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WO2015062802A1 - Aus mehreren bauteilen zusammengesetztes verdichterrad - Google Patents

Aus mehreren bauteilen zusammengesetztes verdichterrad Download PDF

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WO2015062802A1
WO2015062802A1 PCT/EP2014/070988 EP2014070988W WO2015062802A1 WO 2015062802 A1 WO2015062802 A1 WO 2015062802A1 EP 2014070988 W EP2014070988 W EP 2014070988W WO 2015062802 A1 WO2015062802 A1 WO 2015062802A1
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compressor wheel
components
hub
compressor
cavity
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PCT/EP2014/070988
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Inventor
Marc Hiller
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Continental Automotive Gmbh
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Publication date
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    • F01D5/046—Heating, heat insulation or cooling means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • F05D2230/20—Manufacture essentially without removing material
    • F05D2230/23—Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together

Definitions

  • the invention relates to a compressor wheel, as it can be used in an exhaust gas turbocharger of a motor vehicle.
  • compressor wheels are manufactured as a one-piece component by a casting process and then completed by a post-processing.
  • Compressor wheel reacts only comparatively slowly to driving forces, d. H. has a comparatively poor response.
  • the object of the invention is to provide a compressor wheel in which the disadvantages mentioned above do not occur.
  • This object is achieved according to the patent claim 1 by a compressor wheel, which has a hub, a Rason and blades, is composed of a plurality of components and in the assembled state has a cavity in the region of the hub.
  • Figure 2 is a sketch of a second component of a
  • Figure 3 is a sketch of the first component and the second
  • a compressor wheel is riding ⁇ be provided having a hub, a wheel rear side and blades, said compressor wheel is composed of several parts and in the assembled state has a cavity in the region of the hub.
  • such a compressor wheel is composed of two components.
  • the first of these two components is the wheel back of the compressor wheel.
  • This Ra07 2 is illustrated in the figure 1. It runs around the central axis 8 of the compressor wheel and contains in the region around the central axis 8 a recess through which the shaft of the exhaust gas turbocharger is guided in the finished assembled compressor wheel.
  • the second component 3 comprises - as can be seen from FIG. 2 - the hub 4 and blades 6, which likewise run around the center axis 8 of the compressor wheel and also have a recess in the area around the center axis 8. In this recess is the hub bore 5, through which the shaft of the Ab ⁇ out gas turbocharger when fully assembled compressor.
  • the hub 4 has a cavity 7.
  • the compressor wheel 1 present after this firm connection of the components 2 and 3 is illustrated in FIG. It has a cylindrical hub bore 5 running around the center axis 8, a hub 4, blades 6 and a wheel back 2.
  • the cavity 7 extending in the hub 4 is covered or closed by the wheel back 2 at the rear side of the Ver ⁇ dense wheel.
  • the compressor wheel illustrated in FIG. 3 can be assembled in a simple manner from the components shown in FIGS. 1 and 2.
  • a cavity 7 is provided in the region of the hub 4, which is covered or closed at the back of the compressor wheel from the first component 2, ie the Rabine.
  • the compressor wheel 1 shown in Figure 3 has a significantly reduced accumulation of material in the region of the hub in comparison to conventional compressor wheels whose hub is formed without a cavity.
  • the weight of the compressor wheel is reduced.
  • the mass moment of inertia of the compressor wheel is reduced.
  • due to the reduced weight and the resulting in the operation of the compressor wheel in the hub bore loads are reduced.
  • the two parts 2 and 3, from which the compressor wheel is together ⁇ assembled properly, can be made in each case by means of a die-casting process, for example.
  • a die-casting process for example.
  • other master or forming processes can also be used to produce these two components, for example MIM processes or additive processes.
  • An advantageous development of the invention is to introduce a bleed ⁇ tion bore 9 at a suitable location of the compressor wheel 1 in order to exclude a possible positive or negative pressure in the cavity 7 can safely.
  • This vent hole 9 connects the cavity 7 with the outside of the compressor wheel.
  • This vent hole 9 is preferably provided in the Ra rectif 2, as illustrated in Figure 3.
  • An alternative embodiment of the invention is to assemble the compressor wheel from more than two components, for example, three or four components. Also in this alternative embodiment, a cavity 7 is provided in the region of the hub 4, which reduces the accumulation of material existing in known compressor wheels in the region of the hub 4.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Aus mehreren Bauteilen zusammengesetztes Verdichterrad Die Erfindung betrifft ein Verdichterrad, welches eine Nabe (4), einen Radrücken (2) und Schaufeln (6) aufweist sowie aus mehreren Bauteilen (2,3) zusammengesetzt ist und im zusammengesetzten Zustand einen Hohlraum (7) im Bereich der Nabe (4) aufweist.

Description

Beschreibung
Aus mehreren Bauteilen zusammengesetztes Verdichterrad Die Erfindung betrifft ein Verdichterrad, wie es in einem Abgasturbolader eines Kraftfahrzeugs verwendet werden kann.
Herkömmliche Verdichterräder werden als einstückiges Bauteil durch einen Gießvorgang hergestellt und anschließend durch eine Nachbearbeitung fertiggestellt.
Des Weiteren ist es bereits bekannt, ein Verdichterrad durch Fräsen aus einem einzigen Stück Vollmaterial herzustellen. Bei derartigen Verdichterrädern treten im Betrieb die höchsten Belastungen in der Nabenbohrung auf. Dadurch ist die maximal zulässige Umdrehungsgeschwindigkeit des Verdichterrades be¬ grenzt, da das Verdichterrad ansonsten bleibend verformt werden kann oder sogar bersten kann. Ein weiterer Nachteil derartiger Verdichterräder besteht darin, dass es ein vergleichsweise hohes Massenträgheitsmoment aufweist, aufgrund dessen das
Verdichterrad nur vergleichsweise langsam auf antreibende Kräfte reagiert, d. h. ein vergleichsweise schlechtes Ansprechverhalten aufweist .
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verdichterrad anzugeben, bei dem die vorstehend angegebenen Nachteile nicht auftreten . Diese Aufgabe wird gemäß dem Patentanspruch 1 durch ein Verdichterrad gelöst, welches eine Nabe, einen Radrücken und Schaufeln aufweist, aus mehreren Bauteilen zusammengesetzt ist und im zusammengesetzten Zustand einen Hohlraum im Bereich der Nabe aufweist.
Die Vorteile eines derartigen Verdichterrades bestehen ins¬ besondere darin, dass es in einfacher Weise durch ein Zusammensetzen mehrerer Bauteile gefertigt werden kann und dass aufgrund des im Bereich der Nabe vorgesehenen Hohlraumes ein Teil der bei herkömmlichen Verdichterrädern vorgesehenen Massenanhäufung im Bereich der Nabe nicht auftritt. Dadurch sind das Gewicht des Verdichterrades und auch dessen Massenträgheits- moment reduziert. Dies wiederum führt zu einem verbesserten Ansprechverhalten des Verdichterrades.
Ferner sind bei einem mit den erfindungsgemäßen Merkmalen ausgestatteten Verdichterrad die im Betrieb des Abgasturboladers in der Nabenbohrung auftretenden Belastungen reduziert.
Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus deren nachfolgender Erläuterung anhand eines Ausführungsbeispiels, welches in den Zeichnungen dargestellt ist. Es zeigt
Figur 1 eine Skizze eines ersten Bauteils eines Verdichterrades,
Figur 2 eine Skizze eines zweiten Bauteiles eines
Verdichterrades und
Figur 3 eine Skizze des aus dem ersten Bauteil und dem zweiten
Bauteil zusammengesetzten Verdichterrades. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verdichterrad be¬ reitgestellt, welches eine Nabe, einen Radrücken und Schaufeln aufweist, wobei dieses Verdichterrad aus mehreren Bauteilen zusammengesetzt ist und im zusammengesetzten Zustand einen Hohlraum im Bereich der Nabe aufweist.
Beispielsweise ist ein derartiges Verdichterrad aus zwei Bauteilen zusammengesetzt. Bei dem ersten dieser beiden Bauteile handelt es sich um den Radrücken des Verdichterrades. Dieser Radrücken 2 ist in der Figur 1 veranschaulicht. Er verläuft um die Mittelachse 8 des Verdichterrades und enthält im Bereich um die Mittelachse 8 eine Aussparung, durch welche beim fertig zusammengebauten Verdichterrad die Welle des Abgasturboladers geführt ist. Das zweite Bauteil 3 umfasst - wie aus der Figur 2 ersichtlich ist - die Nabe 4 und Schaufeln 6, welche ebenfalls um die Mittelachse 8 des Verdichterrades verlaufen und im Bereich um die Mittelachse 8 ebenfalls eine Aussparung aufweisen. Bei dieser Aussparung handelt es sich um die Nabenbohrung 5, durch welche beim fertig zusammengebauten Verdichterrad die Welle des Ab¬ gasturboladers geführt ist. Des Weiteren weist die Nabe 4 einen Hohlraum 7 auf. Beim Zusammenbau des Verdichterrades wird der Radrücken in
Richtung des in der Figur 1 gezeigten Pfeiles auf die Rückseite des Bauteils 3 aufgesetzt und dann mit dem Bauteil 3 fest verbunden. Dieses feste Verbinden erfolgt durch ein Kleben, ein Löten oder einen Schweißvorgang.
Das nach diesem festen Verbinden der Bauteile 2 und 3 vorliegende Verdichterrad 1 ist in der Figur 3 veranschaulicht. Es weist eine um die Mittelachse 8 verlaufende zylinderförmige Nabenbohrung 5, eine Nabe 4, Schaufeln 6 und einen Radrücken 2 auf. Der in der Nabe 4 verlaufende Hohlraum 7 wird an der Rückseite des Ver¬ dichterrades vom Radrücken 2 abgedeckt bzw. verschlossen.
Wie aus den vorherigen Ausführungen ersichtlich ist, kann das in der Figur 3 veranschaulichte Verdichterrad in einfacher Weise aus den in den Figuren 1 und 2 dargestellten Bauteilen zusammengebaut werden. Dabei ist im Bereich der Nabe 4 ein Hohlraum 7 vorgesehen, der an der Rückseite des Verdichterrades vom ersten Bauteil 2, d. h. dem Radrücken, abgedeckt bzw. verschlossen ist. Das in der Figur 3 gezeigte Verdichterrad 1 weist im Vergleich zu herkömmlichen Verdichterrädern, deren Nabe ohne Hohlraum ausgebildet ist, eine wesentlich reduzierte Materialanhäufung im Bereich der Nabe auf. Dadurch ist das Gewicht des Verdichterrades reduziert. Dadurch ist auch das Massenträgheitsmoment des Verdichterrades reduziert. Des Weiteren sind aufgrund des reduzierten Gewichtes auch die im Betrieb des Verdichterrades in der Nabenbohrung entstehenden Belastungen reduziert. Dies bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit dafür, dass das Verdichterrad im Betrieb bleibend verformt wird oder gar bersten kann, reduziert ist. Ferner ist aufgrund des reduzierten Massenträgheitsmomentes das Ansprechverhalten des Verdich¬ terrades auf antreibende Kräfte verbessert. Andererseits besteht auch die Möglichkeit, die maximal zulässige Umfangsgeschwin¬ digkeit des Verdichterrades zu erhöhen.
Die beiden Teile 2 und 3, aus denen das Verdichterrad zusam¬ mengebaut ist, können beispielsweise jeweils mittels eines Druckgussverfahrens hergestellt werden. Allerdings können auch andere Ur- oder Umformverfahren zur Herstellung dieser beiden Bauteile verwendet werden, beispielsweise MIM-Verfahren oder additive Verfahren. Diese Herstellungsverfahren haben den Vorteil, dass eine sehr hohe Maßhaltigkeit erzielt werden kann, so dass das Verdichterrad direkt aus den vorliegenden Rohteilen zusammengebaut werden kann und anschließend lediglich noch eine geringfügige Endverarbeitung notwendig ist.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, an einer geeigneten Stelle des Verdichterrades 1 eine Entlüf¬ tungsbohrung 9 einzubringen, um einen möglichen Über- oder Unterdruck im Hohlraum 7 sicher ausschließen zu können. Diese Entlüftungsbohrung 9 verbindet den Hohlraum 7 mit dem Außenbereich des Verdichterrades. Diese Entlüftungsbohrung 9 ist vorzugsweise im Radrücken 2 vorgesehen, wie es in der Figur 3 veranschaulicht ist.
Eine alternative Ausführungsform der Erfindung besteht darin, das Verdichterrad aus mehr als zwei Bauteilen zusammenzubauen, beispielsweise aus drei oder vier Bauteilen. Auch bei dieser alternativen Ausführungsform ist im Bereich der Nabe 4 ein Hohlraum 7 vorgesehen, der die bei bekannten Verdichterrädern bestehende Materialanhäufung im Bereich der Nabe 4 reduziert.

Claims

Patentansprüche
1. Verdichterrad, welches eine Nabe, einen Radrücken und Schaufeln aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass es aus mehreren Bauteilen (2,3) zusammengesetzt ist und im zusammengesetzten Zustand einen Hohlraum (7) im Bereich der Nabe (4) aufweist.
2. Verdichterrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Hohlraum (7) und dem Außenbereich des
Verdichterrades eine Entlüftungsbohrung (9) vorgesehen ist.
3. Verdichterrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Bauteile (2,3) durch Kleben, Löten
oder Schweißen miteinander fest verbunden sind.
4. Verdichterrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile jeweils Druckguss¬ bauteile sind.
5. Verdichterrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es aus zwei Bauteilen (2,3) zu¬ sammengesetzt ist.
6. Verdichterrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eines der beiden Bauteile (3) die Nabe (4), den Hohlraum (7) und die Schaufeln (6) umfasst.
7. Verdichterrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das andere der beiden Bauteile (2) der Radrücken des
Verdichterrades ist.
8. Verdichterrad nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (7) von der Nabe (4) und dem Radrücken (2) umschlossen ist.
9. Verdichterrad nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsbohrung (9) im Radrücken (2) vorgesehen ist.
PCT/EP2014/070988 2013-10-29 2014-09-30 Aus mehreren bauteilen zusammengesetztes verdichterrad WO2015062802A1 (de)

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