WO2016188524A1 - Läufer für einen abgasturbolader und abgasturbolader - Google Patents

Läufer für einen abgasturbolader und abgasturbolader Download PDF

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WO2016188524A1
WO2016188524A1 PCT/DE2016/200228 DE2016200228W WO2016188524A1 WO 2016188524 A1 WO2016188524 A1 WO 2016188524A1 DE 2016200228 W DE2016200228 W DE 2016200228W WO 2016188524 A1 WO2016188524 A1 WO 2016188524A1
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rotor
radial sealing
turbine wheel
radial
gas turbocharger
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PCT/DE2016/200228
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Heiko Schmidt
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/025—Fixing blade carrying members on shafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
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    • F05D2250/20—Three-dimensional
    • F05D2250/28—Three-dimensional patterned
    • F05D2250/281—Three-dimensional patterned threaded
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/30—Retaining components in desired mutual position
    • F05D2260/31—Retaining bolts or nuts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B39/00—Locking of screws, bolts or nuts
    • F16B39/22—Locking of screws, bolts or nuts in which the locking takes place during screwing down or tightening
    • F16B39/28—Locking of screws, bolts or nuts in which the locking takes place during screwing down or tightening by special members on, or shape of, the nut or bolt
    • F16B39/30—Locking exclusively by special shape of the screw-thread

Definitions

  • the invention relates to a rotor for an exhaust gas turbocharger, comprising a turbine wheel, a compressor side connected to the turbine wheel, non-rotatably connected to the turbine wheel Radialdichtabites with a bearing receptacle of a housing of the exhaust gas turbocharger is turbine side sealable, and a compressor side of the Radialdichtabrough subsequent rotatably connected to the radial sealing portion rotor shaft.
  • the invention relates to an exhaust gas turbocharger, comprising a housing with a bearing receptacle, a rotor and a radial bearing arranged in the bearing receptacle, with which the rotor is rotatably mounted in the housing.
  • DE 10 2010 054 939 A1 discloses an exhaust gas turbocharger which has a housing with a bearing receptacle, a rotor and a radial bearing arranged in the bearing receptacle, with which the rotor is rotatably mounted in the housing.
  • the rotor comprises a turbine wheel, a radial sealing section connected rotationally fixedly to the turbine wheel on the compressor side, with which a bearing housing of the exhaust gas turbocharger housing can be sealed on the turbine side, and a compressor side connected to the radial sealing section, rotationally fixed with the radial sealing section connected rotor shaft.
  • DE 10 2012 215 248 A1 discloses an exhaust-gas turbocharger with a rotor, which comprises a turbine wheel and a rotor shaft connected to the turbine wheel via a screw connection.
  • the screw connection comprises one on the turbine wheel. ordered threaded pin and arranged on the rotor shaft threaded hole.
  • the temperature of the rotor of an exhaust-gas turbocharger drops very sharply from the turbine wheel charged with hot exhaust gas to the compressor side. A substantial drop in temperature takes place in the region of the radial sealing section of the rotor, with which a bearing receptacle of a housing of the exhaust gas turbocharger can be sealed off on the turbine side.
  • the object of the invention is to provide a rotor for an exhaust gas turbocharger with improved temperature resistance.
  • An inventive rotor for an exhaust gas turbocharger comprises a turbine wheel, a compressor side connected to the turbine, rotatably connected to the turbine wheel radial sealing portion with a bearing receptacle of a housing of the exhaust gas turbocharger is turbine side sealable, and a compressor side of the radial sealing portion subsequent, rotationally fixed with the radial - Close section connected rotor shaft.
  • the radial sealing section or the turbine wheel is connected via a screw connection with the rotor shaft, wherein the screw connection is arranged at least partially on the compressor side to a sealing region of the radial sealing section.
  • the screw connection is arranged in a region of the rotor, in which a relatively low temperature is given during operation of the exhaust gas turbocharger.
  • the screw connection is However, between the turbine wheel and the rotor shaft, very close to the main mass of the turbine wheel. Therefore, this conventional screw is exposed to significantly higher temperatures than the screw according to the invention. This can lead in particular to high-performance or high-temperature applications to a relaxation in the prestressed threaded area of the conventional screw connection and thus to the loss of the thread pretension.
  • the temperature resistance of the rotor according to the invention becomes the better, the further the screw connection is displaced on the compressor side relative to the radial sealing section.
  • the rotor according to the invention can be used in exhaust gas turbochargers, superchargers, turbocompound systems and the like.
  • the screw connection is for the most part arranged on the compressor side to the sealing region of the radial sealing section. According to this, more than 50%, in particular up to 100%, of the screw connection is arranged on the compressor side relative to the radial sealing section.
  • the radial sealing portion is monolithically produced with the turbine wheel or materially connected to the turbine wheel connected.
  • the latter has the advantage that the radial sealing section can be produced separately from the turbine wheel and from a material which is more cost-effective than a turbine wheel material typically used, which means that the manufacturer reduced costs of a corresponding runner. It can be used for the radial sealing portion and the thread arranged thereon of the screw a material that is better machinable than typically used turbine wheel materials, whereby the quality of a suitably trained runner, in particular the accuracy of the screw can be improved.
  • the integral connection between the turbine wheel and the radial sealing portion can be made by welding.
  • a further advantageous embodiment provides that at least one insulating element is arranged between an axial end face of the radial sealing section on the one hand and an axial end face of the turbine wheel and / or the rotor shaft, the material of which has a lower thermal conductivity than the material of the radial seal section, the turbine wheel and / or or the rotor shaft.
  • At least one thermally insulating cavity adjoins the screw connection on the turbine side, which cavity is arranged at least partially within the radial sealing section.
  • the thermally insulating cavity serves to reduce the heat flow from the turbine wheel in the direction of the screw, which is associated with a lower temperature loading of the screw.
  • the cavity may be filled with air or at least partially with another thermally insulating, gaseous, liquid or solid material.
  • the cavity may be formed between a free end of a threaded pin of the screw and a bottom of a blind bore formed threaded bore of the screw, in which the threaded stem is screwed, wherein the cavity is axially larger than a conventionally existing undercut in the region of a corresponding conventional threaded hole.
  • the screw on a threaded pin with an external thread and a threaded bore with an internal thread on the one hand, the threaded pin on the radial sealing portion or the turbine wheel or on the rotor shaft and on the other hand, the threaded bore on the rotor shaft or the radial sealing portion or the turbine wheel is arranged.
  • the threaded pin is arranged on the radial sealing section, the screw connection is preferably arranged completely on the compressor side relative to the radial sealing section.
  • the arrangement of the threaded bore on the radial seal portion has the advantage that less of an expensive turbine wheel material must be used to co-fabricate the turbine wheel and the radial seal portion.
  • a flank angle of a first thread flank of the external thread or the internal thread on which a biasing force acts when tightened screw at least in a region close to the thread root area greater than a flank angle of a second thread flank of the external thread or internal thread, does not affect the biasing force.
  • a self-locking screw is formed.
  • the internal thread of the threaded hole or the external thread of the threaded pin cooperates with tightened screw with the first thread flank of the external thread of the threaded pin or the internal thread of the threaded hole.
  • the first thread flank of the external thread or internal thread forms a wedge ramp, at least in the region near the thread root, with which the internal thread or external thread comes into contact, whereby a clamping force is generated between the external thread and the internal thread.
  • the screw is largely against an independent release, for example due to vibration, temperature fluctuations or the like, secured.
  • a contact surface between the internal thread and the external thread may be helical or spiral.
  • An exhaust gas turbocharger comprises a housing with a bearing receptacle, a rotor and a radial bearing arranged in the bearing receptacle, with which the rotor is rotatably mounted in the housing, wherein the rotor according to one of the aforementioned embodiments or any combination thereof is formed.
  • the radial bearing can be designed as a radial sliding bearing or radial roller bearing.
  • At least one spray oil bore is formed on the housing, with which an oil in a turbine side axially adjacent to the radial bearing chamber can be introduced, wherein the screw is at least partially disposed within the chamber.
  • oil can be introduced into the chamber and thereby the screw can be cooled. If the injection oil bore is supplied with oil via an electric oil pump, oil can continue to be introduced into the chamber with the spray oil bore even when a combustion engine having the exhaust gas turbocharger is at standstill, thus reducing a heat-soak-back effect.
  • FIG. 1 shows a schematic and partially sectional view of an embodiment for a runner of an exhaust gas turbocharger
  • Fig. 2 is a schematic sectional view of a detail of the rotor shown in Fig. 1;
  • FIG. 3 shows a schematic and partially cutaway view of a further exemplary embodiment for a rotor of an exhaust-gas turbocharger
  • FIG. 4 shows a schematic sectional view of a detail of a further exemplary embodiment of a rotor of an exhaust-gas turbocharger
  • FIG. 5 is a schematic and partially sectioned view of another embodiment of a rotor of an exhaust gas turbocharger
  • FIG. 6 is a schematic and partially sectioned view of another embodiment of a rotor of an exhaust gas turbocharger
  • FIG. 7 shows a schematic and partially cutaway view of a further exemplary embodiment of a rotor of an exhaust-gas turbocharger.
  • FIG. 8 is a schematic sectional view of a detail of a further exemplary embodiment for a rotor of an exhaust-gas turbocharger.
  • the exhaust gas turbocharger 2 comprises a housing 3 in which a radial bearing 4 is arranged, via which the rotor 1 is rotatably mounted in the housing 3.
  • the structure of the exhaust gas turbocharger 2, except for the Structure of the rotor 1, is known per se, which is why it will not be discussed further here.
  • the rotor 1 comprises a turbine wheel 5, a radial side connected to the turbine 5, the rotors connected to the turbine 5 radial sealing portion 6 with which a bearing receptacle 7 of the housing 3 of the turbocharger 2 turbine side is sealed, and a compressor side to the radial sealing portion 6 subsequent, rotatably connected to the radial sealing portion 6 rotor shaft 8.
  • two radial sealing elements 26 are taken.
  • the radial sealing portion 6 is connected via a screw 9 with the rotor shaft 8.
  • the screw connection 9 is arranged completely on the compressor side to a sealing region of the radial sealing section 6 defined by the radial sealing elements 26.
  • the threaded connection 9 comprises a threaded pin 10 with an external thread and a threaded bore 1 1 with an internal thread, wherein the threaded pin 10 is arranged on the radial sealing portion 6 and the threaded bore 1 1 on the rotor shaft 8.
  • the radial seal portion 6 is monolithically manufactured with the turbine wheel. An exemplary structure of the threaded pin 8 and the threaded hole 9 will be explained below with reference to FIG. 2.
  • the housing 3 comprises a receiving bore 27, in which the radial sealing portion 6 of the rotor shaft 7 is arranged.
  • the diameter of the receiving bore 27 is smaller than the diameter of the bearing seat 7.
  • a driver contour 28 or 29 is respectively arranged, on which a tool can engage in each case for tightening the screw connection 6.
  • Fig. 2 shows a schematic sectional view of an exemplary detail of the rotor 1 shown in Fig. 1 corresponding to the detail A shown in Fig. 1.
  • the threaded pin 10 includes the external thread 12.
  • the threaded hole 1 1 includes the internal thread 13.
  • the thread flank 14 of the external thread 12 on which a preloading force acts when the screw connection 9 is tightened, is greater in a region near the thread root than a flank angle ⁇ of a second thread flank 15 of the external thread 12, to which the pretensioning force does not act.
  • the first thread flank 14 of the external thread 12 extends only in the area close to the thread root area of the external thread 12 with the large flank angle ⁇ and then passes radially outward into a steeper flank profile with a flank angle ⁇ .
  • FIG. 3 shows a schematic and partially cutaway view of a further exemplary embodiment of a rotor 1 of an exhaust gas turbocharger 2.
  • the exhaust gas turbocharger 2 comprises a housing 3 in which a radial bearing 4 is arranged, via which the rotor 1 is rotatably mounted in the housing 3.
  • the structure of the exhaust gas turbocharger 2, except for the structure of the rotor 1, is known per se, which is why it will not be discussed further here.
  • the rotor 1 comprises a turbine wheel 5, a radial side connected to the turbine 5, the rotors connected to the turbine wheel 5 radially sealing portion 6 with which a bearing receptacle 7 of the housing 3 of the exhaust gas turbocharger 2 turbine side is sealed, and a compressor side to the radial sealing portion 6 subsequent rotatably connected to the radial sealing portion 6 rotor shaft 8.
  • two radial sealing elements 26 are added.
  • the radial sealing portion 6 is connected via a screw 9 with the rotor shaft 8.
  • the screw connection 9 is arranged completely on the compressor side to the sealing region of the radial sealing section 6 defined by the radial sealing elements 26.
  • the threaded connection 9 comprises a threaded pin 10 with an external thread and a threaded bore 1 1 with an internal thread, wherein the threaded pin 10 at the radial sealing portion 6 and the threaded bore 1 1 at the Rotor shaft 8 are arranged.
  • the radial sealing section 6 is produced separately from the turbine wheel 5 and connected to the turbine wheel 5 in a materially bonded manner.
  • the threaded pin 8 and the threaded hole 9 may be formed, for example, as shown in FIG.
  • the radial sealing section 6 comprises a receptacle 16 on the turbine side, into which engages a journal 17 of the turbine wheel 5.
  • a spray oil hole 19 is formed, with which an oil in a turbine side axially adjacent to the radial bearing 4 chamber 20 can be introduced.
  • the screw 9 is partially disposed within the chamber 20.
  • FIGS. 1 to 3 show a schematic sectional illustration of a detail of a further exemplary embodiment of a rotor 1 of an exhaust-gas turbocharger.
  • This rotor 1 differs in particular from the exemplary embodiments shown in FIGS. 1 to 3 in that the threaded pin 10 is arranged on the rotor shaft 8 and the threaded bore 11 is arranged on the radial sealing section 6.
  • the radial sealing section 6 can be axially extended in comparison with the FIGS. 1 to 3 on the compressor side, so that the screw connection 9 is arranged completely on the compressor side to the sealing region of the radial sealing section 6 defined by the radial sealing elements, not shown.
  • FIG. 5 shows a schematic and partially sectional view of a further exemplary embodiment of a rotor 1 of an exhaust gas turbocharger 2.
  • the exhaust gas turbocharger 2 comprises a housing 3 in which a radial bearing 4 is arranged, via which the rotor 1 is rotatably mounted in the housing 3.
  • the structure of the exhaust gas turbocharger 2, except for the structure of the rotor 1, is known per se, which is why it will not be discussed further here.
  • the rotor 1 comprises a turbine wheel 5, a radially adjoining the turbine wheel 5 on the compressor side, rotationally fixed to the turbine 5 connected Radialdichtabites 6, with a bearing receptacle 7 of the housing 3 of the turbocharger 2 turbine side is sealed, and a compressor side to the Radialdichtab- 6 subsequent, rotatably connected to the radial sealing portion 6 rotor shaft 8.
  • two radial sealing elements 26 are added.
  • the turbine wheel 5 is connected via a screw 9 to the rotor shaft 8.
  • the screw connection 9 is partially arranged on the compressor side to the sealing region of the radial sealing section 6 defined by the radial sealing elements 26.
  • the screw 9 comprises a threaded pin 10 with an external thread and a threaded bore 1 1 with an internal thread, wherein the threaded pin 10 on the turbine wheel 5 and the threaded hole 1 1 are arranged on the rotor shaft 8.
  • the radial seal portion 6 is monolithically made with the rotor shaft 8.
  • the threaded pin 8 and the threaded hole 9 may be formed, for example, as shown in FIG.
  • the material has a lower thermal conductivity than the material of the Radialdichtabitess 6, the turbine wheel 5 and / or the rotor shaft 8.
  • Turbine side subsequent to the external thread of the threaded stem 10 comprises a shoulder 30 which is fitted into the threaded bore 1 1, whereby the coaxial alignment of the turbine wheel 5 and rotor shaft 8 is improved.
  • FIG. 6 shows a schematic and partially cutaway view of a further exemplary embodiment of a rotor 1 of an exhaust-gas turbocharger 2.
  • This rotor 1 differs in particular from the exemplary embodiment shown in FIG. 5 in that the insulating element 23 is made wider.
  • the threaded portions of the threaded pin 10 and the threaded hole 1 1 are formed axially shorter.
  • the screw connection 9 is arranged completely on the compressor side relative to the sealing region of the radial sealing section 6 defined by the radial sealing elements 26.
  • 7 shows a schematic and partially cutaway view of a further exemplary embodiment of a rotor 1 of an exhaust gas turbocharger 2.
  • the exhaust gas turbocharger 2 comprises a housing 3 in which a radial bearing 4 is arranged, via which the rotor 1 is rotatably mounted in the housing 3.
  • the structure of the exhaust gas turbocharger 2, except for the structure of the rotor 1, is known per se, which is why it will not be discussed further here.
  • the rotor 1 comprises a turbine wheel 5, a radial side adjoining the turbine wheel 5, radially connected to the turbine wheel 5 Radialdichtab- section 6 with which a bearing receptacle 7 of the housing 3 of the turbocharger 2 turbine side is sealed, and a compressor side of the radial sealing section 6 subsequent, rotatably connected to the radial sealing portion 6 rotor shaft 8.
  • a bearing receptacle 7 of the housing 3 of the turbocharger 2 turbine side is sealed
  • a compressor side of the radial sealing section 6 subsequent, rotatably connected to the radial sealing portion 6 rotor shaft 8.
  • two radial sealing elements 26 are added.
  • the radial sealing portion 6 is connected via a screw 9 to the rotor shaft 8.
  • the screw connection 9 is arranged completely on the compressor side to the sealing region of the radial sealing section 6 defined by the radial sealing elements 26.
  • the threaded connection 9 comprises a threaded pin 10 with an external thread and a threaded bore 11 with an internal thread, the threaded pin 10 being arranged on the radial sealing section 6 and the threaded bore 11 on the rotor shaft 8.
  • the radial sealing section 6 is produced separately from the turbine wheel 5 and connected to the turbine wheel 5 in a materially bonded manner.
  • the threaded pin 8 and the threaded hole 9 may be formed, for example, as shown in FIG.
  • On the housing 3, a spray oil hole 19 is formed, with which an oil in a turbine side axially adjacent to the radial bearing 4 chamber 20 can be introduced.
  • the screw 9 is partially disposed within the chamber 20.
  • annular insulating member 23 is arranged, the material of which has a lower thermal conductivity than the material of the Radialdichtabitess 6, the turbine wheel 5 and / or the rotor shaft 8.
  • 8 shows a schematic sectional view of a detail of a further exemplary embodiment of a rotor 1 of an exhaust-gas turbocharger.
  • This rotor 1 differs in particular from the exemplary embodiment shown in FIG. 4 in that the radial sealing section 6 is produced separately from the turbine wheel 5 and connected to the turbine wheel 5 in a materially bonded manner.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Läufer (1) für einen Abgasturbolader (2), aufweisend ein Turbinenrad (5), einen sich verdichterseitig an das Turbinenrad (5) anschließenden, drehfest mit dem Turbinenrad (5) verbundenen Radialdichtabschnitt (6), mit dem eine Lageraufnahme (7) eines Gehäuses (3) des Abgasturboladers (2) turbinenseitigen abdichtbar ist, und eine sich verdichterseitig an den Radialdichtabschnitt (6) anschließende, drehfest mit dem Radialdichtabschnitt (6) verbundene Läuferwelle (8). Um einen Läufer (1) für einen Abgasturbolader (2) mit verbesserter Temperaturbeständigkeit bereitzustellen,wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass der Radialdichtabschnitt (6) oder das Turbinenrad (5) über eine Schraubverbindung (9) mit der Läuferwelle (8) verbunden ist, wobei die Schraubverbindung (9) zumindest teilweise verdichterseitig zu einem Dichtbereich des Radialdichtabschnitts(6) angeordnet ist.

Description

Läufer für einen Abgasturbolader und Abgasturbolader
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Läufer für einen Abgasturbolader, aufweisend ein Turbinenrad, einen sich verdichterseitig an das Turbinenrad anschließenden, drehfest mit dem Turbinenrad verbundenen Radialdichtabschnitt, mit dem eine Lageraufnahme ei- nes Gehäuses des Abgasturboladers turbinenseitig abdichtbar ist, und eine sich verdichterseitig an den Radialdichtabschnitt anschließende, drehfest mit dem Radialdichtabschnitt verbundene Läuferwelle.
Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Abgasturbolader, aufweisend ein Gehäuse mit einer Lageraufnahme, einen Läufer und ein in der Lageraufnahme angeordnetes Radiallager, mit dem der Läufer drehbar in dem Gehäuse gelagert ist.
Stand der Technik
DE 10 2010 054 939 A1 offenbart einen Abgasturbolader, der ein Gehäuse mit einer Lageraufnahme, einen Läufer und ein in der Lageraufnahme angeordnetes Radiallager aufweist, mit dem der Läufer drehbar in dem Gehäuse gelagert ist. Der Läufer um- fasst ein Turbinenrad, einen sich verdichterseitig an das Turbinenrad anschließenden, drehfest mit dem Turbinenrad verbundenen Radialdichtabschnitt, mit dem eine Lager- aufnähme des Gehäuses des Abgasturboladers turbinenseitig abdichtbar ist, und eine sich verdichterseitig an den Radialdichtabschnitt anschließende, drehfest mit dem Radialdichtabschnitt verbundene Läuferwelle.
DE 10 2012 215 248 A1 offenbart einen Abgasturbolader mit einem Läufer, der ein Turbinenrad und eine über eine Schraubverbindung mit dem Turbinenrad verbundene Läuferwelle umfasst. Die Schraubverbindung umfasst einen an dem Turbinenrad an- geordneten Gewindezapfen und eine an der Läuferwelle angeordnete Gewindebohrung.
Die Temperatur des Läufers eines Abgasturboladers fällt im Betrieb des Abgasturbo- laders sehr stark von dem mit heißem Abgas beaufschlagten Turbinenrad zur Verdichterseite hin ab. Ein wesentlicher Temperaturabfall findet im Bereich des Radialdichtabschnitts des Läufers statt, mit dem eine Lageraufnahme eines Gehäuses des Abgasturboladers turbinenseitig abdichtbar ist.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Läufer für einen Abgasturbolader mit verbesserter Temperaturbeständigkeit bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind insbesondere in den abhängigen Patentansprüchen angegeben, die jeweils für sich genommen oder in verschiedener Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
Ein erfindungsgemäßer Läufer für einen Abgasturbolader umfasst ein Turbinenrad, einen sich verdichterseitig an das Turbinenrad anschließenden, drehfest mit dem Turbinenrad verbundenen Radialdichtabschnitt, mit dem eine Lageraufnahme eines Gehäuses des Abgasturboladers turbinenseitig abdichtbar ist, und eine sich verdichterseitig an den Radialdichtabschnitt anschließende, drehfest mit dem Radial- dichtabschnitt verbundene Läuferwelle. Der Radialdichtabschnitt oder das Turbinenrad ist über eine Schraubverbindung mit der Läuferwelle verbunden, wobei die Schraubverbindung zumindest teilweise verdichterseitig zu einem Dichtbereich des Radialdichtabschnitts angeordnet ist.
Erfindungsgemäß ist die Schraubverbindung in einem Bereich des Läufers angeordnet, in dem eine relativ geringe Temperatur im Betrieb des Abgasturboladers gegeben ist. Bei dem Abgasturbolader gemäß DE 10 2012 215 248 A1 liegt die Schraubverbin- dung zwischen dem Turbinenrad und der Läuferwelle hingegen sehr nahe an der Hauptmasse des Turbinenrads. Daher wird diese herkömmliche Schraubverbindung deutlich höheren Temperaturen als die erfindungsgemäße Schraubverbindung ausgesetzt. Dies kann insbesondere Hochleistungs- bzw. Hochtemperaturanwendungen zu einer Relaxation im vorgespannten Gewindebereich der herkömmlichen Schraubverbindung und damit zum Verlust der Gewindevorspannung führen. Dies kann wiederum, auch wenn die herkömmliche Schraubverbindung so ausgelegt ist, dass die Abgase in Gewindeanzugsrichtung wirken, mit einer Veränderung der Wuchtung sowie der Wellensteifigkeit und damit langfristig mit einem Versagen des Läufers einherge- hen. Diese Nachteile können mit der erfindungsgemäßen Verlagerung der Schraubverbindung in einen Bereich des Läufers zuverlässig verhindert werden, in dem niedrigere Betriebstemperaturen herrschen. Hierdurch eignet sich der erfindungsgemäße Läufer insbesondere für den Einsatz bei Anwendungen mit höheren Abgastemperaturen.
Die Temperaturbeständigkeit des erfindungsgemäßen Läufers wird umso besser, je weiter die Schraubverbindung verdichterseitig relativ zu dem Radialdichtabschnitt verlagert ist.
Der erfindungsgemäße Läufer kann in Abgasturboladern, Kompressoren („Supercharger"), Turbocompoundsystemen und dergleichen eingesetzt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Schraubverbindung zum überwiegenden Teil verdichterseitig zu dem Dichtbereich des Radialdichtabschnitts angeordnet. Hiernach sind mehr als 50%, insbesondere bis zu 100% der Schraubverbindung verdichterseitig zu dem Radialdichtabschnitt angeordnet.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Radialdichtabschnitt monolithisch mit dem Turbinenrad hergestellt oder stoffschlüssig mit dem Turbinenrad ver- bunden. Letzteres hat den Vorteil, dass der Radialdichtabschnitt separat von dem Turbinenrad und aus einem gegenüber einem typischerweise verwendeten Turbinen- radwerkstoff kostengünstigeren Werkstoff hergestellt werden kann, was die Herstel- lungskosten eines entsprechenden Läufers reduziert. Es kann für den Radialdichtabschnitt und das daran angeordnete Gewinde der Schraubverbindung ein Werkstoff verwendet werden, der besser bearbeitbar ist als typischerweise verwendete Turbi- nenradwerkstoffe, wodurch die Qualität eines entsprechend ausgebildeten Läufers, insbesondere die Exaktheit der Schraubverbindung, verbessert werden kann. Die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Turbinenrad und dem Radialdichtabschnitt kann durch Schweißen hergestellt werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass zwischen einer axialen Stirnflä- che des Radialdichtabschnitts einerseits und einer axialen Stirnfläche des Turbinenrads und/oder der Läuferwelle andererseits wenigstens ein Isolierelement angeordnet ist, dessen Werkstoff eine geringere Wärmeleitfähigkeit als der Werkstoff des Radialdichtabschnitts, des Turbinenrads und/oder der Läuferwelle aufweist. Hierdurch kann ein Wärmefluss von dem Turbinenrad in Richtung der Verdichterseite reduziert wer- den. Dadurch kann die Temperatur im Bereich der Schraubverbindung noch weitergehender reduziert werden.
Es ist des Weiteren von Vorteil, wenn sich turbinenseitig an die Schraubverbindung wenigstens ein thermisch isolierender Hohlraum anschließt, der zumindest teilweise innerhalb des Radialdichtabschnitts angeordnet ist. Der thermisch isolierende Hohlraum dient der Reduzierung des Wärmeflusses von dem Turbinenrad in Richtung der Schraubverbindung, was mit einer geringeren Temperaturbeaufschlagung der Schraubverbindung einhergeht. Der Hohlraum kann mit Luft oder zumindest teilweise mit einem weiteren thermisch isolierenden, gasförmigen, flüssigen oder festen Materi- al befüllt sein. Der Hohlraum kann zwischen einem freien Ende eines Gewindezapfens der Schraubverbindung und einem Boden einer als Sackbohrung ausgebildeten Gewindebohrung der Schraubverbindung ausgebildet sein, in die der Gewindezapfen eingeschraubt ist, wobei der Hohlraum axial größer als ein üblicherweise vorhandener Freistich im Bereich einer entsprechenden herkömmlichen Gewindebohrung ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Schraubverbindung einen Gewindezapfen mit einem Außengewinde und eine Gewindebohrung mit einem Innengewinde auf, wobei einerseits der Gewindezapfen an dem Radialdichtabschnitt bzw. dem Turbinenrad oder an der Läuferwelle und andererseits die Gewindebohrung an der Läuferwelle oder dem Radialdichtabschnitt bzw. dem Turbinenrad angeordnet ist. Ist der Gewindezapfen an dem Radialdichtabschnitt angeordnet, ist die Schraubverbindung vorzugsweise vollständig verdichterseitig zu dem Radialdichtabschnitt an- geordnet. Ist der Radialdichtabschnitt monolithisch mit dem Turbinenrad hergestellt, hat die Anordnung der Gewindebohrung an dem Radialdichtabschnitt den Vorteil, dass für die gemeinsame Herstellung des Turbinenrads und des Radialdichtabschnitts weniger von einem teuren Turbinenradwerkstoff verwendet werden muss.
Vorteilhafterweise ist ein Flankenwinkel einer ersten Gewindeflanke des Außengewindes oder des Innengewindes, auf die bei angezogener Schraubverbindung eine Vorspannkraft wirkt, zumindest in einem gewindegrundnahen Bereich größer als ein Flankenwinkel einer zweiten Gewindeflanke des Außengewindes bzw. Innengewindes, auf die nicht die Vorspannkraft wirkt. Hierdurch wird eine selbsthemmende Schraubverbindung ausgebildet. Das Innengewinde der Gewindebohrung bzw. das Außengewinde des Gewindezapfens wirkt bei angezogener Schraubverbindung mit der ersten Gewindeflanke des Außengewindes des Gewindezapfens bzw. des Innengewindes der Gewindebohrung zusammen. Hierbei bildet die erste Gewindeflanke des Außengewindes bzw. Innengewindes zumindest in dem gewindegrundnahen Bereich eine Keilrampe aus, mit der das Innengewinde bzw. Außengewinde in Kontakt gelangt, wodurch eine Klemmkraft zwischen dem Außengewinde und dem Innengewinde erzeugt wird. Hierdurch wird die Schraubverbindung weitestgehend gegen ein selbstständiges Lösen, beispielsweise aufgrund von Vibrationen, Temperaturschwankungen oder ähnlichem, gesichert. Eine Kontaktfläche zwischen dem Innengewinde und dem Außengewinde kann schraubenlinienförmig oder spiralförmig ausgebildet sein.
Ein erfindungsgemäßer Abgasturbolader umfasst ein Gehäuse mit einer Lageraufnahme, einen Läufer und ein in der Lageraufnahme angeordnetes Radiallager, mit dem der Läufer drehbar in dem Gehäuse gelagert ist, wobei der Läufer gemäß einer der vorgenannten Ausgestaltungen oder einer beliebigen Kombination derselben ausgebildet ist. Mit dem Abgasturbolader sind die oben mit Bezug auf den Läufer genannten Vorteile entsprechend verbunden. Das Radiallager kann als Radialgleitlager oder Radialwälzlager ausgebildet sein.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist an dem Gehäuse wenigstens eine Spritzölbohrung ausgebildet, mit der ein Öl in eine sich turbinenseitig axial an das Radiallager angrenzende Kammer einleitbar ist, wobei die Schraubverbindung zumindest teilweise innerhalb der Kammer angeordnet ist. Über die Spritzölbohrung kann Öl in die Kammer eingeleitet und hierdurch die Schraubverbindung gekühlt werden. Wird die Spritz- Ölbohrung über eine elektrische Ölpumpe mit Öl versorgt, kann mit der Spritzölbohrung auch bei Stillstand einer den Abgasturbolader aufweisenden Brennkraftmaschine weiterhin Öl in die Kammer eingeleitet und somit ein Heat-Soak-Back-Effekt reduziert werden.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale der unabhängigen Patentansprüche und der abhängigen Patentansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus weitere Möglichkeiten, einzelne Merkmale, insbesondere dann, wenn sie sich aus den Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele oder unmittelbar aus den Figuren ergeben, miteinander zu kombi- nieren. Außerdem soll die Bezugnahme der Patentansprüche auf die Figuren durch die Verwendung von Bezugszeichen den Schutzumfang der Patentansprüche auf keinen Fall auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränken.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beil genden Figuren näher erläutert. Diese zeigen:
Fig. 1 eine schematische und teilgeschnittene Darstellung eines Ausführungsbei- spiels für einen Läufer eines Abgasturboladers; Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung eines Details des in Fig. 1 gezeigten Läufers;
Fig. 3 eine schematische und teilgeschnittene Darstellung eines weiteren Ausfüh- rungsbeispiels für einen Läufer eines Abgasturboladers;
Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung eines Details eines weiteren Ausführungsbeispiels für einen Läufer eines Abgasturboladers;
Fig. 5 eine schematische und teilgeschnittene Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für einen Läufer eines Abgasturboladers;
Fig. 6 eine schematische und teilgeschnittene Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für einen Läufer eines Abgasturboladers;
Fig. 7 eine schematische und teilgeschnittene Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für einen Läufer eines Abgasturboladers; und
Fig. 8 eine schematische Schnittdarstellung eines Details eines weiteren Ausfüh- rungsbeispiels für einen Läufer eines Abgasturboladers.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In den Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile mit denselben Bezugszei- chen versehen.
Fig. 1 zeigt eine schematische und teilgeschnittene Darstellung eines Ausführungsbeispiels für einen Läufer 1 eines Abgasturboladers 2. Der Abgasturbolader 2 umfasst ein Gehäuse 3, in dem ein Radiallager 4 angeordnet ist, über das der Läufer 1 dreh- bar in dem Gehäuse 3 gelagert ist. Der Aufbau des Abgasturboladers 2, bis auf der Aufbau des Läufers 1 , ist an sich bekannt, weshalb hier nicht weiter darauf eingegangen wird.
Der Läufer 1 umfasst ein Turbinenrad 5, einen sich verdichterseitig an das Turbinen- rad 5 anschließenden, drehfest mit dem Turbinenrad 5 verbundenen Radialdichtabschnitt 6, mit dem eine Lageraufnahme 7 des Gehäuses 3 des Abgasturboladers 2 turbinenseitigen abdichtbar ist, und eine sich verdichterseitig an den Radialdichtabschnitt 6 anschließende, drehfest mit dem Radialdichtabschnitt 6 verbundene Läuferwelle 8. An dem Radialdichtabschnitt 6 sind zwei Radialdichtelemente 26 aufgenom- men.
Der der Radialdichtabschnitt 6 ist über eine Schraubverbindung 9 mit der Läuferwelle 8 verbunden. Die Schraubverbindung 9 ist vollständig verdichterseitig zu einem durch die Radialdichtelemente 26 definierten Dichtbereich des Radialdichtabschnitts 6 an- geordnet. Die Schraubverbindung 9 umfasst einen Gewindezapfen 10 mit einem Außengewinde und eine Gewindebohrung 1 1 mit einem Innengewinde, wobei der Gewindezapfen 10 an dem Radialdichtabschnitt 6 und die Gewindebohrung 1 1 an der Läuferwelle 8 angeordnet ist. Der Radialdichtabschnitt 6 ist monolithisch mit dem Turbinenrad hergestellt. Ein beispielhafter Aufbau des Gewindezapfens 8 und der Gewin- debohrung 9 wird nachfolgend anhand von Fig. 2 erläutert.
Das Gehäuse 3 umfasst eine Aufnahmebohrung 27, in welcher der Radialdichtabschnitt 6 der Läuferwelle 7 angeordnet ist. Der Durchmesser der Aufnahmebohrung 27 ist kleiner als der Durchmesser der Lageraufnahme 7. Eine solche Ausgestaltung des Abgasturboladers 2 ist nur realisierbar, wenn das Turbinenrad 5 über die Schraubverbindung 9 mit der Läuferwelle 8 verbunden ist.
Sowohl an dem Turbinenrad 5, als auch an der Läuferwelle 8 ist jeweils eine Mitnehmerkontur 28 bzw. 29 angeordnet, an der zum Anziehen der Schraubverbin- dung 6 jeweils ein Werkzeug angreifen kann. Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines beispielhaften Details des in Fig. 1 gezeigten Läufers 1 entsprechend dem in Fig. 1 gezeigten Ausschnitt A. Der Gewindezapfen 10 umfasst das Außengewinde 12. Die Gewindebohrung 1 1 umfasst das Innengewinde 13. Ein Flankenwinkel α einer ersten Gewindeflanke 14 des Au- ßengewindes 12, auf die bei angezogener Schraubverbindung 9 eine Vorspannkraft wirkt, ist in einem gewindegrundnahen Bereich größer als ein Flankenwinkel ß einer zweiten Gewindeflanke 15 des Außengewindes 12, auf die nicht die Vorspannkraft wirkt. Die erste Gewindeflanke 14 des Außengewindes 12 verläuft nur in dem gewindegrundnahen Bereich des Außengewindes 12 mit dem großen Flankenwinkel α und geht radial außen daran anschließend in einen steileren Flankenverlauf mit einem Flankenwinkel λ über.
Fig. 3 zeigt eine schematische und teilgeschnittene Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für einen Läufer 1 eines Abgasturboladers 2. Der Abgasturbolader 2 umfasst ein Gehäuse 3, in dem ein Radiallager 4 angeordnet ist, über das der Läufer 1 drehbar in dem Gehäuse 3 gelagert ist. Der Aufbau des Abgasturboladers 2, bis auf der Aufbau des Läufers 1 , ist an sich bekannt, weshalb hier nicht weiter darauf eingegangen wird.
Der Läufer 1 umfasst ein Turbinenrad 5, einen sich verdichterseitig an das Turbinenrad 5 anschließenden, drehfest mit dem Turbinenrad 5 verbundenen Radialdichtabschnitt 6, mit dem eine Lageraufnahme 7 des Gehäuses 3 des Abgasturboladers 2 turbinenseitigen abdichtbar ist, und eine sich verdichterseitig an den Radialdichtabschnitt 6 anschließende, drehfest mit dem Radialdichtabschnitt 6 verbundene Läufer- welle 8. An dem Radialdichtabschnitt 6 sind zwei Radialdichtelemente 26 aufgenommen.
Der der Radialdichtabschnitt 6 ist über eine Schraubverbindung 9 mit der Läuferwelle 8 verbunden. Die Schraubverbindung 9 ist vollständig verdichterseitig zu dem durch die Radialdichtelemente 26 definierten Dichtbereich des Radialdichtabschnitts 6 angeordnet. Die Schraubverbindung 9 umfasst einen Gewindezapfen 10 mit einem Außengewinde und eine Gewindebohrung 1 1 mit einem Innengewinde, wobei der Gewindezapfen 10 an dem Radialdichtabschnitt 6 und die Gewindebohrung 1 1 an der Läuferwelle 8 angeordnet sind. Der Radialdichtabschnitt 6 ist separat von dem Turbinenrad 5 hergestellt und stoffschlüssig mit dem Turbinenrad 5 verbunden. Der Gewindezapfens 8 und die Gewindebohrung 9 können beispielsweise entsprechend Fig. 2 ausgebildet sein. Der Radialdichtabschnitt 6 umfasst turbinenseitig eine Aufnahme 16, in die ein Zapfen 17 des Turbinenrads 5 eingreift. Turbinenseitig schließt sich an die Schraubverbindung 9 ein thermisch isolierender Hohlraum 18, der innerhalb des Radialdichtabschnitts 6 angeordnet ist. An dem Gehäuse 3 ist eine Spritzölbohrung 19 ausgebildet, mit der ein Öl in eine sich turbinenseitig axial an das Radiallager 4 angrenzende Kammer 20 einleitbar ist. Die Schraubverbindung 9 ist teilweise innerhalb der Kammer 20 angeordnet.
Fig. 4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Details eines weiteren Ausführungsbeispiels für einen Läufer 1 eines Abgasturboladers. Dieser Läufer 1 unterscheidet sich insbesondere dadurch von den in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbei- spielen, dass der Gewindezapfen 10 an der Läuferwelle 8 und die Gewindebohrung 1 1 an dem Radialdichtabschnitt 6 angeordnet ist. Hierzu kann der Radialdichtabschnitt 6 im Vergleich zu den Fig. 1 bis 3 verdichterseitig axial verlängert sein, so dass die Schraubverbindung 9 vollständig verdichterseitig zu dem durch die nicht gezeigten Radialdichtelemente definierten Dichtbereich des Radialdichtabschnitts 6 angeordnet ist. Turbinenseitig schließt sich an die Schraubverbindung 9 ein thermisch isolierender Hohlraum 18 an, der vollständig innerhalb des Radialdichtabschnitts 9 angeordnet ist.
Fig. 5 zeigt eine schematische und teilgeschnittene Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für einen Läufer 1 eines Abgasturboladers 2. Der Abgasturbolader 2 umfasst ein Gehäuse 3, in dem ein Radiallager 4 angeordnet ist, über das der Läufer 1 drehbar in dem Gehäuse 3 gelagert ist. Der Aufbau des Abgasturboladers 2, bis auf der Aufbau des Läufers 1 , ist an sich bekannt, weshalb hier nicht weiter darauf eingegangen wird.
Der Läufer 1 umfasst ein Turbinenrad 5, einen sich verdichterseitig an das Turbinenrad 5 anschließenden, drehfest mit dem Turbinenrad 5 verbundenen Radialdichtabschnitt 6, mit dem eine Lageraufnahme 7 des Gehäuses 3 des Abgasturboladers 2 turbinenseitigen abdichtbar ist, und eine sich verdichterseitig an den Radialdichtab- schnitt 6 anschließende, drehfest mit dem Radialdichtabschnitt 6 verbundene Läuferwelle 8. An dem Radialdichtabschnitt 6 sind zwei Radialdichtelemente 26 aufgenommen.
Das Turbinenrad 5 ist über eine Schraubverbindung 9 mit der Läuferwelle 8 verbunden. Die Schraubverbindung 9 ist teilweise verdichterseitig zu dem durch die Radialdichtelemente 26 definierten Dichtbereich des Radialdichtabschnitts 6 angeordnet. Die Schraubverbindung 9 umfasst einen Gewindezapfen 10 mit einem Außengewinde und eine Gewindebohrung 1 1 mit einem Innengewinde, wobei der Gewindezapfen 10 an dem Turbinenrad 5 und die Gewindebohrung 1 1 an der Läuferwelle 8 angeordnet sind. Der Radialdichtabschnitt 6 ist monolithisch mit der Läuferwelle 8 hergestellt. Der Gewindezapfen 8 und die Gewindebohrung 9 können beispielsweise entsprechend Fig. 2 ausgebildet sein.
Zwischen einer axialen Stirnfläche 21 des Turbinenrads 5 und einer axialen Stirnfläche 22 des Radialdichtabschnitts 6 ist ein ringförmiges Isolierelement 23 angeordnet, dessen Werkstoff eine geringere Wärmeleitfähigkeit als der Werkstoff des Radialdichtabschnitts 6, des Turbinenrads 5 und/oder der Läuferwelle 8 aufweist.
Turbinenseitig anschließend an das Außengewinde umfasst der Gewindezapfen 10 einen Absatz 30, der in die Gewindebohrung 1 1 eingepasst ist, wodurch die koaxiale Ausrichtung von Turbinenrad 5 und Läuferwelle 8 verbessert wird.
Fig. 6 zeigt eine schematische und teilgeschnittene Darstellung eines weiteren Aus- führungsbeispiels für einen Läufer 1 eines Abgasturboladers 2. Dieser Läufer 1 unterscheidet sich insbesondere dadurch von dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel, dass das Isolierelement 23 breiter ausgebildet ist. Zudem sind die Gewindeabschnitte des Gewindezapfens 10 und der Gewindebohrung 1 1 axial kürzer ausgebildet. Hierdurch ist die Schraubverbindung 9 vollständig verdichterseitig zu dem durch die Radi- aldichtelemente 26 definierten Dichtbereich des Radialdichtabschnitts 6 angeordnet. Fig. 7 zeigt eine schematische und teilgeschnittene Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für einen Läufer 1 eines Abgasturboladers 2. Der Abgasturbolader 2 umfasst ein Gehäuse 3, in dem ein Radiallager 4 angeordnet ist, über das der Läufer 1 drehbar in dem Gehäuse 3 gelagert ist. Der Aufbau des Abgasturboladers 2, bis auf der Aufbau des Läufers 1 , ist an sich bekannt, weshalb hier nicht weiter darauf eingegangen wird.
Der Läufer 1 umfasst ein Turbinenrad 5, einen sich verdichterseitig an das Turbinenrad 5 anschließenden, drehfest mit dem Turbinenrad 5 verbundenen Radialdichtab- schnitt 6, mit dem eine Lageraufnahme 7 des Gehäuses 3 des Abgasturboladers 2 turbinenseitigen abdichtbar ist, und eine sich verdichterseitig an den Radialdichtabschnitt 6 anschließende, drehfest mit dem Radialdichtabschnitt 6 verbundene Läuferwelle 8. An dem Radialdichtabschnitt 6 sind zwei Radialdichtelemente 26 aufgenommen.
Der Radialdichtabschnitt 6 ist über eine Schraubverbindung 9 mit der Läuferwelle 8 verbunden. Die Schraubverbindung 9 ist vollständig verdichterseitig zu dem durch die Radialdichtelemente 26 definierten Dichtbereich des Radialdichtabschnitts 6 angeordnet. Die Schraubverbindung 9 umfasst einen Gewindezapfen 10 mit einem Außenge- winde und eine Gewindebohrung 1 1 mit einem Innengewinde, wobei der Gewindezapfen 10 an dem Radialdichtabschnitt 6 und die Gewindebohrung 1 1 an der Läuferwelle 8 angeordnet sind. Der Radialdichtabschnitt 6 ist separat von dem Turbinenrad 5 hergestellt und stoffschlüssig mit dem Turbinenrad 5 verbunden. Der Gewindezapfen 8 und die Gewindebohrung 9 können beispielsweise entsprechend Fig. 2 ausgebildet sein. An dem Gehäuse 3 ist eine Spritzölbohrung 19 ausgebildet, mit der ein Öl in eine sich turbinenseitig axial an das Radiallager 4 angrenzende Kammer 20 einleitbar ist. Die Schraubverbindung 9 ist teilweise innerhalb der Kammer 20 angeordnet.
Zwischen einer axialen Stirnfläche 24 des Radialdichtabschnitts 6 und einer axialen Stirnfläche 25 der Läuferwelle 8 ist ein ringförmiges Isolierelement 23 angeordnet, dessen Werkstoff eine geringere Wärmeleitfähigkeit als der Werkstoff des Radialdichtabschnitts 6, des Turbinenrads 5 und/oder der Läuferwelle 8 aufweist. Fig. 8 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Details eines weiteren Ausführungsbeispiels für einen Läufer 1 eines Abgasturboladers. Dieser Läufer 1 unterscheidet sich insbesondere dadurch von dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel, dass der Radialdichtabschnitt 6 separat von dem Turbinenrad 5 hergestellt und stoffschlüssig mit dem Turbinenrad 5 verbunden ist.
Bezuqszeichenliste
Läufer
Abgasturbolader
Gehäuse
Radiallager
Turbinenrad
Radialdichtabschnitt
Lageraufnahme
Läuferwelle
Schraubverbindung
Gewindezapfen
Gewindebohrung
Außengewinde
Innengewinde
erste Gewindeflanke
zweite Gewindeflanke
Aufnahme
Zapfen
Hohlraum
Spritzölbohrung
Kammer
axiale Stirnfläche
axiale Stirnfläche
Isolierelement
axiale Stirnfläche
axiale Stirnfläche
Radialdichtelement
Aufnahmebohrung
Mitnehmerkontur
Mitnehmerkontur
Absatz

Claims

Patentansprüche
1 . Läufer (1 ) für einen Abgasturbolader (2), aufweisend ein Turbinenrad (5), einen sich verdichterseitig an das Turbinenrad (5) anschließenden, drehfest mit dem Turbi- nenrad (5) verbundenen Radialdichtabschnitt (6), mit dem eine Lageraufnahme (7) eines Gehäuses (3) des Abgasturboladers (2) turbinenseitigen abdichtbar ist, und eine sich verdichterseitig an den Radialdichtabschnitt (6) anschließende, drehfest mit dem Radialdichtabschnitt (6) verbundene Läuferwelle (8), dadurch gekennzeichnet, dass der Radialdichtabschnitt (6) oder das Turbinenrad (5) über eine Schraubverbindung (9) mit der Läuferwelle (8) verbunden ist, wobei die Schraubverbindung (9) zumindest teilweise verdichterseitig zu einem Dichtbereich des Radialdichtabschnitts (6) angeordnet ist.
2. Läufer (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubverbin- dung (9) zum überwiegenden Teil verdichterseitig zu dem Dichtbereich des Radialdichtabschnitts (6) angeordnet ist.
3. Läufer (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Radialdichtabschnitt (6) monolithisch mit dem Turbinenrad (5) hergestellt oder stoffschlüssig mit dem Turbinenrad (5) verbunden ist.
4. Läufer (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer axialen Stirnfläche (22, 24) des Radialdichtabschnitts (6) einerseits und einer axialen Stirnfläche (21 ; 25) des Turbinenrads (5) und/oder der Läuferwelle (8) andererseits wenigstens ein Isolierelement (23) angeordnet ist, dessen Werkstoff eine geringere Wärmeleitfähigkeit als der Werkstoff des Radialdichtabschnitts (6), des Turbinenrads (5) und/oder der Läuferwelle (8) aufweist.
5. Läufer (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich turbinenseitig an die Schraubverbindung (9) wenigstens ein thermisch isolierender Hohlraum (18) anschließt, der zumindest teilweise innerhalb des Radialdichtabschnitts (6) angeordnet ist.
6. Läufer (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubverbindung (9) einen Gewindezapfen (10) mit einem Außengewinde (12) und eine Gewindebohrung (1 1 ) mit einem Innengewinde (13) aufweist, wobei einerseits der Gewindezapfen (10) an dem Radialdichtabschnitt (6) bzw. dem Turbinenrad (5) oder an der Läuferwelle (8) und andererseits die Gewindebohrung (1 1 ) an der Läuferwelle (8) oder dem Radialdichtabschnitt (6) bzw. dem Turbinenrad (5) angeordnet ist.
7. Läufer (1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flankenwinkel (a) einer ersten Gewindeflanke (14) des Außengewindes (12) oder des Innengewindes (13), auf die bei angezogener Schraubverbindung (9) eine Vorspannkraft wirkt, zumindest in einem gewindegrundnahen Bereich größer ist als ein Flankenwinkel (ß) einer zweiten Gewindeflanke (15) des Außengewindes (12) bzw. Innengewindes (13), auf die nicht die Vorspannkraft wirkt.
8. Abgasturbolader (2), aufweisend ein Gehäuse (3) mit einer Lageraufnahme (7), einen Läufer (1 ) und ein in der Lageraufnahme (7) angeordnetes Radiallager (4), mit dem der Läufer (1 ) drehbar in dem Gehäuse (3) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist.
9. Abgasturbolader (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (3) wenigstens eine Spritzölbohrung (19) ausgebildet ist, mit der ein Öl in eine sich turbinenseitig axial an das Radiallager (4) angrenzende Kammer (20) einleitbar ist, wobei die Schraubverbindung (9) zumindest teilweise innerhalb der Kammer (20) angeordnet ist.
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