WO2011057888A2 - Abgasturbolader, kraftfahrzeug und verfahren zur montage eines abgasturboladers - Google Patents

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compressor
clamping device
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Definitions

  • Exhaust gas turbocharger motor vehicle and method for mounting an exhaust gas turbocharger
  • the present invention relates to a Abgasturbo ⁇ loader, a motor vehicle and a method for assembling such an exhaust gas turbocharger.
  • DE 10 2004 041 166 AI describes the known structure ei ⁇ nes exhaust gas turbocharger for a motor vehicle, the Wesentli ⁇ Chen from a radial turbine and a arranged in the intake of Mo ⁇ tors radial compressor with a compressor wheel, which rotatably via a turbocharger shaft with a turbine is coupled to the radial turbine.
  • the exhaust ⁇ current which has a high kinetic and thermal energy on ⁇ , drives during operation of the turbine wheel, which is displaced via the coupling with the turbocharger shaft, the compressor wheel in Rotati ⁇ on.
  • the centrifugal compressor draws in air and compress this tet, whereby in the intake duct of the engine a entspre ⁇ accordingly larger mass of fresh air and thus more oxygen is available than in a conventional vacuum motor. This increases the engine medium pressure and thus the engine torque, which leads to a higher power output of the engine.
  • the turbocharger includes a turbocharger housing, which consists of a compressor housing for receiving the compressor wheel, a turbine housing for accommodating the turbo binenrades and a bearing housing for receiving the Turbola ⁇ the shaft substantially.
  • a turbocharger housing which consists of a compressor housing for receiving the compressor wheel, a turbine housing for accommodating the turbo binenrades and a bearing housing for receiving the Turbola ⁇ the shaft substantially.
  • These compressor, turbine and Lagerge ⁇ housing are connected to each other via screws or clamping devices.
  • the turbine housing and the bearing housing are Because of the high thermal load to which they are exposed via the exhaust gas flow, usually designed as heavy and thus kos ⁇ tenintensive cast iron components, which are preferably connected to each other via tie bolts. For assembly, these tie rod bolts are passed through the bearing housing and bolted to the turbine housing.
  • the compressor housing which has little thermal loading, is typically designed as a comparatively lightweight and easy-to-manufacture aluminum die casting component.
  • the definition of the compressor housing on Lagerge ⁇ housing is typically carried out by means of a Flanschkonstrukti ⁇ on, usually a circumferential collar of the bearing housing in ei ⁇ ne corresponding recess is introduced on the compressor housing and the bearing housing is pressed by means of a screw force ⁇ conclusive to the compressor housing. Between the compressor housing and the bearing housing consists in
  • wedge ring connections are structurally more complex than screw connections and thus not preferred.
  • assembly of a wedge ring is not automatable and must also be done manually, but this is to be avoided in the course of increasing automation.
  • strap connections require a complex structural redesign of the flange of the compressor housing and the bearing housing and are just ⁇ if only manually and thus costly and time consuming to assemble. This is understandably to be avoided.
  • the present invention has the object to improve the assembly of the housing components in ei ⁇ nem exhaust gas turbocharger.
  • An exhaust gas turbocharger particularly for a Verbrennungsmo ⁇ tor a motor vehicle, having a bearing housing about the location ⁇ tion a rotor shaft, a compressor housing for on ⁇ acquisition of a compressor wheel, with a clamping device, WEL ches has a first arm portion and an engaging portion, wherein the first Arm section at least section ⁇ way rests on a surface of the bearing housing and with a counter-clamping device having a head portion and a mating engagement portion, wherein the head portion at least partially rests on a first surface of the compressor housing and wherein the mating engagement ⁇ section with the engaging portion so in formschlüssi ⁇ contact can be brought, that the bearing housing and the United ⁇ denser housing are positively connected to each other.
  • a motor vehicle which is equipped with such an exhaust gas turbocharger.
  • a method for assembling such an exhaust gas turbocharger comprising the successive assembly steps: mounting the turbine housing on a mounting device; Connecting the bearing housing to the turbine housing using tie rod bolts, wherein the tie rod bolts are passed from a side of the bearing housing facing away from the turbine housing through the bearing housing; Connecting the Verdich ⁇ tergeophuses with the bearing housing using the clamping device and the counter-clamping device, wherein the counter-clamping device of a bearing housing facing away from the compressor housing through the compressor housing by ge ⁇ leads and unclamping the turbine housing from the Monta ⁇ gevorraum.
  • the idea underlying the present invention now consists inter alia in that the compressor housing and the bearing housing are non-positively connected to one another by the form-lockingly engaged with the Gegenspannein ⁇ direction tensioning device.
  • the mounting direction of the counter-clamping devices takes place from a side facing away from the bearing housing of the compressor housing in the same Monta ⁇ direction of Wegankerschrauben the turbine housing, whereby the turbocharger during assembly in the mounting device does not have to be recaptured and manually mounted.
  • the counter-clamping device is guided at least in sections through a recess in the compressor housing. In this way, an advantageous self-alignment of the screwed housing parts is possible during assembly of the counter-clamping device, which simplifies the assembly of the turbocharger according to the invention.
  • the arm portion includes a first supporting portion for on ⁇ layer on the surface of the bearing housing and a first intermediate portion for transmitting a force from the engagement portion of the clamping device on the first support portion.
  • the first support section forms a line-shaped contact area with the surface of the bearing housing.
  • the surface pressure is reduced in the contact area between the first support portion and the surface of the bearing housing.
  • the clamping device on an elastic material, in particular a resilient element, whereby a bias voltage between the bearing housing and the compacting tergephaseuse can be generated.
  • the engagement section and the counter engagement section have threads on which the formschlüs ⁇ sigen contacts are formed. This will simply and inexpensively manufacturable way a form ⁇ positive contact between the chuck and the overall allows genspann sensible.
  • the engagement portion is arranged in a connected state of the bearing housing and the compressor housing at least in sections between the first surface of the compressor tergephaseuses and the surface of the bearing housing.
  • the clamping device has a second arm portion, which at least partially ⁇ rests on a second surface of the compressor housing, wherein the second surface is substantially entge ⁇ genforce and spaced from the first surface of Ver ⁇ Dichtergeophuses is arranged. Due to the second Armab ⁇ cut the required pressing force between the bearing housing and the Ver Whyrgephaseu ⁇ se distributed, whereby the surface pressure achieved is significantly reduced. This allows the reliable ⁇ ness of the connection between the bearing housing and Ver emphasizerge- increased housing.
  • the second arm portion of the clamping device on a second support portion for supporting the second surface of the compressor housing and a second septab ⁇ section for transmitting a force from the engagement portion of the clamping device on the second support portion.
  • the second bearing portion forms a linear contact area with the second surface of the compressor housing. This reliably prevents the permissible surface pressure of the aluminum material of the compressor housing is exceeded. This increases the relia ⁇ permeability and durability of the exhaust gas turbocharger according to the invention.
  • the engagement portion of the tensioning device is disposed in front of the first and second surfaces of the compressor housing and in front of the surface of the bearing housing.
  • the turbocharger includes a turbine with a Turbinenge ⁇ housing in which a turbine wheel is arranged and a compressor with the compressor casing and the compressor wheel, wherein the rotor shaft connecting the turbine wheel and the compaction ⁇ terrad rotation and wherein the Turbine housing is connected to the bearing housing by Glasankerschrauben.
  • FIG. 1 is a partial view of a cross section through ei ⁇ ne preferred embodiment of an inventive exhaust gas turbocharger.
  • FIG. 2 is a partial view of a cross section through ei ⁇ ne further preferred embodiment of an exhaust gas turbocharger according to the invention
  • Fig. 3 is a perspective view of a preferred embodiment
  • FIG. 1 Embodiment of a clamping device of the exhaust gas turbocharger according to the invention shown in FIG. 1; a perspective view of another preferred embodiment of a clamping device of the exhaust gas turbocharger invention according to FIG. 2; and
  • Fig. 5 is a plan view of a preferred execution ⁇ form of an internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger OF INVENTION ⁇ to the invention shown in FIG. 1 or FIG. Second
  • Fig. 1 illustrates a partial view of a cross section through a preferred embodiment of an exhaust gas turbocharger according to the invention.
  • Fig. 1 shows first two housing components 3, 5, which are designed as a bearing housing 3 and as a compressor housing 5 of a Abgasturbo ⁇ loader.
  • the bearing housing 3 has a bearing housing flange vorzugt be ⁇ circular executed 35 having a preferably cylindrically shaped outer surface 36th Alternatively, the bearing housing flange 35 may also have a rectangular or any other geometric shape.
  • the preferably cylindrical outer surface 36 is guided on a correspondingly cylindrical inner surface 37 of a compressor housing flange 38.
  • the bearing housing 3 is designed with a cylindrical inner surface and the compressor housing 5 according to ei ⁇ ner cylindrical outer surface.
  • the bearing housing The seflansch 35 has a arranged on the cylindrical outer surface 36 sealing ring groove 39, which preferably rotates about the entire bearing housing flange 35.
  • a sealing ring 40 is arranged in the sealing ring groove 39.
  • the sealing ring 40 is preferably designed as an O-ring.
  • the bearing housing flange 35 further has an axial contact surface 41, which is aligned approximately perpendicular to the cylindrical outer surface 36 on.
  • a surface 7 of the bearing housing 3 is arranged approximately parallel and spaced from the axial contact surface 41 of the bearing housing 3.
  • the Ver emphasizergeophensch 38 has an axial contact surface 42, 37 of which Ver Whyrgeophenu ⁇ seflansches is approximately perpendicular to the cylindrical inner surface 38th
  • the axial contact surface 42 of the Ver ⁇ dichtergephaseflansches 38 contacts the axial contact surface 41 of the bearing housing flange 35.
  • the compressor housing 5 further comprises a first surface 8 and a second upper surface 30 ⁇ .
  • the second surface 30 forms a boundary of the externa ⁇ ßere Ver emphasizergeophenflansches 38.
  • the first surface 8 and second surface 30 are arranged approximately perpendicular to the cylindrical inner surface 37 of Ver Whyrgeophuseflansches 38th
  • the first surface 8 and the second surface 30 are spaced apart from one another ⁇ ordered, wherein the axial contact surface 42 of the compressor housing housing ⁇ 38 is disposed between the first surface 8 and the second surface 30.
  • the compressor housing 5 comprises recesses 9, which are preferably arranged gleichze ⁇ SSIG distributed around a flange circumference of Ver emphasizergepatuseflansches 38 preferred.
  • the recess 9 is be ⁇ vorzugt parallel to the cylindrical inner surface 37 of the Ver emphasizergeophuseflansches 38 aligned.
  • the housings 3, 5 are preferably designed as cast metal components, wherein the surfaces 7, 8, 30, 36, 37, 41, 42 for producing a corresponding surface quality are preferably machined exciting.
  • Fig. 1 further shows a counter-clamping device 20, which is guided through the recess 9.
  • the counter-clamping device
  • the counter-clamping device 20 has a head portion 21 and a Jacobeingriffsab ⁇ section 22.
  • the counter-clamping device 20 is example ⁇ formed as a cylinder head screw.
  • the 21 of the counter-clamping device 20 is arranged on the first surface 8 of the compressor housing 5.
  • an under ⁇ washer 43 is provided between the head portion 21 and the first surface 8.
  • An engagement portion 12 of a clamping device 10 is in positive contact with the counter-engagement portion 22 of the counter-clamping device 20.
  • the engagement portion 12 is preferably provided with an internal thread which cooperates with a corresponding external thread of the counter-engagement portion 22 of the counter-clamping device 20 ⁇ .
  • the tensioning device 10 furthermore has a first arm section 11.
  • the arm portion 11 of the direction Clamping device 10 comprises a first support portion 13 and ei ⁇ NEN first intermediate portion fourteenth
  • the first Auflageab ⁇ section 13 bulges out in the axial direction of the clamping device 10 via the first intermediate portion 14.
  • the bearing housing 3 is preferably out as a cast iron component ⁇ leads.
  • the clamping device 10, the counter-clamping device 20 are preferably formed of steel materials and the Ver ⁇ denser housing 5 is preferably formed from a Aluminiumgusslegie ⁇ tion. Alternatively, various other metallic materials, ceramic materials and / or composite materials can be used for the aforementioned components.
  • a multiplicity of clamping devices 10 and counter-clamping devices 20 are arranged distributed uniformly around the circumference of the compressor housing flange 38.
  • the function of the clamping device 10 and the counter-clamping device 20 will be described below by way of example for an arrangement with a clamping device 10 and a counter-clamping device 20.
  • the first bearing portion 13 of the clamping device 10 is preferably in a linear contact with the surface 7 of the bearing housing 3.
  • Engaging portion 12 and the counterpart engaging part 22, the first intermediate portion 14 and the first support portion 13 is a contact pressure 3 to the surface 7 of the bearing housing a result, the axial contact surface 41 of the Lagergephaseu- seflansches pressed 35 against axial contact surface 42 of the compaction ⁇ tergephaseuseflansches 38th
  • the bearing housing 3 is thus fixed non-positively to the compressor housing 5. Since ⁇ by, that the head portion 21 and the washer 43 have a sufficiently large contact area with the first surface 8 of the compressor housing 5, results in a very small area dimension between the head portion 21 and the washer 43 and the first surface 8 of the compressor housing 5.
  • the clamping device 10 and in particular the first arm portion 11 are preferably carried out from egg nem resilient material, a large from ⁇ sufficient bias voltage can be generated which reliably unintentional release the interlocking connection between the counter-engaging portion 22 of the counter clamping device 20 and prevents the engagement portion 12 of the clamping device 10.
  • the surface 7 of the bearing housing 3 is slightly set back with respect to the two ⁇ th surface 30 of the compressor housing 5 in the axial Rich ⁇ direction.
  • a turbine housing is initially mounted on one corresponding assembly ⁇ device clamped. Subsequently, the bearing housing 3 is screwed by Wernerschrauben with the turbine housing. The tie rod screws are preferably guided through corresponding recesses in the bearing housing 3 and screwed into ent ⁇ speaking threaded holes in the turbine housing ⁇ . The installation of Wernerschrauben takes place in a plan view of the mounting device from above. Subsequently, the compressor housing is in this pre-assembly, consisting of the turbine housing and the bearing housing 3, which unve ⁇ Margins in the jig clamped up ⁇ sets.
  • the tensioning devices 10 and 20 are supplied to Schmidtspanneinrich- obligations preferably automated and brought MITEI ⁇ Nander engaged.
  • the mounting direction of the counter-clamping devices 20 corresponds to the mounting direction of the Buchankerschrauben the turbine housing. It is thus realized for mounting the housing components of the exhaust gas turbocharger a uniform mounting direction.
  • the Abgasturbola ⁇ which must not be clamped in the environmentally Anspannvoriques during installation and can be installed as a fully automated ⁇ to. This reduces the time and cost required for the production of the exhaust gas turbocharger invention significantly.
  • the clamping devices 10 a reaching large bias adjustable whereby accidental release of the connection of the clamping devices 10 and the counter-clamping devices 20 is reliably prevented.
  • Fig. 2 shows a partial view of a cross section through a further preferred embodiment of an exhaust gas turbocharger according to the invention.
  • 2 shows the bearing housing 3 and the compressor housing 5 and the clamping device 10 and the counter-clamping device 20.
  • the embodiment of the exhaust gas turbocharger according to the invention shown in FIG. 2 differs from the embodiment of the exhaust gas turbocharger according to the invention shown in FIG. 1, characterized in that the clamping device 10 has a second arm portion 15 having a second support portion 16 and a second intermediate portion 17.
  • the second support section 17 preferably lies in the form of a line on the second surface 30 of the compressor housing 5.
  • the second support portion 17 may also form a planar contact with a surface.
  • the clamping device 20 is guided with the counter-engagement portion 22 in the recess 9 in the compressor housing 5.
  • the clamping device 10 is be ⁇ réelle an axial direction of the counter-clamping device 20 disposed in front of the first surface 7 of the bearing housing 3 against the second surface 30 of the compressor housing 5 and.
  • By pressing the counter-clamping device 20 is a contact pressure of the first surface 8 of the bearing housing on the washer 43, the head portion 21 of the counter- clamping ⁇ device 20, the positive connection between the mating engagement portion 22 of the counter-clamping device 20 and the engagement portion 12 of the clamping device 10, the first intermediate portion 14 and the second intermediate portion 17 transferred to the surface 7 of the bearing housing 3 and on the second upper ⁇ surface 30 of the compressor housing.
  • Fig. 3 illustrates a perspective view of a prior ⁇ ferred embodiment of a clamping device of the exhaust turbocharger of invention according to FIG. 1.
  • the engagement portion 12 of the clamping device 10 is preferably designed as a cylinder with an axial, continuous threaded bore.
  • the first arm portion 11 On an end face of this cylinder, the first arm portion 11 is provided with the first intermediate portion 14 and the first support portion 13.
  • the threaded ⁇ bore also extends through the first arm 11.
  • the first arm portion 11 is formed in a plan view approximately ke ⁇ gelstumpfförmig, wherein the side edges of the Ke gelstumpfes starting from the outer surface of zylinderförmi ⁇ gen engaging portion converge 12th
  • the first bearing portion 13 is formed as a protrusion over the first intermediate portion 14 of the first arm portion 11.
  • the first arm portion 11 extends with respect to the Man ⁇ telology of the engagement portion 12 in approximately perpendicularly away from this.
  • the upper side of the first arm section 11 and the underside of the first arm section 11 in the region of the first intermediate section extend approximately parallel.
  • the first support portion 13 is formed such that a line-shaped or alternatively results in a area-chenförmiger contact at a contact of the first supporting section 13 having a ebe ⁇ NEN surface.
  • the clamping device 10 is formed of an elastic material, in particular of a resilient material.
  • the first intermediate portion 14 may be formed of an elastic material, in particular of a resilient material.
  • Fig. 4 shows a perspective view of a further be ⁇ vorzugten embodiment of a clamping device according to the invention of the turbocharger of FIG. 2.
  • Fig. 4 shows the clamping device 10 with the first arm portion 11, the first intermediate portion 14 and the first support portion 13. Further, the clamping device 10 the engagement portion 12 and the second arm portion 15 to the second intermediate portion 17 and the second Auflageab ⁇ section 16.
  • the engagement portion 12 is designed as a cylinder with a longitudinally extending threaded bore. Starting from the lateral surface of the zy ⁇ linderförmigen engagement portion 12 extend radially outwardly at an angle of about 180 degrees offset the first arm portion 11 and the second arm portion 15.
  • first Armab ⁇ section 11 Starting from the first support portion 13 of the first Armab ⁇ section 11 initially extends approximately perpendicular to Lateral surface of the Engagement section 12 to then in the first Eisenab ⁇ section 14, which runs at an angle to the lateral surface of the handle portion ⁇ 12 pass. The first Armab ⁇ section 11 then runs approximately perpendicular to the lateral surface of the engaging portion 12 and goes into the Mantelflä ⁇ che.
  • the second arm portion 15 is arranged in mirror image to the first arm portion 11 to a median plane of the handle portion 12 a ⁇ .
  • the first support section 13 and the second support section 16 are shaped in such a way that, when the tensioning device 10 is resting on a surface, a linear or planar contact is produced in each case. In a lateral view of the clamping device 10, this has a curved shape, for example in the manner of a plate spring due to the above-described course of the arm portions 11, 15.
  • Fig. 5 shows a plan view of a preferred execution form ⁇ an internal combustion engine with an inventive From ⁇ gas turbocharger of FIG. 1 or FIG. 2.
  • An internal combustion engine 2 having a plurality of cylinders 44 is gekop pelt through an exhaust pipe 45 fluidly connected to a cylinder disposed in a turbine casing 32 turbine wheel 33 of a turbine 31 ⁇ .
  • the turbine wheel 33 is rotatably connected via a turbocharger shaft 4 with a compressor 6.
  • the turbocharger shaft 4 is supported in the bearing housing 3.
  • the compressor 6 is arranged in the compressor housing 5 of a compressor 34 of an exhaust ⁇ turbocharger 1.
  • the compressor wheel 6 is coupled fluidically to the internal combustion engine 2 via an intake tract 46.
  • the internal combustion engine 2 via the exhaust pipe 45 is the Turbine wheel 33 exhaust available.
  • the turbine wheel 33 By the turbine wheel 33, the energy of the exhaust gas is lowered and the kinetic and thermal energy of the exhaust gas into rotational energy converts ⁇ .
  • the rotational energy is transmitted to the compressor wheel 6 via the turbocharger shaft 4.
  • the compressor wheel 6 sucks in fresh air, compresses it and supplies the compressed fresh air via the intake tract 46 to the internal combustion engine 2. Characterized in that in the compressed volume of air per unit volume more oxygen is present in the combustion engine 2 ⁇ more fuel can combusted air per unit volume of the ⁇ , whereby the power output of the Verbrennungsmo ⁇ gate 2 increases.
  • the present invention has been fully described in terms of preferred embodiments, it is not limited thereto, but modi ⁇ fizierbar in a variety of ways.
  • the positive connection between the Eingriffsab ⁇ section of the clamping device and the counter-engagement portion of the counter-clamping device is not realized by means of a screw but by means of a latching or snap connection.
  • the specified exhaust gas turbocharger is particularly advantageous in the automotive sector and here preferably in passenger vehicles ⁇ , for example in diesel or gasoline engines, can be used, but can be used in any other turbocharger applications, if necessary.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abgasturbolader (1), insbesondere für einen Verbrennungsmotor (2) eines Kraftfahrzeuges, mit einem Lagergehäuse (3) zur Lagerung einer Läuferwelle (4); mit einem Verdichtergehäuse (5) zur Aufnahme eines Verdichterrades (6); mit einer Spanneinrichtung (10), welches einen ersten Armabschnitt (11) und einen Eingriffsabschnitt (12) aufweist, wobei der erste Armabschnitt (11) zumindest abschnittsweise auf einer Oberfläche (7) des Lagergehäuses (3) aufliegt und mit einer Gegenspanneinrichtung (20), welche einen Kopfabschnitt (21) und einen Gegeneingriffsabschnitt (22) aufweist, wobei der Kopfabschnitt (21) zumindest abschnittsweise auf einer ersten Oberfläche (8) des Verdichtergehäuses (5) aufliegt und wobei der Gegeneingriffsabschnitt (22) mit dem Eingriffsabschnitt (12) derart in formschlüssigern Kontakt bringbar ist, dass das Lagergehäuse (3) und das Verdichtergehäuse (5) kraftschlüssig miteinander verbindbar sind. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zur Montage eines solchen Abgasturboladers (1).

Description

Beschreibung
Abgasturbolader, Kraftfahrzeug und Verfahren zur Montage eines Abgasturboladers
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Abgasturbo¬ lader, ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zur Montage eines solchen Abgasturboladers. Die DE 10 2004 041 166 AI beschreibt den bekannten Aufbau ei¬ nes Abgasturboladers für ein Kraftfahrzeug, der im Wesentli¬ chen aus einer Radialturbine und einem im Ansaugtrakt des Mo¬ tors angeordneten Radialverdichter mit einem Verdichterrad, welches über eine Turboladerwelle drehfest mit einem Turbi- nenrad der Radialturbine gekoppelt ist, besteht. Der Abgas¬ strom, der eine hohe kinetische und thermische Energie auf¬ weist, treibt im Betrieb das Turbinenrad an, welches über die Kopplung mit der Turboladerwelle das Verdichterrad in Rotati¬ on versetzt. Der Radialverdichter saugt Luft an und verdich- tet diese, wodurch im Ansaugtrakt des Motors eine entspre¬ chend größere Masse Frischluft und damit mehr Sauerstoff zur Verfügung steht als bei einem herkömmlichen Saugmotor. Damit erhöht sich der Motor-Mitteldruck und somit das Motor- Drehmoment, was zu einer höheren Leistungsabgabe des Motors führt.
Der Abgasturbolader weist ein Turboladergehäuse auf, welches im wesentlichen aus einem Verdichtergehäuse zur Aufnahme des Verdichterrades, einem Turbinengehäuse zur Aufnahme des Tur- binenrades und einem Lagergehäuse zur Aufnahme der Turbola¬ derwelle besteht. Diese Verdichter-, Turbinen- und Lagerge¬ häuse sind miteinander über Schrauben oder Spanneinrichtungen verbunden. Das Turbinengehäuse und das Lagergehäuse sind auf- grund der hohen thermischen Belastung, der sie über den Abgasstrom ausgesetzt sind, zumeist als schwere und damit kos¬ tenintensive Gusseisenbauteile ausgebildet, welche bevorzugt über Zugankerschrauben miteinander verbunden sind. Zur Monta- ge werden diese Zugankerschrauben durch das Lagergehäuse geführt und mit dem Turbinengehäuse verschraubt.
Aus Kosten- und Gewichtsgründen wird das thermisch wenig belastete Verdichtergehäuse typischerweise als vergleichsweise leichtes und einfach zu fertigendes Aluminiumdruckgussbauteil ausgeführt. Die Festlegung des Verdichtergehäuses am Lagerge¬ häuse erfolgt typischerweise mittels einer Flanschkonstrukti¬ on, wobei meist ein umlaufender Bund des Lagergehäuses in ei¬ ne entsprechende Ausnehmung am Verdichtergehäuse eingeführt wird und das Lagergehäuse mittels einer Verschraubung kraft¬ schlüssig an das Verdichtergehäuse gepresst wird. Zwischen dem Verdichtergehäuse und dem Lagergehäuse besteht im
Flanschbereich in axialer Richtung ein gewisser Versatz, wobei das Lagergehäuse über das Verdichtergehäuse hervorsteht. Die Verschraubung, die meist als eine gleichmäßig über einen Flanschumfang des Verdichtergehäuses verteilte Vielzahl an Gewindeschrauben ausgebildet ist, wird von der dem Lagerge¬ häuse zugewandten Seite des Verdichtergehäuses durch das Ver¬ dichtergehäuse geführt. D.h. die Gewindeschrauben werden in entgegen gesetzter Richtung der Zugankerschrauben des Turbinengehäuses montiert. Somit muss der Abgasturbolader aufgrund der verschiedenen Montagerichtungen der Verschraubungen während der Montage in einer Montagevorrichtung umgespannt werden. Aus diesem Grunde ist aber keine automatisierte, sondern nur eine kosten- und zeitintensive manuelle Montage des Ab¬ gasturboladers möglich. Hinzu kommt, dass unter den Schraubenköpfen der Gewindeschrauben zur Überbrückung des axialen Versatzes zwischen dem Lagergehäuse und dem Verdichtergehäuse Unterlegscheiben vor¬ gesehen sind. Aufgrund des axialen Versatzes stehen diese Un- terlegscheiben bezüglich der Mittelachsen der Gewindeschrauben schräg und berühren daher das Lagergehäuse und das Ver¬ dichtergehäuse jeweils nur punktweise. Hierdurch wird die zu¬ lässige Flächenpressung des Aluminiumwerkstoffes des Verdich¬ tergehäuses deutlich überschritten. Weiterhin kann mit dieser Anordnung keine ausreichende Vorspannung der Schraubverbindung erreicht werden, um Setzvorgänge auszugleichen. Als mög¬ licher Federweg steht nur die Dicke der Unterlegscheiben zur Verfügung. Durch die mangelnde Vorspannung kann sich die Ver- schraubung mitunter sogar lösen, was im ungünstigsten Fall sogar eine Beschädigung des Turboladers oder des Verbrennungsmotors zur Folge haben kann. Weiterhin ist die seitliche Zugänglichkeit von für die Lagerung der Turboladerwelle er¬ forderlichen Wasser- und Ölanschlüssen an dem Lagergehäuse durch die Schraubenköpfe der Gewindeschrauben sehr einge- schränkt.
Als alternative Arten der Befestigung des Verdichtergehäuses an dem Lagergehäuse kommen beispielsweise Keilringverbindungen oder Spannbandverbindungen in Frage. Keilringverbindungen sind allerdings konstruktiv aufwändiger als Schraubverbindungen und damit nicht bevorzugt. Zudem ist die Montage eines Keilrings nicht automatisierbar und muss ebenfalls manuell erfolgen, was es aber im Zuge der zunehmenden Automatisierung zu vermeiden gilt. Auch Spannbandverbindungen bedürfen einer aufwändigen konstruktiven Umgestaltung der Flanschbereiche des Verdichtergehäuses und des Lagergehäuses und sind eben¬ falls nur manuell und damit kosten- und zeitintensiv zu montieren . Dies gilt es verständlicherweise zu vermeiden.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Montage der Gehäusebestandteile bei ei¬ nem Abgasturbolader zu verbessern .
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Abgasturbola¬ der mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und/oder durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 und/oder durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 gelöst.
Demgemäß ist vorgesehen:
Ein Abgasturbolader , insbesondere für einen Verbrennungsmo¬ tor eines Kraftfahrzeuges, mit einem Lagergehäuse zur Lage¬ rung einer Läuferwelle, mit einem Verdichtergehäuse zur Auf¬ nahme eines Verdichterrades, mit einer Spanneinrichtung, wel- ches einen ersten Armabschnitt und einen Eingriffsabschnitt aufweist, wobei der erste Armabschnitt zumindest abschnitt¬ sweise auf einer Oberfläche des Lagergehäuses aufliegt und mit einer Gegenspanneinrichtung, welche einen Kopfabschnitt und einen Gegeneingriffsabschnitt aufweist, wobei der Kopfab- schnitt zumindest abschnittsweise auf einer ersten Oberfläche des Verdichtergehäuses aufliegt und wobei der Gegeneingriffs¬ abschnitt mit dem Eingriffsabschnitt derart in formschlüssi¬ gem Kontakt bringbar ist, dass das Lagergehäuse und das Ver¬ dichtergehäuse kraftschlüssig miteinander verbindbar sind.
Ein Kraftfahrzeug, welches mit einem solchen Abgasturbolader ausgestattet ist. Ein Verfahren zur Montage eines solchen Abgasturboladers, mit den nacheinander durchgeführten Montageschritten: Aufspannen des Turbinengehäuses auf eine Montagevorrichtung; Verbinden des Lagergehäuses mit dem Turbinengehäuse unter Verwendung von Zugankerschrauben, wobei die Zugankerschrauben von einer dem Turbinengehäuse abgewandten Seite des Lagergehäuses durch das Lagergehäuse durchgeführt werden; Verbinden des Verdich¬ tergehäuses mit dem Lagergehäuse unter Verwendung der Spanneinrichtung und der Gegenspanneinrichtung, wobei die Gegen- spanneinrichtung von einer dem Lagergehäuse abgewandten Seite des Verdichtergehäuses durch das Verdichtergehäuse durch ge¬ führt wird und Ausspannen des Turbinengehäuses aus der Monta¬ gevorrichtung . Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht nun unter anderem darin, dass das Verdichtergehäuse und das Lagergehäuse durch die formschlüssig mit der Gegenspannein¬ richtung in Eingriff stehende Spanneinrichtung miteinander kraftschlüssig verbunden sind. Die Montagerichtung der Gegen- spanneinrichtungen erfolgt dabei von einer dem Lagergehäuse abgewandten Seite des Verdichtergehäuses in derselben Monta¬ gerichtung der Zugankerschrauben des Turbinengehäuses, wodurch der Turbolader bei der Montage in der Montagevorrichtung nicht umgespannt und manuell montiert werden muss.
Mit dem erfindungsgemäßen Abgasturbolader beziehungsweise mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Montage eines solchen Turboladers ist es somit eine vollautomatisierte und damit zeit- und kostengünstige Montage des Abgasturboladers durch- zuführen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der Beschreibung in Zusammenschau mit den Figuren der Zeichnung .
In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Gegenspanneinrichtung zumindest abschnittsweise durch eine Ausnehmung in dem Verdichtergehäuse geführt. Hierdurch ist bei der Montage der Gegenspanneinrichtung eine vorteilhafte Selbstausrichtung der verschraubten Gehäuseteile möglich, wodurch sich die Montage des erfindungsgemäßen Turbola- ders vereinfacht.
In einer typischen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist der Armabschnitt einen ersten Auflageabschnitt zur Auf¬ lage auf der Oberfläche des Lagergehäuses und einen ersten Zwischenabschnitt zur Übertragung einer Kraft von dem Eingriffsabschnitt der Spanneinrichtung auf den ersten Auflageabschnitt auf. Hierdurch ist es in vorteilhafter Weise mög¬ lich einen Versatz zwischen dem Lagergehäuse und dem Verdichtergehäuse mittels des Zwischenabschnitts zu überbrücken, wo- durch sich die Montierbarkeit des erfindungsgemäßen Abgasturboladers verbessert.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung bildet der erste Auflageabschnitt einen linienför- migen Kontaktbereich mit der Oberfläche des Lagergehäuses aus. Hierdurch wird die Flächenpressung im Kontaktbereich zwischen dem ersten Auflageabschnitt und der Oberfläche des Lagergehäuses reduziert. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die Spanneinrichtung ein elastisches Material, insbesondere ein federelastisches Element auf, wodurch eine Vorspannung zwischen dem Lagergehäuse und dem Verdich- tergehäuse erzeugbar ist. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise vermieden, dass sich die Verbindung zwischen dem Lagergehäuse und dem Verdichtergehäuse im Betrieb des Abgasturbo¬ laders selbsttätig lösen kann, wodurch eine Beschädigung des erfindungsgemäßen Abgasturboladers zuverlässig verhindert wird .
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weisen der Eingriffsabschnitt und der Gegenein- griffsabschnitt Gewindegänge auf, über welche die formschlüs¬ sigen Kontakte ausgebildet sind. Hierdurch wird in einfacher und kostengünstig herzustellender Art und Weise ein form¬ schlüssiger Kontakt zwischen der Spanneinrichtung und der Ge- genspanneinrichtung ermöglicht.
In einer ebenso bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Eingriffsabschnitt in einem verbundenen Zustand des Lagergehäuses und des Verdichtergehäuses zumindest abschnittsweise zwischen der ersten Oberfläche des Verdich- tergehäuses und der Oberfläche des Lagergehäuses angeordnet. Hierdurch wird der Bereich über der Oberfläche des Lagergehäuses freigehalten, wodurch sich die Zugänglichkeit zu Was¬ ser und Kühlleitungen zu dem Lagergehäuse signifikant verbes¬ sert .
In einer dazu alternativen aber ebenso bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die Spanneinrichtung einen zweiten Armabschnitt auf, welcher zumindest abschnitt¬ sweise auf einer zweiten Oberfläche des Verdichtergehäuses aufliegt, wobei die zweite Oberfläche im Wesentlichen entge¬ gengesetzt und beabstandet zu der ersten Oberfläche des Ver¬ dichtergehäuses angeordnet ist. Durch den zweiten Armab¬ schnitt wird in vorteilhafter Weise die erforderliche An- presskraft zwischen dem Lagergehäuse und dem Verdichtergehäu¬ se verteilt, wodurch die erreichte Flächenpressung signifikant reduziert wird. Hierdurch erhöht sich die Zuverlässig¬ keit der Verbindung zwischen Lagergehäuse und Verdichterge- häuse.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist der zweite Armabschnitt der Spanneinrichtung einen zweiten Auflageabschnitt zur Auflage der zweiten Ober- fläche des Verdichtergehäuses und einem zweiten Zwischenab¬ schnitt zur Übertragung einer Kraft von dem Eingriffsabschnitt der Spanneinrichtung auf den zweiten Auflageabschnitt auf. Hierdurch ist es in vorteilhafter Weise möglich einen Versatz zwischen dem Verdichtergehäuse und dem Lagergehäuse auszugleichen, wodurch sich die Montierbarkeit des erfindungsgemäßen Abgasturboladers signifikant verbessert.
In einer ebenso bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung bildet der zweite Auflageabschnitt einen linienför- migen Kontaktbereich mit der zweiten Oberfläche des Verdichtergehäuses aus. Hierdurch wird zuverlässig verhindert, dass die zulässige Flächenpressung des Aluminiumwerkstoffs des Verdichtergehäuses überschritten wird. Dies erhöht die Zuver¬ lässigkeit und die Lebensdauer des erfindungsgemäßen Abgas- turboladers.
In einer ebenso bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Eingriffsabschnitt der Spanneinrichtung vor der ersten und zweiten Oberfläche des Verdichtergehäuses und vor der Oberfläche des Lagergehäuses angeordnet. Durch diese vorteilhafte Anordnung wirkt die Spanneinrichtung in Form einer Feder, wodurch trotz eines eventuellen Sitzverhaltens eine ausreichende Vorspannung erhalten bleibt. Dies erhöht die Zuverlässigkeit und die Betriebssicherheit des erfindungsge¬ mäßen Abgasturboladers.
In einer typischen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist der Abgasturbolader eine Turbine mit einem Turbinenge¬ häuse, in welchem ein Turbinenrad angeordnet ist und einen Verdichter mit dem Verdichtergehäuse und dem Verdichterrad auf, wobei die Läuferwelle das Turbinenrad und das Verdich¬ terrad drehfest verbindet und wobei das Turbinengehäuse mit dem Lagergehäuse mittels Zugankerschrauben verbunden ist.
Hierdurch ist mittels des erfindungsgemäßen Abgasturboladers die Ausnutzung der thermischen und kinetischen Energie eines Abgasstumpfs zur Erzeugung einer Leistungssteigerung eines Verbrennungsmotors möglich.
Die obigen Ausgestaltungen lassen sich - sofern sinnvoll - auf beliebige Weise miteinander kombinieren.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
Fig. 1 eine Teilansicht eines Querschnittes durch ei¬ ne bevorzugte Ausführungsform eines erfin- dungsgemäßen Abgasturboladers;
Fig. 2 eine Teilansicht eines Querschnittes durch ei¬ ne weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers ;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten
Ausführungsform einer Spanneinrichtung des erfindungsgemäßen Abgasturboladers gemäß Fig. 1 ; eine perspektivische Ansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einer Spanneinrichtung des erfindungsgemäßen Abgasturbola ders gemäß Fig. 2; und
Fig. 5 eine Aufsicht auf eine bevorzugte Ausführungs¬ form eines Verbrennungsmotors mit einem erfin¬ dungsgemäßen Abgasturbolader gemäß Fig. 1 oder Fig . 2.
In den Figuren der Zeichnung sind - sofern nichts Anderes ausgeführt ist - gleiche Bauteile, Elemente und Merkmale mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
Fig. 1 illustriert eine Teilansicht eines Querschnittes durch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers .
Fig. 1 zeigt zunächst zwei Gehäusebauteile 3, 5, welche als Lagergehäuse 3 bzw. als Verdichtergehäuse 5 eines Abgasturbo¬ laders ausgebildet sind. Das Lagergehäuse 3 weist einen be¬ vorzugt kreisrund ausgeführten Lagergehäuseflansch 35 mit einer bevorzugt zylinderförmig ausgebildeten Außenfläche 36 auf. Alternativ dazu kann der Lagergehäuseflansch 35 auch eine rechteckige oder eine beliebig andere geometrische Form aufweisen. Die bevorzugt zylinderförmige Außenfläche 36 ist an einer entsprechend zylinderförmig ausgebildeten Innenfläche 37 eines Verdichtergehäuseflansches 38 geführt. In einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgasturboladers ist das Lagergehäuse 3 mit einer zylinderförmigen Innenfläche und das Verdichtergehäuse 5 entsprechend mit ei¬ ner zylinderförmigen Außenfläche ausgeführt. Der Lagergehäu- seflansch 35 weist eine auf der zylinderförmigen Außenfläche 36 angeordnete Dichtringnut 39 auf, welche bevorzugt um den gesamten Lagergehäuseflansch 35 umläuft. In der Dichtringnut 39 ist ein Dichtring 40 angeordnet. Der Dichtring 40 ist be- vorzugt als O-Ring ausgeführt. Der Lagergehäuseflansch 35 weist weiterhin eine axiale Kontaktfläche 41, welche in etwa senkrecht zu der zylinderförmigen Außenfläche 36 ausgerichtet ist, auf. Eine Oberfläche 7 des Lagergehäuses 3 ist in etwa parallel und beabstandet zu der axialen Kontaktfläche 41 des Lagergehäuse 3 angeordnet. Der Verdichtergehäuseflansch 38 weist eine axiale Kontaktfläche 42, welche in etwa senkrecht zu der zylinderförmigen Innenfläche 37 des Verdichtergehäu¬ seflansches 38 steht. Die axiale Kontaktfläche 42 des Ver¬ dichtergehäuseflansches 38 berührt die axiale Kontaktfläche 41 des Lagergehäuseflansches 35. Das Verdichtergehäuse 5 weist weiterhin eine erste Oberfläche 8 und eine zweite Ober¬ fläche 30 auf. Die zweite Oberfläche 30 bildet dabei eine äu¬ ßere Begrenzung des Verdichtergehäuseflansches 38. Die erste Oberfläche 8 und die zweite Oberfläche 30 sind dabei in etwa senkrecht zu der zylinderförmigen Innenfläche 37 des Verdichtergehäuseflansches 38 angeordnet. Die erste Oberfläche 8 und die zweite Oberfläche 30 sind beabstandet voneinander an¬ geordnet, wobei die axiale Kontaktfläche 42 des Verdichterge¬ häuseflansches 38 zwischen der ersten Oberfläche 8 und der zweiten Oberfläche 30 angeordnet ist. Das Verdichtergehäuse 5 weist Ausnehmungen 9 auf, welche bevorzugt um einen Flanschumfang des Verdichtergehäuseflansches 38 bevorzugt gleichmä¬ ßig verteilt angeordnet sind. Die Ausnehmung 9 ist dabei be¬ vorzugt parallel zu der zylinderförmigen Innenfläche 37 des Verdichtergehäuseflansches 38 ausgerichtet. Die Gehäuse 3, 5 sind bevorzugt als metallische Gussbauteile ausgeführt, wobei die Oberflächen 7, 8, 30, 36, 37, 41, 42 zur Erzeugung einer entsprechenden Oberflächengüte bevorzugt spannend bearbeitet sind .
Fig. 1 zeigt weiterhin eine Gegenspanneinrichtung 20, welche durch die Ausnehmung 9 geführt ist. Die Gegenspanneinrichtung
20 weist einen Kopfabschnitt 21 und einen Gegeneingriffsab¬ schnitt 22 auf. Die Gegenspanneinrichtung 20 ist beispiels¬ weise als Zylinderkopfschraube ausgebildet. Der Kopfabschnitt
21 der Gegenspanneinrichtung 20 ist auf der ersten Oberfläche 8 des Verdichtergehäuses 5 angeordnet. Bevorzugt ist zwischen dem Kopfabschnitt 21 und der ersten Oberfläche 8 eine Unter¬ legscheibe 43 vorgesehen. Ein Eingriffsabschnitt 12 einer Spanneinrichtung 10 steht mit dem Gegeneingriffsabschnitt 22 der Gegenspanneinrichtung 20 in formschlüssigen Kontakt. Der Eingriffsabschnitt 12 ist bevorzugt mit einem Innengewinde versehen, welches mit einem entsprechendem Außengewinde des Gegeneingriffsabschnitts 22 der Gegenspanneinrichtung 20 zu¬ sammenwirkt. Die Spanneinrichtung 10 weist weiterhin einen ersten Armabschnitt 11 auf. Der Armabschnitt 11 der Spannein- richtung 10 weist einen ersten Auflageabschnitt 13 sowie ei¬ nen ersten Zwischenabschnitt 14 auf. Der erste Auflageab¬ schnitt 13 wölbt sich dabei in axialer Richtung der Spanneinrichtung 10 über den ersten Zwischenabschnitt 14 hervor. Das Lagergehäuse 3 ist bevorzugt als Gusseisenbauteil ausge¬ führt. Die Spanneinrichtung 10 die Gegenspanneinrichtung 20 sind bevorzugt aus Stahlwerkstoffen ausgebildet und das Ver¬ dichtergehäuse 5 ist bevorzugt aus einer Aluminiumgusslegie¬ rung gebildet. Alternativ dazu können für die vorgenannten Bauteile auch verschiedene weitere metallische Werkstoffe, keramische Werkstoffe und/oder Kompositwerkstoffe eingesetzt werden . Bevorzugt ist eine Vielzahl an Spanneinrichtungen 10 und Ge- genspanneinrichtungen 20 gleichmäßig verteilt um den Umfang des Verdichtergehäuseflansches 38 angeordnet. Im Folgenden wird die Funktion der Spanneinrichtung 10 und der Gegenspann- einrichtung 20 exemplarisch für eine Anordnung mit einer Spanneinrichtung 10 und einer Gegenspanneinrichtung 20 beschrieben. Der erste Auflageabschnitt 13 der Spanneinrichtung 10 steht mit der Oberfläche 7 des Lagergehäuses 3 bevorzugt in einem linienförmigen Kontakt. Durch ein Betätigen der Ge- genspanneinrichtung 20, beispielsweise durch ein Einschrauben des Gegeneingriffsabschnittes 22 der Gegenspanneinrichtung 20 in den Eingriffsabschnitt 12 der Spanneinrichtung 10 überträgt die Gegenspanneinrichtung 20 von der ersten Oberfläche 8 des Verdichtergehäuses 5 über die Unterlegscheibe 43, den Kopfabschnitt 21 den formschlüssigen Kontakt zwischen dem
Eingriffsabschnitt 12 und dem Gegeneingriffsabschnitt 22, den ersten Zwischenabschnitt 14 und den ersten Auflageabschnitt 13 eine Anpresskraft auf die Oberfläche 7 des Lagergehäuses 3. Hierdurch wird die axiale Kontaktfläche 41 des Lagergehäu- seflansches 35 gegen die axiale Kontaktfläche 42 des Verdich¬ tergehäuseflansches 38 gepresst. Das Lagergehäuse 3 ist somit kraftschlüssig an dem Verdichtergehäuse 5 festgelegt. Da¬ durch, dass der Kopfabschnitt 21 bzw. die Unterlegscheibe 43 eine ausreichend große Kontaktfläche mit der ersten Oberflä- che 8 des Verdichtergehäuses 5 aufweisen, resultiert eine sehr geringe Flächenbemessung zwischen dem Kopfabschnitt 21 bzw. der Unterlegscheibe 43 und der ersten Oberfläche 8 des Verdichtergehäuses 5. Dadurch, dass die Spanneinrichtung 10 und insbesondere der erste Armabschnitt 11 bevorzugt aus ei- nem federelastischem Material ausgeführt sind, ist eine aus¬ reichend große Vorspannung erzeugbar, welche zuverlässig ein ungewolltes Lösen der formschlüssigen Verbindung zwischen dem Gegeneingriffsabschnitt 22 der Gegenspanneinrichtung 20 und dem Eingriffabschnitt 12 der Spanneinrichtung 10 verhindert. Die Oberfläche 7 des Lagergehäuses 3 ist bezüglich der zwei¬ ten Oberfläche 30 des Verdichtergehäuses 5 in axialer Rich¬ tung etwas zurückgesetzt. Dadurch, dass der erste Auflageab- schnitt 13 der Spanneinrichtung 10 über den ersten Zwischenabschnitt 14 der Spanneinrichtung vorgewölbt ist, überbrückt der erste Armabschnitt 11 diesen Axialversatz zwischen dem Lagergehäuse 3 und dem Verdichtergehäuse 5. Bei der Montage eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers wird zunächst ein Turbinengehäuse auf eine entsprechende Montage¬ vorrichtung aufgespannt. Anschließend wird das Lagergehäuse 3 über Zugankerschrauben mit dem Turbinengehäuse verschraubt. Die Zugankerschrauben werden dabei bevorzugt durch entspre- chende Ausnehmungen in dem Lagergehäuse 3 geführt und in ent¬ sprechende Gewindebohrungen in dem Turbinengehäuse einge¬ schraubt. Die Montage der Zugankerschrauben erfolgt dabei in einer Aufsicht auf die Montagevorrichtung von oben. Anschließend wird das Verdichtergehäuse auf diese Vorbaugruppe, be- stehend aus Turbinengehäuse und Lagergehäuse 3, welche unve¬ rändert in der Einspannvorrichtung eingespannt ist, aufge¬ setzt. Die Spanneinrichtungen 10 und die Gegenspanneinrich- tungen 20 werden bevorzugt automatisiert zugeführt und mitei¬ nander in Eingriff gebracht. Die Montagerichtung der Gegen- spanneinrichtungen 20 entspricht dabei der Montagerichtung der Zugankerschrauben des Turbinengehäuses. Es ist somit zur Montage der Gehäusebestandteile des Abgasturboladers eine einheitliche Montagerichtung verwirklicht. Der Abgasturbola¬ der muss bei der Montage nicht in der Anspannvorrichtung um- gespannt werden und kann so voll automatisiert montiert wer¬ den. Hierdurch reduziert sich der Zeit- und Kostenaufwand zur Produktion des erfindungsgemäßen Abgasturboladers signifikant. Weiterhin ist mit den Spanneinrichtungen 10 eine aus- reichend große Vorspannung einstellbar, wodurch ein ungewolltes Lösen der Verbindung der Spanneinrichtungen 10 und der Gegenspanneinrichtungen 20 zuverlässig verhindert wird. Darü¬ ber hinaus ist der axiale Platzbedarf der Spanneinrichtungen 10 und der Gegenspanneinrichtungen 20 im Bereich des Lagergehäuseflansches 35 des Lagergehäuse 3 äußerst gering. Hier¬ durch wird die seitliche Zugänglichkeit von erforderlichen Wasser- und Ölanschlüssen am Lagergehäuse 3 signifikant ver¬ bessert .
Fig. 2 zeigt eine Teilansicht eines Querschnittes durch eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Abgasturboladers . Fig. 2 zeigt das Lagergehäuse 3 und das Verdichtergehäuse 5 sowie die Spanneinrichtung 10 und die Gegenspanneinrichtung 20. Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgasturboladers gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgasturboladers gemäß Fig. 1 dadurch, dass die Spanneinrichtung 10 einen zweiten Armabschnitt 15 mit einem zweiten Auflageabschnitt 16 und einem zweiten Zwischenabschnitt 17 aufweist. Der zweite Auflageabschnitt 17 liegt bevorzugt linienförmig auf der zweiten Oberfläche 30 des Verdichtergehäuses 5 auf. Alternativ dazu kann der zweite Auflageabschnitt 17 auch einen flächenförmigen Kontakt mit einer Oberfläche ausbilden. Die Spanneinrichtung 20 ist mit dem Gegeneingriffsabschnitt 22 in der Ausnehmung 9 in dem Verdichtergehäuse 5 geführt. Die Spanneinrichtung 10 ist be¬ züglich einer axialen Richtung der Gegenspanneinrichtung 20 vor der zweiten Oberfläche 30 des Verdichtergehäuses 5 und vor der ersten Oberfläche 7 des Lagergehäuses 3 angeordnet. Durch ein Betätigen der Gegenspanneinrichtung 20 ist eine Anpresskraft von der ersten Oberfläche 8 des Lagergehäuses über die Unterlegscheibe 43, den Kopfabschnitt 21 der Gegenspann¬ einrichtung 20, die formschlüssige Verbindung zwischen dem Gegeneingriffsabschnitt 22 der Gegenspanneinrichtung 20 und dem Eingriffsabschnitt 12 der Spanneinrichtung 10, den ersten Zwischenabschnitt 14 und den zweiten Zwischenabschnitt 17 auf die Oberfläche 7 des Lagergehäuses 3 und auf die zweite Ober¬ fläche 30 des Verdichtergehäuses 5 übertragbar. Die Anpress- kraft wird somit zwischen der Oberfläche 7 des Lagergehäuses 3 und der zweiten Oberfläche 30 des Verdichtergehäuses 5 ver¬ teilt. Hierdurch ist die Flächenpressung zwischen dem ersten Auflageabschnitt 13 und der Oberfläche 7 des Lagergehäuses 3 signifikant reduziert. Die Montage des erfindungsgemäßen Ab- gasturboladers erfolgt in der gleichen Art und Weise wie be¬ reits zu Fig. 1 beschrieben.
Fig. 3 illustriert eine perspektivische Ansicht einer bevor¬ zugten Ausführungsform einer Spanneinrichtung des erfindungs- gemäßen Abgasturboladers gemäß Fig. 1.
Der Eingriffsabschnitt 12 der Spanneinrichtung 10 ist bevorzugt als Zylinder mit einer axialen, durchgehenden Gewindebohrung ausgeführt. An einer Stirnfläche dieses Zylinders ist der erste Armabschnitt 11 mit dem ersten Zwischenabschnitt 14 und dem ersten Auflageabschnitt 13 vorgesehen. Die Gewinde¬ bohrung erstreckt sich auch durch den ersten Armabschnitt 11. Der erste Armabschnitt 11 ist in einer Aufsicht in etwa ke¬ gelstumpfförmig ausgebildet, wobei die Seitenkanten des Ke- gelstumpfes ausgehend von der Mantelfläche des zylinderförmi¬ gen Eingriffsabschnittes 12 aufeinander zulaufen. Der erste Auflageabschnitt 13 ist als Vorwölbung über den ersten Zwischenabschnitt 14 des ersten Armabschnitts 11 ausgebildet. Der erste Armabschnitt 11 erstreckt sich bezüglich der Man¬ telfläche des Eingriffsabschnittes 12 in etwa senkrecht von dieser weg. Die Oberseite des ersten Armabschnittes 11 und die Unterseite des ersten Armabschnittes 11 im Bereich des ersten Zwischenabschnittes verlaufen in etwa parallel. Der erste Auflageabschnitt 13 ist dabei derart geformt, dass bei einem Kontakt des ersten Auflageabschnittes 13 mit einer ebe¬ nen Fläche ein linienförmiger oder alternativ dazu ein flä- chenförmiger Kontakt entsteht.
Bevorzugt ist die Spanneinrichtung 10 aus einem elastischem Werkstoff, insbesondere aus einem federelastischem Material ausgebildet. Alternativ dazu kann auch lediglich der erste Zwischenabschnitt 14 aus einem elastischem Material, insbe- sondere aus einem federelastischen Material ausgebildet sein.
Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren be¬ vorzugten Ausführungsform einer Spanneinrichtung des erfindungsgemäßen Abgasturboladers gemäß Fig. 2.
Fig. 4 zeigt die Spanneinrichtung 10 mit dem ersten Armabschnitt 11, dem ersten Zwischenabschnitt 14 und dem ersten Auflageabschnitt 13. Weiterhin weist die Spanneinrichtung 10 den Eingriffabschnitt 12 und dem zweiten Armabschnitt 15 mit dem zweiten Zwischenabschnitt 17 und dem zweiten Auflageab¬ schnitt 16 auf. Der Eingriffsabschnitt 12 ist als Zylinder mit einer in Längsrichtung verlaufenden durchgehenden Gewindebohrung ausgeführt. Ausgehend von der Mantelfläche des zy¬ linderförmigen Eingriffsabschnittes 12 erstrecken sich radial auswärts in einem Winkel von etwa 180 Grad versetzt der erste Armabschnitt 11 und der zweite Armabschnitt 15. Ausgehend von dem ersten Auflageabschnitt 13 verläuft der erste Armab¬ schnitt 11 zunächst in etwa senkrecht zur Mantelfläche des Eingriffsabschnitts 12 um dann in den ersten Zwischenab¬ schnitt 14, welcher in einem Winkel zur Mantelfläche des Ein¬ griffsabschnitts 12 verläuft, überzugehen. Der erste Armab¬ schnitt 11 verläuft dann in etwa wieder senkrecht zur Mantel- fläche des Eingriffsabschnitts 12 und geht in die Mantelflä¬ che über. Der zweite Armabschnitt 15 ist spiegelbildlich zu dem ersten Armabschnitt 11 zu einer Mittelebene des Ein¬ griffsabschnitts 12 angeordnet. Der erste Auflageabschnitt 13 und der zweite Auflageabschnitt 16 sind dabei derart geformt, dass bei einem Aufliegen der Spanneinrichtung 10 auf einer Oberfläche jeweils ein linien- oder flächenförmiger Kontakt entsteht. In einer seitlichen Betrachtung der Spanneinrichtung 10 weist dieses aufgrund des zuvor beschriebenen Verlaufs der Armabschnitte 11, 15 eine geschwungene Form, bei- spielsweise in der Art einer Tellerfeder auf.
Fig. 5 zeigt eine Aufsicht auf eine bevorzugte Ausführungs¬ form eines Verbrennungsmotors mit einem erfindungsgemäßen Ab¬ gasturbolader gemäß Fig. 1 oder Fig. 2.
Ein Verbrennungsmotor 2 mit mehreren Zylindern 44 ist über eine Abgasleitung 45 fluidisch mit einem in einem Turbinengehäuse 32 angeordneten Turbinenrad 33 einer Turbine 31 gekop¬ pelt. Das Turbinenrad 33 ist über eine Turboladerwelle 4 mit einem Verdichterrad 6 drehfest verbunden. Die Turboladerwelle 4 ist in dem Lagergehäuse 3 gelagert. Das Verdichterrad 6 ist in dem Verdichtergehäuse 5 eines Verdichters 34 eines Abgas¬ turboladers 1 angeordnet. Das Verdichterrad 6 ist über einen Ansaugtrakt 46 mit dem Verbrennungsmotor 2 fluidisch gekop- pelt.
Im Betrieb des Verbrennungsmotors 2 mit dem Abgasturbolader 1 stellt der Verbrennungsmotor 2 über die Abgasleitung 45 dem Turbinenrad 33 Abgas zur Verfügung. Durch das Turbinenrad 33 wird die Energie des Abgases erniedrigt und die kinetische und thermische Energie des Abgases in Rotationsenergie umge¬ wandelt. Die Rotationsenergie wird über die Turboladerwelle 4 auf das Verdichterrad 6 übertragen. Das Verdichterrad 6 saugt Frischluft an, komprimiert diese und führt die komprimierte Frischluft über den Ansaugtrakt 46 den Verbrennungsmotor 2 zu . Dadurch, dass in dem komprimierten Luftvolumen pro Volumeneinheit mehr Sauerstoff vorhanden ist, kann im Verbrennungs¬ motor 2 pro Luftvolumeneinheit mehr Kraftstoff verbrannt wer¬ den, wodurch sich die Leistungsausbeute des Verbrennungsmo¬ tors 2 erhöht. Dadurch, dass bei dem erfindungsgemäßen Abgas- turbolader 1 eine ausreichend große Vorspannung zwischen dem Verdichtergehäuse 5 und dem Lagergehäuse 3 erzeugbar ist, er¬ höht sich die Betriebssicherheit des erfindungsgemäßen Abgas¬ turboladers 1 und des mit dem Abgasturbolader 1 betriebenen Verbrennungsmotors 2. Weiterhin ist der erfindungsgemäße Ab- gasturbolader 1 im Vergleich zu bekannten Lösungen automatisiert und damit zeit- und kostenreduziert produzierbar. Hier¬ durch reduzieren sich die Kosten für den erfindungsgemäßen Abgasturbolader 1 und den mit dem erfindungsgemäßen Abgasturbolader 1 gekoppelten Verbrennungsmotor 2.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modi¬ fizierbar. Insbesondere können Merkmale der einzelnen, oben aufgeführten Ausführungsbeispiele - sofern dies technisch sinnvoll ist - beliebig miteinander kombiniert werden. In einer bevorzugten Modifikation der vorliegenden Erfindung wird die formschlüssige Verbindung zwischen dem Eingriffsab¬ schnitt der Spanneinrichtung und dem Gegeneingriffsabschnitt der Gegenspanneinrichtung nicht mittels einer Verschraubung sondern mittels einer Rast- oder Schnappverbindung verwirklicht. Hierdurch ist eine besonders einfache und schnelle Montage des erfindungsgemäßen Abgasturboladers möglich.
Die aufgeführten Materialien, Zahlenangaben und Dimensionen sind beispielhaft zu verstehen und dienen lediglich der Erläuterung der Ausführungsformen und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung.
Die angegebene Abgasturbolader ist besonders vorteilhaft im Kraftfahrzeugbereich und hier vorzugsweise bei Personenkraft¬ fahrzeugen, beispielsweise bei Diesel- oder Ottomotoren, einsetzbar, lässt sich bei Bedarf allerdings auch bei beliebig anderen Turboladeranwendungen einsetzen.

Claims

Abgasturbolader (1), insbesondere für einen Verbrennungsmotor (2) eines Kraftfahrzeuges, mit einem Lagergehäuse (3) zur Lagerung einer Läuferwel- le (4); mit einem Verdichtergehäuse (5) zur Aufnahme eines Ver¬ dichterrades (6); mit einer Spanneinrichtung (10), welches einen ersten Armabschnitt (11) und einen Eingriffsabschnitt (12) auf¬ weist, wobei der erste Armabschnitt (11) zumindest ab¬ schnittsweise auf einer Oberfläche (7) des Lagergehäuses (3) aufliegt; und mit einer Gegenspanneinrichtung (20), welche einen Kopfabschnitt (21) und einen Gegeneingriffsabschnitt (22) aufweist, wobei der Kopfabschnitt (21) zumindest ab¬ schnittsweise auf einer ersten Oberfläche (8) des Ver¬ dichtergehäuses (5) aufliegt und wobei der Gegenein¬ griffsabschnitt (22) mit dem Eingriffsabschnitt (12) de¬ rart in formschlüssigem Kontakt bringbar ist, dass das Lagergehäuse (3) und das Verdichtergehäuse (5) kraft¬ schlüssig miteinander verbindbar sind.
Abgasturbolader nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Gegenspanneinrichtung (20) zumindest abschnitt¬ sweise durch eine Ausnehmung (9) in dem Verdichtergehäu¬ se (5) geführt ist. Abgasturbolader nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Armabschnitt (11) einen ersten Auflageabschnitt (13) zur Auflage auf der Oberfläche (7) des Lagergehäu¬ ses (3) und einen ersten Zwischenabschnitt (14) zur Übertragung einer Kraft von dem Eingriffsabschnitt (12) der Spanneinrichtung (10) auf den ersten Auflageabschnitt (13) aufweist.
Abgasturbolader nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der erste Auflageabschnitt (13) einen linienförmi- gen Kontaktbereich mit der Oberfläche (7) des Lagerge¬ häuses (3) ausbildet.
Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Spanneinrichtung (10) ein elastisches Material, insbesondere ein federelastisches Element, aufweist, wo¬ durch eine Vorspannung zwischen dem Lagergehäuse (3) und dem Verdichtergehäuse (5) erzeugbar ist.
Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass der Eingriffsabschnitt (12) und der Gegeneingriffs¬ abschnitt (22) Gewindegänge aufweisen, über welche die formschlüssigen Kontakte ausgebildet sind.
Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass der Eingriffsabschnitt (12) in einem verbundenen Zustand des Lagergehäuses (3) und des Verdichtergehäuses (5) zumindest abschnittsweise zwischen der ersten Ober- fläche (8) des Verdichtergehäuses (5) und der Oberfläche (7) des Lagergehäuses (3) angeordnet ist.
Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
dass die Spanneinrichtung (10) einen zweiten Armabschnitt (15) aufweist, welcher zumindest abschnittsweise auf einer zweiten Oberfläche (30) des Verdichtergehäuses (5) aufliegt, wobei die zweite Oberfläche (30) im we¬ sentlichen entgegengesetzt und beabstandet zu der ersten Oberfläche (8) des Verdichtergehäuses (5) angeordnet ist .
Abgasturbolader nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der zweite Armabschnitt (15) der Spanneinrichtung (10) einen zweiten Auflageabschnitt (16) zur Auflage auf der zweiten Oberfläche (30) des Verdichtergehäuses (5) und einen zweiten Zwischenabschnitt (17) zur Übertragung einer Kraft von dem Eingriffsabschnitt (12) der Spanneinrichtung (10) auf den zweiten Auflageabschnitt (15) aufweist .
Abgasturbolader nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass der zweite Auflageabschnitt (16) einen linienförmi- gen Kontaktbereich mit der zweiten Oberfläche (30) des Verdichtergehäuses (5) ausbildet.
Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
dass der Eingriffsabschnitt (12) der Spanneinrichtung (10) vor der ersten und zweiten Oberfläche (8, 30) des Verdichtergehäuses (5) und vor der Oberfläche (7) des Lagergehäuses (3) angeordnet ist.
Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch:
eine Turbine (31) mit einem Turbinengehäuse (32), in welchem ein Turbinenrad (33) angeordnet ist; und
einen Verdichter (34) mit dem Verdichtergehäuse (5) und dem Verdichterrad (6),
wobei die Läuferwelle (4) das Turbinenrad (33) und das Verdichterrad (6) drehfest verbindet, und
wobei das Turbinengehäuse (32) mit dem Lagergehäuse (3) mittels Zugankerschrauben verbunden ist.
Kraftfahrzeug, welches mit einem Abgasturbolader (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgestattet ist .
Verfahren zur Montage eines Abgasturboladers nach Ans¬ pruch 11, mit den nacheinander durchgeführten Montageschritten :
Aufspannen des Turbinengehäuses (32) auf eine Montage¬ vorrichtung;
Verbinden des Lagergehäuses (3) mit dem Turbinengehäuse (32) unter Verwendung von Zugankerschrauben, wobei die Zugankerschrauben von einer dem Turbinengehäuse (32) abgewandten Seite des Lagergehäuses (3) durch das La¬ gergehäuse (3) durchgeführt werden;
Verbinden des Verdichtergehäuses (5) mit dem Lagergehäu¬ se (3) unter Verwendung der Spanneinrichtung (10) und der Gegenspanneinrichtung (20), wobei die Gegenspann- einrichtung (20) von einer dem Lagergehäuse (3) abge¬ wandten Seite des Verdichtergehäuses (5) durch das Ver dichtergehäuse (5) durch geführt wird; und
Ausspannen des Turbinengehäuses (32) aus der Montagevor richtung .
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