DE112011101495T5

DE112011101495T5 - Abgasturbolader

Info

Publication number: DE112011101495T5
Application number: DE112011101495T
Authority: DE
Inventors: Leif Heidingsfelder; Thomas Ramb
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2010-04-27
Filing date: 2011-04-21
Publication date: 2013-02-07
Also published as: KR20130058688A; CN102844542A; US20130039747A1; KR101871297B1; JP2013525686A; US9677419B2; CN102844542B; WO2011139582A2; WO2011139582A3

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader (1) mit einem Lagergehäuse (9); mit einem Turbinengehäuse (2), das am Lagergehäuse (9) befestigt ist; und mit einem Hitzeschild (12), der einen Wärmedämmbereich (13) aufweist, der zwischen dem Turbinengehäuses (2) und dem Lagergehäuse (9) angeordnet ist, wobei der Wärmedämmbereich (13) in seinem Außenumfangsbereich (14) mit einer Dichtung (15) versehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Vor dem Hintergrund schärfer werdender Abgasnormen (z. B. EURO 6) ist der gattungsgemäße Abgasturbolader insofern verbesserungsbedürftig, als Leckagen von Abgas in die Umgebung auftreten können.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Abgasturbolader der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art zu schaffen, mit dem es möglich ist, die Leckgasrate einzudämmen bzw. zumindest zu reduzieren.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1.
Erfindungsgemäß ist mithin ein Hitzeschild eines Abgasturboladers vorgesehen, welcher zusätzlich zur Hauptfunktion des Schutzes der Lagerung vor Überhitzung eine Dichtfunktion gegen die Leckage von Abgas in die Umgebung erfüllt. Hierfür wird derjenige Bereich des Hitzeschildes mit einer Dichtfunktion versehen, welcher bei der Montage des Abgasturboladers zwischen dem Turbinengehäuse und dem Lagergehäuse verpresst wird.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Erfindungsgemäß ist es auf unterschiedliche Art und Weise möglich, eine Dichtung im Außenumfangsbereich mit dem Wärmedämmbereich des Hitzeschilds zu verbinden. Zunächst können der Wärmedämmbereich und die Dichtung ein integrales Bauteil darstellen, wozu der Wärmedämmbereich und die Dichtung, z. B. durch einen Fließpressprozess, aus einem einzigen Bauteil hergestellt werden können.
Alternativ ist es möglich, dass die Dichtung ein separates Bauteil ist, das mit dem Wärmedämmbereich des Hitzeschildes verbunden werden kann. Verbindungsmöglichkeiten stellen Stoffschlussverbindungen, insbesondere Laserschweißverbindungen, oder Formschlussverbindungen dar.
In jedem Falle entsteht ein einheitliches Bauteil, bei dem der Wärmedämmbereich und der Dichtbereich miteinander fest verbunden sind, so dass ein einziges Bauteil, wie zuvor erläutert, sowohl den Überhitzungsschutz als auch eine Dichtfunktion erfüllen kann.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt:
1 eine teilweise aufgebrochene perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Turboladers,
2 und 3 Schnittdarstellungen eines Teilbereichs des Lager- und Turbinengehäuses mit eingebautem Hitzeschild einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
4 eine der 2 entsprechende Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hitzeschildes,
5 eine teilweise perspektivische Darstellung des Hitzeschildes gemäß 4,
6 eine der 4 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hitzeschildes,
7 eine der 5 entsprechende Darstellung des Hitzeschildes gemäß 6,
8 eine der 4 bzw. 6 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hitzeschildes, und
9 eine den 5 und 7 entsprechende perspektivische Darstellung des in 8 gezeigten Hitzeschildes.
In 1 ist ein erfindungsgemäßer Turbolader 1 in Form eines VTG-Abgasturboladers beispielhaft dargestellt, der mit dem erfindungsgemäßen Hitzeschild versehen werden kann.
Der Turbolader 1 weist ein Turbinengehäuse 2 auf, das eine Abgaseintrittsöffnung 3 und eine Abgasaustrittsöffnung 4 umfasst. Ferner ist im Turbinengehäuse 2 ein Turbinenrad 5 angeordnet, das auf einer Welle 6 befestigt ist.
Eine Mehrzahl von Schaufeln, von denen in 1 nur die VTG-Schaufel 7 zu sehen ist, ist im Turbinengehäuse 2 zwischen einer Abgaseintrittsöffnung 3 und dem Turbinenrad 5 angeordnet. Ferner weist der Abgasturbolader 1 einen Verdichter 8 mit einem Verdichtergehäuse 10 auf, in dem ein auf der Welle sitzendes Verdichterrad 11 angeordnet ist. Das Turbinengehäuse 2 und das Verdichtergehäuse 10 sind über ein Lagergehäuse 9 miteinander verbunden.
Natürlich weist der erfindungsgemäße Turbolader 1 auch alle anderen üblichen Bauteile eines Turboladers auf, wie z. B. die gesamte Lagereinheit des Lagergehäuses 9, die jedoch nachfolgend nicht beschrieben werden, da sie für die Erläuterung der Prinzipien vorliegender Erfindung nicht erforderlich sind.
In den 2 und 3 ist eine erste Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Wie die 2 und 3 verdeutlichen, ist zwischen dem Turbinengehäuse 2 und dem Lagergehäuse 9 ein Hitzeschild 12 angeordnet, das einen Wärmedämmbereich 13 umfasst, an dessen Außenumfangsbereich 14 eine Dichtung 15 angeordnet ist. Die Dichtung 15 weist eine Dichtungssicke 18 auf, die auf einem Dichtungsstreifen 19 angeordnet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel stellen die Dichtung 15 und der Wärmedämmbereich 13 ein integrales Bauteil das, der, wie eingangs erläutert, durch einen Fließpressvorgang hergestellt werden kann. Bei diesem Fließpressprozess wird der Hitzeschild 12 inklusive der Dichtung 15 aus einem Bauteil erstellt, wobei bevorzugterweise der Dichtungsstreifen 19 und die Dichtungssicke 18 eine geringere Materialstärke aufweisen als der Wärmedämmbereich 13.
Wie 2 verdeutlicht, begrenzt das Turbinengehäuse 2 und das Lagergehäuse 9 einen Spalt, dessen axiale Breite kleiner ist als die axiale Erstreckung der Dichtungssicke 18. Beim Verpressen der Dichtung 15, wie sich dies aus 3 ergibt, wird das Turbinengehäuse 2 am Lagergehäuse 9 über Flansche 23 und 24 verspannt und dementsprechend die Dichtung 15 verpresst, so dass sie den Spalt zwischen dem Lagergehäuse 9 und dem Turbinengehäuse 2 gasdicht abdichten kann.
Bei der Ausführungsform gemäß den 4 und 5 sind alle Teile, die denjenigen der 2 und 3 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Insoweit kann auf die voranstehende Beschreibung verwiesen werden.
Bei der in den 4 und 5 dargestellten Dichtung 15 sind der Wärmedämmbereich 13 und der Dichtungsstreifen 19 über eine Stoffschlussverbindung wie insbesondere ein Laserschweißverfahren, miteinander verbunden. Wie insbesondere 4 verdeutlicht, ist die Materialstärke des Dichtungsstreifens 19 und der Dichtungssicke 18 wiederum geringer als diejenige des Wärmedämmbereichs 13, um beim Verpressen der Dichtung keine zu große Montagekraft aufbringen zu müssen.
Die 6 und 7 zeigen eine weitere Möglichkeit zur Verbindung des Wärmedämmbereichs 13 mit der Dichtung 15. In diesem Falle ist ein Formschluss vorgesehen, der durch das Einbringen einer Sicke 16 in den Außenumfangsbereich 14 an einer Verbindungsstelle 17 zwischen dem Wärmedämmbereich 13 und dem Dichtungsstreifen 19 entsteht. Wie sich aus der Darstellung der 6 und 7 ferner erschließt, ergibt sich ein der Kontur der Sicke 16 nachfolgender Anschlussbereich 21 des Dichtstreifens 19, wobei auch in diesem Falle wiederum die Materialstärke der Dichtung 15 geringer ist als diejenige des Wärmedämmbereichs 13.
Die 8 und 9 stellen eine weitere Möglichkeit einer Verbindung zwischen dem Wärmedämmbereich 13 und der Dichtung 15 dar, wobei in diesem Falle ein Formschluss durch ein Verdrücken des Außenumfangsbereichs 14 mit dem Dichtungsstreifen 19 an mehreren Punkten entsteht, von denen einer in den 8 und 9 mit der Bezugsziffer 22 verdeutlicht ist.
Wie die Zusammenschau der 5, 7 und 9 schließlich zeigt, kann der Wärmedämmbereich 13 topfförmig oder topfähnlich ausgebildet sein, wobei sich in seinem Außenumfangsbereich 14 jeweils der Dichtungsstreifen 19 kreisringförmig anschließt und mittig eine Durchtrittsausnehmung 20 für die Welle 6 des Abgasturboladers 1 vorgesehen ist.
In Ergänzung zur voranstehenden Beschreibung ist noch nachzutragen, dass es durch den Fließpressprozess, der im Zusammenhang mit der Ausführungsform gemäß den 2 und erläutert wurde, grundsätzlich auch möglich ist, die Materialstärke, insbesondere Blechstärke des Hitzeschildes, an jeder beliebigen Stelle zu ändern, falls dies möglich oder nötig sein sollte. Beispielsweise können hierdurch Spalte zwischen dem Hitzeschild und dem Turbinenrad verringert werden und Material eingespart werden.
Neben der voranstehenden schriftlichen Offenbarung der Erfindung wird hiermit explizit auf deren zeichnerische Darstellung in den 1 bis 9 verwiesen.
Bezugszeichenliste

1: Abgasturbolader
2: Turbinengehäuse
3: Abgaseintrittsöffnung
4: Abgasaustrittsöffnung
5: Turbinenrad
6: Welle
7: VTG-Schaufel
8: Verdichter
9: Lagergehäuse
10: Verdichtergehäuse
11: Verdichterrad
12: Hitzeschild
13: Wärmedämmbereich
14: Außenumfangsbereich
15: Dichtung
16: Sicke
17: Verbindungsstelle
18: Dichtungssicke (Halb- oder Volldichtungssicke)
19: Dichtungsstreifen
20: Durchtrittsausnehmung
21: Außenkontur/Anschlussbereich
22: Verbindungspunkte
23, 24: Flansche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

EURO 6 [0002]

Claims

Abgasturbolader (1) – mit einem Lagergehäuse (9); – mit einem Turbinengehäuse (2), das am Lagergehäuse (9) befestigt ist; und – mit einem Hitzeschild (12), der einen Wärmedämmbereich (13) und einen Außenumfangsbereich (14) aufweist, wobei der Wärmedämmbereich (13) zwischen dem Turbinengehäuses (2) und dem Lagergehäuse (9) angeordnet ist und der Außenumfangsbereich (14) zwischen dem Turbinengehäuse (2) und dem Lagergehäuse (3) eingespannt ist, dadurch gekennzeichnet, – dass der Außenumfangsbereich (14) mit einer Dichtung (15) versehen ist.
Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (15) ein integraler Bestandteil des Hitzeschildes ist.
Abgasturbolader nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmedämmbereich (13) und die Dichtung (15) durch einen Fließpressprozess aus einem Bauteil hergestellt sind.
Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (15) ein separates Bauteil ist, das mit dem Wärmedämmbereich (13) des Hitzeschildes (12) verbunden ist.
Abgasturbolader nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (15) und der Wärmedämmbereich (13) durch Stoffschluss, insbesondere einen Laserschweißvorgang, miteinander verbunden sind.
Abgasturbolader nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (15) und der Wärmedämmbereich (13) durch eine Formschlussverbindungseinrichtung miteinander verbunden sind.
Abgasturbolader nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmedämmbereich (13) mit einer Sicke (16) an einer Verbindungsstelle (17) zur Dichtung (15) versehen ist.
Abgasturbolader nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (15) und der Wärmedämmbereich (13) durch Verdrücken an mehreren Punkten (22) miteinander verbunden sind.
Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (15) mit einer Dichtungssicke (18) versehen ist.
Abgasturbolader nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungssicke (18) auf einem Dichtungsstreifen (19) angeordnet ist, der mit dem Wärmedämmbereich (13) verbunden ist.
Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialstärke der Dichtung (15) geringer ist als die Materialstärke des Wärmedämmbereichs (13) des Hitzeschildes (12).
Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmedämmbereich (13) topfförmig ausgebildet ist.