DE112012004142T5

DE112012004142T5 - Abgasturbolader

Info

Publication number: DE112012004142T5
Application number: DE112012004142.9T
Authority: DE
Inventors: Jürgen Tschirschke
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2011-11-23
Filing date: 2012-11-19
Publication date: 2014-06-26
Also published as: KR20140097371A; CN103890345B; JP6111260B2; CN103890345A; US9850810B2; WO2013078115A1; KR101989455B1; US20140322006A1; JP2014533806A

Abstract

Die Erfindung betrifft Abgasturbolader (1) mit einem Verdichterrad (2); mit einem Turbinenrad (3); und mit einer Welle (4), auf der das Verdichterrad (2) und das Turbinenrad (3) verdrehgesichert angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinenrad (3) eine Durchgangsausnehmung (5) aufweist, in der ein erster Endbereich (6) der Welle (4) angeordnet ist, und dass das Turbinenrad (3) zwischen einem stirnseitigen, mit dem Endbereich (6) verbundenen Anschlag (7) und einer verdichterradseitigen, auf der Welle (4) fixierten Wellenhülse (8) verspannt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei einem gattungsgemäßen Abgasturbolader wird das Turbinenrad mit der Welle verlötet oder verschweißt, was bei der Montage aufgrund von thermischem Verzug unter Umständen Probleme bereiten kann und überdies relativ aufwändig ist.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Abgasturbolader der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art zu schaffen, bei dem das Turbinenrad ohne einen Stoffschluss mit der Welle auf technisch einfache Art und Weise sicher verbunden werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1.
Erfindungsgemäß ist das Turbinenrad, insbesondere in Form eines TiAl-Turbinenrades, mit einer Durchgangsausnehmung bzw. Durchgangsbohrung versehen und kann dementsprechend bis zu einem auf der Welle fixierten Anschlag auf die Welle geschoben werden. Danach kann eine Wellenhülse auf die Welle verschoben werden, mit Hilfe derer das Turbinenrad auf unterschiedliche Art und Weise sicher auf der Welle fixiert werden kann.
Hierbei dient die eine Stirnseite der Wellenhülse als Anlage am Turbinenrad und die andere Stirnseite der Hülse fungiert als Wellenschulter für einen auf der Welle angeordneten Wellenverband. Durch die große Länge dieses Wellenverbandes kann ein guter Zugankereffekt erreicht werden.
Somit erfordert die erfindungsgemäße Anordnung des Abgasturboladers weder einen Löt- noch einen Schweißvorgang.
Neben den zuvor bereits erwähnten Vorteilen ergibt sich der Vorteil, dass der vom Wellenverband und der Welle gebildete Läufer nach der Montage der Wellenhülse im Bedarfsfalle bearbeitet werden kann.
Ferner ermöglicht die erfindungsgemäße Anordnung die Realisierung einer Wärmedrossel und es ergibt sich ein einfaches Handling der Gesamtanordnung bei deren Montage.
Ferner ergibt sich der Vorteil, dass die Abmessungen des Abgasturboladers bzw. seines Läufers nicht verändert werden, so dass der erfindungsgemäße Läufer in vorhandenen Baureihen montiert werden kann.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.
Hierbei zeigt die einzige Figur der Zeichnung einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Abgasturbolader, wobei zur Vereinfachung der Darstellung nur die oberhalb der Ladeachse A angeordnete Hälfte der Bauteile des Abgasturboladers ohne Verdichter- und Turbinengehäuse dargestellt sind.
Demgemäß weist der Abgasturbolader 1 ein Verdichterrad 2 und ein Turbinenrad 3 auf, die jeweils auf einer Welle 4 verdrehgesichert angeordnet sind.
Erfindungsgemäß weist zur Vermeidung der Notwendigkeit einer Löt- oder Schweißverbindung das Turbinenrad 3 eine Durchgangsausnehmung 5 auf. Durch Aufschieben des Turbinenrades 3 auf die Welle 4 wird ein erster Endbereich 6 der Welle 4 innerhalb der Durchgangsausnehmung 5 angeordnet.
Ferner zeigt die Figur, dass das Turbinenrad 3 zwischen einem stirnseitigen, am Endbereich 6 fixierten Anschlag 7 und einer Wellenhülse 8 angeordnet ist, die verdichterradseitig auf der Welle 4 angeordnet ist.
Zur Verdrehsicherung kann das Turbinenrad 3 beispielsweise mit einer in der Figur nicht näher dargestellten Polygonanordnung versehen sein, die komplementäre Polygonformen in der Durchgangsausnehmung 5 und auf dem Endbereich 6 der Welle 4 vorsieht. Alternativ könnte eine stirnseitige Formschlusseinrichtung, beispielsweise in Form einer Stift-Lochanordnung vorgesehen sein, bei der Sicherungsstifte entweder in der Stirnseite des Turbinenrades 3 oder der benachbarten Stirnseite des Anschlages 4 und im jeweils anderen Teil Ausnehmungen vorgesehen sind, in die die Stifte der Stiftanordnung eingreifen.
Zur Verspannung des Turbinenrades 3 sind unterschiedliche Möglichkeiten gemäß den Prinzipien vorliegender Erfindung gegeben.
Eine Alternative ist das Verschrauben der Wellenhülse 8 auf der Welle 4 oder ein Verpressen der Wellenhülse 8 mittels einer Presspassung auf der Welle 4. Bei dieser Option ist das Turbinenrad 3 zwischen dem Anschlag 7 und einer Stirnfläche 8A der Wellenhülse 8 verspannt. In diesem Falle bildet die andere Stirnseite bzw. Stirnfläche 8B der Wellenhülse 8 eine Wellenschulter für einen Wellenverband 9, der im dargestellten Beispielsfalle das Verdichterrad 2, eine sich daran in Richtung auf das Turbinenrad 3 anschließende Dichtungsbuchse 10, einen sich daran anschließenden Lagerbund 11, eine sich daran wiederum anschließende Buchse 13 und einen sich an diese wiederum anschließenden Lagerbund 12 umfasst, der im Endmontagezustand an der Stirnfläche 8B anliegt, wie sich dies im Einzelnen aus der Figur ergibt.
Alternativ zu der zuvor erläuterten Verspannung des Turbinenrades 3 auf der Welle 4 ist es möglich, dass die Wellenhülse 8 lose auf die Welle 4 aufgebracht wird und über den zuvor erläuterten Wellenverband 9 verspannt wird. Hierzu kann eine Wellenmutter 14 vorgesehen sein, die sich an eine nach außen weisende Stirnfläche 2A des Verdichterrades 2 anlegt und somit das Turbinenrad 3 über das Verdichterrad 2 und den zuvor erläuterten Wellenverband 9 sowie die lose auf der Welle 4 aufgebrachte Wellenhülse 8 verspannen kann. Insbesondere bei dieser Anordnung ergibt sich ein sehr guter Zugankereffekt und damit eine sehr sichere Verspannung sowohl des Turbinenrades 3 als auch des Verdichterrades 2, das ebenfalls eine Durchgangsausnehmung 16 aufweist, so dass es auch auf die Welle 4 aufgeschoben werden kann.
Neben den eingangs erläuterten Vorteilen einer vereinfachten Montage und eines Vermeidens eines Stoffschlusses ergibt die zuvor erläuterte erfindungsgemäße Ausbildung des Abgasturboladers 1 die Möglichkeit des Vorsehens einer Wärmedrossel 15 im Endbereich 6 der Welle 4.
Die zuvor beschriebene Ausführungsform ist insbesondere vorteilhaft, wenn das Material des Verdichterrades 3 Titaniumaluminid ist.
Neben der vorstehenden schriftlichen Offenbarung wird hiermit explizit zur Ergänzung der Offenbarung der Erfindung auf die zeichnerische Darstellung der einzigen Figur Bezug genommen.
Bezugszeichenliste

1: Abgasturbolader
2: Verdichterrad
2A: äußere Stirnfläche des Verdichterrades 2
3: Turbinenrad
4: Welle
5: Durchgangsausnehmung
6: erster Endbereich der Welle 4
7: Anschlag
8: Wellenhülse
8A, 8B: Stirnflächen bzw. Stirnseiten der Wellenhülse
9: Wellenverband
10: Dichtungsbuchse
11, 12: Lagerbunde
13: Buchse zwischen den Lagerbunden
14: Wellenmutter
15: Wärmedrossel
16: Durchgangsausnehmung des Verdichterrades 2
17: zweiter Endbereich der Welle 4
18: Axiallageranordnung
19: Dichtungsbuchsenabschnitt der Wellenhülse 8
20: Lagergehäuse
21: Hitzeschild
A: Laderachse

Claims

Abgasturbolader (1) – mit einem Verdichterrad (2); – mit einem Turbinenrad (3); und – mit einer Welle (4), auf der das Verdichterrad (2) und das Turbinenrad (3) verdrehgesichert angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, – dass das Turbinenrad (3) eine Durchgangsausnehmung (5) aufweist, in der ein erster Endbereich (6) der Welle (4) angeordnet ist, und – dass das Turbinenrad (3) zwischen einem stirnseitigen, mit dem Endbereich (6) verbundenen Anschlag (7) und einer verdichterradseitigen, auf der Welle (4) fixierten Wellenhülse (8) verspannt ist.
Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinenrad (3) zur Verdrehsicherung mittels einer Polygonanordnung auf dem ersten Endbereich (6) der Welle (4) angeordnet ist.
Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinenrad (3) durch eine stirnseitige Formschlusseinrichtung, die mit dem Anschlag (7) zusammenwirkt, verdrehgesichert ist.
Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenhülse (8) auf die Welle (4) aufgeschraubt ist.
Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenhülse (8) mittels einer Presspassung auf der Welle (4) verpresst ist.
Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenhülse (8) lose auf der Welle (4) angeordnet ist und über einen Wellenverband (9) verspannt ist.
Abgasturbolader nach einem Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenverband (9) das Verdichterrad (2) und eine zwischen dem Verdichterrad (2) und der Wellenhülse (8) auf der Welle (4) angeordnete Anordnung aus einer Dichtungsbuchse (10), zwei Lagerbunden (11, 12) und einer zwischen den Lagerbunden (11, 12) angeordneten Buchse (13) umfasst und zur Verspannung eine am Verdichterrad (2) außenseitig anliegende auf die Welle (4) aufgeschraubte Wellenmutter (14) vorgesehen ist.
Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Endbereich (6) der Welle (4) eine Wärmedrossel (15) vorgesehen ist.
Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Verdichterrades (3) Titaniumaluminid ist.
Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdichterrad (2) eine Durchgangsausnehmung (16) zur Aufnahme eines zweiten Endbereiches (17) der Welle (4) aufweist.