DE112011102945T5

DE112011102945T5 - Abgasturbolader

Info

Publication number: DE112011102945T5
Application number: DE112011102945T
Authority: DE
Inventors: Hans-Jürgen Tschirschke
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2010-10-25
Filing date: 2011-10-21
Publication date: 2013-06-27
Anticipated expiration: 2031-10-22
Also published as: US20130302158A1; CN105804849B; US9732631B2; CN103154470B; DE112011102945B4; KR101858173B1; WO2012061040A2; CN105804849A; WO2012061040A3; KR20130127450A; CN103154470A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader (1) mit einem Turbinengehäuse (2), und mit einem Abgaskrümmer (3), der mit dem Turbinengehäuse (2) verbunden ist, wobei zwischen dem Turbinengehäuse (2) und dem Abgaskrümmer (3) zumindest ein Adapterring (4, 5) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Wird das Turbinengehäuse eines Abgasturboladers mit einem Abgaskrümmer zu einem Krümmermodul kombiniert, ergeben sich bei bekannten Konstruktionen häufig Probleme hinsichtlich der Positionsgenauigkeit der beiden Bauteile relativ zueinander.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Abgasturbolader der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art zu schaffen, der eine Verringerung der Positionsabweichung zwischen dem Abgaskrümmer und dem Turbinengehäuse ermöglicht.
Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Blech-Krümmermodul zu schaffen, das ebenfalls eine Verringerung der Positionsabweichung zwischen dem Abgaskrümmer und dem Turbinengehäuse ermöglicht.
Schließlich ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Blech-Krümmermoduls bereitzustellen.
Die Lösung dieser Aufgaben erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. der Ansprüche 5 und 7.
Durch die Verwendung zumindest eines ausgleichenden Adapterrings auf Seiten des Abgaskrümmers oder des Turbinengehäuses sind beim Schweißen geringere Positionsabweichungen zwischen dem Abgaskrümmer und dem Turbinengehäuse aufgrund reduzierten thermischen Verzugs erreichbar.
Ferner ergibt sich eine Verringerung der Herstellungskosten und eine Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit durch Verwendung weniger komplexer Einzelteile.
Die Unteransprüche 2 bis 4 haben vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Abgasturboladers zum Inhalt.
In den Ansprüchen 5 und 6 ist ein Blech-Krümmermodul als selbstständig handelbares Objekt definiert.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zunächst das Turbinengehäuse und der Abgaskrümmer als Halbzeuge oder fertig bearbeitete Einzelteile, vorzugsweise als doppelwandige Blechbauteile, hergestellt.
Im nächsten Verfahrensschritt wird ein Adapterring am ersten Teil, entweder am Turbinengehäuse oder am Abgaskrümmer befestigt, vorzugsweise angeschweißt. Ein zweiter Adapterring wird anschließend mit dem zweiten Teil zunächst lose in Verbindung gebracht.
Im nächsten Verfahrensschritt erfolgt das Ausrichten und feste Verbinden der Adapterringe zueinander, wobei wiederum vorzugsweise eine Verschweißung zur Verbindung erfolgt.
Schließlich wird im letzten Verfahrensschritt der zweite Adapterring ausgerichtet und am jeweils zweiten Bauteil (also entweder am Abgaskrümmer oder dem Turbinengehäuse) befestigt, was wiederum vorzugsweise durch eine Verschweißung erfolgt.
Bei Bedarf ist als weiterer bevorzugter Verfahrensschritt ferner eine Bearbeitung des Abgaskrümmerflansches nach der Verschweißung möglich, um evtl. aufgetretenen Verzug ausgleichen zu können.
Ferner ist es bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, zur Toleranzeinengung des Turbinengehäuses und/oder des Abgaskrümmers die Bauteile separat fertig zu bearbeiten und erst anschließend die zuvor beschriebenen Verschweißungen durchzuführen.
Wie zuvor bereits erläutert, wird bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Lagetoleranz des Turbinengehäuses zum Abgaskrümmer durch die Verwendung der positionsausgleichenden Adapterringe, vorzugsweise an beiden Bauteilen, verbessert.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnung. Darin zeigt:
1 eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgasturboladers,
2 eine weitere perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Abgasturboladers, und
3 einen Teilschnitt durch den Abgasturbolader gemäß 2.
In 1 ist ein erfindungsgemäßer Abgasturbolader 1 dargestellt, der durch sein Turbinengehäuse 2 repräsentiert wird. Natürlich weist der Abgasturbolader 1 auch sämtliche andere Bauteile üblicher Abgasturbolader auf, wie insbesondere einen Verdichter mit Verdichterrad, ein Lagergehäuse mit Welle und ein Turbinenrad, das im Turbinengehäuse 2 angeordnet ist. Diese Teile sind jedoch nicht dargestellt, da sie für die Erläuterung der Prinzipien vorliegender Erfindung nicht erforderlich sind.
Das Turbinengehäuse 2 des Abgasturboladers 1 ist mit einem Abgaskrümmer 3 verbunden, wobei es sich beim Turbinengehäuse 2 und beim Abgaskrümmer 3 vorzugsweise um doppelwandige Blechbauteile handelt.
Der Abgaskrümmer 3 weist Befestigungsflansche 12 bis 15 auf, mit denen er im Einbauzustand des Abgasturboladers 1 an einem in 1 nicht dargestellten Verbrennungsmotor befestigt werden kann. Von den Flanschen 12 bis 15 aus verläuft das Rohrsystem des Abgaskrümmers 3 zum Krümmerauslass 16, der mit einem Turbinengehäuseeinlass 17 zur Zuführung von Abgasen aus dem Verbrennungsmotor zum Turbinenrad verbunden ist. Die Verbindungsstelle ist mit dem Pfeil VS in 1 gekennzeichnet und wird nachfolgend anhand der in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsform im Einzelnen erläutert.
Die Darstellung des Abgaskrümmers 3 gemäß den 2 und 3 ist geringfügig anders, als diejenige des Abgaskrümmers 3 der 1, jedoch ist beiden Turboladern das erfindungsgemäße Prinzip eigen, in einem Verbindungsbereich, der in 2 mit der Bezugsziffer VB gekennzeichnet ist, einen, vorzugsweise jedoch zwei, Adapterringe 4 und 5 vorzusehen. Der Verbindungsbereich VB wird wiederum vom Krümmerauslass 16 und vom Turbinengehäuseeinlass 17 gebildet, wobei der Adapterring 4 der krümmerseitige Adapterring ist, während der Adapterring 5 der turbinenseitige Adapterring ist. Die in den 1 bis 3 dargestellte Ausführungsform verwendet bevorzugterweise doppelwandige Blechbauteile für den Abgaskrümmer 3 und das Turbinengehäuse 2, wobei das innere Rohrsystem 10, das in 3 dargestellt ist, eine mit Spiel behaftete Steckverbindung 11 aufweist.
Bei der in den Figuren dargestellten Ausführungsform ist der krümmerseitige Adapterring 4 mit einem Einsteckbereich 6 versehen, der von einem Aufnahmebereich 7 des Abgaskrümmers 3 im Montagezustand gemäß 3 umgriffen wird.
Der turbinengehäuseseitige Adapterring 5 weist eine ringförmig umlaufende Nut 8 auf, in die im Montagezustand ein Steckflansch 9 des Turbinengehäuses 2 eingreift. Die Verschweißung erfolgt an den Stellen, die mit den drei Pfeilen ST in 3 gekennzeichnet sind, wobei die zuvor erläuterte Vorgehensweise des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Anwendung kommt.
Wie eingangs ebenfalls bereits erläutert wurde, wird bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform sowohl auf der Seite des Abgaskrümmers 3 als auch auf der Seite des Turbinengehäuses 2 jeweils ein. zugeordneter Adapterring verwendet. Vom Prinzip her ist jedoch auch die Verwendung eines einzigen Adapterrings denkbar um den erforderlichen Positionsausgleich durchzuführen.
Neben der schriftlichen Offenbarung der Erfindung wird hiermit explizit auf deren zeichnerische Darstellung in den 1 bis 3 Bezug genommen.
Bezugszeichenliste

1: Abgasturbolader
2: Turbinengehäuse
3: Abgaskrümmer
4: krümmerseitiger Adapterring
5: turbinengehäuseseitiger Adapterring
6: Einsteckbereich
7: Aufnahmebereich
8: ringförmige Nuten
9: Steckflansch
10: inneres Rohrsystem
11: Steckverbindung
12–15: Flansche der Abgaskrümmer 3 zur Montage am Motor
16: Krümmerauslass
17: Turbinengehäuseeinlass
VS: Verbindungsstelle (Verschweißung zwischen Turbinengehäuse 2 und Abgaskrümmer 3)
VB: Verbindungsbereich
ST: Schweißstellen

Claims

Abgasturbolader (1) – mit einem Turbinengehäuse (2), und – mit einem Abgaskrümmer (3), der mit dem Turbinengehäuse (2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, – dass zwischen dem Turbinengehäuse (2) und dem Abgaskrümmer (3) zumindest ein Adapterring (4, 5) angeordnet ist.
Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein turbinengehäuseseitiger Adapterring (5), der am Turbinengehäuse (2) fixiert ist, und ein krümmerseitiger Adapterring (4) vorgesehen ist, der einerseits am Abgaskrümmer (3) und andererseits am turbinengehäuseseitigen Adapterring (5) fixiert ist.
Abgasturbolader nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinengehäuse (2) als doppelwandiges Blechteil ausgebildet ist.
Abgasturboladers nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaskrümmer (3) als doppelwandiges Blechteil ausgebildet ist.
Doppelwandiges Blech-Krümmermodul – mit einem doppelwandigen Turbinengehäuse (2), und – mit einem doppelwandigen Abgaskrümmer (3), der mit dem Turbinengehäuse (2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, – dass zwischen dem Turbinengehäuse (2) und dem Abgaskrümmer (3) zumindest ein Adapterring (4, 5) angeordnet ist.
Blech-Krümmermodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein turbinengehäuseseitiger Adapterring (5), der am Turbinengehäuse (2) fixiert ist, und ein krümmerseitiger Adapterring (4) vorgesehen ist, der einerseits am Abgaskrümmer (3) und andererseits am turbinengehäuseseitigen Adapterring (5) fixiert ist.
Verfahren zur Herstellung eines doppelwandigen Blech-Krümmermoduls mit folgenden Verfahrensschritten: – Ausbilden eines doppelwandigen Turbinengehäuses (2), – Ausbilden eines doppelwandigen Abgaskrümmers (3), – Fixieren eines Adapterrings (4, 5) entweder am Turbinengehäuse (2) oder am Abgaskrümmer (3), und – Positionieren des jeweils anderen Bauteils (Abgaskrümmer 3 oder Turbinengehäuse 2) zum ersten Bauteil und Fixieren des jeweils anderen Bauteils am Adapterring (4, 5).
Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – Ausbilden eines krümmerseitigen Adapterrings (4), – Ausbilden eines turbinengehäuseseitigen Adapterrings (5), – Befestigen eines Adapterrings (4 oder 5) am jeweils zugeordneten Bauteil (Turbinengehäuse 2 oder Abgaskrümmer 3), – Ausrichten des noch nicht befestigten Bauteils (Abgaskrümmer 3 oder Turbinengehäuse 2) zum ersten Bauteil sowie Ausrichten des zugeordneten Adapterrings (4 oder 5) zum noch nicht befestigten Bauteil, – Verbinden der beiden Adapterringe (4, 5) miteinander, und – Verbinden des noch nicht befestigten Bauteils mit dem zugeordneten Adapterring (4 oder 5).
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch folgenden Verfahrensschritt: – Bearbeitung eines Abgaskrümmerflansches nach dem Verbinden mit dem oder den Adapterring(en) (4, 5) und dem Turbinengehäuse (2).
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Verbindungsschritte Verschweißungen erfolgen.