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Die Erfindung betrifft eine Leiteinrichtung für einen Verdichter einer Aufladeeinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie einen Verdichter für eine Aufladeeinrichtung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 10.
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Eine solche Leiteinrichtung für einen Verdichter einer Aufladeeinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, und ein solcher Verdichter für eine Aufladeeinrichtung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, sind beispielsweise bereits der
DE 10 2015 012 225 A1 als bekannt zu entnehmen. Die Aufladeeinrichtung ist beispielsweise ein Abgasturbolader und/oder kommt bei einer Verbrennungskraftmaschine zum Einsatz, mittels welcher das beispielsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug antreibbar ist.
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Die Leiteinrichtung umfasst wenigstens ein Leitelement, welches eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung des Leitelements aufeinanderfolgenden beziehungsweise hintereinander angeordneten und dabei beispielsweise voneinander beabstandeten Leitschaufeln aufweist, die in einem von mittels des Verdichters verdichteter Luft durchströmbaren Diffusor des Verdichters anordenbar sind. Üblicherweise umfasst der Verdichter in seinem vollständig hergestellten Zustand ein Verdichterrad, mittels welchem die Luft verdichtet werden kann. Der Diffusor ist dabei ein von der mittels des Verdichterrads verdichteten Luft durchströmbarer Kanal, mittels welchem beispielsweise die mittels des Verdichterrads verdichtete Luft von dem Verdichterrad abgeführt wird. Dabei sind die Leitschaufeln in dem Kanal beziehungsweise in dem Diffusor angeordnet und werden genutzt, um die verdichtete Luft beispielsweise bedarfsgerecht leiten beziehungsweise umleiten oder ablenken zu können. Die verdichtete Luft wird beispielsweise wenigstens einem insbesondere als Zylinder ausgebildeten Brennraum der Verbrennungskraftmaschine zugeführt, um die Verbrennungskraftmaschine mittels der Aufladeeinrichtung mit verdichteter Luft zu versorgen.
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Außerdem offenbart die
DE 10 2015 006 457 A1 einen Radialverdichter, insbesondere für einen Abgasturbolader einer Verbrennungskraftmaschine, mit wenigstens einem Gehäuseteil, durch welches ein Aufnahmeraum für ein Verdichterrad des Radialverdichters und ein stromab des Aufnahmeraums angeordneter Diffusor jeweils zumindest teilweise begrenzt sind, und mit wenigstens einer in dem Diffusor angeordneten Leitschaufel. Dabei ist es vorgesehen, dass das Gehäuseteil einstückig mit der Leitschaufel ausgebildet ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Leiteinrichtung und einen Verdichter der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders effizienter Betrieb des Verdichters realisierbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Leiteinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch einen Verdichter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Leiteinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders effizienter und somit wirkungsgradgünstiger Betrieb des Verdichters realisierbar ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass an dem Leitelement wenigstens ein aus einem Kunststoff gebildetes Dichtungselement gehalten ist, mittels welcher das Leitelement zumindest teilweise gegen wenigstens ein Gehäuseelement der Aufladeeinrichtung, insbesondere des Verdichters, abzudichten ist.
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Der Erfindung liegt dabei insbesondere die folgende Erkenntnis zugrunde: Üblicherweise ist das Leitelement in vollständig hergestelltem Zustand des Aufladeeinrichtung beziehungsweise des Verdichters, insbesondere in axialer Richtung des Verdichters, dem genannten Gehäuseelement gegenüberliegend angeordnet. Ferner ist in dem vollständig hergestellten Zustand das Leitelement zumindest teilweise in dem Diffusor angeordnet, sodass insbesondere die Leitschaufeln in dem Diffusor angeordnet sind. Dadurch kann die mittels des Verdichters verdichtete und den Diffusor durchströmende Luft mittels der Leitschaufeln bedarfsgerecht geleitet und insbesondere umgelenkt und/oder abgelenkt werden. Üblicherweise kommt es, beispielsweise aufgrund von insbesondere fertigungsbedingten Toleranzen und/oder aufgrund von während eines Betriebs der Aufladeeinrichtung auftretenden und beispielsweise thermisch bedingten Relativbewegungen zwischen dem Leitelement und dem Gehäuseelement, zu wenigstens einem Spalt zwischen dem Gehäuseelement und dem Leitelement. Durch diesen Spalt kann beispielsweise zumindest ein Teil der verdichteten Luft hindurchströmen, sodass beispielsweise der den Spalt durchströmende Teil der verdichteten Luft das Leitelement beziehungsweise die Leitschaufeln umgehen kann und somit nicht mittels des Leitelements vorteilhaft geleitet wird. Dadurch werden die Effizienz und somit der Wirkungsgrad des Verdichters beeinträchtigt.
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Diese Probleme und Nachteile können nun mittels der erfindungsgemäßen Leiteinrichtung vermieden werden, da durch den Einsatz des Dichtungselements die Entstehung von unerwünschten, übermäßigen Spalten zwischen dem Leitelement und dem Gehäuseelement vermieden werden kann. Mittels des aus dem Kunststoff gebildeten und vorzugsweise elastisch verformbaren Dichtungselements ist es möglich, wenigstens einen beispielsweise aufgrund von fertigungsbedingten Toleranzen existierenden und/oder aufgrund von während des Betriebs der Aufladeeinrichtung auftretenden Relativbewegungen zwischen dem Gehäuseelement und dem Leitelement entstehenden Spalt zu kompensieren beziehungsweise abzudichten, sodass unerwünschte, übermäßige Leckageströmungen der verdichteten Luft, die im Rahmen solcher Leckageströmungen das Leitelement umgehen kann, vermieden werden können.
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Zu den genannten, während des Betriebs der Aufladeeinrichtung auftretenden Relativbewegungen zwischen dem Leitelement und dem Gehäuseelement kommt es beispielsweise dadurch, dass das Leitelement, und das Gehäuseelement aus voneinander unterschiedlichen Werkstoffen gebildet sind. In der Folge kommt es beispielsweise zu unterschiedlichen Wärmeausdehnungen beziehungsweise Wärmeverzügen des Leitelements und des Gehäuseelements, sodass wenigstens ein Spalt zwischen dem Gehäuseelement und dem Leitelement selbst entstehen kann. Dieser Spalt kann beispielsweise mittels des Dichtungselements abgedichtet werden, da das Dichtungselement zumindest teilweise in dem Spalt angeordnet ist und insbesondere einerseits an dem Leitelement abgestützt und andererseits an dem Gehäuseelement abstützbar beziehungsweise abgestützt ist. Da vorzugsweise das Dichtungselement elastisch verformbar ist, kann das Dichtungselement Größenänderungen des Spalts, das heißt Größenverringerungen und Größenzunahmen des Spalts mitausführen und sich somit beispielsweise bei Relativbewegungen zwischen dem Gehäuseelement und dem Leitelement mit dem Leitelement beziehungsweise mit dem Gehäuseelement mitbewegen, sodass übermäßige, unerwünschte Leckageströmungen der Luft sicher vermieden werden können.
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Um dabei einen besonders effizienten und somit wirkungsgradgünstigen Betrieb des Verdichters und somit der Aufladeeinrichtung insgesamt realisieren zu können, ist es bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Dichtungselement an einer der Leitschaufeln gehalten ist. Mittels der jeweiligen Leitschaufel kann die mittels des Verdichters, insbesondere mittels eines Verdichterrads des beispielsweise als Radialverdichter ausgebildeten Verdichters, verdichtete Luft besonders bedarfsgerecht geleitet werden, um einen effizienten und wirkungsgradgünstigen Betrieb des Verdichters zu realisieren. Da es nun vorzugsweise vorgesehen ist, dass das Dichtungselement an der Leitschaufel gehalten ist, können übermäßige Leckageströmungen, in deren Rahmen die Luft die Leitschaufel umgeht und somit nicht mittels der Leitschaufel geleitet wird, vermieden werden, sodass eine besonders bedarfsgerechte Führung der Luft darstellbar ist.
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Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass an jeder Leitschaufel des Leitelements wenigstens ein aus einem Kunststoff gebildetes Dichtungselement gehalten ist, mittels welchem die jeweilige Leitschaufel gegen das wenigstens eine Gehäuseelement abzudichten beziehungsweise abgedichtet ist. Dadurch kann ein zumindest überwiegender Teil der den Diffusor durchströmenden Luft, insbesondere die gesamte, den Diffusor durchströmende Luft, bedarfsgerecht mittels der Leitschaufeln geleitet werden, woraus ein besonders effizienter Betrieb des Verdichters resultiert.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Dichtungselement an einer axialen Stirnseite des Leitelements, insbesondere der Leitschaufel, gehalten. Dieser Ausführungsform liegt die Erkenntnis zugrunde, dass insbesondere die axiale Abdichtung der Leiteinrichtung, das heißt die Abdichtung der Leiteinrichtung gegen das Gehäuseelement in axialer Richtung des Verdichters problematisch ist und zu Wirkungsgradbeeinträchtigungen führen kann, was nun jedoch effektiv vermieden werden kann.
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Im vollständig hergestellten Zustand der Aufladeeinrichtung ist beispielsweise das Leitelement, insbesondere die Leitschaufel, in axialer Richtung des Verdichters über das Dichtungselement an dem Gehäuseelement abgestützt. Dabei ist beispielsweise das Dichtungselement zumindest teilweise zwischen dem Leitelement und dem Gehäuseelement angeordnet und an dem Gehäuse und an dem Leitelement abgestützt und insbesondere mittels des Leitelements und mittels des Gehäuseelements elastisch verformt gehalten, wodurch eine besonders vorteilhafte Abdichtung realisiert werden kann.
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Um eine besonders vorteilhafte Abdichtung realisieren und die Leiteinrichtung besonders kostengünstig herstellen zu können, ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Dichtungselement an das Leitelement, insbesondere mittels eines Spritzgießverfahrens, angespritzt ist. Somit wird beispielsweise das Dichtungselement mittels eines Spritzgießwerkzeugs an das Leitelement angespritzt. Hierzu wird beispielsweise das, insbesondere bereits hergestellte, Leitelement in das Spritzgießwerkzeug eingelegt. Ferner wird beispielsweise der Kunststoff, aus welchem das Dichtungselement hergestellt wird, bereitgestellt, wobei der Kunststoff beispielsweise in flüssigem Zustand bereitgestellt wird. Hierzu wird beispielsweise ein Ausgangsmaterial aufgeschmolzen, wobei das Ausgangsmaterial pulverförmig sein kann. Der Kunststoff wird dann in seinem flüssigen Zustand mittels des Spritzgießwerkzeugs an das Leitelement, insbesondere an die Leitschaufel, und dabei vorzugsweise an die axiale Stirnseite angespritzt, wodurch das Leitelement besonders zeit- und kostengünstig mit dem Dichtungselement versehen werden kann. Unter der axialen Stirnseite ist zu verstehen, dass die axiale Stirnseite beispielsweise in einer Ebene verläuft, welche schräg oder vorzugsweise senkrecht zur axialen Richtung des Verdichters und somit der Leiteinrichtung verläuft.
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Um eine besonders gute Abdichtung zu realisieren, weist das Dichtungselement vorzugsweise einen variierenden Querschnitt auf.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn sich das Dichtungselement in axialer Richtung der Leiteinrichtung und somit des Leitelements und des Verdichters verjüngt. Insbesondere ist es dabei vorzugsweise vorgesehen, dass sich das Dichtungselement zu einem Ende des Dichtungselements hin verjüngt, wobei das Dichtungselement über das Ende beziehungsweise das Ende selbst an dem Gehäuseelement abstützbar beziehungsweise abgestützt ist. Dadurch kann sich beispielsweise das Dichtungselement besonders vorteilhaft an das Gehäuseelement, insbesondere an eine korrespondierende Dichtfläche des Gehäuseelements, anlegen beziehungsweise anschmiegen, sodass das Leitelement besonders gut gegen das Gehäuseelement abgedichtet werden kann.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Dichtungselement in eine korrespondierende Ausnehmung der Leiteinrichtung eingreift. Mit anderen Worten ist zumindest ein Teilbereich des Dichtungselements in der genannten Ausnehmung angeordnet. Dadurch kann das Dichtungselement besonders fest mit dem Leitelement verbunden werden, sodass eine besonders gute Abdichtung darstellbar ist. Dabei ist beispielsweise das Dichtungselement über die Aufnahme formschlüssig mit dem Leitelement verbunden.
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Es ist denkbar, dass das Dichtungselement kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Leitelement verbunden und somit an dem Leitelement, insbesondere an der Stirnseite, gehalten ist. Insbesondere durch die zumindest teilweise Anordnung des beispielsweise aus der Ausnehmung herausragenden Dichtungselements in der Ausnehmung ist es möglich, eine besonders vorteilhafte, formschlüssige Verbindung zwischen dem Dichtungselement und dem Leitelement zu realisieren, sodass das Dichtungselement besonders fest an dem Leitelement gehalten ist.
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Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Dichtungselement aus einem Elastomer beziehungsweise aus Gummi gebildet ist. Dadurch kann sich das Dichtungselement besonders gut, insbesondere elastisch, verformen und somit an das Gehäuseelement beziehungsweise an das Leitelement anschmiegen. Insbesondere kann dadurch das Dichtungselement beispielsweise thermisch bedingte Relativbewegungen zwischen dem Gehäuseelement und dem Leitelement mitausführen, sodass das Leitelement besonders gut gegen das Gehäuseelement abgedichtet werden kann.
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Beispielsweise sind das Dichtungselement und das Leitelement, insbesondere die Leitschaufel, aus unterschiedlichen Werkstoffen gebildet. Das Leitelement, insbesondere die Leitschaufel, ist beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff gebildet, wobei das Leitelement, insbesondere die Leitschaufel, durch Gießen, insbesondere durch Feingießen, hergestellt sein kann.
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Die Leitschaufeln sind beispielsweise in Umfangsrichtung des Leitelements aufeinanderfolgend angeordnet und dabei voneinander beabstandet. Vorzugsweise sind dabei die Leitschaufeln über einen den Leitschaufeln gemeinsamen Ring miteinander verbunden, sodass beispielsweise das Leitelement als Baueinheit einfach gehandhabt und verbaut werden kann. Vorzugsweise sind die Leitschaufeln einstückig miteinander ausgebildet. Dabei sind die Leitschaufeln beispielsweise einstückig mit dem den Leitschaufeln gemeinsamen Ring ausgebildet.
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Um einen Verdichter der im Oberbegriff des Patentanspruchs 10 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders effizienter und somit wirkungsgradgünstiger Betrieb des Verdichters und somit der Aufladeeinrichtung insgesamt realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass an dem Leitelement wenigstens ein aus einem Kunststoff gebildetes Dichtungselement gehalten ist, mittels welchem das Leitelement gegen wenigstens ein Gehäuseelement der Aufladeeinrichtung abzudichten beziehungsweise abgedichtet ist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Leiteinrichtung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verdichters anzusehen und umgekehrt.
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Der erfindungsgemäße Verdichter ist beispielsweise ein Radialverdichter, der in seinem vollständig hergestellten Zustand beispielsweise ein Verdichterrad, insbesondere ein Radialverdichterrad, umfasst. Während eines Betriebs des Verdichters, der während des Betriebs die Luft verdichtet, strömt beispielsweise die Luft das Verdichterrad zumindest im Wesentlichen in axialer Richtung an, woraufhin die verdichtete Luft das Verdichterrad zumindest im Wesentlichen in radialer Richtung abströmt. Der Diffusor ist dabei ein von der mittels des Verdichterrads verdichteten Luft durchströmbarer Kanal, mittels welchem die verdichtete Luft von dem Verdichterrad abgeführt wird. Dabei weist beispielsweise der Diffusor einen von der verdichteten Luft durchströmbaren Strömungsquerschnitt auf, welcher sich in Strömungsrichtung der verdichteten Luft erweitert.
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Die Aufladeeinrichtung ist vorzugsweise ein Abgasturbolader, mittels welchem wenigstens ein beispielsweise als Zylinder ausgebildeter Brennraum der Verbrennungskraftmaschine, welche beispielsweise als Hubkolbenmaschine ausgebildet ist, mit der verdichteten Luft versorgt werden kann. Die Verbrennungskraftmaschine ist beispielsweise Bestandteil eines Kraftfahrzeugs, welches als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildet sein kann und mittels der Verbrennungskraftmaschine antreibbar 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.
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Die Zeichnung zeigt in:
- 1 eine schematische Perspektivansicht einer ersten Ausführungsform einer Leiteinrichtung für einen Verdichter, mit wenigstens einem Leitelement, welches eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung des Leitelements aufeinanderfolgenden Leitschaufeln aufweist, die in einem von mittels des Verdichters verdichteter Luft durchströmbaren Diffusor des Verdichters anordenbar sind, wobei an dem Leitelement wenigstens ein aus einem Kunststoff gebildetes Dichtungselement gehalten ist, mittels welchem das Leitelement zumindest teilweise gegen wenigstens ein Gehäuseelement der Aufladeeinrichtung abzudichten ist;
- 2 eine schematische Perspektivansicht einer zweiten Ausführungsform der Leiteinrichtung;
- 3 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht der Leiteinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform; und
- 4 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht der Leiteinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Leiteinrichtung für einen Verdichter einer Aufladeeinrichtung. Die Aufladeeinrichtung ist beispielsweise Bestandteil eines Antriebsstrangs, welcher eine Verbrennungskraftmaschine umfasst. Die Verbrennungskraftmaschine ist beispielsweise als Hubkolbenmaschine ausgebildet und weist wenigstens einen beispielsweise als Zylinder ausgebildeten Brennraum auf, welcher in einem befeuerten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine mit Luft und Kraftstoff, insbesondere flüssigem Kraftstoff, zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine versorgt wird. Dadurch entsteht in dem Brennraum ein Kraftstoff-Luft-Gemisch, welches gezündet und dadurch verbrannt wird. Daraus resultiert Abgas der Verbrennungskraftmaschine.
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Der Antriebsstrang kommt in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Kraftwagen wie beispielsweise einem Personenkraftwagen, zum Einsatz, sodass das Kraftfahrzeug mittels des Antriebsstrangs, insbesondere mittels der Verbrennungskraftmaschine, antreibbar ist. Die Aufladeeinrichtung ist dabei beispielsweise ein Abgasturbolader, welcher den Verdichter und eine von dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine antreibbare Turbine umfasst, mittels welcher der Verdichter antreibbar ist.
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Aus 1 ist erkennbar, dass der Verdichter ein Verdichterrad 12 umfasst. Das Verdichterrad 12 ist beispielsweise Bestandteil eines Rotors des Abgasturboladers, wobei der Rotor das Verdichterrad 12, eine Welle und ein von dem Abgas antreibbares Turbinenrad der Turbine umfasst. Dabei sind das Verdichterrad 12 und das Turbinenrad drehfest mit der Welle verbunden, sodass das Verdichterrad 12 über die Welle von dem Turbinenrad angetrieben werden kann. Durch das Antreiben des Verdichterrads 12 wird die dem Brennraum zuzuführende Luft mittels des Verdichterrads 12 und somit mittels des Verdichters verdichtet. Da das Verdichterrad 12 über die Welle von dem Turbinenrad angetrieben wird, und da das Turbinenrad von dem Abgas angetrieben wird, kann im Abgas enthaltene Energie zum Verdichten der Luft genutzt werden, sodass ein besonders effizienter und somit kraftstoffverbrauchsarmer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisierbar ist.
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Die Aufladeeinrichtung umfasst beispielsweise ein erstes Gehäuseelement 14, welches bei einer in 1 veranschaulichten ersten Ausführungsform als Lagergehäuse ausgebildet ist. Dabei ist der Rotor über die Welle an dem Lagergehäuse um eine Drehachse relativ zu dem Lagergehäuse drehbar gelagert. Das Lagergehäuse begrenzt beispielsweise einen Aufnahmeraum, in welchem das Verdichterrad 12 in vollständig hergestelltem Zustand der Aufladeeinrichtung zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, aufgenommen ist, zumindest teilweise.
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Die Aufladeeinrichtung umfasst ferner ein in 1 nicht dargestelltes zweites Gehäuseelement, welches beispielsweise ein Gehäuse des Verdichters ist und daher auch als Verdichtergehäuse bezeichnet wird. Das Verdichtergehäuse begrenzt den genannten Aufnahmeraum alternativ oder zusätzlich zumindest teilweise. Das Lagergehäuse und das Verdichtergehäuse sind beispielsweise separat voneinander ausgebildete Bauelemente, die im vollständig hergestellten Zustand der Aufladeeinrichtung miteinander verbunden sind. Dabei sind das Verdichtergehäuse und das Lagergehäuse in axialer Richtung der Aufladeeinrichtung zumindest teilweise aufeinanderfolgend beziehungsweise hintereinander angeordnet, sodass beispielsweise das Verdichtergehäuse der Leiteinrichtung 10 in axialer Richtung der Aufladeeinrichtung gegenüberliegt beziehungsweise in axialer Richtung gegenüber der Leiteinrichtung 10 angeordnet ist.
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Der Verdichter weist wenigstens einen in 2 teilweise erkennbaren und von der mittels des Verdichters, insbesondere mittels des Verdichterrads 12, verdichteten Luft durchströmbaren Diffusor 16 auf. Der Diffusor 16 ist ein von der verdichteten Luft durchströmbarer Kanal, mittels welchem die verdichtete Luft von dem Verdichterrad 12 abgeführt wird. Beispielsweise ist der Verdichter als Radialverdichter ausgebildet, sodass das Verdichterrad 12 als Radialverdichterrad ausgebildet ist. Dabei strömt die zu verdichtende Luft das Verdichterrad 12 während eines Betriebs des Verdichters zumindest im Wesentlichen in axialer Richtung des Verdichters an, woraufhin die Luft mittels des Verdichterrads 12 verdichtet wird. Daraufhin strömt die mittels des Verdichterrads 12 verdichtete Luft das Verdichterrad 12 zumindest im Wesentlichen in radialer Richtung ab. Die axiale Richtung des Verdichters fällt dabei mit der axialen Richtung der Leiteinrichtung 10 und der Aufladeeinrichtung insgesamt zusammen, wobei die axiale Richtung der zuvor genannten Drehachse, um die der Rotor relativ zu dem Lagergehäuse drehbar ist, zusammenfällt.
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Aus 1 ist erkennbar, dass die Leiteinrichtung 10, welche beispielsweise an dem Lagergehäuse gehalten ist, wenigstens ein im Ganzen mit 18 bezeichnetes Leitelement umfasst, das eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung des Leitelements 18 aufeinanderfolgenden beziehungsweise hintereinander angeordneten Leitschaufeln 20 aufweist. Die Umfangsrichtung des Leitelements 18 und somit der Leiteinrichtung 10 insgesamt ist in 1 durch einen Doppelpfeil 23 veranschaulicht. Dabei sind die Leitschaufeln 20 in dem von der verdichteten Luft durchströmbaren Diffusor 16 angeordnet, sodass die den Diffusor 16 durchströmende, verdichtete Luft mittels der Leitschaufeln 20 bedarfsgerecht geleitet und somit beispielsweise umgelenkt und/oder abgeleitet werden kann. Hierdurch kann ein besonders effizienter und somit wirkungsgradgünstiger Betrieb des Verdichters realisiert werden. Bei der in 1 veranschaulichten ersten Ausführungsform ist das Leitelement 18 beziehungsweise die Leiteinrichtung 10 an dem Lagergehäuse befestigt, sodass beispielsweise das Verdichtergehäuse ein dem Leitelement 18 in axialer Richtung des Verdichters gegenüberliegendes Bauteil ist.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform, bei welcher die Leiteinrichtung 10 beziehungsweise das Leitelement 18 an dem in 2 mit 22 bezeichneten Verdichtergehäuse, welches den Diffusor 16 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, bildet, befestigt ist. Das Verdichtergehäuse 22 ist somit ein zweites Gehäuseelement der Aufladeeinrichtung. Da beispielsweise bei der zweiten Ausführungsform die Leiteinrichtung 10 an dem Verdichtergehäuse 22 gehalten ist, ist bei der zweiten Ausführungsform das Lagergehäuse (Gehäuseelement 14) ein der Leiteinrichtung 10, insbesondere dem Leitelement 18, in axialer Richtung des Verdichters gegenüberliegendes Bauteil.
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Das Leitelement 18 weist einen den Leitschaufeln 20 gemeinsamen Ring 24 auf, über welchen die Leitschaufeln 20 miteinander verbunden sind. Insbesondere sind die Leitschaufeln 20 einstückig mit dem Ring 24 ausgebildet, sodass die Leitschaufeln 20 einstückig miteinander ausgebildet sind. Somit ist beispielsweise das Leitelement 18 einstückig ausgebildet.
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Die Leitschaufeln 20 und somit beispielsweise der Ring 24 können aus einem ersten Werkstoff hergestellt sein, wobei der erste Werkstoff beispielsweise ein metallischer Werkstoff ist. Das jeweilige, in axialer Richtung des Verdichters dem Leitelement 18 gegenüberliegende Bauteil (Verdichtergehäuse 22 beziehungsweise Gehäuseelement 14) ist beispielsweise aus einem vom ersten Werkstoff unterschiedlichen zweiten Werkstoff gebildet. Durch die Verwendung dieser voneinander unterschiedlichen Werkstoffe kann es beispielsweise während eines Betriebs des Verdichters zu insbesondere thermischen bedingten Relativbewegungen zwischen dem Leitelement 18 und dem jeweiligen Bauteil kommen, sodass - falls keine entsprechenden Gegenmaßnahmen getroffen sind - wenigstens ein in axialer Richtung des Verdichters zwischen dem Leitelement 18 und dem jeweiligen Bauteil angeordneter Spalt zwischen dem Leitelement 18 und dem jeweiligen Bauteil entstehen kann. Sind keine entsprechenden Gegenmaßnahmen getroffen, so kann zumindest ein Teil der verdichteten Luft durch den Spalt hindurchströmen und somit die Leitschaufeln 20 umgehen, sodass dieser Teil nicht mittels der Leitschaufeln 20 geleitet wird. Dadurch kann der Wirkungsgrad des Verdichters beeinträchtigt werden.
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Um nun eine solche Wirkungsgradbeeinträchtigung zu vermeiden und somit einen besonders effizienten und somit wirkungsgradgünstigen Betrieb des Verdichters realisieren zu können, ist - wie besonders gut aus 3 und 4 erkennbar ist - an dem Leitelement 18 wenigstens ein aus einem dritten Werkstoff gebildetes Dichtungselement 26 gehalten, mittels welcher das Leitelement 18 zumindest teilweise gegen das jeweilige Bauelement der Aufladeeinrichtung abzudichten beziehungsweise abgedichtet ist.
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3 zeigt dabei eine dritte Ausführungsform, wobei 4 eine vierte Ausführungsform zeigt. Aus 3 und 4 ist erkennbar, dass das Dichtungselement 26 an einer der Leitschaufeln 20 gehalten ist. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass an jeder der Leitschaufeln 20 wenigstens ein aus dem genannten dritten Werkstoff gebildetes Dichtungselement 26 gehalten ist, sodass jede der Leitschaufeln 20 und somit das Leitelement 18 zumindest teilweise gegen das jeweilige Bauelement abgedichtet sind. Bei dem dritten Werkstoff handelt es sich um einen Kunststoff, insbesondere um einen Elastomer beziehungsweise um Gummi, sodass beispielsweise der dritte Werkstoff ein von dem ersten Werkstoff und von dem zweiten Werkstoff unterschiedlicher Werkstoff ist.
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Im vollständig hergestellten Zustand der Aufladeeinrichtung ist das Dichtungselement 26 in axialer Richtung der Aufladeeinrichtung zumindest teilweise zwischen dem Leitelement 18, insbesondere der jeweiligen Leitschaufel 20, und dem jeweiligen Bauteil angeordnet und insbesondere an dem Leitelement 18 beziehungsweise an der Leitschaufel 20 und an dem Bauteil abgestützt, sodass das Leitelement 18 besonders gut gegen das Bauteil abgedichtet ist.
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Ferner ist besonders gut aus 3 und 4 erkennbar, dass das Dichtungselement 26 an einer axialen Stirnseite 28 des Leitelements 18 gehalten ist. Bei der dritten Ausführungsform und bei der vierten Ausführungsform ist die Stirnseite 28 durch die jeweilige Leitschaufel 20 gebildet, sodass das Dichtungselement 26 an der axialen Stirnseite 28 der Leitschaufel 20 gehalten beziehungsweise angeordnet ist. Die axiale Stirnseite 28 erstreckt sich dabei in einer Ebene, die zumindest im Wesentlichen senkrecht zur axialen Richtung der Aufladeeinrichtung und somit zur Drehachse des Rotors verläuft. Somit ist das Dichtungselement 26 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in axialer Richtung zwischen der Stirnseite 28 und dem jeweiligen Bauteil angeordnet und dabei an der Stirnseite 28 und an dem Bauteil, insbesondere an einer korrespondierenden Dichtfläche des Bauteils, abstützbar oder abgestützt, sodass übermäßige Leckageströmungen der Luft, die im Rahmen solcher Leckageströmungen die Leitschaufeln 20 umgehen kann, vermieden werden können.
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Bei den in den Fig. veranschaulichten Ausführungsformen ist das Dichtungselement 26 mittels eines Spritzgießverfahrens an die Stirnseite 28 und somit an die jeweilige Leitschaufel 20 und somit an das Leitelement 18 angespritzt beziehungsweise auf die Leitschaufel 20 aufgespritzt. Dadurch kann beispielsweise das Leitelement 18 besonders zeit- und kostengünstig mit dem jeweiligen Dichtungselement 26 versehen werden, wobei durch das Spritzgießverfahren eine Geometrie des Dichtungselements 26 bedarfsgerecht und kostengünstig hergestellt werden kann.
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Ist jede der Leitschaufeln 20 mit einem Dichtungselement 26 versehen, so sind beispielsweise mehrere, zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, voneinander beabstandete Dichtungselemente 26 vorgesehen. Dabei ist es denkbar, dass die Dichtungselemente 26 einstückig miteinander ausgebildet und somit beispielsweise über eine jeweilige Kunststoffbahn miteinander verbunden sind.
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Aus 3 und 4 ist besonders gut erkennbar, dass das jeweilige Dichtungselement 26 als Dichtkante, insbesondere als Elastomer-Dichtkante, fungiert, um das Leitelement 18 besonders gut gegen das jeweilige Bauteil abdichten zu können. Im vollständig hergestellten Zustand der Aufladeeinrichtung ist beispielsweise das Dichtungselement 26 mittels des Leitelements 18 und mittels des Bauteils elastisch verformt, sodass sich das Dichtungselement 26 besonders gut an das Leitelement 18 und das Bauteil anschmiegt. Da das jeweilige Dichtungselement 26 elastisch verformbar ist, kann es beispielsweise die zuvor beschriebenen Relativbewegungen zwischen dem Leitelement 18 und dem Bauteil mitausführen, sodass das beispielsweise in dem zuvor genannten Spalt zwischen dem Leitelement 18 und dem Bauteil angeordnete Dichtungselement 26 Größenänderungen des Spalts, insbesondere in axialer Richtung, mitausführt beziehungsweise sich bei solchen, insbesondere thermisch bedingten Größenänderungen des Spalts mitbewegt. Zu solchen Größenänderungen des Spalts kommt es beispielsweise aufgrund der zuvor beschriebenen, insbesondere thermisch bedingten Relativbewegungen zwischen dem Leitelement 18 und dem Bauteil. Das Dichtungselement 26 befindet sich somit stets in Stützanlage mit dem Leitelement 18 und mit dem Bauteil, sodass eine vorteilhafte Abdichtung gewährleistet werden kann.
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Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass das Dichtungselement 26 genau in der Dicke auf das Leitelement 18, insbesondere die Leitschaufel 20, aufgespritzt wird, die der maximalen Toleranz entspricht. Dadurch können übermäßige, unerwünschte Leckageströme und daraus resultierende Wirkungsgradverluste vermieden oder zumindest gering gehalten werden.
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In 3 und 4 ist das Dichtungselement 26 in einer Querschnittsansicht zu sehen. Dabei ist erkennbar, dass das Dichtungselement 26 einen variierenden Querschnitt aufweist, wobei sich das Dichtungselement in axialer Richtung der Leiteinrichtung 10, insbesondere zum jeweiligen Bauteil hin, verjüngt. Dabei verjüngt sich das Dichtungselement 26 zumindest ausgehend von der Stirnseite 28 zu einem beispielsweise als Spitze ausgebildeten Ende 30 des Dichtungselement 26 hin, wobei das Dichtungselement 26 im vollständig hergestellten Zustand der Aufladeeinrichtung über das Ende 30 an dem Bauteil, insbesondere an einer korrespondierenden Dichtfläche des Bauteils, anliegt und somit abgestützt ist. Dadurch kann eine definierte und sichere Abdichtung gewährleistet werden.
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Bei der in 4 veranschaulichten vierten Ausführungsform weist die Leitschaufel 20 eine beispielsweise als Nut ausgebildete Ausnehmung 32 auf, in welche das Dichtungselement 26 eingreift. Somit ist ein erster Teilbereich 34 des Dichtungselements 26 in der Ausnehmung 32 angeordnet, wobei das Dichtungselement 26 aus der Ausnehmung 32 herausragt, sodass ein einstückig mit dem ersten Teilbereich 34 ausgebildeter zweiter Teilbereich 36 des Dichtungselements 26 außerhalb der Nut 32 angeordnet ist.
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Durch Einsatz der Ausnehmung 32 und dadurch, dass zumindest ein Teil des Dichtungselements 26 in die Ausnehmung 32 eingreift, kann eine besonders große, jeweilige Oberfläche des Dichtungselements 26 und der Leitschaufel 20 gewährleistet werden, wobei das Dichtungselement 26 über die großen Oberflächen besonders fest an der Leitschaufel 20 gehalten werden kann. Mit anderen Worten sind das Dichtungselement 26 und die Leitschaufel 20 über die großen Oberflächen besonders fest miteinander verbunden, sodass eine besonders vorteilhafte Abdichtung darstellbar ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015012225 A1 [0002]
- DE 102015006457 A1 [0004]
