Beschreibung
Gekühltes Gehäuse bestehend aus einem Turbinengehäuse und einem Lagergehäuse eines Turboladers
Die Erfindung betrifft ein gekühltes Gehäuse bestehend aus einem Turbinengehäuse und einem Lagergehäuse eines Turboladers und einen Turbolader mit einem solchen Gehäuse.
Turbolader, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, weisen im Allgemeinen eine Turbine auf, die in einem Abgasstrom angeordnet ist. Im Betrieb liefert die Turbine, angetrieben von den Abgasen des Motors, die Antriebsenergie für den Verdichter. Der Abgasstrom, der dabei durch einen Abgas- krümmer in das Turbinengehäuse geleitet wird, treibt das Turbinenrad an und dieses wiederum ein Verdichterrad, das mit dem Turbinenrad auf einer Welle angeordnet ist. Die Welle ist hierbei in einem Lagergehäuse des Turboladers gelagert. Durch das Antreiben des Verdichters über die Turbine erhöht der Verdichter den Druck im Ansaugtrakt des Motors, wodurch während des Ansaugtaktes eine größere Menge Luft in den Zylinder gelangt. Dies bedeutet, dass mehr Sauerstoff zur Verfügung steht und eine größere Kraftstoffmenge verbrannt werden kann.
Der Abgasstrom mit seinen hohen Temperaturen, der durch den Turbolader geleitet wird, hat zur Folge, dass die Bauteile des Turboladers, insbesondere das Turbinengehäuse, thermisch stark belastet werden. Dabei können beispielsweise Abgastemperaturen von bis zu 11000C bei PKW Ottomotoren erreicht wer- den. Insbesondere im Vollastbetrieb oder in einem vollastnahen Betrieb kann es daher zu erheblichen Temperaturbelastungen der Bauteile des Turboladers kommen.
Bisher wird im Stand der Technik im Wesentlichen auf eine ge- eignete Wahl von Materialen zur Herstellung der Gehäuseteile des Turboladers gesetzt. Die Auswahl der Materialien erfolgt dabei unter dem Gesichtspunkt einer ausreichenden Festigkeit bei hohen Temperaturen. Dabei werden als Materialien hoch
wärmebeständige Werkstoffe eingesetzt, die im Allgemeinen hohe Anteile sehr teurer Legierungselemente aufweisen, wie beispielsweise Nickel. Ein hoher Nickelanteil im Werkstoff bewirkt, dass Gusswerkstoffe den hohen Temperaturen besser standhalten können. Nickel hat jedoch den Nachteil, dass er ein verhältnismäßig teurer Werkstoff ist. Im Stand der Technik wird daher angestrebt, alternative Werkstoffe bzw. Werkstoffkombination einzusetzen, die günstiger im Preis sind, aber ebenfalls für hohe Bauteiltemperaturen geeignet sind und insbesondere keine großen Anteile teurer Legierungselemente, wie Nickel, benötigen.
Des Weiteren ist aus dem Stand der Technik bekannt das Turbinengehäuse mit einem eingegossenen Kühlwassermantel zu verse- hen, um die Bauteiltemperatur geeignet zu senken. Ein solcher eingegossener Kühlwassermantel hat jedoch den Nachteil, dass er bei kleinen Turboladern, wie sie beispielsweise in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, schwierig herzustellen ist, da hierfür ein entsprechender Kern vorgesehen werden muss.
Aus der DE 203 11 703 ist hierbei ein Turbolader für den Marineeinsatz bekannt. Der Turbolader weist dabei ein gekühltes Turbinen- und Lagergehäuse auf. Das Turbinengehäuse ist hierbei doppelwandig ausgebildet und wird mittels Seewasser ge- kühlt. Das Lagergehäuse weist weiter eine eigene zusätzliche Kühlungseinrichtung auf, wobei das Lagergehäuse mittels eines Kühlmittels aus einem Kühlmittelkreislauf eines angeschlossenen Motors gekühlt wird, statt mit Seewasser, wie das Turbinengehäuse .
Weiter ist aus der DE 100 22 052 ein Turbinengehäuse eines Turboladers bekannt. Das Turbinengehäuse weist dabei beispielsweise einen dreiwandigen Aufbau auf. Das Außengehäuse besteht hierbei aus mehreren Schalen, sowie einem ange- schweißten Wasserzu- und -ablauf . Die äußere und mittlere
Wand bilden dabei einen Hohlraum durch den ein Kühlmittel geleitet wird. Die innere und mittlere Wand bilden ebenfalls einen Hohlraum, der eine Luftspaltisolierung bildet, wobei in
diesem Hohlraum zusätzlich ein Schiebesitz angeordnet ist, der den thermisch bedingten Längenausgleich zwischen den Blechteilen ermöglicht. Ein Drahtkissen stabilisiert dabei den Schiebesitz.
Das Turbinengehäuse hat jedoch den Nachteil, dass es einen komplizierten Aufbau aufweist, durch die dreiwandige Konstruktion. Dies führt dazu, dass das Turbinengehäuse aufwendig in der Herstellung und Montage ist. Außerdem ist nur das Turbinengehäuse mit einer Kühlung versehen, nicht aber das
Lagergehäuse. Dies hat den Nachteil, dass die Funktionalität der Turbolader-Lagerung nach Hot Soak Konditionen beeinträchtigt werden kann.
Demnach ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Gehäuse eines Turboladers bereitzustellen, mit einer verbesserten Kühlungseinrichtung.
Diese Aufgabe wird durch ein Gehäuse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Demgemäß wird erfindungsgemäß ein Gehäuse, bestehend aus einem Turbinengehäuse und einem Lagergehäuse, für einen Turbolader bereitgestellt, wobei das Gehäuse einen Kühlmantel auf- weist, wobei der Kühlmantel aus wenigstens einem oder mehreren Schalenelementen gebildet ist, die außen an dem Gehäuse befestigt sind und mit diesem einen Hohlraum bilden, in welchen ein Kühlmittel einführbar ist.
Das gekühlte Gehäuse, bestehend aus einem Turbinengehäuse und einem Lagergehäuse hat den Vorteil, dass es einfach und kostengünstig herzustellen ist, im Gegensatz zu dem dreiwandigen Turbinengehäuse, gemäß dem Stand der Technik, das aus drei Blechlagen zusammengeschweißt werden muss. Des Weiteren er- möglicht die zusätzliche Kühlung des Lagergehäuses, dass die Funktionalität der Lagerung der Welle auch nach Hot Soak Konditionen erhalten bleibt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind das Turbinengehäuse und das Lagergehäuse des Kombigehäuses beispielsweise einstückig oder zweistückig ausgebildet. Die einstückige Ausführungsform hat den Vorteil, dass auf ein dichtes Verbinden des Turbinengehäuse und des Lagergehäuses zu einem Gehäuse verzichtet werden kann
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform weist das Turbinengehäuse und/oder das Lagergehäuse eine entsprechende Aufnahme auf, um das andere Gehäuseteil darin entsprechend aufzunehmen. Die Aufnahme kann dabei beliebig ausgebildet sein, beispielsweise als eine Vertiefung oder ein Vorsprung auf den das andere Gehäuseteil aufgeschoben wird. Durch die Aufnahme können die beiden Gehäuseteile einfach zueinander ausgerichtet und justiert werden, bevor sie fest miteinander verbunden werden.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das jeweilige Schalenelement zum Befestigen an dem Gehäuse und zum Ausbilden des Kühlmantels beispielsweise ein Blechteil oder ein Druckgussteil. Das Blechteil hat den Vorteil einer konstanten Dicke, wobei es beispielsweise umgeformt werden kann, um die entsprechende Kontur des Kühlmantels auszubilden. Das Druckgussteil braucht wiederum nicht umgeformt zu werden, sondern kann auch beispielsweise mit einer komplexeren Kontur ausgebildet werden.
Gemäß einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform weist der Kühlmantel beispielsweise wenigstens einen Einlassan- schluss zum Einlassen eines Kühlmittels und wenigstens ein Auslassanschluss zum Ablassen des Kühlmittels an dem Kühlmantel auf. Der Einlass- und Auslassanschluss können hierbei benachbart zueinander bzw. auf derselben Seite am Gehäuse angeordnet sein. Dabei kann wahlweise zusätzlich ein Trennwand-
element zwischen den beiden Anschlüssen angeordnet werden. Diese hat den Vorteil, dass es verhindert, dass das frische, in den Kühlmantel eingeleitete Kühlmittel gleich wieder beim benachbarten Auslass ausströmt, bevor es das Gehäuse ausrei- chend angeströmt hat.
In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform sind der Einlass- und Auslassanschluss voneinander weg am Kühlmantel angeordnet, beispielsweise auf gegenüberliegenden Seiten. Dies hat den Vorteil, dass kein Trennwandelement zwischen den beiden Anschlüssen notwendig ist.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das jeweilige Schalenelement an dem Gehäuse, beispielsweise mit- tels Schweißen, Löten, Verschrauben und/oder Verkleben usw. befestigbar. Das Turbinengehäuse und/oder das Lagergehäuse des Gehäuses können wahlweise entsprechende Befestigungsabschnitte aufweisen, zum Erleichtern der Aufnahme und Befestigung des jeweiligen Schalenelements. Der Befestigungsab- schnitt kann hierbei beliebig ausgebildet sein, beispielsweise in Form einer Vertiefung bzw. einer Stufe, einer Nut oder eines Schlitzes usw., um das jeweilige Schalenelement geeignet aufzunehmen. Die Befestigungsabschnitte können dabei gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein.
Gemäß einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform wird als Kühlmittel beispielsweise Kühlwasser verwendet, das von einem, an einen Turbolader des Gehäuses, angeschlossenen Motor abgezweigt wird. Dies hat den Vorteil, dass ein bereits vorhandener Kühlkreislauf genutzt werden kann.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform werden das Turbinengehäuse, das Lagergehäuse und/oder das jeweilige Schalenelement zumindest teilweise oder vollständig aus einem Kunststoff (en) und/oder Faserverbundwerkstoff (en) hergestellt. Die Teile werden hierbei geeignet dicht miteinander verbunden. Solche Kunststoffe bzw. Faserverbundwerkstoffe ha-
ben den Vorteil, dass sie verhältnismäßig leicht sind und so das Gewicht des Turboladers reduziert werden kann.
In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform weist das Lagergehäuse wenigstens eine oder mehrere Zuführungen auf, um einen Teil oder im Wesentlichen die gesamte Lageranordnung, die in dem Lagergehäuse gelagert ist zu kühlen. Über die Zuführungen wird dabei Kühlmittel in den Bereich der Lageranordnung geleitet und wahlweise auch das gebrauchte bzw. er- wärmte Kühlmittel über eine entsprechende Zuführung bzw.
Rückführung wieder abgeleitet. Dies hat den Vorteil, dass das Kühlmittel näher an die Lageranordnung geführt werden kann und dadurch eine verbesserte Kühlung erzielt werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Perspektivansicht eines gekühlten Gehäu- ses eines Turboladers bestehend aus einem Turbinen- und Lagergehäuses gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine Schnittansicht B-B des gekühlten Turbi- nen- und Lagergehäuses gemäß Fig. 1; und
Fig. 3 eine weitere Schnittansicht C-C des gekühlten Turbinen- und Lagergehäuses gemäß Fig. 1, wobei ein Anschluss für das Einleiten und ein Anschluss für das Ablassen des Kühlmittels gezeigt ist.
Im Folgenden wird anhand der Figuren an einem Beispiel ein erfindungsgemäßes, gekühltes Gehäuse eines Turboladers bestehend aus einem Turbinen- und Lagergehäuse erläutert. Ein solcher Turbolader kann beispielsweise insbesondere bei einem
Pkw-Fahrzeug oder einem anderen Kraftfahrzeug eingesetzt werden .
Der Ansatz der Erfindung zielt u.a. auf eine Integration des Lagergehäuses und des Turbinengehäuses in ein Gehäuseteil bzw. ein Gussteil ab, bei dem die notwendige Kühlung des Tur- binengehäusewerkstoffs und der Lagerung durch einen Kühlmantel bewerkstelligt wird. Der Kühlmantel wird dabei aus wenigstens einem, zwei, drei oder mehr Schalenelementen gebil- det, die um das Kombigehäuse bestehend aus dem Turbinen- und Lagergehäuse herum befestigt werden und dabei einen Hohlraum mit dem Gehäuse bilden in welchen das Kühlmittel eingebracht werden kann.
Ziel der Erfindung ist die Verringerung der Bauteiltemperatur des Turbinengehäuses, um die Verwendung von günstigeren Werkstoffen zu ermöglichen. Gleichzeitig soll das Lagergehäuse in das Turbinengehäuse integriert werden und der Kühlmantel auf zu kühlende Bereiche des Lagergehäuses ausgedehnt werden. Da- durch kann beispielsweise die Funktionalität der Turbolader- Lagerung auch nach Hot Soak Konditionen erhalten bleiben.
Der Hohlraum, der um das eigentliche Turbinen- und Lagergehäuseteil gebildet wird, indem wenigstens ein oder mehrere Schalenelementen an dem Gehäuse befestigt werden, ist dabei so ausgebildet, dass er zur Durchströmung mit einem Kühlmittel geeignet ist und beliebig weit auf den Lagergehäusebereich ausgedehnt werden kann. Beispielsweise im Wesentlichen über den ganzen Lagergehäuseteil oder einen Abschnitt des La- gergehäuses.
In Fig. 1 ist eine Perspektivansicht des erfindungsgemäßen Gehäuses 11 eines Turboladers gezeigt, welches aus einem Turbinengehäuse 10 und einem Lagergehäuses 13 besteht. Beide Ge- häusebereiche 10, 13 sind hierbei mit einem Kühlmantel 18 versehen. Der Turbinengehäuseabschnitt 10 weist im vorliegenden Fall eine Einrichtung zum Betätigen eines Bypasskanals 32 auf. Grundsätzlich ist das erfindungsgemäße gekühlte Kombige-
häuse 11 aus Turbinen- und Lagergehäuse 10, 13 aber unabhängig von einer solchen Einrichtung zum Betätigen eines Bypass- kanals 32. Es kann prinzipiell jede Art von Turbolader mit einem Turbinen- und Lagergehäuse 10, 13 verwendet werden.
Der Kühlmantel 18 wird in Fig. 1 beispielsweise aus zwei Schalenelementen 14, 16 gebildet. Das jeweilige Schalenelement 14, 16 kann, wenn das Turbinen- und/oder Lagergehäuse 10, 13 beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung oder Stahl gefertigt ist, beispielsweise aus einem Blech bestehen, das an dem Turbinen- und Lagergehäuse befestigt wird. Zum Befestigen kann das jeweilige Schalenelement 14, 16 beispielsweise an das Kombigehäuse 11 geschweißt oder gelötet werden oder andersweitig befestigt werden. Dabei kann ein Schalenelement 14, 16 aus Blech beispielsweise eine Blechdicke von 0,8mm bis 2mm aufweisen. Die Blechdicke ist aber nicht auf diesen Bereich beschränkt, sondern kann auch kleiner oder größer gewählt werden, je nach Funktion und Einsatzzweck.
Ist das Gehäuse 11 bestehend aus dem Turbinen- und Lagergehäuse 10, 13 beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung, so kann das jeweilige Schalenelemente 14, 16 aus einem Druckgussteil gefertigt sein, das mit der Aluminiumlegierung beispielsweise verschweißbar oder verlötbar ist. Dabei kann das Druckgussteil zum Beispiel eine Wanddicke in einem Bereich von 2mm bis 3mm bzw. 2,5mm bis 3mm aufweisen, wobei die Wanddicke des Druckgussteils aber nicht auf diesen Bereich beschränkt ist, sondern auch kleiner oder größer gewählt werden kann, je nach Funktion und Einsatzzweck.
Abhängig davon, ob ein im Wesentlichen flüssiges oder beispielsweise auch gasförmiges Kühlmittel in dem Kühlmantel 18 vorliegt, wird das jeweilige Schalenelementen 14, 16 an dem Turbinen- und Lagergehäuse 10, 13 flüssigkeitsdicht bzw. gas- dicht befestigt, beispielsweise verschweißt und/oder verlötet, um den geeigneten Hohlraum 12 für das Kühlmittel bereitzustellen. Es kann jedoch auch jede andere Art der Befestigung und Abdichtung vorgesehen werden, die geeignet ist die
Schalenelemente 14, 16 mit dem Gehäuse 11 flüssigkeitsdicht bzw. gasdicht zu verbinden.
Das Turbinen- und Lagergehäuse 10, 13, wie es in Fig. 1 ge- zeigt ist, ist beispielsweise ein Gussteil, zum Beispiel aus einer Aluminiumlegierung oder einem anderen geeigneten Werkstoff oder Werkstoffkombination, wie z.B. Grauguss. Die beiden Schalenelemente 14, 16, die im vorliegenden Beispiel an dem Turbinen- und Lagergehäuse 10, 13 befestigt sind, bilden den Kühlmantel 18 bzw. den Hohlraum 12, in welchen das Kühlmittel eingeführt wird. Der Hohlraum 12 ist dabei so dimensioniert, dass er ausreichend mit Kühlmittel durchströmt werden kann, um das Gehäuse 11 geeignet zu kühlen.
Im vorliegenden Fall, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, bestehen die beiden Schalenelemente 14, 16 jeweils aus einem Blech. Das Blech wird dabei entsprechend umgeformt, um die Kontur des Kühlmantels 18 zu bilden. Anschließend werden die Schalenelement 14, 16 an dem Gehäuse 11 bestehend aus Turbinen- und Lagergehäuse 10, 13 befestigt.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist wenigstens ein Anschluss 20 für einen Zulauf und ein Anschluss für einen Ablauf 22 des Kühlmittels an dem Kühlmantel 18 vorgesehen. Ein oder beide Anschlüsse 20, 22 können dabei an einem entsprechenden Schalenelement 14, 16 ausbildet oder an diesem als separates Teil befestigt sein. Alternativ zu dem Blechteil als Schalenelement 14, 16 kann auch ein entsprechendes Druckgussteil vorgesehen sein. Dieses ist in seinem Material so gewählt, dass es an dem Gehäuse 11 bzw. dem Turbinen- und Lagergehäuse 10, 13 geeignet befestigbar ist. Das bedeutet, dass das Material der Schalenelemente 14, 16 so gewählt ist, dass es beispielsweise mit dem Turbinen- und Lagergehäuse 10, 13 verschweißt und/oder verlötet werden kann. Entsprechendes gilt auch für die zuvor beschriebenen Blechteile.
An dem Gehäuse 11 bzw. dessen Turbinengehäuseteil 10 und Lagergehäuseteil 10 können entsprechende Befestigungsabschnitte
24 vorgesehen sein, wie in den Fig. 1-3 gezeigt ist, an denen die Schalenelemente 14, 16 befestigt werden können. Des Weiteren werden die Schalenelemente 14, 16 an ihren Enden 26 (gepunktete Linie) miteinander verbunden, beispielsweise e- benfalls durch Schweißen und/oder Löten, um den Hohlraum 18 für das Kühlmittel zu bilden.
Als Kühlmittel, das über den ersten Anschluss 20 bzw. Ein- lassanschluss in den Kühlmantel 18 eingeleitet wird, kann hierbei beispielsweise Kühlwasser verwendet werden oder ein anderes geeignetes Kühlmittel. Des Weiteren kann als Kühlwasser beispielsweise Kühlwasser aus dem Motor genutzt bzw. davon abgezweigt werden oder Kühlwasser in einem separaten Kreislauf bereitgestellt werden.
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, weist der Kühlmantel 18 beispielsweise einen Einlassanschluss 20 zum Einleiten des Kühlmittels auf und einen Auslassanschluss 22 zum Abführen des Kühlmittels. Die beiden Anschlüsse 20, 22 sind in Fig. 1 hierbei möglichst weit voneinander weg angeordnet. Die Anschlüsse 20, 22 sind beispielsweise im Wesentlichen gegenüberliegend angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass das Kühlmittel zunächst durch den Einlassanschluss 20 an einer Seite in den Kühlmantel 18 bzw. den durch ihn gebildeten Hohlraum 12 fließt. Das frische Kühlmittel strömt dabei zu beiden Seiten um das Gehäuse 11 bzw. das Turbinen- und Lagergehäuse 10, 13 herum, um dieses entsprechend zu kühlen. Am Ende fließt das gebrauchte Kühlmittel über den Auslassanschluss 22 wieder aus dem Kühlmantel 18 bzw. dem Hohlraum 12 heraus, wie mit den Pfeilen in Fig. 1 angedeutet ist.
Die Anschlüsse 20, 22 können dabei auf derselben Höhe, wie beispielsweise auch im nachfolgenden in Fig. 3 gezeigt ist, angeordnet sein, oder auf unterschiedlichen Höhen vorgesehen werden. Des Weiteren können wenigstens ein, zwei oder mehr
Einlassanschlüsse 20 und/oder Auslassanschlüsse 22 vorgesehen werden, wobei die Anschlüsse 20, 22 zueinander beliebig positioniert werden können, vorzugsweise so, dass das Kühlmittel
das Gehäuse 11 bzw. das Turbinen- und Lagergehäuse 10, 13 zum Kühlen geeignet anströmen und aus dem Kühlmantel 18 wieder abströmen kann. Dies gilt für alle Ausführungsformen der Erfindung.
In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform, können der Einlass- und Auslassanschluss 20, 22 auch beispielsweise auf der gleichen Seite oder direkt benachbart zueinander oder in der Nähe voneinander angeordnet werden, wo- bei die beiden Anschlüsse 20, 22 hierbei beispielsweise durch ein Trennwandelement (nicht dargestellt) im Wesentlichen voneinander getrennt sind. Das Trennwandelement ist dabei im Kühlmantel 18 des Gehäuses 11 so positioniert, dass das Kühlmittel im Wesentlichen über den Einlassanschluss 20 zunächst in den Kühlmantel 18 bzw. dessen Hohlraum 12 einströmt und nicht sofort über den benachbarten Auslassanschluss 22 wieder abströmt, sondern zunächst das Gehäuse 11 bzw. dessen Turbinen- und Lagergehäuse 10, 13 anströmt bzw. zumindest teilweise oder im Wesentlichen umströmt. Ist das Kühlmittel um das Turbinen- und Lagergehäuse 10, 13 im Wesentlichen herum geströmt und hat hierbei beispielsweise Wärme des heißen oder warmen Turbinen- und Lagergehäuses 10, 13 aufgenommen, so strömt es über den Auslassanschluss 22 wieder aus dem Kühlmantel 18 hinaus. Wie zuvor beschrieben, dient das Trennwand- element dazu ein Vermischen des frischen Kühlmittels mit einem gebrauchten bzw. verbrauchten Kühlmittel im Wesentlichen zu verhindern. Das Trennwandelement kann hierbei beispielsweise an dem Turbinen- und Lagergehäuse 10 und/oder einem entsprechenden Schalenelement 14, 16 vorgesehen bzw. befes- tigt sein. Das Schalenelement kann dabei zwischen dem Einlass- und Auslassanschluss 20, 22 derart angeordnet und befestigt sein, dass es diese vollständig oder zumindest teilweise voneinander trennt, indem das Trennwandelement beispielsweise über die gesamte Länge des Gehäuses 11 zwischen den beiden Anschlüssen 20, 22 angeordnet ist oder zumindest über einen Teil der Länge des Gehäuses 11.
In Fig. 2 ist das gekühlte Gehäuse 11 bestehend aus dem Turbinen- und Lagergehäuse 10, 13 gemäß Fig. 1 in einer Schnittansicht B-B dargestellt. Das Turbinengehäuse 10 weist beispielsweise eine Aufnahme 15 in Form einer Vertiefung auf, mit der es auf das Lagergehäuse 13 aufgeschoben wird, um die beiden Gehäuseteile zu verbinden und zueinander zu justieren bzw. auszurichten.
Des Weiteren sind in Fig. 2 die beiden Schalenelemente 14, 16 gezeigt. Das jeweilige Schalenelement 14, 16, beispielsweise ein Blechteil, ist nachdem es geeignet umgeformt wurde, an dem Turbinengehäuse 10 und dem Lagergehäuse 13 des Kombigehäuses 11 befestigt. Wahlweise können entsprechende Befestigungsabschnitte 24 vorgesehen werden, beispielsweise in Form, von Vertiefungen bzw. Stufen, in welche die Enden der Schalenelemente 14, 16 eingesetzt und an dem Gehäuse 11 befestigt werden .
Die Befestigungsabschnitte 24 an dem Turbinengehäuse 10 sind beispielsweise in Form einer Vertiefung 34 bzw. Stufe in Fig. 2 vorgesehen, in welche das jeweilige Schalenelement 14, 16 eingesetzt und mit dem Turbinengehäuse 10 z.B. verschweißt und/oder verlötet wird. Grundsätzlich sind aber auch andere Arten von Befestigungsabschnitten 24 möglich, beispielsweise kann die Vertiefung 34 auch in Form einer Nut oder eines
Schlitzes ausgebildet sein, in welche das Schalenelement 14, 16 eingeführt und beispielsweise verschweißt wird. Des Weiteren können die jeweiligen Befestigungsabschnitte 24 am Turbinengehäuse 10 gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein, je nach Funktion und Einsatzzweck. Die gilt für alle erfindungsgemäßen Ausführungsformen.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, sind das Turbinengehäuse 10 und das Lagergehäuse 13 zunächst als zwei separate bzw. getrennte Teile, beispielsweise Gussteile, ausgebildet. Die beiden Gehäuseteile 10, 13 werden zusammengesetzt und derart aneinander befestigt, so dass kein Kühlmittel dazwischen ungewollt eindringen kann. Je nachdem, ob das Kühlmittel flüssig oder
auch zumindest teilweise gasförmig in dem Kühlmantel 18 vorliegt werden die beiden Gehäuseteile 10, 13 flüssigkeitsdicht bzw. gasdicht miteinander verbunden, beispielsweise mittels Schweißen, Löten und/oder Verschrauben, wobei bei einer Ver- schraubung eine zusätzliche geeignete Dichtung zwischen den Gehäuseteilen 10, 13 vorgesehen wird. Alternativ können das Turbinengehäuse 10 und das Lagergehäuse 13 auch einstückig ausgebildet sein, beispielsweise in Form eines zusammenhängenden Gussteils (nicht dargestellt) . Entsprechend den beiden Gehäuseteilen 10, 13 werden auch die Schalenelemente 14, 16 an den Gehäuseteilen 10, 13 flüssigkeitsdicht oder gasdicht befestigt, wie zuvor beschrieben, je nachdem beispielsweise in welcher Konsistenz das Kühlmittel in dem Kühlmantel 18 vorliegt .
Wahlweise können im Inneren des Kühlmantels 18 wenigstens ein, zwei oder mehr zusätzliche Strömungselemente 28 vorgesehen werden, zum Leiten beispielsweise eines flüssigen Kühlmittels. Die beiden Strömungselemente 28 können dabei bei- spielsweise in Form jeweils einer Rippe ausgebildet sein, die sich beispielsweise in axialer Richtung erstreckt, wie in Fig. 2 stark vereinfacht mit einer gestrichelten Linie angedeutet ist. Grundsätzlich kann das jeweilige Strömungselement 28 beliebig ausgebildet und orientiert sein, um die Strömung des Kühlmittels geeignet zu lenken. Die Strömungselemente 28 können dabei an dem Turbinengehäuse und/oder Lagergehäuse 10, 13 ausgebildet werden, bzw. dort z.B. mit ausgeformt oder daran befestigt werden, und/oder auf der Innenseite des entsprechenden Schalenelements 14, 16 vorgesehen bzw. daran be- festigt oder angeformt werden. Das Vorsehen von Strömungselementen 28 ist ein optionales Merkmal. Dies gilt für alle Ausführungsformen der Erfindung.
In Fig. 3 ist eine Schnittansicht C-C des Gehäuses 11 beste- hend aus dem Turbinen- und Lagergehäuses 10, 13 gemäß Fig. 1 gezeigt, wobei die beiden gegenüberliegenden Einlass- und Auslassanschlüsse 20, 22 gezeigt sind zum Einleiten und Abführen des Kühlmittels.
Des Weiteren ist der Einlassanschluss 20 beispielsweise an dem zweiten Schalenelement 16 vorgesehen. Grundsätzlich kann aber auch nur einer der Anschlüsse 20, 22 an einem der Scha- lenelemente 14, 16 angebracht sein. Die beiden Anschlüsse 20, 22 sind dabei beispielsweise separat an dem jeweiligen Schalenelement 14, 16 befestigt oder an diesem aus- bzw. angeformt und wie in Fig. 1 und 3 gezeigt ist, beispielsweise mit einem zusätzlichen Anschlusselement 36 bzw. einer Anschluss- kappe versehen.
Zur Kühlung der in dem Lagergehäuse 13 angeordneten Lageranordnung (nicht dargestellt) sind beispielsweise zwei Zuführungen 38 vorgesehen, über die das Kühlmittel in den Bereich 40 der Lageranordnung geleitet wird, um diese zu Kühlen.
Grundsätzlich ist der erfindungsgemäße Kühlmantel 18 auf jede Art der Kühlung einer Lageranordnung in einem Lagergehäuse 13 anwendbar und auf jede Art der Zuführung 38 des Kühlmittels zu der Lageranordnung. Die Darstellung in Fig. 3 ist ledig- lieh beispielhaft und die Erfindung ist nicht darauf beschränkt .
Im vorliegenden Fall, wie er in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, erstreckt sich der Kühlmantel 18 über das Turbinengehäuse 10 und im Wesentlichen über das gesamte Lagergehäuse 13. Grundsätzlich kann sich der Kühlmantel 18 aber auch nur über einen Teil des Turbinengehäuses 10 und/oder des Lagergehäuses 13 erstrecken, je nachdem, welcher Teil bzw. Abschnitt zusätzlich gekühlt werden soll.
Der Vorteil der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsform insbesondere gegenüber einer Ausführungsform mit einem eingegossenem Kühlmantel ist, dass der Kühlmantel 18 auch bei sehr kleine PKW-Turbinengehäuse 10 realisierbar ist, da keine Kernelemente hierfür verwendet werden müssen. Außerdem ist eine Bauteilreduzierung des Turboladers, die mögliche Reduzierung auf einen Kühlmittelzu- und Abfluss bei gekühltem Turbinen- und Lagergehäusebereich möglich.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modi- fizierbar. Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen sind dabei miteinander kombinierbar, insbesondere einzelne Merkmale davon .
Das Kühlmittel, wie beispielsweise Kühlwasser, zum Kühlen des Gehäuses 11 kann, wie zuvor beschrieben, aus einem Kühlkreislauf eines mit dem Turbolader verbundenen Motors entnommen werden. Der Kühlkreislauf wird dabei zum Beispiel aus einem Motorblock, einem Thermostat, einem Kühler und einer Kühlmittelpumpe gebildet. Nach der Kühlung des Gehäuses 11 kann das Kühlmittel dem Kühlkreislauf wieder zugeführt werden. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform eines Kühlkreislaufs beschränkt.
Durch das Vorsehen des Kühlmantels 18 zur Kühlung des Gehäu- ses 11 kann dieses auch aus weniger wärmebeständigen Werkstoffen hergestellt werden. Beispielsweise kann das jeweilige Gehäuse 11 Werkstoffe wie niedrig legierte Stähle, Aluminium, Grauguss usw. aufweisen. Hierdurch kann beispielsweise auf den Einsatz von teuren Legierungselementen wie z.B. Nickel verzichtet werden oder dessen Anteil zumindest reduziert werden. Dies hat weiter den Vorteil, dass Herstellungskosten gesenkt werden können.
Außerdem ist es möglich die Ausführung des Turbinengehäuses 10, des Lagergehäuses und/oder des jeweiligen Schalenelements 14, 16 nicht nur in Eisen- bzw. Nichteisenmetallen durchzuführen, sondern auch in einem Kunststoff (en) und/oder Faserverbundwerkstoff (en) . Die Kunststoffe bzw. Faserverbundwerkstoffe sind dabei so gewählt, dass sie für die jeweiligen entstehenden Temperaturen des daraus gebildeten Turbinengehäuses 10 bzw. Lagergehäuses 13 bzw. Schalenelements 14, 16 geeignet sind.
Dabei wird das Turbinengehäuse 10 bzw. Lagergehäuse 13 und das jeweilige Schalenelement 14, 16 entsprechend verbunden, beispielsweise mittels Schweißen, Löten, Verschrauben mit einer Dichtung zwischen dem jeweiligen Schalenelement 14, 16 und dem Gehäuse 11 und/oder Verkleben, um nur einige Befestigungsverfahren zu nennen. Die Schalenelemente 14, 16 können jeweils aus demselben Material gefertigt sein oder aus einem unterschiedlichen Material, je nach Funktion und Einsatzzweck. Entsprechendes gilt für das Turbinengehäuse 10 und das Lagergehäuse 13.
Neben der Kühlfunktion des Kühlmantels 18 durch Einleiten des Kühlmittels ist es auch möglich, den Kühlmantel 18 beispielsweise statt nur zum Kühlen auch zum Erwärmen zu nutzen, wenn beispielsweise das Turbinengehäuse 10 und Lagergehäuse 13 in einem Betriebszustand angewärmt bzw. vorgewärmt werden sollen. Dabei ist es möglich, beispielsweise ein durch den Motor bereits erwärmtes Kühlwassers zu verwenden und in den Kühlmantel 18 einzuleiten.