WO2020125862A1 - Rotor for a turbocharger and method for producing a turbine wheel - Google Patents

Abstract

The invention relates to a rotor for a turbocharger, comprising a hub (1) and a plurality of rotor blades (9) which are fastened to the hub and are arranged on the hub (1) such that a medium flowing through the turbocharger (24) can flow around them, and a blade channel (10) being formed between each pair of rotor blades (9), the blade channel (10) having a blade channel length (SL), the blade channel length (SL) extending away from a hub back (3) towards a hub nose (23) remote from the hub back (3). According to the invention, the blade channel (10) has a recess (8) extending in the radial direction, in the circumferential direction of the rotor (2) and in the axial direction. The invention also relates to a turbocharger (24) and to a method for producing a turbine wheel.

Description

LAUFRAD FÜR EINEN ABGASTURBOLADER UND VERFAHREN ZUR IMPELLER FOR AN EXHAUST GAS TURBOCHARGER AND METHOD FOR

HERSTELLUNG EINES TURBINENRADES MANUFACTURING A TURBINE WHEEL

Die Erfindung betrifft ein Laufrad für einen Abgasturbolader der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art sowie einen Abgasturbolader gemäß The invention relates to an impeller for an exhaust gas turbocharger of the type specified in the preamble of claim 1 and an exhaust gas turbocharger according to

Patentanspruch 7. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Turbinenrades nach Anspruch 9. Claim 7. Furthermore, the invention relates to a method for producing a turbine wheel according to claim 9.

Abgasturbolader werden zwischenzeitlich nahezu jeder Verbrennungskraftmaschine zur Leistungssteigerung zugeordnet. Die Abgasturbolader weisen einen überwiegend frischluftdurchströmten Abschnitt und einen abgasdurchströmten Abschnitt auf, wobei jeder Abschnitt eine Radkammer zur Aufnahme eines Laufrades in Form eines Exhaust gas turbochargers are now assigned to almost every internal combustion engine to increase performance. The exhaust gas turbochargers have a section through which fresh air flows, and a section through which exhaust gas flows, each section having a wheel chamber for receiving an impeller in the form of a

Verdichterrades bzw. eines Turbinenrades aufweist. Diese beiden Laufräder sind mit Hilfe einer Welle drehfest miteinander verbunden. Es ist anzustreben, dass der Compressor wheel or a turbine wheel. These two impellers are rotatably connected to each other with the help of a shaft. The aim should be that

Abgasturbolader eine mindestens der Verbrennungskraftmaschine entsprechende Lebensdauer aufweist. Im Unterschied zu Verbrennungskraftmaschinen zeichnet sich der Abgasturbolader jedoch durch eine im Vergleich zur Verbrennungskraftmaschine extrem hohe Drehzahl aus, welche zwischenzeitlich weit über 100000 min^-1 beträgt. Dies erfordert aufgrund der im Betrieb auftretenden hohen Fliehkräfte große Ansprüche an die Spannungsfestigkeit der Laufräder des Abgasturboladers, da gleichzeitig ein schnelles Ansprechverhalten des Abgasturboladers gefordert ist. Exhaust gas turbocharger has a service life corresponding at least to the internal combustion engine. However, in contrast to internal combustion engines, the turbocharger is characterized by an extremely high compared to the internal combustion engine speed which is in the meantime well over 100,000 min ^-1. Due to the high centrifugal forces that occur during operation, this places high demands on the dielectric strength of the impellers of the exhaust gas turbocharger, since at the same time a fast response behavior of the exhaust gas turbocharger is required.

Aus der Offenlegungsschrift WO 2014 046 927 A1 geht ein Laufrad für einen From the laid-open specification WO 2014 046 927 A1 an impeller for one goes

Abgasturbolader hervor, dessen Radrücken Ausnehmungen aufweist zur Reduzierung einer Massenträgheit des Laufrades. Die Ausnehmungen erstrecken sich nur teilweise in axialer Richtung über eine Wanddicke des Radrückens. Exhaust gas turbocharger emerges, the wheel back has recesses to reduce the inertia of the impeller. The recesses only partially extend in the axial direction over a wall thickness of the wheel back.

Aus der Offenlegungsschrift WO 2006 1 14 007 A1 ist ein Laufrad für einen From the published patent application WO 2006 1 14 007 A1 is an impeller for one

Abgasturbolader bekannt, welches mit Hilfe eines so genannten Scaloppings bezüglich seiner Massenträgheit reduziert ist. Exhaust gas turbocharger known, which is reduced in terms of its inertia with the help of a so-called scalopping.

Das Scalopping kann zwar zu einer Reduzierung der Massenträgheit des Laufrades führen, jedoch ergibt dies überwiegend eine Reduzierung von Eigenfrequenzen des Laufrades und eine Erhöhung der dynamischen Spannung aufgrund von Vibrationen der Laufradschaufeln. Des Weiteren bildet sich eine erhöhte Leckageströmung zwischen den Laufrädern und der Bewandung. Scalopping can lead to a reduction in the inertia of the impeller, but this mainly results in a reduction in the natural frequencies of the Impeller and an increase in dynamic tension due to vibrations of the impeller blades. Furthermore, there is an increased leakage flow between the impellers and the wall.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Laufrad für einen The invention is based on the object of an improved impeller for one

Abgasturbolader anzugeben. Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde einen Abgasturbolader anzugeben, welcher sich durch einen hohen Wirkungsgrad auszeichnet. Eine weitere Aufgabe ist die Angabe eines Verfahrens zur Herstellung eines Turbinenrades. Exhaust gas turbocharger to specify. Furthermore, the invention is based on the object of specifying an exhaust gas turbocharger which is distinguished by a high degree of efficiency. Another object is to provide a method for manufacturing a turbine wheel.

Diese Aufgaben werden durch einen Luftführungsabschnitt für einen Abgasturbolader mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 , durch einen Abgasturbolader mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des These objects are achieved by an air duct section for an exhaust gas turbocharger with the features of claim 1, by an exhaust gas turbocharger with the features of claim 7 and by a method with the features of

Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Claim 9 solved. Advantageous refinements with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the dependent claims.

Ein erfindungsgemäßes Laufrad für einen Abgasturbolader umfasst eine Nabe und eine auf der Nabe fixierte Mehrzahl von Laufradschaufeln, welche von einem den An impeller according to the invention for an exhaust gas turbocharger comprises a hub and a plurality of impeller blades fixed on the hub, which are separated from one another

Abgasturbolader durchströmenden Medium umströmbar auf der Nabe angeordnet sind. Zwischen jeweils zwei Laufradschaufeln ist ein Schaufelkanal ausgebildet, wobei der Schaufelkanal eine Schaufelkanallänge aufweist, die sich ausgehend von einem Exhaust gas turbocharger flowing medium are arranged around the hub. A blade channel is formed between each two impeller blades, the blade channel having a blade channel length that starts from one

Nabenrücken zu einer in Richtung einer vom Nabenrücken abgewandt ausgebildeten Nabennase erstreckend ausgebildet ist. Erfindungsgemäß weist der Schaufelkanal eine sich in radialer Richtung, in Umfangsrichtung des Laufrads und in axialer Richtung erstreckende Einbuchtung auf. Mit Hilfe der Einbuchtung können die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden, da die Einbuchtung dreidimensional ausgebildet ist. Des Weiteren lässt sich somit das Massenträgheitsmoment um bis zu ca. 5% reduzieren. Hub back is designed to extend in the direction of a hub nose facing away from the hub back. According to the invention, the blade channel has an indentation which extends in the radial direction, in the circumferential direction of the impeller and in the axial direction. With the help of the indentation, the disadvantages of the prior art can be overcome, since the indentation is three-dimensional. Furthermore, the moment of inertia can be reduced by up to approx. 5%.

Ein weiterer Vorteil ist, sofern das Laufrad bevorzugt in einem Gießverfahren hergestellt ist, eine Materialreduzierung, wodurch das Laufrad kostengünstiger als ein Laufrad des Standes der Technik hergestellt werden kann. Auch ein Fließverhalten des flüssigen Materials während des Gießprozesses kann mit einer aufgrund der Einbuchtung verringerten Nabendicke verbessert werden, so dass bspw. eine Gefahr so genannter Lunker wesentlich reduziert ist. Das heißt mit anderen Worten, dass sich die Another advantage is, if the impeller is preferably manufactured in a casting process, a material reduction, as a result of which the impeller can be manufactured more cost-effectively than an impeller of the prior art. A flow behavior of the liquid material during the casting process can also be improved with a reduced hub thickness due to the indentation, so that, for example, a risk of so-called blowholes is substantially reduced. In other words, that means that

Herstellungsgüte und damit die Qualität des Laufrades wesentlich verbessern lässt. Aufgrund des reduzierten Massenträgheitsmomentes ergibt sich ein reduziertes Gewicht des Laufrads, das wiederum zu einem verbesserten Ansprechverhalten des mit dem erfindungsgemäßen Laufrad ausgestatteten Laufzeugs führt. Manufacturing quality and thus the quality of the impeller can be significantly improved. The reduced mass moment of inertia results in a reduced weight of the impeller, which in turn leads to an improved response behavior of the prop provided with the impeller according to the invention.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Laufrades ist darin zu sehen, dass sich mit Hilfe der dreidimensionalen Einbuchtung Eigenfrequenzen und Eigenformen von Schwingungen manipulieren lassen. Im Betriebsbereich insbesondere einer Turbine, liegen unterschiedliche Resonanzen. Die Resonanzen unterscheiden sich durch die Turbinenradeigenformen. Somit schwingt die Turbine je nach Resonanz unterschiedlich. So liegen Resonanzen vor, welche zu einem Versagen durch eine so genannte hochfrequente Ermüdung des Laufrades führen können, wobei bspw. Teile einer A major advantage of the impeller according to the invention can be seen in the fact that the three-dimensional indentation can be used to manipulate natural frequencies and natural forms of vibrations. There are different resonances in the operating range, particularly of a turbine. The resonances differ in the turbine wheel eigenforms. The turbine therefore vibrates differently depending on the resonance. There are resonances which can lead to failure due to a so-called high-frequency fatigue of the impeller, parts of which, for example

Laufradschaufel abbrechen können. Mit Hilfe der Einbuchtung, die entsprechende gestaltet werden kann, können die Schwingungsformen der Turbine somit verändert und entsprechende Resonanzen vermieden werden. Impeller blade can break off. With the help of the indentation, which can be designed accordingly, the vibration forms of the turbine can thus be changed and corresponding resonances avoided.

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Laufrades ist die Einbuchtung sich über ein Drittel der Schaufelkanallänge erstreckend ausgebildet. Insbesondere im Bereich eines Turbinenradeintritts, sofern es sich bei dem Laufrad um ein Turbinenrad handelt, ergibt sich eine überragende und Wirkung der Einbuchtung auf die Trägheit und In one configuration of the impeller according to the invention, the indentation is designed to extend over a third of the blade channel length. Particularly in the area of a turbine wheel inlet, provided that the impeller is a turbine wheel, the indentation has a superior and effective effect on the inertia and

Schwingungs-Eigenformen der Turbine können bevorzugt verändert werden. Vibration modes of the turbine can preferably be changed.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Laufrades ist die Einbuchtung sich in radialer Richtung ausgehend von einem ersten Durchmesser des Laufrades bis zu einem zweiten Durchmesser des Laufrades erstreckend ausgebildet, wobei der zweite Durchmesser der Hälfte des ersten Durchmessers entspricht. In a further embodiment of the impeller according to the invention, the indentation is designed to extend in the radial direction from a first diameter of the impeller to a second diameter of the impeller, the second diameter corresponding to half the first diameter.

Vorteilhafterweise ist die Einbuchtung bezogen auf eine Längsachse des Laufrades konkav ausgebildet, wodurch Eigenspannungen aufgrund der Einbuchtung reduziert sind. Ein weiterer Vorteil der konkaven Ausführung der Einbuchtung ist in einer günstigen Entformung des Laufrades nach dem Gießprozess zu sehen. The indentation is advantageously concave in relation to a longitudinal axis of the impeller, as a result of which residual stresses due to the indentation are reduced. Another advantage of the concave design of the indentation is the favorable demolding of the impeller after the casting process.

In einer weiteren Ausgestaltung ist die Einbuchtung sich in Umfangsrichtung von einer ersten Übergangskante zu einer zweiten Übergangskante erstreckend ausgebildet. Der Vorteil ist in einer erhöhten Reduktion der Trägheit und einer geringeren Kerbwirkung für Fliehkraftspannungen zu sehen. In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Laufrades ist das Laufrad ein Turbinenrad. Insbesondere bei Turbinenrädern hat sich die erfindungsgemäße In a further embodiment, the indentation is formed to extend in the circumferential direction from a first transition edge to a second transition edge. The advantage is an increased reduction in inertia and a lower notch effect for centrifugal stresses. In a further embodiment of the impeller according to the invention, the impeller is a turbine wheel. In particular with turbine wheels, the invention has

Ausgestaltung des Laufrades als sehr vorteilhaft erwiesen, da Turbinenräder im Design of the impeller proved to be very advantageous because turbine wheels in

Betriebsbereich eine größere Anzahl Resonanzstellen aufweist als Verdichterräder, was unter Umständen auch durch so genannte Vorleitgitter hervorgerufen wird. Die Operating area has a larger number of resonance points than compressor wheels, which may also be caused by so-called pre-grille. The

Schwingungsformen sind so ausgeprägt, dass mit Hilfe der Einbuchtung besonders vorteilhafte Turbinenräder ausgebildet werden können. Waveforms are so pronounced that particularly advantageous turbine wheels can be formed with the aid of the indentation.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Abgasturbolader, mit einem Another aspect of the invention relates to an exhaust gas turbocharger, with a

durchströmbaren Abgasführungsabschnitt und einem durchströmbaren flow-through exhaust gas guide section and a flow-through

Luftführungsabschnitt, wobei im Abgasführungsabschnitt ein Turbinenrad in einer Radkammer des Abgasführungsabschnitts drehbar aufgenommen ist, und wobei im Luftführungsabschnitt ein Verdichterrad in einer Radkammer des Luftführungsabschnitts drehbar aufgenommen ist, und wobei das Turbinenrad mit dem Verdichterrad drehfest verbunden ist. Erfindungsgemäß ist zumindest das Turbinenrad gemäß den Ansprüchen 1 bis 6 ausgebildet ist. Der Vorteil ist in dem wesentlich verbesserten Ansprechverhalten eines das Laufrad, insbesondere das Turbinenrad aufweisenden Laufzeugs zu sehen. Dadurch kann der Abgasturbolader schnell in einem günstigen Wirkungsgradbereich betrieben werden, wodurch sich eine Reduzierung von Air guide section, wherein in the exhaust gas guide section a turbine wheel is rotatably received in a wheel chamber of the exhaust gas guide section, and wherein in the air guide section a compressor wheel is rotatably received in a wheel chamber of the air guide section, and wherein the turbine wheel is rotatably connected to the compressor wheel. According to the invention, at least the turbine wheel is designed according to claims 1 to 6. The advantage is to be seen in the significantly improved response behavior of a rotor having the impeller, in particular the turbine wheel. As a result, the exhaust gas turbocharger can be operated quickly in a favorable efficiency range, which results in a reduction of

verbrennungskraftmaschinenspezifischen Emissionen einer mit dem Abgasturbolader verbundenen Verbrennungskraftmaschine herbeiführen lässt. internal combustion engine-specific emissions of an internal combustion engine connected to the exhaust gas turbocharger.

Eine weitere Steigerung dieses Vorteils lässt sich mit einem gewichtsreduzierten A further increase in this advantage can be achieved with a reduced weight

Verdichterrad, welches das Laufzeug aufweist, herbeiführen, wobei das Verdichterrad zur Gewichtsreduktion aus einem aluminiumhaltigen und/oder titanhaltigen und/oder magnesiumhaltigen Werkstoff ausgeführt ist. Selbstredend kann das Verdichterrad auch die Merkmale der Ansprüche 1 bis 5 aufweisen, wodurch eine weitere Bring the compressor wheel, which has the running gear, the compressor wheel for weight reduction being made of an aluminum-containing and / or titanium-containing and / or magnesium-containing material. Of course, the compressor wheel can also have the features of claims 1 to 5, whereby another

Gewichtsreduzierung und Verbesserung des Ansprechverhaltens gegeben ist. Weight reduction and improvement in responsiveness is given.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Further advantages, features and details of the invention result from the following description of a preferred exemplary embodiment and from the drawing. The features mentioned in the description and

Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es zeigen: Characteristic combinations as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figure can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or on their own without leaving the scope of the invention. Show it:

Fig. 1 in einer perspektivischen Darstellung eine Nabe eines Laufrades gemäß dem Stand der Technik, 1 is a perspective view of a hub of an impeller according to the prior art,

Fig. 2 in einer perspektivischen Darstellung die Nabe eines erfindungsgemäßen Fig. 2 is a perspective view of the hub of an inventive

Laufrades, Impeller,

Fig. 3 in einer perspektivischen Schnittdarstellung einen Ausschnitt des Fig. 3 in a perspective sectional view of a section of

erfindungsgemäßen Laufrades, impeller according to the invention,

Fig. 4 in einer perspektivischen Darstellung einen Ausschnitt des erfindungsgemäßen Laufrades, 4 is a perspective view of a section of the impeller according to the invention,

Fig. 5 in einer perspektivischen Schnittdarstellung einen Ausschnitt des Laufrades gemäß dem Stand der Technik, und 5 is a perspective sectional view of a section of the impeller according to the prior art, and

Fig. 6 in einer perspektivischen Schnittdarstellung einen Ausschnitt des Laufrades gemäß Fig. 3. 6 shows a perspective sectional view of a section of the impeller according to FIG. 3.

Die Fig. 1 zeigt eine Nabe 1 eines Laufrades 2 gemäß dem Stand der Technik. Die Nabe 1 ist gemäß einem typischen Radialrad kegelstumpfformartig ausgebildet, wobei ein scheibenförmiger Nabenrücken 3 mit einem Kegelstumpf 4 verbunden ist und ein zwischen dem Nabenrücken 3 und dem Kegelstumpf 4 ausgebildeter Übergang 5 sich tangential an beide Teile 3, 4 unter Ausbildung eines üblicherweise variablen Radius R annähernd ausgebildet ist. An einem vom Nabenrücken 3 abgewandt ausgebildeten Ende des Kegelstumpfes 4 weist die Nabe 1 eine Nabennase 23 auf. 1 shows a hub 1 of an impeller 2 according to the prior art. The hub 1 is designed in the shape of a truncated cone in accordance with a typical radial wheel, a disk-shaped hub back 3 being connected to a truncated cone 4 and a transition 5 formed between the back of the hub 3 and the truncated cone 4 tangentially to both parts 3, 4 to form a usually variable radius R. is approximately formed. At one end of the truncated cone 4 facing away from the hub back 3, the hub 1 has a hub lug 23.

Die Nabe 1 weist eine im Wesentlichen ebene Mantelfläche 6 auf. Unter einer ebenen Mantelfläche 6 ist in diesem Zusammenhang eine rotationssymmetrische Mantelfläche 6 zu verstehen, die in Richtung einer Längsachse 7 des Laufrades 2 sowie über dessen Umfang einen stetigen und differenzierbaren Verlauf aufweist. The hub 1 has an essentially flat outer surface 6. In this context, a flat outer surface 6 is to be understood as a rotationally symmetrical outer surface 6 which has a continuous and differentiable course in the direction of a longitudinal axis 7 of the impeller 2 and over its circumference.

Das Laufrad 2 ist in Form eines Turbinenrades für eine nicht näher dargestellte Turbine, insbesondere einer Radialturbine, eines Abgasturboladers 24 für eine nicht näher dargestellte Verbrennungskraftmaschine ausgebildet. Die Turbine ist dabei in einem nicht näher dargestellten Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine angeordnet, wobei mit Hilfe des Turbinenrades von der Verbrennungskraftmaschine ausgeschobenes Abgas entspannt wird zum Antrieb eines nicht näher dargestellten Verdichters des The impeller 2 is designed in the form of a turbine wheel for a turbine, not shown, in particular a radial turbine, of an exhaust gas turbocharger 24 for an internal combustion engine, not shown. The turbine is arranged in an exhaust tract of the internal combustion engine, not shown, with With the help of the turbine wheel, exhaust gas expelled from the internal combustion engine is expanded to drive a compressor (not shown)

Abgasturboladers 24. Exhaust gas turbocharger 24.

In Fig. 2 ist in einer perspektivischen Darstellung die Nabe 1 eines erfindungsgemäßen Laufrades 2 dargestellt. Die Nabe 1 weist Einbuchtungen 8 auf, welche überwiegend am Nabenrücken 3 ausgebildet sind und sich über den Übergang 5 in Richtung des In Fig. 2, the hub 1 of an impeller 2 according to the invention is shown in a perspective view. The hub 1 has indentations 8, which are predominantly formed on the hub back 3 and extend over the transition 5 in the direction of the

Kegelstumpfes 4 erstreckend ausgestaltet sind. Truncated cone 4 are designed to extend.

Die Nabe 1 weist eine Mehrzahl von Laufradschaufeln 9 auf, welche fest mit der Nabe 1 verbunden sind, s. Figuren 3 bis 6. Die Nabe 1 weist eine nicht näher dargestellte The hub 1 has a plurality of impeller blades 9 which are fixedly connected to the hub 1, see FIG. Figures 3 to 6. The hub 1 has a not shown

Aufnahmeöffnung auf, mit Hilfe derer das Turbinenrad 2 auf einer nicht näher Opening opening, with the help of which the turbine wheel 2 is not closer to one

dargestellten Welle des Abgasturboladers anzuordnen und mit der Welle drehfest verbindbar ist, so dass das Turbinenrad 2 über die Welle ein nicht näher dargestelltes Verdichterrad eines nicht näher dargestellten Verdichters des Abgasturboladers zum Verdichten von Frischluft für die Verbrennungskraftmaschine antreiben kann. Arrange the shown shaft of the exhaust gas turbocharger and rotatably connected to the shaft, so that the turbine wheel 2 can drive a compressor wheel, not shown, of a compressor of the exhaust gas turbocharger, not shown, for compressing fresh air for the internal combustion engine.

Die Einbuchtungen 8 zeichnen sich dadurch aus, dass sie an zumindest einer axialen Stelle XA einen radialen ersten Abstand A1 von der Längsachse 7 aufweisen, welcher kleiner ist als ein radialer zweiter Abstand A2 von der Längsachse 7 eines The indentations 8 are distinguished in that they have a radial first distance A1 from the longitudinal axis 7 at at least one axial point XA, which is smaller than a radial second distance A2 from the longitudinal axis 7 of a

Schaufelbodens 20, wobei der Schaufelboden 20 der Mantelfläche 6 im Bereich einer Laufradschaufel 9 entspricht. Blade base 20, wherein the blade base 20 corresponds to the lateral surface 6 in the area of an impeller blade 9.

Die Mehrzahl der Laufradschaufeln 9 und die Nabe 1 sind im dargestellten The majority of the impeller blades 9 and the hub 1 are shown in FIG

Ausführungsbeispiel einstückig miteinander ausgebildet. Zwischen jeweils zwei nebeneinander positionierten Laufradschaufeln 9’ ist ein Schaufelkanal 10 ausgebildet. Der Schaufelkanal 10 weist eine Schaufelkanallänge SL auf, welche sich in axialer Richtung des Laufrades 2 erstreckt. Die Einbuchtungen 8 sind sich im Schaufelkanal 10 in radialer, axialer und Umfangsrichtung erstreckend ausgebildet. Embodiment formed integrally with each other. A blade channel 10 is formed between each two adjacent impeller blades 9 ′. The blade channel 10 has a blade channel length SL which extends in the axial direction of the impeller 2. The indentations 8 are formed in the blade channel 10 in a radial, axial and circumferential direction.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Einbuchtungen symmetrisch zwischen einer Druckseite der Laufschaufel 9’ und einer Saugseite der benachbarten Laufschaufel 9” ausgebildet. Ebenso könnten sie auch asymmetrisch ausgebildet sein. Dies ist abhängig von unterschiedlichen Faktoren, wie bspw. einer Schaufelkrümmung, Schaufelanzahl oder Nabendurchmesser und einem Einsatzgebiet des Turbinenrades 2. Die Mehrzahl von Laufradschaufeln 9 sind sowohl auf ihrer Saugseite 22 wie auch auf ihrer Druckseite 21 über einen ersten Übergangsbereich 1 1 auf der Druckseite 21 sowie über einen zweiten Übergangsbereich 12 der Saugseite 22, mit der Nabe 1 verbunden, wie insbesondere in Fig. 5 dargestellt ist. Der erste Übergangsbereich 1 1 sowie der zweite Übergangsbereich 12 sind sich an der Mantelfläche 6 sowohl über den Umfang der Nabe 1 als auch über die axiale Ausdehnung der Nabe 1 entlang der Längsachse 7 erstreckend ausgebildet. Grundsätzlich kann zur allgemeinen Erläuterung der In the present exemplary embodiment, the indentations are formed symmetrically between a pressure side of the rotor blade 9 ′ and a suction side of the adjacent rotor blade 9 ″. They could also be asymmetrical. This depends on different factors, such as, for example, a blade curvature, number of blades or hub diameter and an area of application of the turbine wheel 2. The plurality of impeller blades 9 are connected to the hub 1 both on their suction side 22 and on their pressure side 21 via a first transition region 11 on the pressure side 21 and via a second transition region 12 on the suction side 22, as shown in particular in FIG. 5 is. The first transition region 11 and the second transition region 12 are formed on the lateral surface 6 both over the circumference of the hub 1 and over the axial extent of the hub 1 along the longitudinal axis 7. Basically, for general explanation of the

Übergangsbereiche 1 1 , 12 gesagt werden, dass sie sich dadurch auszeichnen, dass sie zwischen der Mehrzahl von Laufradschaufeln 9 und der Nabe 1 eine abgerundete Verbindung ausbilden. Das heißt mit anderen Worten, dass mit Hilfe der Transition areas 1 1, 12 are said to be distinguished by the fact that they form a rounded connection between the plurality of impeller blades 9 and the hub 1. In other words, with the help of

Übergangsbereiche 1 1 , 12 Unstetigkeiten, wie bspw. kantige Übergänge, in der Transitional areas 1 1, 12 discontinuities, such as angular transitions, in the

Verbindung zwischen Nabe 1 und der jeweiligen Laufschaufel 9’, 9” eliminiert werden sollen, da diese zu Rissbildung an den Übergangsbereichen 1 1 , 12 führen können Connection between the hub 1 and the respective blade 9 ’, 9” should be eliminated, since these can lead to crack formation at the transition regions 11, 12

Die Einbuchtung 8 ist zwischen dem ersten Übergangsbereich 1 1 und dem zweiten Übergangsbereich 12 relativ zur Längsachse 7 konkav ausgebildet. Zur verbesserten Erläuterung ist in Fig. 5 die Einbuchtung 8 gestrichelt dargestellt, damit ihr Verlauf gegenüber der Nabe 1 gemäß dem Stand der Technik erkennbar ist. Bevorzugt erstreckt sich die Einbuchtung 8 über einem Drittel des Schaufelkanals 10. Das heißt mit anderen Worten, dass eine Länge L der Einbuchtung 8 insbesondere einem Drittel der The indentation 8 is concave between the first transition region 11 and the second transition region 12 relative to the longitudinal axis 7. For an improved explanation, the indentation 8 is shown in dashed lines in FIG. 5 so that its course with respect to the hub 1 can be recognized according to the prior art. The indentation 8 preferably extends over a third of the blade channel 10. In other words, that means that a length L of the indentation 8 in particular a third of the

Schaufelkanallänge SL entspricht. Blade channel length SL corresponds.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Einbuchtung 8 ausgehend von ihrer größten ersten Umfangskante 13, die bei einem ersten Durchmesser D1 des Laufrades 2 ausgebildet ist, zu ihrer kleinsten zweiten Umfangskante 14, die bei einem zweiten Durchmesser D2 des Laufrades 2 ausgebildet ist, wobei der erste Durchmesser D1 doppelt so groß ist wie der zweite Durchmesser D2. In a further exemplary embodiment, the indentation 8 extends from its largest first circumferential edge 13, which is formed at a first diameter D1 of the impeller 2, to its smallest second circumferential edge 14, which is formed at a second diameter D2 of the impeller 2, the first diameter D1 is twice as large as the second diameter D2.

Eine erste Längskante 15 der Einbuchtung 8 und eine zweite Längskante 16 der Einbuchtung 8 entsprechen jeweils den ihnen zugewandt ausgebildeten A first longitudinal edge 15 of the indentation 8 and a second longitudinal edge 16 of the indentation 8 each correspond to the one facing them

Übergangskanten der Übergangsbereiche 1 1 , 12, eine erste Übergangskante 17 des ersten Übergangsbereiches 1 1 und eine zweite Übergangskante 18 des zweiten Transition edges of the transition areas 1 1, 12, a first transition edge 17 of the first transition area 1 1 and a second transition edge 18 of the second

Übergangsbereiches 12. Die erste Umfangskante 13 weist zu einer Außenkante 19 des Nabenrückens 3 einen Randabstand A auf. Ebenso kann, wie im ersten Transition area 12. The first peripheral edge 13 has an edge distance A from an outer edge 19 of the hub back 3. Likewise, as in the first

Ausführungsbeispiel gern. Fig. 3, die erste Umfangskante 13 der Außenkante 19 zumindest teilweise entsprechen. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Turbinenrades 2 weist sich dadurch aus, dass Embodiment like. Fig. 3, the first peripheral edge 13 of the outer edge 19 at least partially correspond. A method according to the invention for producing a turbine wheel 2 is characterized in that

- in einem ersten Schritt eine Turbinenradeigenform bestimmt wird, bspw. durch eine numerische Methode oder durch Versuche, - in a first step, a turbine wheel shape is determined, for example by a numerical method or by tests,

- in einem zweiten Schritt eine Schwingungsform analysiert wird, bspw. durch eine Analyse der dynamischen Spannungsverteilung aufgrund der Schwingung, und - In a second step, an oscillation form is analyzed, for example by an analysis of the dynamic stress distribution due to the oscillation, and

- in einem dritten Schritt die sich in radialer Richtung, in Umfangsrichtung und in axialer Richtung erstreckende Einbuchtung 8 in den Schaufelkanal 10 des Turbinenrades 2 eingebracht wird. - In a third step, the indentation 8, which extends in the radial direction, in the circumferential direction and in the axial direction, is introduced into the blade duct 10 of the turbine wheel 2.

Claims

Patentansprüche Claims

1 . Laufrad für einen Abgasturbolader, mit einer Nabe (1 ) und mit einer auf der Nabe fixierten Mehrzahl von Laufradschaufeln (9), welche von einem den 1 . Impeller for an exhaust gas turbocharger, with a hub (1) and with a plurality of impeller blades (9) fixed on the hub, which are separated from one of the

Abgasturbolader (24) durchströmenden Medium umströmbar auf der Nabe (1 ) angeordnet sind, und wobei zwischen jeweils zwei Laufradschaufeln (9) ein Schaufelkanal (10) ausgebildet ist, wobei der Schaufelkanal (10) eine Exhaust gas turbocharger (24) flowing medium are arranged around the hub (1), and wherein a blade channel (10) is formed between two impeller blades (9), the blade channel (10)

Schaufelkanallänge (SL) aufweist, wobei die Schaufelkanallänge (SL) sich ausgehend von einem Nabenrücken (3) zu einer in Richtung einer vom Has blade channel length (SL), the blade channel length (SL) starting from a hub back (3) to one in the direction of

Nabenrücken (3) abgewandt ausgebildeten Nabennase (23) erstreckend ausgebildet ist, Hub back (3) is designed to extend away from the hub nose (23),

dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that

der Schaufelkanal (10) eine sich in radialer Richtung, in Umfangsrichtung des Laufrads (2) und in axialer Richtung erstreckende Einbuchtung (8) aufweist. the blade channel (10) has an indentation (8) extending in the radial direction, in the circumferential direction of the impeller (2) and in the axial direction.

2. Laufrad nach Anspruch 1 , 2. impeller according to claim 1,

dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that

die Einbuchtung (8) sich über ein Drittel der Schaufelkanallänge (SL) erstreckend ausgebildet ist. the indentation (8) extends over a third of the blade channel length (SL).

3. Laufrad nach Anspruch 1 oder 2, 3. impeller according to claim 1 or 2,

dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that

die Einbuchtung (8) sich in radialer Richtung ausgehend von einem ersten Durchmesser (D1 ) des Laufrades (2) bis zu einem zweiten Durchmesser (D2) des Laufrades (2) erstreckend ausgebildet ist, wobei der zweite Durchmesser (D2) der Hälfte des ersten Durchmessers (D1 ) entspricht. the indentation (8) extends in the radial direction from a first diameter (D1) of the impeller (2) to a second diameter (D2) of the impeller (2), the second diameter (D2) being half of the first Corresponds to diameter (D1).

4. Laufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 4. impeller according to one of the preceding claims,

dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that

die Einbuchtung (8) bezogen auf eine Längsachse (7) des Laufrades (2) konkav ausgebildet ist. the indentation (8) is concave in relation to a longitudinal axis (7) of the impeller (2).

5. Laufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 5. impeller according to one of the preceding claims,

dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that

die Einbuchtung (8) sich in Umfangsrichtung von einer ersten Übergangskante (17) zu einer zweiten Übergangskante (18) erstreckend ausgebildet ist. the indentation (8) extends in the circumferential direction from a first transition edge (17) to a second transition edge (18).

6. Laufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 6. impeller according to one of the preceding claims,

dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that

das Laufrad (2) ein Turbinenrad ist. the impeller (2) is a turbine wheel.

7. Abgasturbolader, mit einem durchströmbaren Abgasführungsabschnitt und einem durchströmbaren Luftführungsabschnitt, wobei im Abgasführungsabschnitt ein Turbinenrad (2) in einer Radkammer des Abgasführungsabschnitts drehbar aufgenommen ist, und wobei im Luftführungsabschnitt ein Verdichterrad in einer Radkammer des Luftführungsabschnitts drehbar aufgenommen ist, und wobei das Turbinenrad (2) mit dem Verdichterrad drehtest verbunden ist, 7.Exhaust gas turbocharger, with a flow-through exhaust gas guide section and a flow-through air guide section, a turbine wheel (2) being rotatably received in a wheel chamber of the exhaust gas guide section in the exhaust gas guide section, and a compressor wheel being rotatably received in a wheel chamber of the air guide section in the air guide section, and wherein the turbine wheel ( 2) is connected to the compressor wheel rotation test,

dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that

zumindest das Turbinenrad (2) gemäß den Ansprüchen 1 bis 6 ausgebildet ist. at least the turbine wheel (2) is designed according to claims 1 to 6.

8. Abgasturbolader nach Anspruch 7, 8. exhaust gas turbocharger according to claim 7,

dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that

das Verdichterrad aus einem aluminiumhaltigen und/oder titanhaltigen und/oder magnesiumhaltigen Werkstoff ausgebildet ist. the compressor wheel is made of an aluminum-containing and / or titanium-containing and / or magnesium-containing material.

9. Verfahren zur Herstellung eines Turbinenrades, wobei 9. A method of manufacturing a turbine wheel, wherein

- in einem ersten Schritt eine Turbinenradeigenform bestimmt wird, a turbine wheel shape is determined in a first step,

- in einem zweiten Schritt eine Schwingungsform analysiert wird, - a vibration form is analyzed in a second step,

- in einem dritten Schritt eine sich in radialer Richtung, in Umfangsrichtung und in axialer Richtung erstreckende Einbuchtung (8) in einen Schaufelkanal (10) des Turbinenrades (2) eingebracht wird. - In a third step, an indentation (8) extending in the radial direction, in the circumferential direction and in the axial direction is introduced into a blade channel (10) of the turbine wheel (2).