DE102015209929A1 - Impeller housing for an exhaust gas turbocharger with a valve seat ring having a bypass valve and exhaust gas turbocharger and assembly method - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Laufradgehäuse (10) für einen Abgasturbolader für einen Verbrennungsmotor, das ein Bypass-Ventil (20) mit einer Ventilklappe (21) und einem einen Ventilsitzring (30) aufweisenden Ventilklappensitz (15) aufweist, sowie einen mit zumindest einem solchen Laufradgehäuse (10) ausgestatteten Abgasturbolader (1), sowie ein Montageverfahren zur Montage des Laufradgehäuses (10) mit Ventilsitzring (30) im Ventilklappensitz (15) des Bypass-Ventils (20). Dabei ist das Laufradgehäuse (10) dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzring (30) einen Verformungsbereich (34) aufweist, in dem der Werkstoff des Ventilsitzringes (30) durch einen nachträglichen Umformvorgang in eine zum Verformungsbereich (34) korrespondierende radiale Hinterschneidung (17) einer Aufnahmeausformung (16) des Bypass-Kanals (13) verdrängt ist, wodurch der Ventilsitzring (30) dauerhaft in der Aufnahmeausformung (16) fixiert ist.The invention relates to an impeller housing (10) for an exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine, which has a bypass valve (20) with a valve flap (21) and a valve seat (15) having a valve seat ring (30), and with at least one such impeller housing (10) equipped exhaust gas turbocharger (1), and a mounting method for mounting the impeller shell (10) with valve seat ring (30) in the valve seat (15) of the bypass valve (20). Here, the impeller housing (10) is characterized in that the valve seat ring (30) has a deformation region (34) in which the material of the valve seat ring (30) by a subsequent forming process in a deformation region (34) corresponding radial undercut (17) of a Receiving formation (16) of the bypass channel (13) is displaced, whereby the valve seat ring (30) is permanently fixed in the receiving formation (16).

Description

Die Erfindung betrifft ein Laufradgehäuse für einen Abgasturbolader für einen Verbrennungsmotor, das ein Bypass-Ventil mit einer Ventilklappe und einem einen Ventilsitzring aufweisenden Ventilklappensitz aufweist, sowie einen mit zumindest einem solchen Laufradgehäuse ausgestatteten Abgasturbolader, sowie ein Montageverfahren zur Montage des Laufradgehäuses mit Ventilsitzring im Ventilklappensitz des Bypass-Ventils. The invention relates to an impeller housing for an exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine having a bypass valve with a valve flap and a valve seat having valve seat, as well as equipped with at least one such impeller exhaust gas turbocharger, and a mounting method for mounting the impeller housing with valve seat ring in the valve seat of the bypass valve.

Abgasturbolader werden vermehrt zur Leistungssteigerung bei Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotoren eingesetzt. Dies geschieht immer häufiger mit dem Ziel den Verbrennungsmotor bei gleicher oder gar gesteigerter Leistung in Baugröße und Gewicht zu reduzieren und gleichzeitig den Verbrauch und somit den CO2-Ausstoß, im Hinblick auf immer strenger werdende gesetzliche Vorgaben diesbezüglich, zu verringern. Das Wirkprinzip besteht darin, die im Abgasstrom enthaltene Energie zu nutzen um den Druck im Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors zu erhöhen und so eine bessere Befüllung des Brennraumes mit Luft-Sauerstoff zu bewirken und somit mehr Treibstoff, Benzin oder Diesel, pro Verbrennungsvorgang umsetzen zu können, also die Leistung des Verbrennungsmotors zu erhöhen. Exhaust gas turbochargers are increasingly used to increase performance in automotive internal combustion engines. This happens more often with the aim of reducing the internal combustion engine with the same or even increased performance in size and weight while reducing consumption and thus the CO 2 emissions, in view of increasingly stringent legal requirements in this regard. The operating principle is to use the energy contained in the exhaust gas flow to increase the pressure in the intake tract of the engine and thus to better fill the combustion chamber with air-oxygen and thus to be able to convert more fuel, gasoline or diesel, per combustion process, ie to increase the performance of the internal combustion engine.

Ein Abgasturbolader weist dazu eine im Abgasstrang des Verbrennungsmotors angeordnete Turbine mit einem durch den Abgasstrom angetriebenen Turbinenlaufrad und einen im Ansaugtrakt angeordneten Verdichter mit einem den Druck aufbauenden Verdichterlaufrad auf. Turbinenlaufrad und Verdichterlaufrad sind drehfest an den gegenüberliegenden Enden einer Rotorwelle befestigt, die in einer zwischen Turbine und Verdichter angeordneten Lagereinheit drehgelagert ist. Somit wird mit Hilfe des Abgasmassenstroms das Turbinenrad und über die Rotorwelle wiederum das Verdichterrad angetrieben und die Abgasenergie so zum Druckaufbau im Ansaugtrakt genutzt. An exhaust gas turbocharger has for this purpose a turbine arranged in the exhaust gas line of the internal combustion engine with a turbine runner driven by the exhaust gas flow and a compressor arranged in the intake tract with a compressor runner building up the pressure. Turbine impeller and compressor impeller are rotatably secured to the opposite ends of a rotor shaft, which is rotatably mounted in a bearing assembly disposed between the turbine and compressor. Thus, with the aid of the exhaust gas mass flow, the turbine wheel and, in turn, the compressor wheel are driven via the rotor shaft and the exhaust gas energy is thus used to build up pressure in the intake tract.

Der Betrieb eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug ist von dynamischen Änderungen der Last und des Betriebsbereiches gekennzeichnet. The operation of an internal combustion engine in a motor vehicle is characterized by dynamic changes of the load and the operating range.

Um nun den Betriebsbereich des Abgasturboladers an sich ändernde Betriebsbereiche des Verbrennungsmotors anpassen zu können und so ein gewünschtes Ansprechverhalten möglichst ohne spürbare Verzögerungen (Turboloch) zu gewährleisten werden Abgasturbolader mit sogenannten variablen Turbinengeometrien und mit über Ventilklappen offenbaren Bypass-Ventilen in den Laufradgehäusen, also in Turbinengehäuse und Verdichtergehäuse, ausgestattet. In order to be able to adapt the operating range of the exhaust gas turbocharger to changing operating ranges of the internal combustion engine and thus to ensure a desired response as far as possible without noticeable delays (turbo lag), turbochargers with so-called variable turbine geometries and with bypass valves disclosed in the impeller housings, ie in turbine housings and compressor housing.

Ein entsprechendes Bypass-Ventil auf der Turbinenseite wird als Wastegate-Ventil bezeichnet. Das Wastegate-Ventil verbindet den Abgaskanal in Strömungsrichtung vor dem Turbinenlaufrad über einen Wastegate-Kanal mit dem Abgaskanal hinter dem Turbinenlaufrad und kann über eine Schließvorrichtung, zum Beispiel eine mit einem Ventilsitz zusammenwirkende Ventilklappe geöffnet oder gelschlossen werden. A corresponding bypass valve on the turbine side is called a wastegate valve. The wastegate valve connects the exhaust duct upstream of the turbine runner via a wastegate duct to the exhaust duct downstream of the turbine runner and can be opened or closed via a closing device, for example a valve flap interacting with a valve seat.

Ein entsprechendes Bypass-Ventil auf der Verdichterseite wird als Schubumluft-Ventil bezeichnet. Das Schubumluft-Ventil verbindet den Frischluft-Ansaugkanal in Strömungsrichtung vor dem Verdichterlaufrad über einen Schubumluft-Kanal mit dem Druckluftkanal in Strömungsrichtung nach dem Verdichterlaufrad und kann, wie auch das Wastegate-Ventil, über eine Schließvorrichtung, zum Beispiel eine mit einem Ventilsitz zusammenwirkende Ventilklappe geöffnet oder gelschlossen werden. A corresponding bypass valve on the compressor side is referred to as a diverter valve. The diverter valve connects the fresh air intake duct in the direction of flow in front of the compressor impeller via a thrust air duct with the compressed air duct in the flow direction after the compressor impeller and, like the wastegate valve, can open via a closing device, for example a valve flap cooperating with a valve seat or be closed.

Als Schließvorrichtung zum Öffnen und Schließen von den genannten Bypass-Ventilen, wie Wastegate-Ventilen und Schubumluft-Ventilen, werden in bekannter Weise Klappenventile eingesetzt. Ein Beispiel eines konventionellen Laufradgehäuses mit einem solchen Bypass-Ventil 20 gemäß dem Stand der Technik ist in 1 in einer schematisierten Schnittdarstellung eines Turbinengehäuses 10 anhand eines Wastegate-Ventils 20 mit einer Kurbelarm-Betätigungsvorrichtung dargestellt. As a closure device for opening and closing of said bypass valves, such as wastegate valves and diverter valves, flap valves are used in a known manner. An example of a conventional impeller shell with such a bypass valve 20 in the prior art is in 1 in a schematic sectional view of a turbine housing 10 using a wastegate valve 20 shown with a crank arm actuator.

Über den Fluideintrittsbereich 11 des Laufradgehäuses 10, hier ein Turbinengehäuse, tritt der Fluidmassenstrom FM, in diesem Fall ein Abgasmassenstrom, in das Laufradgehäuse 10 der Abgasturbine ein. Aus dem Laufradgehäuse 10 wird der Abgasmassenstrom FM auf das Turbinenrad (nicht dargestellt) geleitet und tritt dann durch den Fluidaustrittsbereich 12 in das Abgassystem (nicht dargestellt) und durch dieses in die Umgebung aus. Der Bypass-Kanal 13, hier ein Wastegate-Kanal, verbindet nun auf direktem Weg den Fluideintrittsbereich 11 mit dem Fluidaustrittsbereich 12. Der Ventilklappensitz 15 des Bypass-Kanals 13 weist einen separat eingelegten Ventilsitzring 30 mit einer Ventilsitzfläche 31 auf. Der Ventilsitzring ist in Bezug auf die Strömungsrichtung des Fluidmassenstroms FM am Bypass-Kanal-Ausgang 14 angeordnet. Zum Schließen des Bypass-Kanals 13 wird eine tellerförmige Ventilklappe 21 auf die Ventilsitzfläche 31 des Ventilsitzrings 30 aufgelegt. Die Ventilklappe 21 ist an einem Kurbelarm 22 befestigt, der auf einer Kurbelspindel 23 montiert ist und damit um die Kurbelspindeldrehachse 24 drehbar gelagert ist. Durch Drehung des Kurbelarms 22 um die Kurbelspindeldrehachse 24 (in der Zeichnung im Uhrzeigersinn) wird die Ventilklappe 21 entlang des Ventilklappenweges, aus näherungsweise in Bezug auf die Ventilsitzfläche 31 senkrechter Richtung, auf den Ventilsitzring 30 aufgesetzt und der Bypass-Kanal 13, hier der Wastegate-Kanal, so geschlossen und in umgekehrter Richtung geöffnet. Over the fluid inlet area 11 of the impeller housing 10 , here a turbine housing, the fluid mass flow FM, in this case an exhaust gas mass flow, enters the impeller housing 10 the exhaust gas turbine. From the impeller housing 10 the exhaust gas mass flow FM is directed to the turbine wheel (not shown) and then passes through the fluid outlet area 12 in the exhaust system (not shown) and through this into the environment. The bypass channel 13 , here a wastegate channel, now connects directly to the fluid inlet area 11 with the fluid exit area 12 , The valve seat 15 of the bypass channel 13 has a separately inserted valve seat ring 30 with a valve seat surface 31 on. The valve seat ring is with respect to the flow direction of the fluid mass flow FM at the bypass channel output 14 arranged. To close the bypass channel 13 becomes a plate-shaped valve flap 21 on the valve seat surface 31 of the valve seat ring 30 hung up. The valve flap 21 is on a crank arm 22 fixed on a crank spindle 23 is mounted and thus to the crank spindle axis of rotation 24 is rotatably mounted. By turning the crank arm 22 around the crank spindle axis of rotation 24 (clockwise in the drawing) the valve flap 21 along the valve flap path, approximately with respect to the valve seat surface 31 vertical direction, on the valve seat ring 30 mounted and the bypass channel 13 , here the wastegate channel, so closed and opened in the opposite direction.

Solche Bypass-Ventile befinden sich im Massenstrom FM des Abgases bzw. der Ansaugluft des Verbrennungsmotors und sind schwankenden Druck- und Temperaturverhältnissen ausgesetzt. Dies trifft in besonderem Maße auf das Wastegate-Ventil zu, das Temperaturen bis zu 1200°C ausgesetzt sein kann. Jedoch auch im Bereich eines Schubumluft-Ventils können durch die Temperaturerhöhung der Ladeluft bei der Verdichtung Temperaturen von über 100°C auftreten. Such bypass valves are in the mass flow FM of the exhaust gas or the intake air of the internal combustion engine and are exposed to fluctuating pressure and temperature conditions. This applies especially to the wastegate valve, which can be exposed to temperatures of up to 1200 ° C. However, even in the area of a recirculating-air valve, the temperature increase of the charge air during compression can cause temperatures of more than 100 ° C.

Weiterhin werden hohe Anforderungen an die Dichtheit der Bypass-Ventile im geschlossenen Zustand gestellt, was ein ebenes, dichtes Aufliegen der Ventilklappe 21 auf der Ventilsitzfläche 31 voraussetzt und das Aufbringen entsprechend hoher Schließkräfte erfordert. Aufgrund der schwankenden Betriebstemperaturen und der damit verbundenen unterschiedlichen Wärmeausdehnungen im System ist es von Vorteil die Aufhängung der Ventilklappe 21 an der zugeordneten Betätigungsvorrichtung, zum Beispiel am entsprechenden Kurbelarm 22 mit einem gewissen Spiel auszustatten. Furthermore, high demands are placed on the tightness of the bypass valves in the closed state, resulting in a flat, tight resting of the valve flap 21 on the valve seat surface 31 requires and the application requires correspondingly high closing forces. Due to the fluctuating operating temperatures and the associated different thermal expansions in the system, it is advantageous to mount the valve flap 21 on the associated actuating device, for example on the corresponding crank arm 22 to equip with a certain game.

Solche oder ähnliche Ausführungen von Bypass-Ventilen sind zum Beispiel auch in den Dokumenten DE 10 2008 011 416 A1 , DE 10 2010 007 600 A1 und DE 100 20 041 C2 offenbart. Such or similar designs of bypass valves are also in the documents, for example DE 10 2008 011 416 A1 . DE 10 2010 007 600 A1 and DE 100 20 041 C2 disclosed.

In modernen Abgasturboladern für Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen wird immer häufiger, zum Beispiel aus Gewichts- und Kostengründen unter anderem Aluminium oder auch andere Leichtmetalle, wie zum Beispiel Magnesium, als Werkstoff, auch für die thermische sehr hoch belasteten Turbinengehäuse eingesetzt. Problematisch dabei ist, dass Aluminium bei hohen Temperaturen seine Festigkeit einbüßt. Insbesondere in Betriebspunkten der Abgasturbine mit hohen Abgasmassenströmen, im Volllastbereich, wird ein Teil des Abgases über das teilweise oder vollständig geöffnete Wastegate-Ventil an der Turbine vorbei geleitet. Dies führt zu sehr hohen Temperaturen im Bereich des Wastegate-Ventils, insbesondere der Ventilklappe und des Ventilklappensitzes 15. Dies führt zur Entfestigung des Aluminiumwerkstoffs in diesen Bereichen. Wird das Wastegate-Ventil dann in eine Position geregelt, bei der sich die Ventilklappe 21 kurz vor dem Aufliegen auf der Ventilsitzfläche 31 befindet, so kommt es vor allem durch die Druckpulsationen des Ladungswechsels zu einem "Tänzeln" der Ventilklappe 21 im Rahmen des Spiels zwischen Ventilklappe 21 und Kurbelarm 22. Dieses "Tänzeln" führt zu pulsierenden Bewegungen und Aufschlägen der Ventilklappe 21 auf der Ventilsitzfläche 31, was ohne einen entsprechenden Ventilsitzring 30 unweigerlich zu erhöhtem Verschleiß bis zur lokalen Umformung der Ventilsitzfläche 31 führen kann. Infolgedessen würde das Wastegate-Ventil undicht und der Abgasturbolader und somit der Verbrennungsmotor verliert an Leistung. Auch die Geschwindigkeit des Drehmomentaufbaus des Verbrennungsmotors wird dadurch nachteilig beeinflusst. In modern exhaust gas turbochargers for internal combustion engines in motor vehicles, for example, for weight and cost reasons, among other things, aluminum or other light metals, such as magnesium, used as a material for the thermal turbine housing very highly loaded. The problem is that aluminum at high temperatures loses its strength. In particular, in operating points of the exhaust gas turbine with high exhaust gas mass flows, in the full load range, a portion of the exhaust gas is passed over the partially or fully opened wastegate valve past the turbine. This leads to very high temperatures in the region of the wastegate valve, in particular the valve flap and the valve flap seat 15 , This leads to the softening of the aluminum material in these areas. If the wastegate valve is then regulated to a position at which the valve flap 21 just before resting on the valve seat surface 31 is located, it is mainly by the pressure pulsations of the charge change to a "prancing" of the valve flap 21 as part of the game between the valve flap 21 and crank arm 22 , This "dancing" leads to pulsating movements and impacts of the valve flap 21 on the valve seat surface 31 What, without a corresponding valve seat ring 30 inevitably to increased wear to the local deformation of the valve seat 31 can lead. As a result, the wastegate valve would leak and the exhaust gas turbocharger and thus the engine loses power. The speed of the torque buildup of the internal combustion engine is adversely affected.

Diese Zusammenhänge gelten prinzipiell auch für Schubumluft-Ventile, wenn auch die Problematik aufgrund der niedrigeren Temperaturen nicht so vordringlich scheint. These relationships apply in principle also for diverter valves, although the problem does not seem so urgent due to the lower temperatures.

Aus diesem Grund wird, insbesondere bei Verwendung eines "weichen" Gehäusewerkstoffes, zum Beispiel ein separater Ventilsitzring 30 als Ventilklappensitz 15 am Bypass-Kanal-Ausgang 14 des jeweiligen Laufradgehäuses eingesetzt, der aus einem warmfesten Material höherer Verschleißfestigkeit, zum Beispiel Stahl, besteht. For this reason, for example when using a "soft" housing material, for example, a separate valve seat ring 30 as a valve seat 15 at the bypass channel output 14 the respective impeller housing used, which consists of a heat-resistant material higher wear resistance, for example steel.

Die Befestigung des Ventilsitzringes 30 im Ventilklappensitz 15 des jeweiligen Bypass-Kanals 13 erfolgt gemäß dem bekannten Stand der Technik mittels einer Pressverbindung durch einschrumpfen oder einpressen oder durch Verstemmen des den Ventilsitzring 30 umgebenden Werkstoffes oder auch durch Eingießen des Ventilsitzringes im Gießprozess des Gehäuses, siehe dazu zum Beispiel DE 10 2010 062 403 A1 . The attachment of the valve seat ring 30 in the valve seat 15 of the respective bypass channel 13 takes place according to the known prior art by means of a press connection by shrink or press or by caulking the valve seat ring 30 surrounding material or by pouring the valve seat ring in the casting process of the housing, see for example DE 10 2010 062 403 A1 ,

Nun kommt es im Betreib des Abgasturboladers zu zeitlich wechselnden Temperaturschwankungen und teilweise steilen Temperaturgradienten im Bereich des Ventilklappensitzes. Nicht zuletzt Aufgrund der unterschiedlichen Wärmedehnung des zum Beispiel aus Stahl gefertigten Ventilsitzringes und des umgebenden Werkstoffes des Ventilsitzes kann es jedoch bei den oben genannten, bekannten Befestigungsarten dazu kommen, dass der Ventilsitzring sich zeitweise oder sogar permanent lockert oder gar löst. Die Folgen, die sich daraus ergeben reichen vom Leistungsverlust des Abgasturboladers durch erhöhte Leckage bis hin zu Zerstörung des Abgasturboladers. Now it comes in the operation of the exhaust gas turbocharger to temporally changing temperature fluctuations and sometimes steep temperature gradient in the valve seat. Not least Due to the different thermal expansion of the valve seat ring made of steel, for example, and of the surrounding material of the valve seat, however, in the case of the abovementioned known fastening types, the valve seat ring may temporarily or even permanently loosen or even loosen. The consequences that result from the loss of power of the exhaust gas turbocharger due to increased leakage up to destruction of the exhaust gas turbocharger.

Die sich für den Fachmann daraus ergebende Aufgabe besteht nun darin, ein Laufradgehäuse für einen Abgasturbolader anzugeben, das, auch bei Paarung unterschiedlicher Werkstoffe, eine sichere und gegen hohe Temperaturen sowie Temperaturschwankungen beständige Verbindung und Fixierung eines Ventilsitzringes im jeweiligen Ventilsitz eines Bypass-Ventils im jeweiligen Laufradgehäuse, aufweist und so die Betriebssicherheit des Abgasturboladers erhöht. The task resulting for the person skilled in the art is now to provide an impeller housing for an exhaust gas turbocharger, which, even when mating different materials, a reliable and resistant to high temperatures and temperature fluctuations connection and fixation of a valve seat ring in the respective valve seat of a bypass valve in the respective Impeller housing, and thus increases the reliability of the exhaust gas turbocharger.

Weiterhin ergibt sich daraus die Aufgabe einen Abgasturbolader anzugeben, der bei reduziertem Gesamtgewicht hohe Betriebssicherheit und lange Lebensdauer aufweist. Furthermore, this results in the task of specifying an exhaust gas turbocharger, the at reduced total weight has high reliability and long life.

Die Aufgabe besteht weiterhin darin ein Montageverfahren für ein Laufradgehäuse des erfindungsgemäßen Abgasturboladers anzugeben, mit dem eine dauerhafte und betriebssichere Fixierung des Ventilsitzringes im jeweiligen Ventilsitz eines Bypass-Ventils im jeweiligen Laufradgehäuse auf einfache und kostengünstige Weise hergestellt werden kann. The object is further to provide an assembly method for an impeller housing of the exhaust gas turbocharger according to the invention, with a permanent and reliable fixation of the valve seat ring in the respective valve seat of a bypass valve in the respective impeller housing can be made in a simple and cost-effective manner.

Diese Aufgabe wird durch ein Laufradgehäuse mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1, einen Abgasturbolader gemäß dem nebengeordneten Vorrichtungsanspruch und einem Montageverfahren zur Montage des Ventilsitzringes gemäß dem nebengeordneten Verfahrensanspruch gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This object is achieved by an impeller housing with the features according to claim 1, an exhaust gas turbocharger according to the independent device claim and a mounting method for mounting the valve seat ring according to the independent method claim. Advantageous embodiments and developments, which can be used individually or in combination with each other, are the subject of the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Laufradgehäuse für einen Abgasturbolader eines Verbrennungsmotors besteht aus einem Leichtmetallwerkstoff und weist einen mit einer Ventilklappe verschließbaren Bypass-Kanal auf. Der Bypass-Kanal weist einen Ventilklappensitz auf der mit einem Ventilsitzring ausgestattet ist. Der Ventilsitzring weist auf der Seite, die der Ventilklappe des Bypass-Ventils zugewandt ist eine Ventilsitzfläche auf und ist in einer Aufnahmeausformung am Bypass-Kanal-Ausgang angeordnet, in der er sich ausgehend von der Ventilsitzfläche in axialer Richtung, also in Richtung der Bypass-Kanal-Mittelachse, in den Bypass-Kanal erstreckt. The impeller housing according to the invention for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine consists of a light metal material and has a bypass channel which can be closed by a valve flap. The bypass channel has a valve seat on which is equipped with a valve seat ring. The valve seat ring has a valve seat surface on the side which faces the valve flap of the bypass valve and is arranged in a receiving formation at the bypass channel outlet in which it extends axially from the valve seat surface, ie in the direction of the bypass valve. Channel centerline, extending into the bypass channel.

Dabei ist das Laufradgehäuse dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzring in einem von der Ventilsitzfläche in axialer Richtung beabstandeten Bereich, einen Verformungsbereich aufweist, der sich über eine Verformungs-Ringhöhe, also über einen bestimmten axialen Abschnitt der Gesamt-Ringhöhe, erstreckt und in dem der Werkstoff des Ventilsitzringes durch einen nachträglichen Umformvorgang in eine zum Verformungsbereich korrespondierende radiale Hinterschneidung der Aufnahmeausformung des Bypass-Kanals verdrängt ist, wodurch der Ventilsitzring dauerhaft in der Aufnahmeausformung fixiert ist. Here, the impeller housing is characterized in that the valve seat ring in a spaced from the valve seat surface in the axial direction region, a deformation region which extends over a deformation ring height, ie over a certain axial portion of the overall ring height, and in which the material the valve seat ring is displaced by a subsequent forming process in a radial undercut corresponding to the deformation region of the receiving formation of the bypass channel, whereby the valve seat ring is permanently fixed in the receiving molding.

Dabei kennzeichnet die Ringhöhe die axiale Erstreckung des Ventilsitzringes oder eines bestimmten Abschnittes daraus in Richtung der Ringmittelachse. So kennzeichnet die Gesamt-Ringhöhe die axiale Erstreckung des Ventilsitzringes insgesamt, also ausgehend von der Ventilsitzfläche in axialer Richtung bis zum gegenüberliegenden Ende des Ventilsitzringes und die Verformungs-Ringhöhe die axiale Erstreckung des Verformungsbereichs als Teil der Gesamt-Ringhöhe. In this case, the ring height characterizes the axial extension of the valve seat ring or a certain portion thereof in the direction of the annular central axis. Thus, the overall ring height characterizes the axial extent of the valve seat ring as a whole, that is, starting from the valve seat surface in the axial direction to the opposite end of the valve seat ring and the deformation ring height, the axial extent of the deformation region as part of the overall ring height.

Eine radiale Hinterschneidung der Aufnahmeausnehmung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeausnehmung ausgehend von einem gegebenen Betrachtungsstandpunkt auf der Mittelachse der Ausnehmung und oberhalb der Ventilsitzfläche in einem weiter vom Betrachtungsstandpunkt entfernten Abschnitt in Bezug auf die Mittelachse eine größere radiale Ausdehnung aufweist als in einem näher am Betrachtungsstandpunkt liegenden Abschnitt. Gleichzeitig gibt die Mittelachse der Aufnahmeausnehmung die Fügerichtung vor in der der Ventilsitzring in die Aufnahmeausnehmung eingesetzt werden kann/muss. A radial undercut of the receiving recess is characterized in that the receiving recess from a given viewing point on the central axis of the recess and above the valve seat surface in a farther away from the viewing point section with respect to the central axis has a greater radial extent than in a closer lying at the viewing point Section. At the same time, the center axis of the receiving recess provides the joining direction in which the valve seat ring can / must be inserted into the receiving recess.

Durch die nachträgliche Umformung, also nach Einsetzen des Ventilsitzringes in seine vorgesehene Position in der Aufnahmeausnehmung, und die Verdrängung des Werkstoffs des Ventilsitzringes in die zum Verformungsbereich korrespondierende radiale Hinterschneidung ist somit ein Formschluss zwischen Ventilsitzring und Aufnahmeausnehmung hergestellt und der Ventilsitzring in dieser Position fixiert und dauerhaft gegen Herausfallen oder Abziehen in umgekehrter Fügerichtung gesichert. By subsequent deformation, ie after insertion of the valve seat ring in its intended position in the receiving recess, and the displacement of the material of the valve seat ring in the deformation region corresponding radial undercut thus a positive connection between the valve seat ring and receiving recess is made and the valve seat ring fixed in this position and permanently secured against falling out or pulling in reverse joining direction.

Entsprechende Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Gegenstandes sehen vor, dass das Laufradgehäuse ein Turbinengehäuse und der zugehörige Bypass-Kanal ein Wastegate-Kanal des Abgasturboladers ist oder dass das Laufradgehäuse ein Verdichtergehäuse und der zugehörige Bypass-Kanal ein Schubumluft-Kanal des Abgasturboladers ist. Corresponding embodiments of the object according to the invention provide that the impeller housing is a turbine housing and the associated bypass channel is a wastegate channel of the exhaust gas turbocharger or that the impeller housing is a compressor housing and the associated bypass channel is a thrust air duct of the exhaust gas turbocharger.

Dies hat den Vorteil dass das Turbinengehäuse und/oder das Verdichtergehäuse eines Abgasturboladers je nach Bedarf gemäß dem erfindungsgemäßen Laufradgehäuse ausgeführt werden kann und so das Gewicht nach Bedarf bei erhöhter Betriebssicherheit reduziert werden kann. This has the advantage that the turbine housing and / or the compressor housing of an exhaust gas turbocharger can be performed as needed according to the impeller housing according to the invention and so the weight can be reduced as needed with increased reliability.

Der erfindungsgemäße Abgasturbolader für einen Verbrennungsmotor ist dadurch gekennzeichnet, dass er zumindest ein Laufradgehäuse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 aufweist. Zumindest das Turbinengehäuse oder das Verdichtergehäuse oder auch das Turbinengehäuse und das Verdichtergehäuse des erfindungsgemäßen Abgasturboladers bestehen demnach jeweils aus einem Leichtmetallwerkstoff und weisen jeweils ein mit einer Ventilklappe verschließbaren Bypass-Kanal mit einem Ventilsitzring gemäß oben beschriebener Ausführung auf. The exhaust gas turbocharger according to the invention for an internal combustion engine is characterized in that it comprises at least one impeller housing according to one of claims 1 to 10. Accordingly, at least the turbine housing or the compressor housing or even the turbine housing and the compressor housing of the exhaust gas turbocharger according to the invention each consist of a light metal material and each have a closable with a valve flap bypass channel with a valve seat ring according to the above-described embodiment.

Dies hat den Vorteil, dass für das Turbinengehäuse und/oder das Verdichtergehäuse ein leichter Leichtmetallwerkstoff zur Gewichtseinsparung Verwendung finden kann und dennoch kein erhöhter Verschleiß des Ventilklappensitzes in Kauf genommen werden muss. This has the advantage that for the turbine housing and / or the compressor housing a lighter weight light metal material can be used to save weight and yet no increased wear of the valve seat has to be taken into account.

Das erfindungsgemäße Montageverfahren für ein Laufradgehäuse eines Abgasturboladers gemäß obiger Beschreibung zeichnet sich durch die folgenden Verfahrensschritte aus. The assembly method according to the invention for an impeller housing of an exhaust gas turbocharger according to the above description is characterized by the following method steps.

Zunächst wird ein Ventilsitzring bereitgestellt der eine Ventilsitzfläche und einen von der Ventilsitzfläche in axialer Richtung beabstandeten Verformungsbereich aufweist. First, a valve seat ring is provided which has a valve seat surface and a spaced from the valve seat surface in the axial direction deformation region.

Gleichzeitig zu dem vorgenannten Schritt kann die Bereitstellung eines Laufradgehäuses aus einem Leichtmetallwerkstoff für einen Abgasturbolader, mit einem Bypass-Kanal, der am Bypass-Kanal-Ausgang eine Aufnahmeausformung für den Ventilsitzring mit einer radialen Hinterschneidung in einem zu dem Verformungsbereich des Ventilsitzringes korrespondierenden Bereich aufweist, erfolgen. Simultaneously with the aforementioned step, the provision of an impeller housing made of a light metal material for an exhaust gas turbocharger, with a bypass channel having a receiving recess for the valve seat ring with a radial undercut in a corresponding to the deformation region of the valve seat ring area at the bypass channel output, respectively.

Im Anschluss daran erfolgt das Einsetzen und Positionieren des Ventilsitzringes in axialer Richtung, also mit der Mittelachse des Ventilsitzrings in Richtung der Mittelachse der Aufnahmeausformung, in die Aufnahmeausformung am Bypass-Kanal-Ausgang. Following this, the insertion and positioning of the valve seat ring in the axial direction, ie with the central axis of the valve seat ring in the direction of the central axis of the Aufnahmeausformung, takes place in the Aufnahmeausformung the bypass channel output.

Abschließend erfolgt die dauerhafte Fixierung des Ventilsitzringes in der Aufnahmeausformung des Bypass-Kanal-Ausgangs durch Verdrängung von Material des Ventilsitzringes in dem besagten Verformungsbereich in radialer Richtung in die besagte korrespondierende radiale Hinterschneidung der Aufnahmeausformung. Finally, the permanent fixing of the valve seat ring takes place in the receiving formation of the bypass channel output by displacement of material of the valve seat ring in the said deformation region in the radial direction in the said corresponding radial undercut of Aufnahmeausformung.

Das beschriebene Montageverfahren ist für alle zuvor und nachfolgenden beschriebenen Ausführungen des Abgasturboladers anwendbar. The assembly method described is applicable to all previously and subsequently described embodiments of the exhaust gas turbocharger.

Dieses Verfahren hat weiterhin den Vorteil dass es einfach durchführbar und kostengünstig ist und dennoch eine sichere und dauerhafte Fixierung des Ventilsitzringes im Laufradgehäuse gewährleistet. This method has the further advantage that it is easy to carry out and inexpensive and still ensures a secure and permanent fixation of the valve seat ring in the impeller housing.

Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Darstellungen in der Zeichnung näher erläutert. Further embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the illustrations in the drawing.

Es zeigen: Show it:

1 eine vereinfachte Schnittdarstellung eines Laufradgehäuses mit einem Bypass-Ventil und einem eingelegten Ventilsitzring, gemäß dem Stand der Technik; 1 a simplified sectional view of an impeller housing with a bypass valve and an inserted valve seat ring, according to the prior art;

2 eine vergrößerte Darstellung des Details X aus 1, das eine Schnittdarstellung des Ventilklappensitzes einer erfindungsgemäßen Ausführung des Laufradgehäuses zeigt. 2 an enlarged view of the detail X from 1 showing a sectional view of the valve flap seat of an embodiment of the impeller housing according to the invention.

3 eine weitere vergrößerte Darstellung des Details X aus 1, das eine Schnittdarstellung des Ventilklappensitzes einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung des Laufradgehäuses zeigt. 3 another enlarged view of the detail X from 1 showing a sectional view of the valve flap seat of another embodiment of the impeller housing according to the invention.

4 eine weitere vergrößerte Schnitt-Darstellung eines Ventilklappensitzes einer erfindungsgemäßen Ausführung des Laufradgehäuses. 4 a further enlarged sectional view of a valve flap seat of an embodiment of the impeller housing according to the invention.

5A) eine weitere vergrößerte Schnitt-Darstellung eines Ventilklappensitzes einer erfindungsgemäßen Ausführung des Laufradgehäuses mit einer Materialaufdickung im Verformungsbereich, vor der Werkstoff-Verdrängung in die Hinterschneidung der Aufnahmeausformung. 5A) a further enlarged sectional view of a valve flap seat of an embodiment of the impeller housing according to the invention with a material thickening in the deformation region, before the material displacement in the undercut of the Aufnahmeausformung.

5B) die Schnitt-Darstellung der 5A) nach der Werkstoff-Verdrängung in die Hinterschneidung der Aufnahmeausformung. 5B) the sectional view of the 5A) after the material displacement in the undercut of the receiving formation.

6 eine vereinfachte Darstellung eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers. 6 a simplified representation of an exhaust gas turbocharger according to the invention.

7 eine Schnittdarstellung durch den Ventilsitz und ein Umformwerkzeug unmittelbar vor dem Umformvorgang zur Verdrängung des Verformungsbereichs des Ventilsitzringes in die radiale Hinterschneidung der Aufnahmeausformung. 7 a sectional view through the valve seat and a forming tool immediately prior to the forming process to displace the deformation region of the valve seat ring in the radial undercut of the Aufnahmeausformung.

8 ein Ablaufdiagramm der einzelnen Prozessschritte des Montageverfahrens des Laufradgehäuses. 8th a flow diagram of the individual process steps of the assembly process of the impeller housing.

Funktions- und Benennungsgleiche Teile sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Function and designation same parts are designated in the figures with the same reference numerals.

Die 1 dient der Erläuterung des Standes der Technik und wurde in diesem Zusammenhang bereits oben beschrieben. The 1 serves to explain the prior art and has already been described above in this context.

In der vergrößerten Schnittdarstellung der Einzelheit X des Laufradgehäuses ist der Ventilklappensitz 15 einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Laufradgehäuses dargestellt. Zu sehen ist ein Ausschnitt des Laufradgehäuses 10 mit einer Aufnahmeausformung 16 mit einem darin aufgenommenen Ventilsitzring 30. Der Ventilsitzring 30 weist auf der der Ventilklappe (nicht dargestellt, siehe 1) zugewandten Seite eine Ventilsitzfläche 31 auf. Ausgehend von der Ventilsitzfläche 31 erstreckt sich der Ventilsitzring 30 in axialer Richtung, also in Richtung der Ringachse A, über seine Gesamt-Ringhöhe HG, vom Bypass-Kanal-Ausgang 14 her in der Aufnahmeausformung 16 in den Bypass-Kanal 13. Am unteren Ende sitzt der Ventilsitzring 30 auf einem in der Aufnahmeausformung 16 vorgesehenen axialen Anschlag 35 auf, wodurch er in axialer Richtung in der Aufnahmeausformung 16 positioniert ist. In the enlarged sectional view of the detail X of the impeller housing is the valve seat 15 an embodiment of an impeller housing according to the invention shown. You can see a section of the impeller housing 10 with a receiving formation 16 with a valve seat ring received therein 30 , The valve seat ring 30 indicates on the valve flap (not shown, see 1 ) facing side a valve seat surface 31 on. Starting from the valve seat surface 31 extends the valve seat ring 30 in the axial direction, ie in the direction of the ring axis A, over its total ring height HG, from the bypass channel output 14 forth in the Aufnahmeausformung 16 in the bypass channel 13 , At the lower end sits the valve seat ring 30 on one in the receiving formation 16 provided axial stop 35 on, causing it in the axial direction in the receiving formation 16 is positioned.

Der Ventilsitzring 30 weist einen von der Ventilsitzfläche 31 in axialer Richtung beabstandeten Verformungsbereich 34 auf, der sich über eine Verformungs-Ringhöhe HV erstreckt und in dem der Werkstoff des Ventilsitzringes 30 durch einen nachträglichen Umformvorgang in eine zum Verformungsbereich 34 korrespondierende radiale Hinterschneidung 17 der Aufnahmeausformung des Bypass-Kanals verdrängt ist. Dadurch ist der Ventilsitzring 30 dauerhaft in der Aufnahmeausformung 16 fixiert und kann nicht mehr zerstörungsfrei entfernt werden. Der Abstand des Verformungsbereichs 34 von der Ventilsitzfläche ist dabei so zu wählen, dass die zur Abdichtung mit der Ventilklappe 21 vorgesehene Ventilsitzfläche 31 durch die zur Verdrängung des Ventilsitzringwerkstoffs in die radiale Hinterschneidung 17 der Aufnahmeausformung 16 erforderliche Umformung des Verformungsbereichs 34 keinen Einfluss nimmt auf die Ebenheit und Lage der Ventilsitzfläche 31. The valve seat ring 30 has one of the valve seat surface 31 in the axial direction spaced deformation region 34 on, which extends over a deformation ring height HV and in which the material of the valve seat ring 30 by a subsequent forming process in a deformation area 34 corresponding radial undercut 17 the Aufnahmeausformung the bypass channel is displaced. This is the valve seat ring 30 permanently in the receiving formation 16 fixed and can not be removed without destruction. The distance of the deformation area 34 of the valve seat is to be chosen so that the seal with the valve flap 21 provided valve seat surface 31 by displacing the valve seat ring material into the radial undercut 17 the Aufnahmeausformung 16 required deformation of the deformation area 34 no influence on the flatness and position of the valve seat surface 31 ,

Zur exakten, konzentrischen Positionierung und zusätzlichen Abdichtung zwischen Ventilsitzring 30 und Aufnahmeausformung 16 ist es vorteilhaft, wenn die Außenkontur des Ventilsitzringes 30 mit der korrespondierenden Innenkontur der Aufnahmeausformung 16 eine Passung mit möglichst geringem Spiel oder sogar eine Presspassung ausbildet. Diese Passung kann über die ganze Gesamt-Ringhöhe HG oder auch lediglich über einen Teil der Gesamt-Ringhöhe HG, einen im Weiteren als Passungsbereich 33 bezeichneten, sich über eine Passungs-Ringhöhe HP erstreckenden Abschnitt, vorgesehen sein. For exact, concentric positioning and additional sealing between the valve seat ring 30 and receiving molding 16 it is advantageous if the outer contour of the valve seat ring 30 with the corresponding inner contour of the Aufnahmeausformung 16 create a fit with the least possible play or even a press fit. This fit can over the entire ring height HG or even over only a part of the total ring height HG, one below as fit range 33 designated, over a fitting ring height HP extending portion, be provided.

Der Ventilsitzring 30 weist im Beispiel der 2 eine gleichbleibende Ringdicke DR auf. In weiteren Ausführungen kann der Ventilsitzring 30 in unterschiedlichen axialen Abschnitten jedoch durchaus unterschiedliche Ringdicken aufweisen. So kann zum Beispiel vorgesehen sein, dass im Passungsbereich 33 eine darauf abgestimmte Passungs-Ringdicke DP vorgesehen ist. The valve seat ring 30 points in the example of the 2 a constant ring thickness DR. In further embodiments, the valve seat ring 30 However, in different axial sections have quite different ring thicknesses. For example, it may be provided that in the fit range 33 a matching fit ring thickness DP is provided.

So zeigt 3 ein weiteres Beispiel der Ausführung des Ventilsitzringes 30 eines erfindungsgemäßen Laufradgehäuses 10. Der in 3 dargestellte Ventilsitzring 30 weist ausgehend von der Ventilsitzfläche 31 in axialer Richtung zunächst einen sich über eine bestimmte Passungs-Ringhöhe HP erstreckenden Passungsbereich 33 mit einer bestimmten Passungs-Ringdicke DP auf. Neben dem Passungsbereich weist der Ventilsitzring 30 einen Umformbereich 32 auf, der sich in axialer Richtung an den Passungsbereich 33 anschließt, sich axial über eine Umform-Ringhöhe HU erstreckt und eine Umform-Ringdicke DU aufweist. In diesem Beispiel ist weiterhin der Verformungsbereich 34 am unteren Ende des Umformbereichs 32 und somit am unteren Rand des Ventilsitzringes 30 angeordnet. So shows 3 another example of the execution of the valve seat ring 30 an impeller housing according to the invention 10 , The in 3 illustrated valve seat ring 30 points away from the valve seat surface 31 in the axial direction, first of all, a fitting region extending over a specific fitting ring height HP 33 with a certain fit ring thickness DP. In addition to the fit range, the valve seat ring 30 a forming area 32 on, in the axial direction to the fit range 33 connects, extends axially over a forming ring height HU and has a forming ring thickness DU. In this example, the deformation range is still 34 at the lower end of the forming area 32 and thus at the bottom of the valve seat ring 30 arranged.

In weiteren Variationen dieses Gestaltungsbeispiels kann der Verformungsbereich 34 sich zumindest über einen Teil seiner Verformungs-Ringhöhe HV innerhalb der Umform-Ringhöhe HU erstrecken und kann jedoch auch bis in den Passungsbereich 33 hinüberreichen. In further variations of this design example, the deformation range 34 extend at least over part of its deformation ring height HV within the forming ring height HU and can, however, even into the fit range 33 over rich.

Diese Ausführung hat den Vorteil, dass die Ringdicke DR in den unterschiedlichen Bereichen auf die jeweiligen Anforderungen angepasst werden kann. So kann im Passungsbereich 33 eine größere Passungs-Ringdicke DP gewählt werden, um im Falle einer Presspassung 36, wie in 3 angedeutet, größere Formstabilität des Ventilsitzringes zu gewährleisten. Im Umformbereich 32 dagegen kann eine geringere Umform-Ringdicke DU hilfreich sein um eine schonendere Umformung und Werkstoffverdrängung im innerhalb des Umformbereichs 32 positionierten Verformungsbereich 34 bei geringerem Umform-Kraftaufwand zu gewährleisten. This embodiment has the advantage that the ring thickness DR in the different areas can be adapted to the respective requirements. So can in the fit range 33 a larger fit-ring thickness DP can be chosen to be in case of a press fit 36 , as in 3 indicated to ensure greater dimensional stability of the valve seat ring. In the forming area 32 On the other hand, a smaller forming ring thickness DU can be helpful for a gentler forming and material displacement within the forming area 32 positioned deformation area 34 to ensure a lower forming effort.

Insbesondere ist das Ausführungsbeispiel der 3 dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzring 30 in seinem Passungsbereich 33 eine zylindrische Außenkontur aufweist, die eine Presspassung 36 mit der korrespondierenden Innenkontur der Aufnahmeausformung 16 des Bypass-Kanals 13 aufweist. In particular, the embodiment of the 3 characterized in that the valve seat ring 30 in his pass range 33 has a cylindrical outer contour which is a press fit 36 with the corresponding inner contour of the Aufnahmeausformung 16 of the bypass channel 13 having.

Darüber hinaus ist der in 3 dargestellte Ventilsitzring 30 durch das weitere Ausführungsmerkmal gekennzeichnet, dass sich die radiale Außenkontur des Ventilsitzrings im Übergang zwischen dem Passungsbereich 33 und dem Umformungsbereich 32, stufenförmig verjüngt und mit einer korrespondierenden Verjüngung der Aufnahmeausformung 16 des Bypass-Kanals 13 als axialer Anschlag 35 zur definierten axialen Positionierung des Ventilsitzringes 30 im Laufradgehäuse 10 zusammenwirkt. In addition, the in 3 illustrated valve seat ring 30 characterized by the further embodiment feature that the radial outer contour of the valve seat ring in the transition between the fit range 33 and the transformation area 32 , tapered stepwise and with a corresponding tapering of the receiving formation 16 of the bypass channel 13 as an axial stop 35 for defined axial positioning of the valve seat ring 30 in the impeller housing 10 interacts.

Ergänzend zeigt ein in 4 gezeigtes weiteres Beispiel der Ausführung des Ventilsitzringes 30 eines erfindungsgemäßen Laufradgehäuses 10, einen Ventilsitzring 30, der demjenigen der 3 nahekommt bei dem jedoch im Unterschied dazu der Verformungsbereich 34 nicht am unteren Ende des Umformbereichs 32 sonder zentrisch darin angeordnet ist. Weiterhin ist die im Übergang zwischen dem Passungsbereich 33 und dem Umformungsbereich 32 ausgebildete Verjüngung hier nicht stufenförmig sondern konusförmig. Dies hat den Vorteil eine zusätzlichen Zentrierung des Ventilsitzringes bei der Montage zu bewirken. Zusätzlich ist bei beiden oben genannten Ausprägungen der Verjüngung eine zusätzliche Stufe in der Aufnahmeausformung 16 zur axialen Positionierung nicht erforderlich. In addition, a shows in 4 shown another example of the execution of the valve seat ring 30 an impeller housing according to the invention 10 , a valve seat ring 30 who is the one who 3 However, in contrast to this, the deformation range comes close 34 not at the lower end of the forming area 32 is arranged centrally in it. Furthermore, in the transition between the pass range 33 and the transformation area 32 trained rejuvenation here not stepped but cone-shaped. This has the advantage of effecting additional centering of the valve seat ring during assembly. In addition, in both of the above-mentioned forms of rejuvenation an additional stage in the Aufnahmeausformung 16 not required for axial positioning.

Die zuvor gezeigten Ausführungsbeispiele zeigen, dass je nach Erfordernis eine große Bandbreite der Variation der unterschiedlichen Abmessungen und Dimensionierungen des Ventilsitzringes 30 und der korrespondierenden Aufnahmeausformung 16 gegeben ist. Als vorteilhaft haben sich jedoch Ausführungen erwiesen, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die Passungs-Ringhöhe HP zur Umform-Ringhöhe HU in einem Verhältnis von 1/10 bis zu 11/1 steht. Weiterhin zeigt sich unabhängig davon ein Verhältnis von Passungs-Ringdicke DP zur Umform-Ringdicke DU von 1/1 bis 20/1 positiv und unabhängig davon kann die Passungs-Ringdicke DP vorteilhaft so gewählt werden, dass sie kleiner ist oder gleich wie die Passungs-Ringhöhe HP. Für die Verformungs-Ringhöhe HV ist es dagegen vorteilhaft, wenn sie kleiner ist als die Summe aus Umform-Ringhöhe HU und der halben Passungs-Ringhöhe HP. The embodiments shown above show that, as required, a wide range of variation of the different Dimensions and dimensions of the valve seat ring 30 and the corresponding receiving formation 16 given is. However, embodiments have proved to be advantageous, which are characterized in that the fit ring height HP to the forming ring height HU is in a ratio of 1/10 to 11/1. Furthermore, regardless of this, a ratio of fitting ring thickness DP to forming ring thickness DU is positive from 1/1 to 20/1, and independently of this, the fitting ring thickness DP can advantageously be chosen to be smaller or equal to the fitting diameter. Ring height HP. On the other hand, it is advantageous for the deformation ring height HV if it is smaller than the sum of the deformation ring height HU and half the fitting ring height HP.

Weiterhin hat es sich als positiv gezeigt, wenn der Ventilsitzring 30 aus einem Werkstoff besteht, dessen Festigkeitswert zu dem entsprechende Festigkeitswert des Leichtmetallwerkstoffs des Laufradgehäuses 10 in einem Verhältnis steht von kleiner oder gleich 6/1. Furthermore, it has been shown to be positive when the valve seat ring 30 consists of a material whose strength value to the corresponding strength value of the light metal material of the impeller housing 10 in a ratio is less than or equal to 6/1.

In 5A) und B) ist ein weiteres Beispiel der Ausführung des Ventilsitzringes 30 eines erfindungsgemäßen Laufradgehäuses 10 gezeigt. In diesem Beispiel weist der Ventilsitzring 30 in dem Verformungsbereich 34 eine Materialaufdickung 37 auf. 5A) zeigt dies Materialaufdickung 37 noch vor der Werkstoffverdrängung in die Hinterschneidung 17, also im ursprünglichen Zustand des Ventilsitzringes 30, in dem die Materialaufdickung 37 auf der Innenkontur des Ventilsitzringes 30 angeordnet ist. Ausgehend von der Anordnung auf der Innenkontur des Ventilsitzringes 30 wird die Materialaufdickung 37 durch den Umformvorgang in die Hinterschneidung 17 der Aufnahmeausformung 16 derart verdrängt, so dass der Ventilsitzring 30 im montierten und fixierten Zustand eine Innenkontur mit zylindrischer Form, mit einem auch im Verformungsbereich im Wesentlichen gleichbleibenden Innendurchmesser aufweist, wie in 5B) zu erkennen ist. In 5A) and B) is another example of the embodiment of the valve seat ring 30 an impeller housing according to the invention 10 shown. In this example, the valve seat ring 30 in the deformation area 34 a material thickening 37 on. 5A) shows this material thickening 37 even before the material displacement in the undercut 17 , So in the original state of the valve seat ring 30 in which the material thickening 37 on the inner contour of the valve seat ring 30 is arranged. Based on the arrangement on the inner contour of the valve seat ring 30 becomes the material thickening 37 by the forming process in the undercut 17 the Aufnahmeausformung 16 displaced so that the valve seat ring 30 in the assembled and fixed state has an inner contour with a cylindrical shape, with an inner diameter also substantially constant in the deformation region, as in 5B) can be seen.

6 zeigt einen erfindungsgemäßen Abgasturbolader, der im Wesentlichen ein Turbinengehäuse 10a mit einem Turbinenlaufrad 9a, ein Lagergehäuse 8 und ein Verdichtergehäuse 10b mit einem Verdichterlaufrad 9b aufweist. Im Turbinengehäuse 10a ist ein Wastegate-Kanal 13a mit einem Wastegate-Ventil 20a angeordnet. Im Verdichtergehäuse 10b ist ein Schubumluft-Kanal 13b mit einem Schubumluft-Ventil 20b angeordnet. Im Lagergehäuse 8 ist der Turbolader-Läufer gelagert, der das Verdichterlaufrad und das Turbinenlaufrad über eine gemeinsame Läuferwelle 8a vereint. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Turbinengehäuse gemäß dem erfindungsgemäßen Laufradgehäuse 10 ausgeführt. Die Einzelheit X greift den Bereich des Ventilklappensitzes des Wastegate-Ventils 20a heraus und entspricht einer der vorausgehend beschriebenen Ausführungen des Ventilklappensitzes gemäß den 2 bis 5. 6 shows an exhaust gas turbocharger according to the invention, which is essentially a turbine housing 10a with a turbine wheel 9a , a bearing housing 8th and a compressor housing 10b with a compressor impeller 9b having. In the turbine housing 10a is a wastegate channel 13a with a wastegate valve 20a arranged. In the compressor housing 10b is a recirculating air duct 13b with a diverter valve 20b arranged. In the bearing housing 8th the turbocharger rotor is mounted, the compressor impeller and the turbine impeller via a common rotor shaft 8a united. In this embodiment, the turbine housing according to the impeller housing according to the invention 10 executed. The detail X engages the region of the valve flap seat of the wastegate valve 20a out and corresponds to one of the previously described embodiments of the valve seat according to the 2 to 5 ,

7 zeigt eine vereinfachte Schnittdarstellung durch einen Ventilklappensitz eines erfindungsgemäßen Laufradgehäuses 10 mit eingesetztem Ventilsitzring gemäß 5A) noch vor der Umformung des mit einer Materialaufdickung versehenen Verformungsbereich 34. Eingefügt in den Ventilsitzring 30 ist eine Vorrichtung zur Umformung des Verformungsbereichs 34, hier ein vereinfacht dargestelltes Rollierwerkzeug 40. Das Rollierwerkzeug 40 besteht im Wesentlichen aus einem Werkzeugschaft 41, einer darin um die Werkzeugachse AW drehbar gelagerten hülsenförmigen Umformkugelführung 42 mit darin aufgenommenen Umformkugeln 43 und einem innerhalb der Umformkugelführung 42 angeordneten Abrolldorn 44. Bei Drehung der Umformkugelführung 42 um die Werkzeugachse AW werden die Umformkugeln 43 mitgenommen und rollen auf dem Verdrängerkonus 45 des Abrolldorns 44 ab. Durch axiales Verschieben des Abrolldorns 44 in der Umformkugelführung 42 nach unten, bei gleichzeitiger Drehung der Umformkugelführung 42 um die Werkzeugachse AW, werden mittels des Verdrängerkonus 45 die Umformkugeln 43 sukzessive nach radial außen verschoben und verdrängen den Werkstoff des Ventilsitzringes 30, quasi in einem Walzvorgang, nach radial außen. Durch entsprechende axiale Positionierung der Umformkugelführung 42 und somit der Umformkugeln 43 relativ zum Ventilsitzring 30 wird der Werkstoff der Materialaufdickung des Verformungsbereichs 34 nach radial außen in die radiale Hinterschneidung 17 der Aufnahmeausformung 16 verdrängt. 7 shows a simplified sectional view through a valve flap seat of an impeller housing according to the invention 10 with inserted valve seat ring according to 5A) even before the deformation of the deformation area provided with a material thickening 34 , Inserted in the valve seat ring 30 is a device for forming the deformation area 34 , here a simplified shown rolling tool 40 , The roller burnishing tool 40 consists essentially of a tool shank 41 , a sleeve-shaped Umformkugelführung rotatably mounted therein about the tool axis AW 42 with incorporated therein spheres 43 and one inside the forming ball guide 42 arranged Abrolldorn 44 , Upon rotation of the forming ball guide 42 around the tool axis AW, the forming balls 43 taken along and roll on the displacement cone 45 of the unwinding mandrel 44 from. By axial displacement of the unwinding mandrel 44 in the Umformkugelführung 42 down, with simultaneous rotation of the Umformkugelführung 42 around the tool axis AW, by means of the displacer cone 45 the forming balls 43 successively moved radially outward and displace the material of the valve seat ring 30 , as it were in a rolling process, radially outward. By appropriate axial positioning of the Umformkugelführung 42 and thus the forming balls 43 relative to the valve seat ring 30 the material becomes the material thickening of the deformation area 34 radially outward into the radial undercut 17 the Aufnahmeausformung 16 repressed.

8 zeigt den erfindungsgemäßen Ablauf des Montageverfahrens für ein erfindungsgemäßes Laufradgehäuse. Im Schritt B1 erfolgt die Bereitstellung des Ventilsitzringes. Zeitlich parallel dazu kann die Bereitstellung des Laufradgehäuses im Schritt B2 erfolgen. Im Anschluss daran wird im Schritt E der Ventilsitzring in die Aufnahmeausformung des Laufradgehäuses eingesetzt. Je nach maßlicher Auslegung wird dabei eine Presspassung zwischen Ventilsitzring und Aufnahmeausformung erzeugt. In dem sich daran anschließenden Schritt F erfolgt nun die dauerhafte Fixierung des Ventilsitzringes in der Aufnahmeausformung des Bypass-Kanal-Ausgangs durch Verdrängung von Material des Ventilsitzringes in dem besagten Verformungsbereich in radialer Richtung in die besagte korrespondierende radiale Hinterschneidung der Aufnahmeausformung. 8th shows the sequence of the assembly method according to the invention for an impeller housing according to the invention. In step B1, the provision of the valve seat ring takes place. Parallel to this, the provision of the impeller housing in step B2 can take place. Subsequently, in step E, the valve seat ring is inserted into the receiving formation of the impeller shell. Depending on the dimensional design while a press fit between valve seat ring and Aufnahmeausformung is generated. In the subsequent step F, the permanent fixing of the valve seat ring takes place in the receiving formation of the bypass channel outlet by displacement of material of the valve seat ring in the said deformation region in the radial direction in the said corresponding radial undercut of Aufnahmeausformung.

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Claims (12)

Laufradgehäuse für einen Abgasturbolader eines Verbrennungsmotor, wobei das Laufradgehäuse aus einem Leichtmetallwerkstoff besteht und einen mit einer Ventilklappe verschließbaren Bypass-Kanal aufweist, wobei der Bypass-Kanal einen Ventilklappensitz aufweist der mit einem Ventilsitzring ausgestattet ist, wobei der Ventilsitzring auf der der Ventilklappe zugewandten Seite eine Ventilsitzfläche aufweist und in einer Aufnahmeausformung am Bypass-Kanal-Ausgang angeordnet ist, in der er sich ausgehend von der Ventilsitzfläche in axialer Richtung in den Bypass-Kanals erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzring in einem von der Ventilsitzfläche in axialer Richtung beabstandeten Bereich einen Verformungsbereich aufweist, der sich über eine Verformungs-Ringhöhe erstreckt und in dem der Werkstoff des Ventilsitzringes durch einen nachträglichen Umformvorgang in eine zum Verformungsbereich korrespondierende radiale Hinterschneidung der Aufnahmeausformung des Bypass-Kanals verdrängt ist, wodurch der Ventilsitzring dauerhaft in der Aufnahmeausformung fixiert ist. Impeller housing for an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine, wherein the impeller housing consists of a light metal material and having a valve flap closable by-pass channel, said bypass channel has a valve seat which is equipped with a valve seat ring, wherein the valve seat ring on the valve flap side facing a Valve seat surface and is arranged in a receiving formation at the bypass channel output, in which it extends from the valve seat surface in the axial direction in the bypass channel, characterized in that the valve seat ring in a spaced from the valve seat surface in the axial direction a region Deformation has, which extends over a deformation ring height and in which the material of the valve seat ring by a subsequent forming process in a deformation region corresponding to the radial undercut of the receiving formation of the bypass channel is displaced, whereby the valve seat ring is permanently fixed in the Aufnahmeausformung. Laufradgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufradgehäuse ein Turbinengehäuse und der zugehörige Bypass-Kanal ein Wastegate-Kanal eines Abgasturboladers ist oder dass das Laufradgehäuse ein Verdichtergehäuse und der zugehörige Bypass-Kanal ein Schubumluft-Kanal des Abgasturboladers ist. Impeller housing according to claim 1, characterized in that the impeller housing is a turbine housing and the associated bypass channel is a wastegate channel of an exhaust gas turbocharger or that the impeller housing is a compressor housing and the associated bypass channel is a thrust air passage of the exhaust gas turbocharger. Laufradgehäuse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Ventilsitzring axial über eine Gesamt-Ringhöhe erstreckt und einen Passungsbereich aufweist, in dem die radiale Außenkontur des Ventilsitzringes eine Passung mit der korrespondierenden Innenkontur der Aufnahmeausformung aufweist, wobei sich der Passungsbereich axial über eine Passungs-Ringhöhe, zumindest über einen Teil der Gesamt-Ringhöhe erstreckt und eine Passungs-Ringdicke aufweist. Impeller housing according to one of claims 1 or 2, characterized in that the valve seat ring extends axially over a total annular height and has a fitting region in which the radial outer contour of the valve seat ring has a fit with the corresponding inner contour of the receiving formation, wherein the fitting region axially extends over a fit ring height, at least over a portion of the total ring height and has a fit ring thickness. Laufradgehäuse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzring neben dem Passungsbereich einen Umformbereich aufweist, der sich in axialer Richtung an den Passungsbereich anschließt, sich axial über eine Umform-Ringhöhe erstreckt und eine Umform-Ringdicke aufweist und wobei der Verformungsbereich sich zumindest über einen Teil seiner Verformungs-Ringhöhe innerhalb der Umform-Ringhöhe erstreckt. Impeller housing according to claim 3, characterized in that the valve seat ring next to the fitting region has a forming region which adjoins the fitting region in the axial direction, extends axially over a forming ring height and has a forming ring thickness and wherein the deformation region is at least one Part of its deformation ring height extends within the forming ring height. Laufradgehäuse nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzring in seinem Passungsbereich eine zylindrische Außenkontur aufweist, die eine Presspassung mit der korrespondierenden Innenkontur der Aufnahmeausformung des Bypass-Kanals aufweist. Impeller housing according to claim 3 or 4, characterized in that the valve seat ring in its fit region has a cylindrical outer contour which has a press fit with the corresponding inner contour of the receiving formation of the bypass channel. Laufradgehäuse nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die radiale Außenkontur des Ventilsitzrings im Übergang zwischen dem Passungsbereich und dem Umformungsbereich, insbesondere stufenförmig oder konusförmig, verjüngt und mit einer korrespondierenden Verjüngung der Aufnahmeausformung des Bypass-Kanals als axialer Anschlag zur definierten axialen Positionierung des Ventilsitzringes im Laufradgehäuse zusammenwirkt. Impeller housing according to one of claims 4 or 5, characterized in that the radial outer contour of the valve seat ring in the transition between the fitting region and the transformation region, in particular stepped or conical, tapers and defined with a corresponding taper of the receiving formation of the bypass channel as an axial stop axial positioning of the valve seat ring in the impeller housing cooperates. Laufradgehäuse nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Passungs-Ringhöhe zur Umform-Ringhöhe in einem Verhältnis von 1/10 bis zu 11/1 steht und unabhängig davon die Passungs-Ringdicke zur Umform-Ringdicke in einem Verhältnis von 1/1 bis 20/1 steht und unabhängig davon die Passungs-Ringdicke kleiner ist oder gleich wie die Passungs-Ringhöhe. Impeller housing according to one of claims 4 to 6, characterized in that the fit ring height to the forming ring height is in a ratio of 1/10 to 11/1 and regardless of the fit ring thickness to the forming ring thickness in a ratio of 1 / 1 to 20/1 and regardless of the fit ring thickness is smaller or equal to the fit ring height. Laufradgehäuse nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformungs-Ringhöhe kleiner ist als die Summe aus Umform-Ringhöhe und der halben Passungs-Ringhöhe. Impeller housing according to one of claims 4 to 7, characterized in that the deformation ring height is smaller than the sum of forming ring height and the half fitting ring height. Laufradgehäuse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzring in dem Verformungsbereich eine Materialaufdickung aufweist, die ausgehend von einer Anordnung auf der Innenkontur des Ventilsitzringes in die Hinterschneidung der Aufnahmeausformung derart verdrängt ist, so dass der Ventilsitzring im montierten Zustand eine Innenkontur mit zylindrischer Form, mit einem auch im Verformungsbereich im Wesentlichen gleichbleibenden Innendurchmesser aufweist. Impeller housing according to claim 8, characterized in that the valve seat ring in the deformation region has a material thickening, which is displaced starting from an arrangement on the inner contour of the valve seat ring in the undercut of Aufnahmeausformung so that the valve seat ring in the assembled state an inner contour with a cylindrical shape, having a substantially constant in the deformation range inside diameter. Laufradgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzring aus einem Werkstoff besteht, dessen Festigkeitswert zu dem entsprechende Festigkeitswert des Leichtmetallwerkstoffs des Laufradgehäuses in einem Verhältnis steht von kleiner oder gleich 6/1. Impeller housing according to one of claims 1 to 9, characterized in that the valve seat ring consists of a material whose strength value to the corresponding strength value of the light metal material of the impeller housing is in a ratio of less than or equal to 6/1. Abgasturbolader für einen Verbrennungsmotor, dadurch gekennzeichnet, dass er zumindest ein Laufradgehäuse gemäß einem der Ansprüche 2 bis 10 aufweist. Exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine, characterized in that it comprises at least one impeller housing according to one of claims 2 to 10. Montageverfahren für ein Laufradgehäuse eines Abgasturboladers gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – Bereitstellen eines Ventilsitzringes der eine Ventilsitzfläche und einen von der Ventilsitzfläche in axialer Richtung beabstandeten Verformungsbereich aufweist, gemäß einem der Ansprüche 1 und 3 bis 10; – Bereitstellen eines Laufradgehäuses aus einem Leichtmetallwerkstoff für einen Abgasturbolader, mit einem Bypass-Kanal, der am Bypass-Kanal-Ausgang eine Aufnahmeausformung für den Ventilsitzring mit einer radialen Hinterschneidung in einem zu dem Verformungsbereich des Ventilsitzringes korrespondierenden Bereich aufweist, gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2; – Einsetzen und Positionieren des Ventilsitzringes in axialer Richtung in die Aufnahmeausformung; – dauerhafte Fixierung des Ventilsitzringes in der Aufnahmeausformung des Bypass-Kanal-Ausgangs durch Verdrängung von Material des Ventilsitzringes in dem besagten Verformungsbereich in radialer Richtung in die besagte korrespondierende radiale Hinterschneidung der Aufnahmeausformung. Assembly method for an impeller housing of an exhaust gas turbocharger according to one of claims 1 to 10 characterized by the following method steps: - Provision of a valve seat ring having a valve seat surface and a spaced from the valve seat surface in the axial direction deformation region, according to one of claims 1 and 3 to 10; - Providing an impeller housing made of a light metal material for an exhaust gas turbocharger, with a bypass channel, which at the bypass channel output a receiving molding for the valve seat ring with a radial undercut in a corresponding to the deformation region of the valve seat ring region, according to one of claims 1 or 2; - Inserting and positioning the valve seat ring in the axial direction in the Aufnahmeausformung; - Permanent fixation of the valve seat ring in the receiving formation of the bypass channel output by displacement of material of the valve seat ring in said deformation region in the radial direction in the said corresponding radial undercut of the Aufnahmeausformung.
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