DE112013000319T5

DE112013000319T5 - Abgasturbolader

Info

Publication number: DE112013000319T5
Application number: DE112013000319.8T
Authority: DE
Inventors: Daniel Buchmann; Thomas Fitting; Oliver Schumnig
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2012-01-16
Filing date: 2013-01-08
Publication date: 2014-08-21
Anticipated expiration: 2033-01-09
Also published as: WO2013109431A1; JP2015505348A; KR102031139B1; US20140348672A1; DE112013000319B4; CN104024601A; JP6012761B2; KR20140109996A; US9822693B2; CN104024601B

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader (1) mit einem Turbinengehäuse (2), mit einem Verdichtergehäuse (3), mit einem Lagergehäuse (4), das eine Lagergehäuseachse (L) aufweist, und mit einer Verbindungseinrichtung (5), zur Verbindung des Lagergehäuses (4) mit dem Verdichtergehäuse (3) und/oder dem Turbinengehäuse (2), die eine Mehrzahl von Verbindungselementen (6) aufweist, die jeweils eine Verbindungselementstirnfläche (7) aufweisen, und die eine der Anzahl der Verbindungselemente (6) entsprechende Anzahl von Bohrungen (8) im Verdichtergehäuse (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (8) und die in die Bohrungen (8) eingesetzten Verbindungselemente (6) in einem spitzen Winkel (α) zur Lagergehäuseachse (L) angeordnet sind, und dass die Verbindungselementstirnflächen (7) auf eine zugeordneten Anlagefläche (9) des Lagergehäuses (4) und/oder Turbinengehäuse (2) aufliegen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Zur Verbindung von Verdichtergehäusen und/oder Turbinengehäusen mit Lagergehäusen von Abgasturboladern werden gemäß dem Stand der Technik zum Beispiel Schrauben mit Unterlegscheiben eingesetzt. Die Schrauben werden in ein Gewinde im Verdichtergehäuse eingeschraubt und klemmen durch die Unterlegscheibe das Lagergehäuse am Verdichtergehäuse fest. Die Schraubrichtung ist dabei vom Lagergehäuse auf das Verdichtergehäuse gerichtet. Bei Anwendungen mit einer Montagerichtung von der Verdichterseite her ist meistens nur eine teilautomatische oder manuelle Montage möglich, da die Zugänglichkeit keine Schraubenzuführung oder automatisches Anziehen der Schrauben erlaubt.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Abgasturbolader der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art zu schaffen, der einen geringeren Montageaufwand zur Verbindung des Lagergehäuses mit dem Verdichtergehäuse und/oder Turbinengehäuse ermöglicht.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Durch die Schrägstellung der Verbindungselemente und Bohrungen im Endmontagezustand der Verbindungselemente ergibt sich eine Anordnung der Bohrungen und der Verbindungselemente winkelig und diametral auf einer gedachten Kegelfläche.
Ferner ergibt sich eine leichte Montierbarkeit der Verbindungselemente und vorzugsweise eine Verwendbarkeit von Verbindungselemente mit Innensechskant und einem sogenannten Innentorx, der eine spezielle Ausführungsform eines Innensechskants darstellt.
Ferner ergibt sich der Vorteil der Automatisierbarkeit der Abgasturbolader-Gehäusemontage bei der Umsetzung auf der Verdichterseite bzw. Turbinenseite, da eine gleiche Einsetzrichtung möglich ist.
Ferner ergibt die Schrägstellung der Bohrungen im Verdichtergehäuse bzw. Turbinengehäuse eine Reduzierung des axialen Bauraumes.
Die Unteransprüche 2 bis 6 haben vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Abgasturboladers zum Inhalt.
In den Ansprüchen 7 bis 9 ist ein erfindungsgemäßes Verdichtergehäuse als selbstständig handelbares Objekt definiert.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt:
1 eine schematisch stark vereinfachte Darstellung eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers,
2 eine schematische vereinfachte Darstellung des am Verdichtergehäuse montierten Lagergehäuses des erfindungsgemäßen Abgasturboladers, und
3 eine perspektivische Darstellung eines Versuchskörpers.
Der erfindungsgemäße Abgasturbolader 1 weist gemäß 1 ein Turbinengehäuse 2, ein Verdichtergehäuse 3 und ein Lagergehäuse 4 auf. Natürlich weist der erfindungsgemäße Abgasturbolader 1 auch alle sonstigen üblichen Bauteile moderner Turbolader auf, die jedoch nachfolgend nicht beschrieben sind, da sie für die Erläuterung der Prinzipien vorliegender Erfindung nicht erforderlich sind.
Das Lagergehäuse 4 kann mit dem Verdichtergehäuse 3 über eine Verbindungseinrichtung 5 verbunden werden, die im Beispielsfall eine Mehrzahl von Schrauben als Verbindungselemente aufweist, von denen in 2 repräsentativ eine Schraube 6 dargestellt ist.
Ferner weist die Verbindungseinrichtung 5 eine der Anzahl der verwendeten Verbindungselemente 6 entsprechende Anzahl von Bohrungen in Form von Gewindelöchern 8 im Verdichtergehäuse 3 auf. In 2 sind wiederum repräsentativ für alle vorgesehenen Gewindelöcher das Gewindeloch 8 dargestellt.
Wie 2 ferner verdeutlicht, sind die Gewindelöcher 8 und folglicherweise die in diese Löcher 8 eingeschraubten Schrauben 6 schräggestellt, was bedeutet, dass sie in einen spitzen Winkel α zur Laderachse bzw. Lagergehäuseachse L angeordnet sind. Bevorzugte Winkelmaße für den Winkel α liegen dementsprechend zwischen 25° bis 65° für den Winkel α. Ein besonders bevorzugter Winkelbereich liegt bei 45° ± 15°, also zwischen 30° bis 60°.
Durch diese winklige Anordnung ergibt sich vorzugsweise eine symmetrische, auf einer gedachten Kegelfläche vorgesehene Anordnung der Achsen der Gewindelöcher 8 und der Schrauben 6.
Wie 2 ferner verdeutlicht, weisen die Schrauben 6 jeweils eine Stirnfläche 7 auf, die auf einer Anlagefläche 9 des Lagergehäuses 4 aufliegt, wenn die Schrauben 6 in die Gewindelöcher 8 eingeschraubt sind. Wie 2 hierzu verdeutlicht, ist die Anlagefläche 9 des Lagergehäuses bzw. einer Lagergehäuserückwand oder eines Lagergehäuseflansches 10 angefast, so dass die Stirnfläche 7 der Schrauben 6 vollflächig auf dieser Anlagefläche 9 aufliegt.
2 verdeutlicht ferner, dass das Verdichtergehäuse 3 mit einem Befestigungsflansch 11 versehen ist, in dem die Gewindelöcher 8 angebracht sind. Der Befestigungsflansch 11 umgibt hierzu den Anschlussbereich 10 (Lagergehäuserückwand oder Lagergehäuseflansch) wie sich dies im Einzelnen aus der Darstellung der 2 erschließt.
Die Zuhaltekraft ergibt sich bei dieser Anordnung aus dem Anzugsmoment und dem Winkel α. Der Winkel α bzw. der in 2 ebenfalls eingezeichnete komplementäre Winkel β der Anlagefläche 9 zur Laderachse bzw. Lagergehäuseachse L kann variiert werden, um den notwendigen Freiraum für das Anziehen der Schrauben 6 zu erhalten. Die Anfasung der Fläche 9 (hier 45°) reduziert hierbei die Flächenpressung zwischen dieser Fläche 9 und der Stirnfläche 7 der Schraube 6.
Vom Prinzip her ist es möglich, einen umlaufenden Befestigungsflansch 11 am Verdichtergehäuse 3 vorzusehen, der soweit in Richtung auf das Lagergehäuse 4 vorspringend ausgebildet ist, dass er, wie in 2 dargestellt ist, den Anschlussbereich 10 umgreifen kann. Alternativ ist es möglich, diesen Befestigungsflansch 11 in einer Mehrzahl von Befestigungslaschen aufzuteilen.
Hierzu kann auf die 3 verwiesen werden, in der ein Versuchskörper VK dargestellt ist, der das Verdichtergehäuse repräsentiert. Bei dieser Darstellung weist der Versuchskörper VK insgesamt vier gleichmäßig um seinen Umfang herum verteilte Laschen L1 bis L4 auf, in denen jeweils die zuvor erläuterten Gewindelöcher (hier mit der Bezugsziffer ”GL” bezeichnet) vorgesehen sind.
Zur Vereinfachung der Darstellung sind in 3 der Anschlussbereich des Lagergehäuses und die Schrauben nicht dargestellt.
Obwohl im vorangegangenen Beispiel als Verbindungselemente Schrauben und als Bohrungen dementsprechende Gewindebohrungen bzw. Gewindelöcher beschrieben worden sind, können als Verbindungselemente auch andere geeignete Elemente, wie beispielsweise Kerbstifte, Spannhülsen oder Ähnliches verwendet werden.
Je nach Art der verwendeten Verbindungselemente weisen die Bohrungen Gewinde auf und bilden damit Gewindebohrungen oder es können auch Bohrungen ohne Gewinde verwendet werden, falls dies die Verwendung der entsprechenden Verbindungselemente erfordert.
Neben der voranstehenden schriftlichen Offenbarung der Erfindung wird hiermit zu deren Ergänzung explizit auf die zeichnerische Darstellung in den 1 bis 3 Bezug genommen.
Bezugszeichenliste

1: Abgasturbolader
2: Turbinengehäuse
3: Verdichtergehäuse
4: Lagergehäuse
5: Verbindungseinrichtung
6: Verbindungselemente (z. B. Schraube, Kerbstift, Spannhülse)
7: Stirnflächen
8: Bohrungen mit Gewinde (Gewindebohrungen) oder ohne Gewinde
9: Anlagefläche
10: Anschlussbereich des Lagergehäuses 4, beispielsweise in Form eines Lagergehäuseflansches oder einer Lagergehäuserückwand
11: Befestigungsflansch, gegebenenfalls aufgeteilt in eine Mehrzahl von Laschen
α, β: Winkel
L: Lagergehäuseachse bzw. Laderachse
VK: Versuchskörper
L1–L4: Laschen
GL: Gewindelöcher

Claims

Abgasturbolader (1) – mit einem Turbinengehäuse (2), – mit einem Verdichtergehäuse (3), – mit einem Lagergehäuse (4), das eine Lagergehäuseachse (L) aufweist, und – mit einer Verbindungseinrichtung (5), • zur Verbindung des Lagergehäuses (4) mit dem Verdichtergehäuse (3) und/oder dem Turbinengehäuse (2), • die eine Mehrzahl von Verbindungselementen (6) aufweist, die jeweils eine Verbindungselementstirnfläche (7) aufweisen, und • die eine der Anzahl der Verbindungselemente (6) entsprechende Anzahl von Bohrungen (8) im Verdichtergehäuse (3) und/oder Turbinengehäuse (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, – dass die Bohrungen (8) und die in die Bohrungen (8) eingesetzten Verbindungselemente (6) in einem spitzen Winkel (α) zur Lagergehäuseachse (L) angeordnet sind, und – dass die Verbindungselementstirnflächen (7) auf einer zugeordneten Anlagefläche (9) des Lagergehäuses (4) aufliegen.
Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen (S) der Verbindungselemente (6) und der Bohrungen (8) symmetrisch auf einer gedachten Kegelfläche angeordnet sind.
Abgasturbolader nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) etwa 25° bis 65°, insbesondere 30° bis 60°, beträgt.
Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (8) in einem Befestigungsflansch (11) des Verdichtergehäuses (3) und/oder Turbinengehäuses (2) angeordnet sind, der einen Verbindungsbereich (10) des Lagergehäuses (4) umgibt.
Abgasturbolader nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsflansch (11) in eine Mehrzahl von Laschen aufgeteilt ist.
Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagefläche (9) angefast ist.
Verdichtergehäuse (3) und/oder Turbinengehäuse eines Abgasturboladers (1), der eine Laderachse (L) aufweist, – mit mindestens einem Befestigungsflansch (11), und – mit einer Mehrzahl von Bohrungen (8), die in Umfangsrichtung beabstandet zueinander auf dem Befestigungsflansch (11) angeordnet sind, – wobei die Bohrungen (8) in einem spitzen Winkel (α) zur Laderachse (L) angeordnet sind.
Verdichtergehäuse und/oder Turbinengehäuse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) etwa 25° bis 65°, insbesondere 30° bis 60°, beträgt.
Verdichtergehäuse und/oder Turbinengehäuse nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsflansch (11) in eine Mehrzahl von Laschen aufgeteilt ist, die beabstandet zueinander angeordnet sind und in denen die Bohrungen (8) vorgesehen sind.