DE69510777T2

DE69510777T2 - Turbolader

Info

Publication number: DE69510777T2
Application number: DE69510777T
Authority: DE
Inventors: Stephen O'hara
Original assignee: BORG WARNER AUTOMOTIVE TURBO S
Current assignee: Borg-Warner Automotive Turbo Systems Ltd Brad
Priority date: 1994-03-19
Filing date: 1995-03-17
Publication date: 2000-01-13
Anticipated expiration: 2015-03-18
Also published as: FI963672A; WO1995025878A3; WO1995025878A2; JPH09510528A; GB9405440D0; FI963672A0; US6415846B1; DE69510777D1; ATE182199T1; EP0752055A1; JP3715986B2; EP0752055B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Turbolader und befasst sich insbesondere mit Problemen, welche mit dem zusammenhängen, was als Lageneinstellung von Turboladern bekannt ist.
Ein Turbolader enthält grundsätzlich einen Kompressor und eine Turbine, welche miteinander gekuppelt sind, meist durch eine gemeinsame Welle. Die Abgase des Motors werden der Turbine zugeführt und treiben die Turbine und die gemeinsame Welle rotatorisch an. Hierdurch wird der Kompressor angetrieben, der dazu benutzt wird, Luft in den Motor zu pressen.
Der Kompressor hat ebenso wie die Turbine einen Einlass und einen Auslass. Bei jedem vorhandenen Motor gibt es eine optimale Position für die Anordnung des Einlasses und/oder Auslasses des Kompressors und eine optimale Position für die Anordnung des Einlasses und/oder Auslasses der Turbine. Die Position des Kompressors hat bei verschiedenen Motoren nicht notwendigerweise dieselbe Lage relativ zur Position der Turbine.
Es war deshalb früher notwendig, Mittel zum Festklemmen des Kompressorgehäuses an dem Turbinengehäuse in unterschiedlichen Positionen vorzusehen, so dass die Lage des Kompressorgehäuses in Bezug auf das Turbinengehäuse verstellt werden konnte, um sich jedem vorhandenen Motor anzupassen.
Das macht nicht nur den Gebrauch von komplizierten Klemmringen und zugeordneten Dichtungen erforderlich, vielmehr ist auch eine sehr komplizierte Spannvorrichtung notwendig, um die Gehäuse vor ihrem Zusammenklemmen zu halten und auszurichten, was beispielsweise die EP-A-240891 zeigt.
Ein weiteres bei den bekannten Turboladern vorhandenes Problem liegt darin, dass beim Herstellen der Gehäuse aufwendiges Fräsen und Bohren erforderlich ist.
Die CH-A-225596 offenbart ein Verfahren zum Gießen von Kurbelwellen, bei dem vor dem Gießen ein gegenseitiges Ausrichten von Bauteilen festgelegt wird.
Wir haben jetzt ein Verfahren zur Herstellung von Turboladern entwickelt, welches die vorgenannten Probleme beseitigt oder wesentlich vermindert.
Gemäß der Erfindung weist ein Verfahren zur Herstellung eines Turboladers das Konstruieren eines Turboladergehäuses auf, das einen Kompressorgehäusebereich, einen Turbinengehäusebereich und einen Verbindungsbereich hat, wobei zumindest die Geometrie des Verbindungsbereiches kreisförmig ist und konzentrisch zu einer gemeinsamen, durch alle drei Bereiche führenden Mittellinie ausgerichtet ist und bei welchem dann das Gehäuse als Gussteil erzeugt wird, wobei die Lage der Kompressorauslassachse in Bezug auf die Turbineneinlassachse vor dem Gießen durch geeignete Anpassung der beim Gießen verwendeten Form eingestellt wird.
Es können beispielsweise ein Kompressorgehäuse-Formbereich und ein Turbinengehäuse-Formbereich vorhanden sein, wobei die beiden Formbereiche vor dem Gießen zueinander um die genannte Mittellinie verdrehbar sind.
Bevorzugt wird, dass jeder Einlass und Auslass des Gehäuses kreisförmig ist und eine ringförmige Nut hat, so dass die Verbindungen zu den anderen Bauteilen durch ringförmige Dichtungen und Klemmringe erfolgen kann, beispielsweise durch als MARNAN-Fittings bekannte Klemmringe.
Vorzugsweise werden die Abmessungen jedes Einlasses und Auslasses im Wesentlichen identisch ausgeführt, so dass eine einzige Klemmarmaturgröße zum Verbinden mit anderen Bauteilen benutzt werden kann.
Die Erfindung schließt die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Serie von unterschiedlichen Turboladern mit unterschiedlichen Einstellungen der genannten Lage ein.
Die Erfindung schließt einen Turbolader ein, welcher ein Gehäuse hat, welches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde.
Es kann eine Serie von unterschiedlichen Turboladern geben, die unterschiedliche Einstellungen der genannten Lage aufweisen.
Die Erfindung schließt eine Gießvorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein, die einen Kompressorgehäuse-Formbereich und einen Turbinengehäuse- Formbereich hat und bei der die beiden Formbereiche zueinander verdrehbar sind.
Besondere Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen als Beispiele beschrieben, in denen zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Turboladergehäuses, in Richtung der Mittellinie des Gehäuses gesehen,
Fig. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles II gemäß Fig. 1,
Fig. 3 eine mit Fig. 1 ähnliche Ansicht, aber von einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Turboladergehäuses, und
Fig. 4 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles IV gemäß Fig. 3.
Zunächst wird auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen. Dort wird ein Turboladergehäuse gezeigt, der einen Kompressorbereich 10, einen Turbinenbereich 11 und einen Verbindungsbereich 12 hat. Eine gemeinsame Mittellinie 13 erstreckt sich durch das Gehäuse.
Der Kompressorbereich hat einen Einlass 14 und einen Auslass 15. Der Turbinenbereich hat einen Einlass 16 und einen Auslass 17.
Das Gehäuse wird aus duktilem Eisen in einem Gießverfahren erzeugt. Der Fig. 1 ist zu entnehmen, dass die Achse 18 des Kompressorauslasses 15 90º zur Achse 19 des Turbineneinlasses verläuft.
Unterschiedliche Motoren können unterschiedliche Lagen der Achse 18 in Bezug auf die Achse 19 erfordern. Die Erfindung erlaubt es, die Lageneinstellung vor der Herstellung auszuwählen. Da die Geometrie des Verbindungsbereiches 12 des Gehäuses kreisförmig und konzentrisch in Bezug auf die Achse 13 ist, können Bereiche der Form, welche beim Gießen benutzt wird, zueinander um die Achse 13 verstellt werden, um jede beliebige Lageneinstellung herbeizuführen.
In den Fig. 3 und 4 wird als Beispiel eine zweite Ausführungsform eines Gehäuses gezeigt, welches im Wesentlichen mit dem in den Fig. 1 und 2 gezeigten Gehäuse identisch ist, weshalb gleiche Bezugszeichen benutzt wurden. Es ist jedoch zu sehen, dass die Kompressorauslassachse 18 sich jetzt in der gleichen Richtung erstreckt wie die Lage des Turbineneinlasses 19 und diese nicht 90º zueinander erstrecken. Jede beliebige Lageneinstellung kann gewählt werden.
Da die Lageneinstellung während der Herstellung ausgewählt wird, ist kein kompliziertes Lageneinstellen nach der Herstellung erforderlich und es werden keine speziellen Teile benötigt, um Gehäuseteile zusammenzuklemmen. Die Kunden erhalten genau diejenige Lageneinstellung, welche sie verlangt haben und die gewünschte Lage kann anschließend nicht aus ihrer Ausrichtung herausgelangen.
Die Herstellung des Gehäuses findet in einer einzigen Verfahrensstufe statt. Kein Fräsen und Bohren ist erforderlich.
Die Montagezeit für den Turbolader wird wesentlich vermindert.
Weil das Gehäuse als ein einziges Bauteil ausgebildet ist, besteht die Gefahr unerwünschter Wärmeleitung von der Turbine zu dem Kompressor, jedoch kann man diese minimieren, indem man an das Gehäuse Stege und Rippen angießt, wie das in den Fig. 2 und 4 bei 20 gezeigt ist. Alternativ kann man eine Luft- oder Wasserumkleidungen vorsehen, beispielsweise als gegossener, integraler Be standteil des Turbinenbereiches oder des mittleren Bereiches oder beider Bereiche.
Ein weiterer Vorteil der in den Zeichnungen gezeigten Gehäuseausführungen liegt darin, dass wir nicht nur das Fräsen und Bohren, sondern auch die Notwendigkeit des Schneidens von Innengewinden vermieden haben. Herkömmliche Gehäuse werden üblicherweise an den Einlässen und Auslässen durch miteinander verschraubte Flansche verbunden. Das erfordert Bohren und Gewindeschneiden von Schraublöchern.
Bei den gezeigten Ausführungsformen ist jeder Einlass oder Auslass kreisförmig und hat eine ringförmige Nut 21. Das ermöglicht es, eine Verbindung mittels eines Klemmringes und geeigneter Dichtungen mit einem ähnlich geformten Bauteil zu erzeugen. Der Klemmring hat beispielsweise eine U-förmige oder V-förmige Nut in seiner inneren Mantelfläche, so dass eine Wand des Klemmrings in einer der Nuten 21 und die andere Wand des Klemmringes in einer ähnlichen Nut des Bauteils sitzen kann, mit dem das Gehäuse verbunden ist. Als MARMAN-Fittings bekannte Verbindungsstücke können beispielsweise benutzt werden.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass jeder der Einlässe und Auslässe und jede der dazu gehörenden Nuten 21 von gleicher Größe sind, so dass nur eine Klemmringgröße auf Lager gehalten werden muss, um alle notwendigen Anschlüsse am Gehäuse zu bilden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Turboladers, bei welchem ein Turboladergehäuse konstruiert wird, das einen Kompressorgehäusebereich (10), einen Turbinengehäusebereich (11) und einen Verbindungsbereich (12) hat, wobei zumindest die Geometrie des Verbindungsbereiches kreisförmig ist und konzentrisch zu einer gemeinsamen, durch alle drei Bereiche führenden Mittellinie (13) ausgerichtet ist und bei welchem dann das Gehäuse als Gussteil erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der Kompressorauslassachse (18) in Bezug auf die Turbineneinlassachse (19) vor dem Gießen durch geeignete Anpassung der beim Gießen verwendeten Form eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Kompressorgehäuse-Formbereich und ein Turbinengehäuse-Formbereich benutzt werden und die beiden Formbereiche vor dem Gießen zueinander um die genannte Mittellinie verdrehbar sind.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem jeder Einlass und Auslass des Gehäuses (14, 15, 16, 17) kreisförmig ist und eine ringförmige Nut (21) hat, so dass die Verbindungen zu den anderen Bauteilen durch ringförmige Dichtungen und Klemmringe erfolgen kann.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Abmessungen jedes Einlasses und Auslasses (14, 15, 16, 17) im Wesentlichen identisch sind, so dass eine einzige Klemmarmaturgröße zum Verbinden mit anderen Bauteilen benutzt werden kann.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, welches zum Herstellen einer Serie von unterschiedlichen Turboladern mit unterschiedlichen Einstellungen der genannten Lage verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem jede beliebige Einstellung der genannten Lage ausgewählt werden kann.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Turboladergehäuse aus duktilem Eisen hergestellt wird.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem unerwünschte Wärmeleitung durch Angießen von Stegen und Rippen (20) an das Gehäuse minimiert wird.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem unerwünschte Wärmeleitung durch Umkleidungen für Luft oder Wasser minimiert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Umkleidungen für Luft oder Wasser als integraler Bestandteil des Turbinengehäusebereiches gegossen sind.

11. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Umkleidungen für Luft oder Wasser als integraler Bestandteil des Verbindungsbereiches (12) gegossen sind.

12. Gießvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, welche einen Kompressorgehäuse-Gießbereich und einen Turbinengehäuse-Gießbereich hat und bei der die beiden Gießbereiche zueinander verdrehbar sind.