten Ausführungsform eine Spannschelle oder ein Spannseil für die notwendige Fixierung sorgt.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist in der Durchgangsöffnung eine Hülse angeordnet. Die Hülse kann mit einer Abflachung in einem ringkragenförmigen Absatz versehen werden. Hierdurch kann eine Sicherung der Hülse im Aluminiumguss erreicht werden.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Ladeeinrichtung im Bereich einer Anbindung eines Turbinengehäuses an ein Lagergehäuse,
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2 eine Detaildarstellung aus 1,
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3 eine Detailansicht des Spannstiftes eines Fixierelements,
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4 eine Ansicht auf eine Befestigung eines Turbinengehäuses an einem Lagergehäuse mittels dreier Fixierelemente,
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5 eine Frontalansicht auf 4,
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6 eine Schnittdarstellung entlang der Schnittebene A-A gemäß der 5,
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7 eine Schnittdarstellung durch eine weitere mögliche Ausführungsform mit einem einschraubbaren Fixierelement und einem Klemmelement,
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8 eine Ansicht auf die in 7 gezeigte Ausführungsform,
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9 eine Ansicht auf eine Lasche mit Nut für das Klemmelement,
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10 eine Ansicht auf das Klemmelement,
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11 eine Schnittdarstellung durch eine weitere mögliche Ausführungsform mit einem einsteckbaren und mittels einer Spannschelle fixierbaren Fixierelement,
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12 eine Ansicht auf die in 11 gezeigte Ausführungsform,
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13 eine Ansicht auf das Fixierelement
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14 eine Ansicht auf eine weitere Ausführungsform mit einem Klemmelement,
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15 eine Schnittdarstellung durch die in 14 gezeigte Ausführungsform mit Klemmelement,
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16 ein erfindungsgemäßes Klemmelement mit einer Keilfläche in einer Ansicht,
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17 eine Ansicht auf eine weitere Ausführungsform mit einer Hülse mit einem schrägen Rand,
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18 eine Schnittdarstellung durch die in 17 gezeigte Ausführungsform,
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19 eine erfindungsgemäße Hülse mit schrägem Rand in einer Ansicht.
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Entsprechend den 1, 2 sowie 4–6 weist eine erfindungsgemäße Ladeeinrichtung 1, welche beispielsweise als Abgasturbolader ausgebildet sein kann, ein Turbinengehäuse 2 und ein Lagergehäuse 3 auf. Zur Fixierung des Turbinengehäuses 2 am Lagergehäuse 3 sind am Turbinengehäuse 2 zumindest zwei von außen radial verstellbare Fixierelemente 4 vorgesehen, wogegen am Lagergehäuse 3 eine Hinterschnittkontur 5 vorgesehen ist. Die Fixierelemente 4 sind segmentartige Teile, welche in einer ringförmigen Nut im Turbinengehäuse 2 geführt sind. Die Fixierelemente 4 hintergreifen dabei erfindungsgemäß in ihrer Fixierstellung die Hinterschnittkontur 5 des Lagergehäuses 3 und verspannen das Turbinengehäuse 2 gegen das Lagergehäuse 3 bzw. fixieren es an diesem. Hierdurch ist es erstmals möglich, eine leicht zu montierende und zu demontierende Fixiereinrichtung zu schaffen, mittels welcher das Turbinengehäuse 2 zuverlässig, langandauernd und sicher am Lagergehäuse 3 fixiert werden kann. Die erfindungsgemäßen Fixierelemente 4 ermöglichen dabei insbesondere eine Fixierung eines einen Wassermantel 6 aufweisenden Turbinengehäuses 2 an einem Lagergehäuse 3, welches mit üblichen und aus dem Stand der Technik bekannten Fixiereinrichtungen, wie beispielsweise Spannschellen, Schrauben oder Spannbänder, nicht möglich wäre. Die erfindungsgemäßen Fixierelemente 4 unterliegen dabei auch keiner Relaxierung, wie dies beispielsweise eine Spannschelle bzw. ein Spannband aufweist. Auch wird kein vollkommen um das Turbinengehäuse 2 umlaufender Bauraum benötigt, sondern es reicht eine stellenweise und punktuell begrenzte Anordnung der Fixierelemente 4. Durch die äußerst robuste Bauweise der Fixierelemente 4 besitzen diese zudem eine hohe Lebenserwartung. Durch den Entfall des Spannbandes bzw. der Bandschellen kann auch eine Reduzierung der Herstellungs- und Montagekosten erreicht werden.
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Betrachtet man die 1 bis 6, so kann man erkennen, dass das Fixierelement 4 einen über eine Schraube 7 verstellbaren Spannstift 8 (vergleiche 3) mit einer Schräge 9 aufweist, wobei der Spannstift 8 mit seiner Schräge 9 gegen die Hinterschnittkontur 5 verspannbar ist, wie dies eindeutig den 1 und 2 sowie 6 zu entnehmen ist.
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Zur zuverlässigen Fixierung des Turbinengehäuses 2 am Lagergehäuse 3 sind über den Umfang verteilt üblicherweise drei Fixierelemente 4 vorgesehen, wobei selbstverständlich auch fünf oder mehr derartige Fixierelemente 4 vorgesehen sein können. Die Hinterschnittkontur 5 ist dabei als Nut, insbesondere als Ringnut, ausgebildet, wobei selbstverständlich auch kreissegmentartige Hinterschnittkonturen denkbar sind, die lediglich im Bereich des jeweils zugehörigen Fixierelements 4 vorgesehen werden.
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Betrachtet man die 1, 2 sowie 4 und 6, kann man erkennen, dass in dem Turbinengehäuse 2 für jedes Fixierelement 4 eine Gewindebohrung 10 vorgesehen ist, in welcher die Schraube 7 angeordnet ist. Die Gewindebohrung 10 geht dabei nach radial innen in eine kleinere Führungsbohrung 11, in welcher der Spannstift 8 geführt ist. Verdreht wird die Schraube 7 beispielsweise durch ein entsprechendes Werkzeug, insbesondere durch einen Inbusschlüssel.
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Mit den erfindungsgemäßen Fixierelementen 4 ist es möglich, ein Turbinengehäuse 2 einfach und zugleich zuverlässig an einem Lagergehäuse 3 einer Ladeeinrichtung 1 zu fixieren, ohne hierfür aufwändige Fixierelemente, wie beispielsweise Spannschellen, die zudem einer unerwünschten Relaxation unterliegen, verwenden zu müssen. Von besonderem Vorteil sind die erfindungsgemäßen Fixierelemente 4 bei Turbinengehäusen 2 mit einem Wassermantel 6, bei welchem eine umlaufende Spannschelle nicht oder nur schwierig zu montieren ist. Für den Fall der Spannschelle können zudem Kosten eingespart werden.
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Betrachtet man nochmals die 2, so kann man erkennen, dass der Spannstift 8 mit seiner Schräge 9 flächig an der Hinterschnittkontur 5 des Lagergehäuses 3 anliegt und aufgrund der Schräge 9 bei einer Radialverstellung durch die Schraube 7 das Turbinengehäuse 2 auf das Lagergehäuse 3 drückt.
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Entsprechend den 7–9 und 11, 12 weist eine erfindungsgemäße Ladeeinrichtung 1, welche beispielsweise als Abgasturbolader ausgebildet sein kann, wiederum ein Turbinengehäuse 2 und ein Lagergehäuse 3 auf. Zur Fixierung des Turbinengehäuses 2 am Lagergehäuse 3 sind am Turbinengehäuse 2 zumindest zwei von außen radial einführbare Fixierelemente 4 vorgesehen. Hierdurch ist es möglich, eine leicht zu montierende und zu demontierende Fixiereinrichtung zu schaffen, mittels welcher das Turbinengehäuse 2 zuverlässig, langandauernd und sicher am Lagergehäuse 3 fixiert werden kann.
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Bei den gemäß den 7 bis 9 gezeigten Ausführungsformen sind am Turbinengehäuse 2 Laschen 12 mit jeweils einer Durchgangsöffnung 13 angeordnet sind, durch die ein Fixierelement 4 in eine zugehörige Einschrauböffnung 14 am Lagergehäuse 3 einschraubbar ist. Hierzu weist das Fixierelement 4 eine Schraube 7 und ein Klemmelement 21 auf. Alternativ hierzu können die Fixierelemente 4 in eine zugehörige Einstecköffnung 15 am Lagergehäuse 3 einsteckbar sein, wie dies in den 11 und 12 dargestellt ist. In letzterem Fall sind diese dann durch eine Spannschelle 16 gespannt.
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In Fällen eines Turbinengehäuses 2 aus Aluminium ist in der Durchgangsöffnung 13 jeweils eine Hülse 17 angeordnet. Die Hülse 17 kann mit einer Abflachung in einem ringkragenförmigen Absatz versehen werden. Hierdurch kann eine Sicherung der Hülse im Aluminiumguss erreicht werden.
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Betrachtet man die Ausführungsformen der 7 bis 9 und 11, 12, so kann man erkennen, dass jede Lasche 12 eine im Querschnitt trapezförmige und in Umfangsrichtung verlaufende Nut 19 aufweist, in welche ein trapezförmiger Klemmabschnitt 20 des Fixierelements 4 (11, 12) oder des separaten Klemmelements 21 (7 bis 9) eingreift.
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Bei der in 11 bis 13 gezeigten Ausführungsform weist jedes Fixierelement 4 einen Kopf mit einer Nut 19' auf, in welcher die Spannschelle 16 aufgenommen ist.
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Betrachtet man die 14 und 15, so kann man erkennen, dass an der Lasche (12) eine schräge Keilfläche 22 angeordnet ist. Ebenfalls vorgesehen ist ein Klemmelement 21' mit einer zur Keilfläche 22 komplementär ausgebildeten Gegenfläche 23, welches von dem als Schraube 7 ausgebildeten Fixierelement 4 durchdrungen ist und wobei bei angezogener Schraube 7 das Turbinengehäuses 2 gegen das Lagergehäuse 3 verspannt wird. Die Keilfläche 22 ist selbstverständlich auch an einer in der Durchgangsöffnung 13 angeordneten Hülse 17 angebracht. In 16 ist das Klemmelement 21' nochmals in einer perspektivischen Ansicht dargestellt, wobei Gegenfläche 23 gekrümmt ausgebildet sein kann, wenn auch die Keilfläche 22 entsprechend gekrümmt ist.
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Betrachtet man die 17 und 18, so kann man erkennen, dass die Einschrauböffnung 14 einen schrägen ersten Rand 24 aufweist und dass eine Hülse 17' mit einem zum ersten Rand 24 der Einschrauböffnung 14 komplementär ausgebildeten schrägen zweiten Rand 25 vorgesehen ist, wobei die Hülse 17' von dem als Schraube 7 ausgebildeten Fixierelement 4 durchdrungen ist. Die Schraube 7 stützt sich dabei mit ihrem Schraubenkopf 26 an einem dem zweiten Rand 25 gegenüberliegenden dritten Rand 27 der Hülse 17' ab, wobei bei angezogener Schraube 7 das Turbinengehäuses 2 gegen das Lagergehäuse 3 verspannt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2010/081697 A1 [0003]
- EP 2620613 A1 [0004]
