DE10260042A1 - Turbolader-Gehäuse - Google Patents
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Abstract
Ein Turbolader-Gehäuse (1) eines Abgasturboladers eines Verbrennungsmotors weist ein aus einem Duroplast gefertigtes Verdichtergehäuse (2) auf, welches eine Verdichterrückwand (4) sowie ein unter Bildung eines Verdichterinnenraums (5) mit dieser verbundenes Verdichterfrontteil (3) mit einer innenseitigen Schneckenkontur (7) umfasst.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Turbolader-Gehäuse eines Abgas-Turboladers eines Verbrennungsmotors.
- Ein Gehäuse eines Abgasturboladers, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, ist in der Regel aus einem metallischen Werkstoff gefertigt. Eine Gewichtseinsparung ist durch die Verwendung von keramischen Werkstoffen oder Kohlenstoffverbundwerkstoffen möglich. Turbolader-Gehäuse aus solchen Werkstoffen sind beispielsweise aus der
US 6,238,617 B1 und aus derUS 5,810,556 A bekannt. Diese Turbolader-Gehäuse bedingen jedoch aufwändige Fertigungsverfahren. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Turbolader-Gehäuse für einen Abgasturbolader eines Verbrennungsmotors anzugeben, welches sich bei geringem Gewicht durch eine besonders rationelle Herstellungsmöglichkeit auszeichnet.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Turbolader-Gehäuse eines Abgasturboladers eines Verbrennungsmotors mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Das Turbolader-Gehäuse weist ein Verdichtergehäuse auf, welches aus einem Duroplast gefertigt ist. Das Verdichtergehäuse ist dabei mehrteilig ausgebildet mit einer Verdichterrückwand und einem Verdichterfrontteil, welche zwischen sich einen Verdichterinnenraum einschließen. Zumindest im Bereich des Verdichterfrontteils weist die von diesem gebildete Wandung des Verdichterinnenraums eine Schneckenkontur auf. Die mehrteilige Ausbildung des Verdichtergehäuses aus Duroplast-Bauteilen ermöglicht sehr rationelle Fertigungsverfahren, wobei ohne Nachbearbeitung gute Oberflächenqualitäten erzeugbar sind. Durch diese gute Oberflächenqualität der Verdichterrückwand sowie des Verdichterfrontteils ist die innere Reibung der Luft im Verdichterinnenraum herabgesetzt. Die geringe Reibung erhöht zum einen unmittelbar die im Verdichterinnenraum erzielbaren Strömungsgeschwindigkeiten und damit den möglichen Luftdurchsatz durch den Verdichter. Zum anderen bewirkt die geringe Reibung eine entsprechend geringe reibungsbedingte Aufheizung der Luft, wodurch die Aufheizung der Luft im Verdichter reduziert wird und somit die geförderte Luftmasse zusätzlich erhöht wird.
- Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass bei einem Abgasturbolader für einen Verbrennungsmotor stark temperaturbeanspruchte Bauteile hauptsächlich im Bereich der Turbine vorhanden sind. Die Werkstoffe der Turbine des Turboladers müssen daher eine entsprechende Temperaturbeständigkeit aufweisen. Dagegen sind die Bauteile des Turboladers in dessen Verdichterteil vergleichsweise gering thermisch beansprucht. Die in diesem Teil des Turboladers, insbesondere des Turbolader-Gehäuses verwendeten Werkstoffe müssen daher nicht notwendigerweise mit den für die Turbine des Turboladers verwendeten Werkstoffen übereinstimmen oder eine ähnliche Temperaturbeständigkeit aufweisen. Aus diesem Grund kann das Gehäuse des Turboladers im Bereich des Verdichters, das so genannte Verdichtergehäuse, aus einem thermisch relativ gering belastbaren, jedoch sehr rationell verarbeitbaren Werkstoff, nämlich einem Duroplast, gefertigt sein. Durch die Teilung des Verdichtergehäuses in eine Verdichterrückwand und ein Verdichterfrontteil ist eine besonders rationelle Herstellung, z.B. im Druckguss- oder Spritzgussverfahren, ermöglicht.
- Die Schneckenkontur des Verdichterinnenraums ist zumindest im Wesentlichen im Bereich des Verdichterfrontteils ausgebildet. In fertigungstechnisch vorteilhafter Weise ist das Verdichterfrontteil bevorzugt mehrteilig, mit einer Außenschale und einer Laufschale, ausgebildet. Dabei weist die Laufschale bevorzugt eine, bezogen auf die Rotationsachse des Turbinenlaufrads, zumindest im Wesentlichen rotationssymmetrische Laufradgegenfläche auf.
- Die Verdichterrückwand kann in fertigungstechnisch besonders einfacher Weise eine im Wesentlichen ebene Begrenzung des Verdichterinnenraums bilden. Eine strömungstechnische Verbesserung im Verdichterinnenraum ist jedoch vorzugsweise dadurch erreicht, dass die Schneckenkontur innerhalb des Verdichterinnenraums teilweise auch durch die Verdichterrückwand gebildet ist.
- Ein Öffnen des aus der Verdichterrückwand und dem Verdichterfrontteil zusammengesetzten Turbolader-Gehäuses ist in der Regel nicht vorgesehen. Das Verdichterfrontteil ist daher mit der Verdichterrückwand vorzugsweise nicht lösbar, beispielsweise durch eine Schnappverbindung und/oder eine Klebeverbindung gasdicht verbunden.
- Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigt die einzige Figur schematisch im Querschnitt ein Turbolader-Gehäuse.
- In der Figur ist ein Turbolader-Gehäuse
1 ausschnittsweise dargestellt. Die Darstellung zeigt ausschließlich das Verdichtergehäuse2 mit einem Verdichterfrontteil3 und einer Verdichterrückwand4 . Zwischen den in der Darstellung getrennten Verdichtergehäuseteilen3 ,4 ist ein Verdichterinnenraum5 eingeschlossen. Eine Achse A ist die Rotationsachse eines nicht dargestellten Verdichterlaufrades, welches in den Verdichterinnenraum5 einzusetzen ist. Der ebenfalls nicht dargestellte Turbinenteil schließt sich an die in der Darstellung rechte Seite der Verdichterrückwand4 an. Das Gehäuse des Turbinenteils ist aus einem ausreichend temperaturbeständigen Werkstoff, beispielsweise Metallguss, gefertigt. Dagegen ist sowohl die Verdichterrückwand4 als auch das Verdichterfrontteil3 aus einem Duroplast, vorzugsweise im Spritzguss- oder Druckgussverfahren, gefertigt. Das Verdichterfrontteil3 setzt sich zusammen aus einer Außenschale6 , welche eine den Verdichterinnenraum5 begrenzende Schneckenkontur7 bildet, sowie einer Laufschale8 . Die Laufschale8 weist eine rotationssymmetrische Laufradgegenfläche9 auf, wobei die Kontur des Laufrades der Laufradgegenfläche9 gegenüberliegt und das Laufrad radial, bezogen auf die Achse A, nicht über die Laufradgegenfläche9 hinausragt. Die mehrteilige Ausbildung des Verdichterfrontteils3 ermöglicht in fertigungstechnisch günstiger Weise eine hinterschneidungsfreie Geometrie sowohl der Laufschale8 als auch der Außenschale6 . - Die zu verdichtende Luft wird in Einströmrichtung E angesaugt und in einem Austrittsbereich
10 senkrecht zur dargestellten Ebene ausgestoßen. Eine Verbindungsstelle11 zwischen dem Verdichterfrontteil3 und der Verdichterrückwand4 ist als Nut-und-Feder-Verbindung ausgebildet und außermittig, nahe einer Abschlussplatte12 der Verdichterrückwand4 angeordnet. Die Schneckenkontur7 ist somit zum größten Teil durch das Verdichterfrontteil3 und zu einem nur geringen Teil von der Verdichterrückwand4 gebildet. Die Verbindungsstelle11 ist von der Kontur des in den Verdichterinnnenraum5 einzusetzenden Laufrades relativ weit beabstandet, insbesondere im Vergleich zum Abstand zwischen der Laufradgegenfläche9 und dem Laufrad. Durch die deutliche Beabstandung der Verbindungsstelle11 vom Laufrad sind eventuelle geringe Unebenheiten im Bereich der Verbindungsstelle11 für die Strömungsverhältnisse im Verdichterinnenraum5 praktisch nicht relevant. Dagegen ist der Verdichterinnenraum5 in denjenigen Bereichen, die vom Laufrad nur gering beabstandet sind, insbesondere an der Laufradgegenfläche9 sowie an einer dieser gegenüberliegenden inneren Rückwandoberfläche13 mit einer hohen Oberflächenqualität ausgebildet. Diese Oberflächenqualität ist im Spritzguss- oder im Druckgussverfahren ohne Nachbearbeitung herstellbar. Insbesondere weist die Oberfläche im Verdichterinnenraum5 eine geringere Rauigkeit auf als typischerweise im Druckgussverfahren hergestellte metallische Oberflächen. - An der Verbindungsstelle
11 ist das Verdichterfrontteil3 mit der Verdichterrückwand4 verklebt. Alternativ oder zusätzlich könnte auch eine Schnappverbindung vorgesehen sein. Analog kann auch die Verbindung zwischen der Außenschale6 und der Laufschale8 des Verdichterfrontteils3 beipielsweise durch eine Klebe- und/oder Schnappverbindung gegeben sein. Ebenso ist eine einstückige Ausbildung des Verdichterfrontteils3 möglich. -
- 1
- Turbolader-Gehäuse
- 2
- Verdichtergehäuse
- 3
- Verdichterfrontteil
- 4
- Verdichterrückwand
- 5
- Verdichterinnenraum
- 6
- Außenschale
- 7
- Schneckenkontur
- 8
- Laufschale
- 9
- Laufradgegenfläche
- 10
- Austrittsbereich
- 11
- Verbindungsstelle
- 12
- Abschlussplatte
- 13
- Rückwandoberfläche
- A
- Achse
- E
- Einströmrichtung
Claims (6)
- Turbolader-Gehäuse (
1 ) eines Abgasturboladers eines Verbrennungsmotors, mit einem aus einem Duroplast gefertigten Verdichtergehäuse (2 ), welches eine Verdichterrückwand (4 ) sowie ein unter Bildung eines Verdichterinnenraums (5 ) mit dieser verbundenes Verdichterfrontteil (3 ) mit einer innenseitigen Schneckenkontur (7 ) umfasst. - Turbolader-Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdichterfrontteil (
3 ) mehrteilig, mit einer Außenschale (6 ) und einer Laufschale (8 ), ausgebildet ist. - Turboladergehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufschale (
8 ) eine zumindest annähernd rotationssymmetrisch ausgebildete Laufradgegenfläche (9 ) aufweist. - Turbolader-Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdichterfrontteil (
3 ) mit der Verdichterrückwand (4 ) durch eine Schnappverbindung verbunden ist. - Turbolader-Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdichterfrontteil (
3 ) mit der Verdichterrückwand (4 ) verklebt ist. - Turbolader-Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneckenkontur (
7 ) teilweise durch die Verdichterrückwand (4 ) gebildet ist.
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