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Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader.
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Abgasturbolader weisen ein Turbinengehäuse, ein Lagergehäuse und ein Verdichtergehäuse auf, wobei das Lagergehäuse zwischen dem Verdichtergehäuse und dem Turbinengehäuse angeordnet ist und sowohl mit dem Verdichtergehäuse als auch mit dem Turbinengehäuse, vorzugsweise über Flanschverbindungen, verbunden ist.
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Es ist bekannt, das Lagergehäuse mit dem Turbinengehäuse zu verbinden, indem diese beiden Gehäuse im Flanschbereich ineinander geschoben oder sich gegenüberliegend positioniert werden und dann mittels Verbindungselementen, wie zum Beispiel Spannschrauben, Zugankern, etc., miteinander verbunden werden. Bei dieser Vorgehensweise ist eine vollautomatische und schnelle Montierbarkeit und Demontierbarkeit problematisch. Des Weiteren ist bei dieser Vorgehensweise eine Abdichtung des durch die Verbindung gebildeten Verbandes derart, dass ein unerwünschtes Abblasen des im Inneren des Verbandes befindlichen und unter Überdruck stehenden Heißgases im Betrieb des Abgasturboladers verhindert wird, problematisch. Ferner ist von Bedeutung, dass zwischen dem im Turbinengehäuse angeordneten Turbinenrad und dem Turbinengehäuse ein axialer Spalt vorhanden sein muss, der verhindert, dass es aufgrund der im Betrieb des Abgasturboladers auftretenden thermischen Dehnung der Komponenten und vor allem auch aufgrund von deren Fertigungstoleranzen zu einem Anstreifen des sich mit hoher Geschwindigkeit drehenden Turbinenrades am Turbinengehäuse kommt. Die Breitenveränderung dieses Spaltes während des Betriebes des Abgasturboladers beeinträchtigt die thermodynamische Performance des Abgasturboladers.
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Es ist also bereits bekannt, das Turbinengehäuse mit dem Lagergehäuse unter Verwendung von Schraubverbindungen zu verbinden, die direkt oder über Scheiben die genannten Gehäuse im Flanschbereich miteinander verspannen.
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Des Weiteren gibt es die Möglichkeit, eine V-Schelle oder ein Spannband zur Verbindung der genannten Gehäuse zu verwenden. Ein Nachteil einer Verwendung einer V-Schelle oder eines Spannbandes zur Verbindung eines Turbinengehäuses mit einem Lagergehäuse besteht darin, dass derartige Verbindungselemente und damit auch der durch die Verbindung gebildete Verband einen unerwünscht großen axialen Platzbedarf haben. Des Weiteren können die Schalen und somit das Schloss der Schelle oder des Spannbandes aufgrund des bei Abgasturboladern vorhandenen Ölzulaufes und Ölablaufes nicht beliebig frei positioniert werden.
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Des Weiteren ist es bereits bekannt, das Turbinengehäuse mit dem Lagergehäuse unter Verwendung von Zugankern zu verschrauben. Bei derartigen Zugankern handelt es sich um lange Schrauben, die von der Verdichterseite her durch das Lagergehäuse reichen und deren Gewinde in das Turbinengehäuse eingedreht werden, um das Turbinengehäuse mit dem Lagergehäuse zu verbinden. Nachteilig an einer derartigen Vorgehensweise ist, dass die genannten Zuganker bereits vor der Verbindung des Verdichtergehäuses mit dem Lagergehäuse eingedreht werden müssen. Im Falle einer Notwendigkeit einer Nacharbeit während des Fertigungsprozesses muss dann entsprechend zunächst das Verdichtergehäuse vom Lagergehäuse getrennt werden, um danach beispielsweise das Turbinengehäuse austauschen zu können. Ein weiterer Nachteil einer Verwendung von Zugankern zur Verbindung von Turbinengehäuse und Lagergehäuse besteht darin, dass Limitierungen hinsichtlich der Positionierung dieser Zuganker bestehen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Abgasturbolader anzugeben, dessen Montage vereinfacht ist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Abgasturbolader mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Durch die Erfindung wird ein Abgasturbolader bereitgestellt, welcher eine Turbine, die ein in einem Turbinengehäuse angeordnetes Turbinenrad aufweist, einen Verdichter, der ein in einem Verdichtergehäuse angeordnetes Verdichterrad aufweist, eine Lagervorrichtung, die ein Lagergehäuse mit einer darin angeordneten Läuferwelle aufweist, welches in axialer Anordnung zwischen dem Verdichtergehäuse und mit dem Turbinengehäuse angeordnet und mit diesen verbunden ist, wobei Turbinenrad und Verdichterrad mittels der axial dazwischen angeordneten, gemeinsamen Läuferwelle drehfest miteinander verbunden und im Lagergehäuse drehgelagert sind. Turbinengehäuse und Lagergehäuse sind mittels einem Turbinengehäuseflansch und einem Lagergehäuseflansch verbunden, wobei zwischen dem Turbinengehäuse und dem Lagergehäuse eine vorgespannte Federvorrichtung angeordnet ist. Dabei stützt sich die vorgespannte Federvorrichtung sowohl direkt am Turbinengehäuseflansch als auch direkt am Lagergehäuseflansch ab. Turbinengehäuseflansch und Lagergehäuseflansch sind so ausgebildet, dass diese sich, im montierten Zustand, in einem radialen Randbereich zumindest abschnittsweise in axialer Richtung überlappen. Das Turbinengehäuse weist in Randbereich seines Turbinengehäuseflansches, zumindest eine erste Aussparungen auf, die im Wesentlichen senkrecht in Bezug auf die axiale Richtung, die auch der Ausrichtung der Drehachse der Läuferwelle entspricht, verläuft und zum Rand des Lagergehäuseflansches hin offene ausgebildet ist. Das Lagergehäuse weist im Randbereich seines Lagergehäuseflansches zumindest eine zweite Aussparung auf, die zu der ersten Aussparung des Turbinengehäuseflansches korrespondiert, also ebenfalls im Wesentlichen senkrecht in Bezug auf die axiale Richtung verläuft und zum Rand des Turbinengehäuseflansches hin offen ausgebildet ist. In jeweils korrespondierende, also einander zugeordnete, sich gegenüberliegende Aussparungen des Turbinengehäuseflansches und des Lagergehäuseflansches ist jeweils ein Verbindungselement so eingesetzt, dass dieses sich vom Turbinengehäuseflansch bis in den Lagergehäuseflansch erstreckt und das Turbinengehäuse relativ zum Lagergehäuse, unter gleichzeitiger Vorspannung der Federvorrichtung, zumindest in Axialrichtung fixiert.
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Im Wesentlichen senkrecht zur axialen Ausrichtung bedeutet dabei, dass auch Winkelbereiche kleiner oder größer 90° bis hin zu ± 45° in Bezug auf die senkrechte Ausrichtung eingeschlossen sein sollen.
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Die genannten ersten und zweiten Aussparungen und die Verbindungselemente können insbesondere auch in bezüglich der Läuferwellendrehachse radialer Ausrichtung und im Wesentlichen senkrecht dazu angeordnet sein. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn zwei oder mehrere Verbindungselemente in entsprechenden Aussparungen, insbesondere in äquidistantem Abstand zueinander, über den Umfang von Turbinengehäuseflansch und Lagergehäuseflansch angeordnet sind.
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Die Vorteile eines derartigen Abgasturboladers bestehen insbesondere darin, dass das Turbinengehäuse mit dem Lagergehäuse auf eine neue Art miteinander verbunden ist, die es erlaubt, die Positionen der Verbindungselemente so zu wählen, dass bei vollautomatischer Montierbarkeit jede beliebige Einbaulage in Umfangsrichtung der genannten Gehäuse zueinander möglich ist. Zusätzlich können aufgrund der vergleichsweise niedrigen Kosten der beim erfindungsgemäßen Turbolader benötigten Verbindungselemente die Gesamtkosten des Turboladers niedrig gehalten werden und es können die Taktzeiten in der Montage gesenkt werden. Auch kann der oben genannte Axialspalt zwischen dem Turbinenrad und dem Turbinengehäuse über den axialen Weg, der beim Zusammenführen der beiden Gehäuse gegen die Kraft der Federvorrichtung zurückgelegt wird, gezielt eingestellt werden, bevor die Gehäuse unter Verwendung der genannten Verbindungselemente miteinander verbunden werden. Dies erhöht die thermodynamische Performance des Abgasturboladers.
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Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus deren nachfolgender beispielhafter Erläuterung anhand der Figuren. Es zeigt
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1 eine vereinfachte Darstellung zur Erläuterung des grundsätzlichen Aufbaus eines Abgasturboladers in Schnittdarstellung,
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2 eine Ausschnittskizze des Verbindungsbereichs zwischen Turbinengehäuse und Lagergehäuse zur Veranschaulichung des Montagevorgangs eines ersten Ausführungsbeispiels für die Erfindung,
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3 eine weitere Ausschnittskizze des Verbindungsbereichs (V) zwischen Turbinengehäuse und Lagergehäuse zur Veranschaulichung eines zweiten Ausführungsbeispiels für die Erfindung,
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4 eine weitere Ausschnittskizze des Verbindungsbereichs (V) zwischen Turbinengehäuse und Lagergehäuse zur Veranschaulichung eines dritten Ausführungsbeispiels für die Erfindung und
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5 eine weitere Ausschnittskizze des Verbindungsbereichs (V) zwischen Turbinengehäuse und Lagergehäuse zur Veranschaulichung eines vierten Ausführungsbeispiels für die Erfindung.
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Funktions- und Benennungsgleiche Gegenstände sind in den Figuren durchgehend mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Die 1 zeigt eine Vereinfachte Darstellung zur Erläuterung des grundsätzlichen Aufbaus eines Abgasturboladers 1.
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Dieser Abgasturbolader 1 weist eine Turbine 2 auf, die ein in einem Turbinengehäuse 3 angeordnetes Turbinenrad 4 enthält. Weiterhin weist der Abgasturbolader 1 einen Verdichter 5 auf, der ein in einem Verdichtergehäuse 6 angeordnetes Verdichterrad 7 enthält. Ferner weist der Abgasturbolader 1 eine Lagervorrichtung 9 auf, die ein Lagergehäuse 10 enthält, welches in axialer Ausrichtung A zwischen dem Turbinengehäuse 3 und dem Verdichtergehäuse 6 angeordnet und mit dem Verdichtergehäuse 6 und dem Turbinengehäuse 3 mittels Flanschverbindungen verbunden ist. Im Lagergehäuse 10 ist eine Läuferwelle 8 in axialer Ausrichtung A angeordnet und drehgelagert, in deren einem Endbereich das Turbinenrad 4 und in deren anderem Endbereich das Verdichterrad 7 drehfest auf der Läuferwelle 8 angeordnet sind. Das Turbinenrad 4 und das Verdichterrad 7 können dabei an der Welle 8 befestigt sein oder integraler Bestandteil der Welle 8 sein.
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Im Betrieb des Abgasturboladers treibt ein dem Abgasturbolader zugeführter Abgasmassenstrom AM eines Kraftfahrzeugs das Turbinenrad 4 an, wodurch die fest mit dem Turbinenrad 4 verbundene Welle 8 in eine Drehbewegung um die Läuferwellendrehachse 8a versetzt wird. Diese Drehbewegung wird auf das ebenfalls fest mit der Welle 8 verbundene Verdichterrad 7 übertragen. Mittels des Verdichterrades 7 wird ein dem Verdichter 5 zugeführter Frischluftmassenstrom FM verdichtet und zusammen mit dem benötigten Kraftstoff den Brennräumen des Motors des Kraftfahrzeugs zur Erhöhung der Motorleistung zugeführt. Weiterhin ist in 1 der Verbindungsbereichs V zwischen Turbinengehäuse und Lagergehäuse mit gestrichelter Linie gekennzeichnet, der den im Weiteren als Turbinengehäuseflansch 3a bezeichneten Flanschbereich des Turbinengehäuses 3 sowie den im Weiteren als Lagergehäuseflansch 10a bezeichneten Flanschbereich des Lagergehäuses 10 beinhaltet. Dieser Verbindungsbereich V ist in den weiteren Figuren zur Veranschaulichung unterschiedlicher Ausführungen der Erfindung als Ausschnitt in Schnittdarstellung dargestellt.
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Die 2 zeigt nun eine solche Ausschnittskizze des Verbindungsbereichs V zwischen Turbinengehäuse und Lagergehäuse zur Veranschaulichung des Ablaufs bei der Verbindung von Turbinengehäuse und Lagergehäuse eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
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Zu diesem Zweck werden das Turbinengehäuse 3 und das Lagergehäuse 10' vor der Verbindung in einem vorgegebenen kleinen Axialabstand zueinander positioniert gezeigt, wobei die Axialrichtung der Längsrichtung der in der 2 nicht dargestellten Läuferwelle 8 des Abgasturboladers 1, also der Ausrichtung der Läuferwellendrehachse 8a entspricht, die in den Figuren durchgehend mit einem Doppelpfeil dargestellt und mit dem Buchstaben A gekennzeichnet ist. Der Turbinengehäuseflansch 3a weist in diesem Beispiel einen ringförmigen Rand mit einem Innendurchmesser auf.
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Wie aus der 2 ersichtlich ist, weist das Turbinengehäuse 3 im Bereich des ringförmigen Randes des Turbinengehäuseflansches 3a eine in Bezug auf die Axialrichtung A und die Läuferwellendrehachse 8a senkrecht gerichtete erste Aussparung 12 auf, die als Einzelbohrung ausgeführt und in Richtung eines in der 2 unterhalb des Turbinengehäuse 3, also radial innerhalb des ringförmigen Randes des Turbinengehäuseflansches 3a, angeordneten Lagergehäuseflansches 10a des Lagergehäuses 10' hin offen ausgebildet ist. Die in Bezug auf die axiale Ausrichtung A senkrechte Ausrichtung ist in der 2 mit einem Doppelpfeil dargestellt und mit dem Buchstaben S bezeichnet.
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Der Lagergehäuseflansch 10a des Lagergehäuses 10' weist einen zum Innendurchmesser des ringförmigen Randes des Turbinengehäuseflansches 3a des Turbinengehäuses 3 korrespondierenden ringförmigen Absatz auf, so dass der Lagergehäuseflansch 10a des Lagergehäuses 10' innerhalb des ringförmigen Randes des Turbinengehäuseflasches 3a aufgenommen wird und im montierten Zustand axial mit diesem überlappt.
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Beim in Axialrichtung A erfolgenden Zusammenschieben von Turbinengehäuse 3 und Lagergehäuse 10 taucht der ringförmige Absatz des Lagergehäuseflansches 10a des Lagergehäuses 10 somit innerhalb des ringförmigen Randes des Turbinengehäuseflansches 3a in den Turbinengehäuseflansch 3a des Turbinengehäuses 3 ein, so dass der ringförmige Rand des Turbinengehäuseflansches 3a den ringförmigen Absatz des Lagergehäuseflansches 10a des Lagergehäuses 10 umlaufend übergreift bzw. überlappt.
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Des Weiteren ist aus der 2 ersichtlich, dass auch das Lagergehäuse 10' im Bereich des ringförmigen Absatzes des Lagergehäuseflansches 10a eine senkrecht zur Axialrichtung A gerichtete Aussparung 13 aufweist. Diese Aussparung 13, die nachfolgend als zweite Aussparung bezeichnet wird, ist ebenfalls als Einzelbohrung ausgeführt und nach oben hin, d.h. in Richtung des Randes des Turbinengehäuseflansches 3a des Turbinengehäuses 3, ebenfalls offen ausgebildet.
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In axialer Richtung zwischen dem Turbinengehäuse 3 und dem Lagergehäuse 10' ist eine sich zunächst im entspannten Zustand befindliche Federvorrichtung 11' vorgesehen. Bei dieser Federvorrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine Tellerfeder, eine Spiralfeder, eine Wellfeder oder auch eine Federscheibe. Bei der Federvorrichtung 11' kann es sich aber auch um jede andere Art von Axialfeder handeln.
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Ferner ist in der 2 ein Verbindungselement 14', noch vor der Montage, dargestellt, bei welchem es sich beim gezeigten Ausführungsbeispiel um einen Spannstift, Kerbstift oder Passstift handelt. Dieser Spannstift, Kerbstift oder Passstift befindet sich noch nicht im Eingriff mit dem Turbinengehäuse 3 und auch noch nicht im Eingriff mit dem Lagergehäuse 10'.
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Zum Zusammenbau des Turbinengehäuses 3 mit dem Lagergehäuse 10' werden das Turbinengehäuse 3 und das Lagergehäuse 10' in Axialrichtung A aufeinander zu bewegt und so der Lagergehäuseflansch 10a des Lagergehäuses 10' mit dem Turbinengehäuseflansch 3a des Turbinengehäuses 3 in axiale Überlappung gebracht. Durch diese Axialbewegung erfolgt eine zunehmende Vorspannung des Federelements 11', wobei der eine Endbereich der Federvorrichtung 11' direkt am Turbinengehäuse 3 und der andere Endbereich der Federvorrichtung 11 direkt am Lagergehäuse 10' anliegt.
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Diese Axialbewegung wird solange fortgesetzt, bis sich die im Turbinengehäuseflansch 3a des Turbinengehäuses 3 vorgesehene erste Aussparung 12 und die im Lagergehäuseflansch 10a des Lagergehäuses 10' vorgesehene zweite Aussparung 13 in einer Flucht direkt gegenüberliegen. Diese, dem montierten Zustand entsprechende Positionierung ist in der 2 durch das hier mit gestrichelter Linie angedeutete Lagergehäuse 10 dargestellt, welches die Relativposition des Lagergehäuses 10 zum Turbinengehäuse 3 im montierten Zustand veranschaulichen soll. Im montierten Zustand des Lagergehäuses 10 ist die Federvorrichtung in einem vorgespannten Zustand, der in der 2 mit dem Bezugszeichen 11 veranschaulicht ist. Durch diese Vorspannung der Federvorrichtung liegt auch eine relative Vorspannung zwischen dem Turbinengehäuse 3 und dem Lagergehäuse 10 in Axialrichtung A vor.
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Ist die vorstehend beschriebene relative Positionierung zwischen dem Turbinengehäuse 3 und dem Lagergehäuse 10 erreicht, dann wird von oben her, d.h. in senkrechter Richtung S, der Spannstift 14' durch die Aussparung 12 des Turbinengehäuses 3 hindurch solange nach unten geführt, bis er auch in die Aussparung 13a des axial verschobenen Lagergehäuses 10 eingreift. Durch das Einbringen des genannten Spannstiftes 14' in die genannten Aussparungen 12, 13 werden das Turbinengehäuse 3 und das Lagergehäuse 10 in Axialrichtung gegeneinander fixiert.
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Nicht in der 2 dargestellt ist, dass längs des Umfanges des Turbinengehäuseflansches 3a des Turbinengehäuses 3 und des Lagergehäuseflansches 10a des Lagergehäuses 10 weitere erste bzw. zweite Aussparungen 12, 13, vorzugsweise in äquidistantem Abstand zueinander, angeordnet sein können, in welche ebenfalls Spannstifte, Kerbstifte oder Passstifte zur gleichmäßigen axialen Fixierung von Lagergehäuse 10 und Turbinengehäuse 3 relativ zueinander über den Flanschumfang eingesetzt sind. Weiterhin sind in 1 zwei Winkel +α und –α eingezeichnet. Diese sollen andeuten, dass die Ausrichtung der Aussparungen 12, 13 und der Verbindungselemente 14 innerhalb der Winkelbereiche +45° bis –45° von der senkrechten Ausrichtung abweichen können, ohne wesentliche Einbußen der Funktion inkauf nehmen zu müssen. Im speziellen Fall ist die Ausrichtung und Anordnung der Aussparungen 12, 13 und der Verbindungselemente 14 so vorgesehen, dass sie in Bezug auf die Läuferwellendrehachse 8a in radialer Ausrichtung und im Wesentlichen (im Bereich von ±45°) senkrecht zur Axialrichtung A verlaufen und mehrere Aussparungen 12, 13 mit Verbindungselementen 14 in äquidistantem Abstand zueinander über den Umfang von Turbinengehäuseflansch 3a und Lagergehäuseflansch 10a angeordnet sind.
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Die 3 zeigt eine Ausschnittskizze des Verbindungsbereichs V zwischen Turbinengehäuse 3 und Lagergehäuse 10 zur Veranschaulichung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
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Dabei sind in der 3 das Turbinengehäuse 3, das Turbinenrad 4, das Lagergehäuse 10 und die Welle 8 eines Abgasturboladers ausschnittsweise dargestellt.
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Des Weiteren ist aus der 3 eine zwischen dem Turbinengehäuse 3 und dem Lagergehäuse 10 angeordnete, vorgespannte, als ringförmige Tellerfeder ausgebildete Federvorrichtung 11 ersichtlich, deren einer Endbereich sich direkt am Turbinengehäuse 3 und deren anderer Endbereich sich direkt am Lagergehäuse 10 abstützt.
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Die gezeigte Federvorrichtung 11 ist dabei so ausgebildet, dass sie gleichzeitig als Dichtungselement wirkt, das den Spalt zwischen dem Turbinengehäuseflansch 3a des Turbinengehäuses 3 und dem Lagergehäuseflansch 10a des Lagergehäuses 10 in radialer Richtung nach außen hin abdichtet. Dies wird beispielsweise dadurch ermöglicht, dass die Federvorrichtung 11 als ringförmige Tellerfeder ausgebildet ist und eine geschlossen umlaufende, dicht am Turbinengehäuseflansch 3a anliegende Außenkante 11a und eine ebensolche, dicht am Lagergehäuseflansch 10a anliegende Innenkante 11b aufweist und dazwischen als flächig geschlossene Ringscheibe ausgebildet ist. Es versteht sich, dass bei einem umgekehrten Einbau der Tellerfeder, so dass die Außenkante 11a dicht am Lagergehäuseflansch 10a anliegt und die Innenkante 11b dicht am Turbinengehäuseflansch 3a anliegt die gleiche Wirkung erzielt wird.
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Ferner geht aus der 3 hervor, dass bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel, ebenso wie bei dem in der 2 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel, im Turbinengehäuseflansch 3a des Turbinengehäuses 3 radial und senkrecht in Bezug auf die Läuferwellendrehachse 8a ausgerichtete, als einzelne Bohrungen ausgebildete Aussparungen 12 vorgesehen sind. Die dazu korrespondierenden Aussparungen 13 des Lagergehäuseflansch 10a des Lagergehäuses 10 können entsprechend ebenso als einzelne Bohrungen ausgeführt sein, die fluchtend zu den Bohrungen des Turbinengehäuseflansches 3a ausgerichtet und positioniert sind. In diese Aussparungen 12, 13 ist jeweils ein in Form eines Spannstiftes realisiertes Verbindungselement 14 eingesetzt, welches das Turbinengehäuse 3 relativ zum Lagergehäuse 10 bei Aufrechterhaltung der durch die vorgespannte Federvorrichtung 11 erzielten, in Axialrichtung bestehenden Vorspannung zwischen Turbinengehäuse 3 und Lagergehäuse 10 in Axialrichtung A fixiert. Dadurch ist gleichzeitig auch eine Fixierung in Umfangsrichtung gegeben, die eine Verdrehung von Turbinengehäuse 3 und Lagergehäuse 10 relativ zueinander, um die Läuferwellendrehachse 8a verhindert und so als Verdrehsicherung wirkt.
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Alternativ kann im Lagergehäuseflansch 10a des Lagergehäuses 10 eine Aussparung 13 in Form einer umlaufenden Nut vorgesehen sein, die mit den Aussparungen 12 des Turbinengehäuseflansches 3a fluchtend angeordnet ist. Dabei greifen die in die Aussparungen 12 des Turbinengehäuseflansches 3a eingesetzten Verbindungselemente 14 in die Nut ein. Dadurch ist das Turbinengehäuse 3 relativ zum Lagergehäuse 10, unter Aufrechterhaltung der durch die vorgespannte Federvorrichtung 11 erzeugten, in Axialrichtung bestehenden Vorspannung zwischen Turbinengehäuse 3 und Lagergehäuse 10, in Axialrichtung A fixiert.
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Bei dieser alternativen Ausführung kann dann, zur Vermeidung einer unerwünschten Verdrehung von Turbinengehäuse 3 relativ zum Lagergehäuse 10, eine separate Verdrehsicherung vorgesehen sein. Diese Verdrehsicherung kann mittels eines einzelnen Verdrehsicherungsstifts, der in gleicher oder ähnlicher Form wie ein zuvor genanntes Verbindungselement 14 ausgeführt und in als Einzelbohrung ausgeführte radial angeordnete Aussparungen 12, 13 eingesetzt ist, ausgeführt sein.
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Eine Verdrehsicherung kann jedoch auch in Form eines Formschlusses zwischen Turbinengehäuseflansch 3a und Lagergehäuseflansch 10a, zum Beispiel eine Verzahnung, ausgestaltet sein.
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Des Weiteren ist in der 3 ein zwischen das Turbinengehäuse 3 und das Lagergehäuse 10 eingebrachtes zusätzliches Dichtungselement 15 veranschaulicht, dessen Aufgabe darin besteht, den Spalt zwischen Turbinengehäuse 3 und Lagergehäuse 10 in Radialrichtung nach außen hin abzudichten. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Dichtungselement 15 zum Beispiel als O-Ring ausgeführt.
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Die 4 zeigt eine Ausschnittskizze des Verbindungsbereichs V zwischen Turbinengehäuse 3 und Lagergehäuse 10 zur Veranschaulichung eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
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Dabei sind auch in der 4 das Turbinengehäuse 3, das Turbinenrad 4, das Lagergehäuse 10 und die Läuferwelle 8 eines Abgasturboladers ausschnittsweise im Schnitt dargestellt.
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Des Weiteren ist aus der 4 eine zwischen dem Turbinengehäuse 3 und dem Lagergehäuse 10 angeordnete, vorgespannte Federvorrichtung 11 ersichtlich, die ein Hitzeschild aufweist bzw. die als solches ausgebildet ist, bei der es sich also um ein Hitzeschild mit integrierter Federfunktion handelt. Auch diese Federvorrichtung 11 stützt sich sowohl direkt am Turbinengehäuse 3 als auch direkt am Lagergehäuse 10 ab. Alternativ dazu kann die Federvorrichtung 11 auch mehrteilig ausgebildet sein, beispielsweise kann sie ein Hitzeschild und ein Federelement umfassen.
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Weiterhin geht aus der 4 hervor, dass bei diesem Ausführungsbeispiel der Lagergehäuseflansch 10a des Lagergehäuses 10, im Gegensatz zu den zuvor gezeigten Beispielen gemäß 2 und 3, einen größeren Außendurchmesser aufweist als der Turbinengehäuseflansch 3a des Turbinengehäuses 3 und einen ringförmigen Rand mit einem Innendurchmesser aufweist, der zum Außendurchmesser des Turbinengehäuseflansches 3a korrespondiert.
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Beim in Axialrichtung A erfolgten Zusammenschieben von Turbinengehäuse 3 und Lagergehäuse 10 taucht der ringförmige Rand des Turbinengehäuseflansches 3a des Turbinengehäuses 3 somit innerhalb des ringförmigen Randes des Lagergehäuseflansches 10a in den Lagergehäuseflansch 10a des Lagergehäuses 10 ein, so dass der ringförmige Rand des Lagergehäuseflansches 10a den ringförmigen Rand des Turbinengehäuseflansches 3a des Turbinengehäuses 3 umlaufend übergreift.
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Ferner geht aus der 4 hervor, dass auch bei diesem dritten Ausführungsbeispiel ebenso wie bei den beiden vorhergehenden Ausführungsbeispielen sowohl im Turbinengehäuseflansch 3a des Turbinengehäuses 3 als auch im Lagergehäuseflansch 10a des Lagergehäuses 10 radial gerichtete Aussparungen 12, 13 vorgesehen sind, die zueinander fluchtend positioniert sind. Dabei handelt es sich in diesem Fall im Lagergehäuseflansch 10a um eine Gewindebohrung und eine im Turbinengehäuseflansch 3a angeordnete Sacklochbohrung. In diese Aussparungen ist ein Verbindungselement 14 eingesetzt, bei dem es sich beim gezeigten Ausführungsbeispiel um eine in die Gewindebohrung des Lagergehäuseflansches 10a eingeschraubte Madenschraube handelt, die in die Sacklochbohrung des Turbinengehäuseflansches 3a eingreift. Durch diese Madenschraube wird das Turbinengehäuse 3 relativ zum Lagergehäuse bei Aufrechterhaltung der durch die vorgespannte Federvorrichtung 11 erzielten, in Axialrichtung bestehenden Vorspannung zwischen Turbinengehäuse 3 und Lagergehäuse 10 in Axialrichtung A fixiert. Auch hier ist dadurch gleichzeitig auch eine Fixierung in Umfangsrichtung gegeben, die eine Verdrehung von Turbinengehäuse 3 und Lagergehäuse 10 relativ zueinander, um die Läuferwellendrehachse 8a verhindert und so als Verdrehsicherung wirkt.
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Des Weiteren ist aus der 4 ersichtlich, dass das Lagergehäuse 10 einen Wasserkern 16 aufweist, der im Betrieb des Abgasturboladers von Wasser durchflossen wird, das zur Kühlung des Lagergehäuses dient.
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Die 5 zeigt eine weitere Ausschnittskizze des Verbindungsbereichs V zwischen Turbinengehäuse und Lagergehäuse zur Veranschaulichung eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
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Dabei sind in der 5 das Turbinengehäuse 3, das Turbinenrad 4, das Lagergehäuse 10 und die Läuferwelle 8 eines Abgasturboladers ausschnittsweise dargestellt.
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Des Weiteren ist aus der 5 eine zwischen dem Turbinengehäuse 3 und dem Lagergehäuse 10 angeordnete, vorgespannte Federvorrichtung 11 ersichtlich, die sich sowohl direkt am Turbinengehäuse 3 als auch direkt am Lagergehäuse 10 abstützt. Bei dieser Federvorrichtung handelt es sich ebenso wie bei dem in der 4 gezeigten Ausführungsbeispiel um ein Hitzeschild mit integrierter Federfunktion. Alternativ dazu kann es sich ebenso wie bei der 4 um eine mehrteilig ausgebildete Federvorrichtung handeln, die beispielsweise ein Hitzeschild und ein Federelement umfasst.
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Ferner geht aus der 5 hervor, dass bei diesem vierten Ausführungsbeispiel ebenso wie bei den in den vorherigen Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen sowohl im Turbinengehäuseflansch 3a des Turbinengehäuses 3 als auch im Lagergehäuseflansch des Lagergehäuses 10 radial gerichtete Aussparungen vorgesehen sind, die in radialer Richtung fluchtend zueinander positioniert sind, und dass in diese Aussparungen ein Verbindungselement 14 eingesetzt ist, welches das Turbinengehäuse 3 relativ zum Lagergehäuse 10, bei Aufrechterhaltung der durch die vorgespannte Federvorrichtung 11 erzeugten, in Axialrichtung bestehenden Vorspannung zwischen Turbinengehäuse 3 und Lagergehäuse 10, in Axialrichtung A fixiert. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Aussparungen 12, 13 im Turbinengehäuseflansch 3a und im Lagergehäuseflansch 10a, im Gegensatz zu den zuvor gezeigten Ausführungen, jedoch als umlaufende Nuten ausgestaltet. Bei dem Verbindungselement 14 handelt es sich im Gegensatz zu den zuvor gezeigten Ausführungen um einen überlappend in beide Nuten eingreifenden Sprengring. Bei dieser alternativen Ausführung ist, zur Vermeidung einer unerwünschten Verdrehung von Turbinengehäuse 3 relativ zum Lagergehäuse 10, auch eine separate Verdrehsicherung vorzusehen (in 5 nicht gezeigt). Diese Verdrehsicherung kann hier auch gemäß den zuvor in Zusammenhang mit 3 genannten Beispielen ausgeführt sein mittels eines einzelnen Verdrehsicherungsstifts oder einem separaten Formschluss.
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Des Weiteren ist in der 5 ein zwischen das Turbinengehäuse 3 und das Lagergehäuse 10 eingebrachtes gesondertes Dichtungselement 15 veranschaulicht, dessen Aufgabe darin besteht, den Spalt zwischen Turbinengehäuse 3 und Lagergehäuse 10 nach radial außen hin abzudichten. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Dichtungselement 15 als Sickendichtung, insbesondere als Blech-Sickendichtung, oder als Graphitringdichtung ausgeführt.
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Des Weiteren ist aus der 5 ersichtlich, dass das Lagergehäuse 10 einen Wasserkern 16 aufweist, der im Betrieb des Abgasturboladers von Wasser durchflossen wird, welches zur Kühlung des Lagergehäuses 10 dient.
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In anderen Worten noch einmal zusammengefasst, wird bei der vorstehend beschriebenen Erfindung gemäß den zuvor genannten Ausführungen beim Zusammenbau von Lagergehäuse und Turbinengehäuse der Lagergehäuseflansch des Lagergehäuses in den Turbinengehäuseflansch des Turbinengehäuses oder außen über den Turbinengehäuseflansch des Turbinengehäuses geschoben, so dass sich Turbinengehäuseflansch und Lagergehäuseflansch in einem ringförmigen Randbereich in axialer Richtung überlappen. Dabei befindet sich zwischen dem Lagergehäuse und dem Turbinengehäuse eine Federvorrichtung, welche nach Beendigung des Zusammenschiebens die genannten Gehäuse in axialer Richtung zueinander unter eine Vorspannung setzt. Bei dieser Federvorrichtung kann es sich um eine Tellerfeder, eine Spiralfeder, eine Federscheibe oder auch jede andere Art von Axialfeder handeln, die zusätzlich so ausgebildet sein kann, dass sie als Dichtungselement im Spalt zwischen Turbinengehäuse und Lagergehäuse wirkt. Sind die Gehäuse gegeneinander in Axialrichtung vorgespannt, dann werden sie über senkrecht zur Axialrichtung und ggf. radial zugeführte Verbindungselemente wie beispielsweise Spannstifte, Madenschrauben oder Kerbstifte miteinander verbunden, wobei die durch die Federvorrichtung erzielte Vorspannung zwischen den Gehäusen erhalten bleibt.
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Alternativ können auch am Umfang der Gehäuse Nuten in den Gehäusen vorgesehen sein, in denen ein Sicherungsring oder ein Sprengring positioniert ist, der nach dem Erreichen der Endposition einrastet und auf diese Weise die axiale Fixierung der Gehäuse zueinander sicherstellt. Zusätzlich kann der gebildete Verband eine Verdrehsicherung aufweisen, die durch einen von außen eingebrachten einzelnen Stift oder auch durch einen Formschluss gebildet wird, so dass sich die Gehäuse im montierten Zustand nicht in unerwünschter Weise relativ zueinander in Umfangsrichtung verdrehen können.
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Weiterhin kann die Federvorrichtung auch so ausgebildet sein, dass sie ein Hitzeschild aufweist bzw. gleichzeitig als Hitzeschild gegenüber dem heißen Abgas, das durch das Turbinengehäuse strömt dient. Zur Abdichtung des Spaltes zwischen Turbinengehäuse und Lagergehäuse kann eine separate Dichtung eingesetzt werden, bei der es sich um eine Blechsickendichtung, eine Graphitringdichtung oder eine O-Ring-Dichtung handelt.
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Die Erfindung kann sowohl im Zusammenhang mit Stahl- als auch im Zusammenhang mit wassergekühlten Aluminium-Turbinengehäusen verwendet werden.
