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WO2019011464A1 - Verbindungsvorrichtung für einen abgasturbolader und abgasturbolader - Google Patents

Verbindungsvorrichtung für einen abgasturbolader und abgasturbolader Download PDF

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WO2019011464A1
WO2019011464A1 PCT/EP2018/000341 EP2018000341W WO2019011464A1 WO 2019011464 A1 WO2019011464 A1 WO 2019011464A1 EP 2018000341 W EP2018000341 W EP 2018000341W WO 2019011464 A1 WO2019011464 A1 WO 2019011464A1
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WO
WIPO (PCT)
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clamping arm
connecting device
exhaust gas
section
connecting element
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2018/000341
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English (en)
French (fr)
Inventor
Farhad Haddadian
Klaus Sperling
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Charging Systems International GmbH
Original Assignee
IHI Charging Systems International GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to US16/614,171 priority patent/US11300009B2/en
Priority to DE112018003592.1T priority patent/DE112018003592A5/de
Priority to CN201880046663.3A priority patent/CN110914523B/zh
Publication of WO2019011464A1 publication Critical patent/WO2019011464A1/de
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Ceased legal-status Critical Current

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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a connecting device for an exhaust-gas turbocharger of the type specified in the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to an exhaust-gas turbocharger according to the preamble of patent claim 9.
  • an exhaust gas turbocharger consists of a plurality of housing sections: a first housing section, which is generally traversed by hot gases, usually exhaust gas of an internal combustion engine, a second housing section, which rotatably mounted in the second housing portion Aufinnbare and between the first housing portion and a third
  • Housing portion which is permeated by ambient air in general, is positioned. Between the individual housing sections flange surfaces are formed, such that these flange surfaces are designed to be touched, so that leakage of the hot gas and the ambient air is largely avoided. If there are leaks between the flange surfaces, on the one hand, an overall efficiency of the exhaust gas turbocharger is reduced and, on the other hand, polluting exhaust gases occur between the first housing section and the second housing section, which is particularly to be avoided. It should be noted that the exhaust gas turbocharger should be dismantled, that is, for example, a cohesive connection between the individual flange surfaces could bring about a tightness between the flange surfaces, but then the exhaust gas turbocharger is no longer easy to disassemble and reassemble.
  • connection device is different
  • the connecting device is usually formed like a tubular clamp, wherein two extending over a circumference of the connecting device elements are connected at their ends facing each other at least on one side releasably connected by means of a screw-nut connection.
  • the published patent application DE 10 2014 103 683 A1 discloses a profile clamp whose ends of the elements facing each other in the area of the screw-nut connection are each provided with a nose, such that flange areas of the elements preferably exclusively with the noses have a contact.
  • the elements are profiled executed and have flanks, which are designed trapezoidal, since the profile clamp for producing a
  • the object of the present invention is a secure connection
  • the invention relates to a connection device for an exhaust-gas turbocharger, having a substantially curved first element and a substantially curved second element, the first element having at a first end a radially extending first clamping arm and the second element at a second end opposite the first end End having a radially extending second clamping arm, and wherein a remote from the first end formed third end of the first element opposite to the second end formed fourth end of the second element opposite and is movable therewith.
  • the first clamping arm has a first stop facing away from the third end and the second clamping arm has a first stop opposite second stop on.
  • the first clamping arm and the second clamping arm can be connected by means of a first connecting element of the connecting device.
  • the second end and the fourth end are movably connected to each other by means of a second connecting element.
  • Clamping arm facing away from the first end portion with the second element facing away from the second clamping arm second end portion has the movable connection by means of the second connecting element, and wherein at least the first element and / or the second element is formed profiled at least in the region of the second connecting element, and wherein the first element and / or the second element in the region of the second connecting element are formed by this comprehensive.
  • the advantage of the invention is that the first element and the second element are shorter, i. can be made shorter in the circumferential direction, as they can stretch due to the elasticity of the transitions. This means that a deformation in particular an extension of the connecting device by
  • Heat input which takes place primarily in the contacting with a housing of the exhaust gas turbocharger section of the connecting device, can be reduced, since the elements are designed shortened compared to the prior art.
  • a cross section of the transition is formed variable. This means in other words that preferably the cross section of the transition, starting from its end facing the clamping arm to its strongest curvature decreases starting from its strongest curvature up to its receiving portion, which serves to receive the housing of the exhaust gas turbocharger end facing to increase in terms of its cross-section.
  • the movable connection by means of the second connecting element leads to an improved and simplified assembly of the connecting device, wherein a further improvement of the assembly can be brought about by carrying out the connection by means of a chain link.
  • each element is relatively movable in the direction of three-dimensional space can be added to the chain link and thereby a movement of the two elements relative to each other, for example.
  • a compound of the elements with an elastic connecting band is substantially increased.
  • the elements are not only profiled in the region of the second connecting element, that is, having a cross-sectional profile, formed.
  • an improved overall elasticity of the connecting device can be achieved, which leads to an improved relative adaptation of the connecting device to the housing sections to be connected.
  • the connecting device arises in the region of the transitions just as great tensile stress on the inner circumference or compressive stress on the outer circumference that an elastic deformation of the transitions to realize a contact between the attacks is possible. As a result, a uniform distribution of a circumferential stress acting in the elements can be achieved.
  • the first clamping arm and the second clamping arm are formed oppositely extending, wherein in the region of the stops a greatest distance between the clamping arms is formed.
  • the end portion is bent, the second connecting element formed at least partially encompassing.
  • the end portion is executed crane hook-shaped. This leads to a further increase in the resistance moment and thus to a better, in other words more optimized distribution of stresses in the End portions, such that cracks or cracking and bending of the
  • the second aspect of the invention relates to an exhaust gas turbocharger, with a first housing section which can be flowed through, in particular by hot exhaust gas, and a second housing section, the first housing section and the second housing section being connected to one another by means of a connecting device.
  • the connecting device is designed according to one of claims 1 to 8.
  • the housing sections have high
  • the connecting device is designed according to one of claims 1 to 8. This leads to a secure connection between the housing sections and thus to a reduction or elimination of pollutant leakage.
  • FIG. 1 is a side view of an inventive connecting device for an exhaust gas turbocharger
  • FIG. 2 is a perspective view of the connecting device according to.
  • Fig. 4 is a perspective view of an end of a first element of
  • An exhaust gas turbocharger 1 is formed in an exemplary embodiment according to FIG. 6.
  • the exhaust gas turbocharger 1 has a first housing section 2, in the form of a flow-through exhaust gas guide section 2, which in the operation of the
  • Exhaust gas turbocharger 1 of a fluid is usually traversed by exhaust gas.
  • the exhaust gas is generally, but not necessarily, a combustion product of an internal combustion engine, not shown.
  • the exhaust gas turbocharger 1 is assigned a second housing section 3, which is designed in the form of a bearing section and serves to support a running gear, not shown, of the exhaust gas turbocharger 1.
  • the bearing portion 3 is positioned between a non-illustrated through-flow air guide portion of the exhaust gas turbocharger 1 and the exhaust gas guide portion 2.
  • the running gear has a not-shown compressor wheel and a not-shown turbine wheel, which are rotatably connected to each other by means of a shaft, not shown.
  • the compressor wheel is arranged in a compressor wheel chamber, not shown, of the air guide section for the intake of generally fresh air.
  • the turbine wheel, not shown, is rotatably received in a wheel chamber of the exhaust gas guide section 2, not shown.
  • the turbine is in the operation of the exhaust gas turbocharger 1 of the
  • Exhaust gas flowing portion 2 exhaust flowing and driven, wherein it can perform a rotational movement.
  • This rotational movement is transferable by means of the shaft to the compressor wheel, which thus simultaneously to the rotational movement of the Turbine wheel can perform a rotary motion.
  • the compressor wheel and its rotary motion fresh air is sucked in, which is compressed in the air guide section.
  • the exhaust gas guide section 2 has at its end facing the bearing section 3 a first flange surface 4.
  • This second flange surface 4 opposite a second flange 5 of the bearing portion 3 is formed, wherein the two flange surfaces 4, 5 are formed predominantly complementary.
  • the two flange surfaces 4, 5 are based on a longitudinal axis 6 of the
  • Exhaust gas turbocharger 1 which corresponds to a rotational axis of the turbine wheel, extending both radially and extending in the circumferential direction.
  • the exhaust gas guide section 2 has a first section collar 7 opposite the bearing section 3, to which a second section collar 8 of the bearing section 3 is assigned axially adjacent.
  • the first flange surface 4 and the second flange surface 5 extend over the first section collar 7 and the second section collar 8, respectively.
  • the exhaust guide section 2 and the bearing section 3 are by means of a
  • the connecting device 9 in the region of the flange surfaces 4, 5 interconnected.
  • the connecting device 9 comprises a predominantly circumferentially curved first element 10 and a predominantly circumferentially curved second element 11, which are connected to one another releasably by means of a first connecting element 12 and the other end movable by means of a second connecting element 13, s.
  • Fig. 1 in which the connecting device 9 is illustrated in a side view.
  • Connecting device 9 is formed in principle similar to a pipe clamp connection.
  • a first section collar 7 and the second section collar 8 in the radial, in the axial direction and in the circumferential direction at least partially comprehensive strip-like
  • Connecting device 9 is provided.
  • a first end portion 14 of the first member 10 and a second end portion 15 of the second member 11 are for making a connection by means of the first
  • Connecting element 12 which is in the form of a screw-nut element, configured and for this purpose have a first clamping arm 16 and a second clamping arm 17.
  • the clamping arms 16, 17 each have an opening 18 through which the plug-in element 19 of the connecting element 12, the screw, can be inserted therethrough.
  • a head 20 of the plug element 19 is on the first clamping arm sixteenth running on top.
  • a clamping plate 22 and a nut 23 are arranged so that the two elements 10, 11 can be clamped together by means of a biasing force of the connecting element 12.
  • the first element 10 extends, starting from the first clamping arm 16, with a first stop 24, via a first receiving section 25 as far as a third end region 43, which has a first securing element 26 in the form of an eye-shaped shape.
  • the second element 11 is of identical design and extends, starting from the second clamping arm 17, via a second receiving section 27 as far as a second securing element 28 in a fourth end area 44.
  • the second clamping arm 17 extends at its first end area 14 facing away from the second securing element 28 a second stop 29.
  • the connecting device 9 is illustrated in a perspective view in a longitudinal section, wherein the connecting device 9 in a unmounted first embodiment and at least partially in a second
  • Embodiment which is shown by dashed lines, shows.
  • the two clamping arms 16, 17 are arranged substantially parallel to each other and the two stops 24, 29 are formed touching. Between the first clamping arm 16 and the first receiving portion 25, a first transition 30 is formed. Likewise, a second transition 31 is formed between the second clamping arm 17 and the second receiving portion 27.
  • the two elements 10, 11 are to realize a relative adjustment of an inner periphery 32 of the connecting device 9 to an outer periphery 33 of
  • Section collars 7, 8 made of a profile material with formed between a band 34 legs 35, which has a substantially trapezoidal profile. Likewise, it could also essentially have a u-profile.
  • the transitions 30, 31 are to be designed so that, after a material deformation of the profile material in the region of the transitions 30, 31, just as great a tension or compressive stress is formed in the inner or outer region of the transitions 30, 31, that an elastic deformation of the transitions 30, 31 for realizing a contact between the stops 24, 29 is possible.
  • variable section 36 is formed so that elastic deformation of the junction 30; 31 with simultaneous absorption of tensile or compressive stresses to initiate a hoop stress in the receiving portion 25; 27 can take place.
  • a second end portion 39 of the second receiving portion 27 is formed extending through the second connecting element 13, wherein the legs 35 and the band 34 are also guided by the second connecting element 13.
  • the second connecting element 13 has a first width B1, which essentially corresponds to a predominantly second width B2 of the elements 10, 11, the cross-section 36 of the elements 10, 11 tapers in the region of the second connecting element 13 to a third width B3 and becomes this third width B3 continued away from the receiving portions 25, 27.
  • the two end portions 38, 39 are formed like a crane hook, that is, in other words, that they the second connecting element 13 against a along an axis 40th the connecting device 9 recorded essential axial displacement record.
  • the securing elements 26, 28 are received for securing the second connecting element 13.
  • Securing elements 26, 28 have a web 41 facing the end sections 38, 39, which allows a bending of the securing element 26, 28 in particular in one-piece construction with the respective elements 10, 11 with reduced expenditure of force. Likewise, the securing element 26; 28 also without web 41 with the end portion 38; 39 connected.
  • Fig. 5 the connecting device 9 is shown with a power flow in the assembled state.
  • the two stops 24, 29 are pressed together, whereby the two clamping arms 16, 17 in the region of the stops 24, 29 approach each other and in the region of the transitions 30, 31 a maximum distance 42 between the two clamping arms 16, 17 is formed.
  • the circumferential force Fu acting on the preload force F or of the first connecting element 12 in the elements 10, 11 leads to an exact tension, resulting in a higher axial force F ax compared to the prior art.
  • a tensile force Fz is exerted on the circumferential force Fu starting from one element 10, 11 in each case.

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  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung für einen Abgasturbolader, mit einem im Wesentlichen gebogenen ersten Element (10) und einem im Wesentlichen gebogenen zweiten Element (11), wobei das erste Element (10) an einem ersten Ende einen sich radial erstreckenden ersten Spannarm (16) und das zweite Element (11) an einem dem ersten Ende gegenüberliegend ausgebildeten zweiten Ende einen sich radial erstreckenden zweiten Spannarm (17) aufweist, und wobei ein vom ersten Ende abgewandt ausgebildetes drittes Ende des ersten Elements (10) einem vom zweiten Ende abgewandt ausgebildeten vierten Ende des zweiten Elements (11) gegenüberliegend und mit diesem bewegbar ausgebildet ist, und wobei der erste Spannarm (16) einen vom dritten Ende abgewandt ausgebildeten ersten Anschlag (24) und der zweite Spannarm (17) einen dem ersten Anschlag (24) gegenüberliegenden zweiten Anschlag (29) aufweist, und wobei der erste Spannarm (16) und der zweite Spannarm (17) mit Hilfe eines ersten Verbindungselementes (12) der Verbindungsvorrichtung (9) verbindbar sind, und wobei das zweite Ende und das vierte Ende mit Hilfe eines zweiten Verbindungselements (13) bewegbar miteinander verbunden sind. Erfindungsgemäß ist zur Reduzierung von Spannungen in den beiden Spannarmen (16, 17) ein zwischen dem jeweiligen Spannarm (16; 17) und einem Aufnahmeabschnitt (25; 27) des entsprechenden Elements (10; 11), welcher sich zwischen dem Spannarm (16; 17) und dem dritten Ende bzw. vierten Ende erstreckend angeordnet ist, vorliegender Übergang (30; 31) elastisch ausgebildet, wobei das erste Element (10) an seinem vom ersten Spannarm (16) abgewandt ausgebildeten ersten Endabschnitt (38) mit dem zweiten Element (11) an dessen vom zweiten Spannarm (17) abgewandt ausgebildeten zweiten Endabschnitt (39) die bewegbare Verbindung mit Hilfe des zweiten Verbindungselementes (13) aufweist, und wobei zumindest das erste Element (10) und/oder das zweite Element (11) zumindest im Bereich des zweiten Verbindungselementes (13) profiliert ausgebildet ist, und wobei das erste Element (10) und/oder das zweite Element (11) im Bereich des zweiten Verbindungselementes (13) von diesem umfassbar ausgebildet sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Abgasturbolader (1) mit einer Verbindungsvorrichtung (9).

Description

Verbindungsvorrichtung für einen Abgasturbolader und Abgasturbolader
Die Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung für einen Abgasturbolader der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Abgasturbolader gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.
Zweckmäßigerweise besteht ein Abgasturbolader aus mehreren Gehäuseabschnitten: Einem ersten Gehäuseabschnitt, welcher im Allgemeinen von heißen Gasen, in der Regel Abgas einer Brennkraftmaschine, durchströmt wird, einem zweiten Gehäuseabschnitt, welcher ein drehbar im zweiten Gehäuseabschnitt gelagertes Laufzeug aufnehmbar ausgebildet ist und zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt und einem dritten
Gehäuseabschnitt, welcher von im Allgemeinen Umgebungsluft durchströmbar ist, positioniert ist. Zwischen den einzelnen Gehäuseabschnitten sind Flanschflächen ausgebildet, derart, dass diese Flanschflächen einander berührbar ausgestaltet sind, so dass ein Ausströmen des heißen Gases und der Umgebungsluft weitestgehend vermieden wird. Sofern es zwischen den Flanschflächen zu Undichtheiten kommt, reduziert sich einerseits ein Gesamtwirkungsgrad des Abgasturboladers und andererseits treten zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt und dem zweiten Gehäuseabschnitt umweltbelastende Abgase aus, was insbesondere zu vermeiden ist. Zu berücksichtigen ist, dass der Abgasturbolader zerlegbar sein sollte, das heißt, dass beispielsweise eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den einzelnen Flanschflächen zwar eine Dichtheit zwischen den Flanschflächen herbeiführen könnte, allerdings der Abgasturbolader dann nicht mehr einfach zerlegbar und wieder montierbar ist.
Insbesondere problematisch ist eine Verbindung zwischen dem abgasdurchströmten ersten Gehäuseabschnitt und dem luft- oder Schmiermittel- und/oder
wasserdurchströmten zweiten Gehäuseabschnitt, da es hier zu großen
Temperaturunterschieden sowie -Schwankungen zwischen den Gehäuseabschnitten kommt. Das bedeutet, dass die Verbindungsvorrichtung unterschiedliche
Wärmeausdehnungen der Gehäuseabschnitte kompensieren muss und selbst
unterschiedlichen und wechselnden Spannungen unterliegt. Die Verbindungsvorrichtung ist üblicherweise rohrschellenformartig ausgebildet, wobei zwei sich über einen Umfang der Verbindungsvorrichtung erstreckende Elemente an ihren einander zugewandt ausgebildeten Enden zumindest einseitig lösbar mit Hilfe einer Schrauben-Mutter-Verbindung verbunden sind.
So kann beispielsweise der Offenlegungsschrift DE 10 2014 103 683 A1 eine Profilschelle entnommen werden, deren im Bereich der Schrauben-Mutter-Verbindung einander zugewandt ausgebildeten Enden der Elemente, jeweils mit einer Nase versehen sind, derart, dass Flanschbereiche der Elemente bevorzugt ausschließlich mit den Nasen einen Kontakt aufweisen. Die Elemente sind profiliert ausgeführt und weisen Flanken auf, welche trapezformartig ausgeführt sind, da die Profilschelle zur Herstellung einer
Kegelflanschverbindung vorgesehen ist.
Aufgrund der hohen thermischen Belastung der Verbindungsvorrichtung kann es zu einer Aufweitung und zu einer anschließenden Depositionierung der Verbindungsvorrichtung kommen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine eine sichere Verbindung
herbeiführende Verbindungsvorrichtung für einen Abgasturbolader bereitzustellen. Die weitere Aufgabe ist die Angabe eines verbesserten Abgasturboladers.
Diese Aufgabe wird durch eine Verbindungsvorrichtung für einen Abgasturbolader mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die weitere Aufgabe wird mit einem
Abgasturbolader mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 erzielt. Vorteilhafte
Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der'Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung für einen Abgasturbolader, mit einem im Wesentlichen gebogenen ersten Element und einem im Wesentlichen gebogenen zweiten Element, wobei das erste Element an einem ersten Ende einen sich radial erstreckenden ersten Spannarm und das zweite Element an einem dem ersten Ende gegenüberliegend ausgebildeten zweiten Ende einen sich radial erstreckenden zweiten Spannarm aufweist, und wobei ein vom ersten Ende abgewandt ausgebildetes drittes Ende des ersten Elements einem vom zweiten Ende abgewandt ausgebildeten vierten Ende des zweiten Elements gegenüberliegend und mit diesem bewegbar ausgebildet ist. Der erste Spannarm weist einen vom dritten Ende abgewandt ausgebildeten ersten Anschlag und der zweite Spannarm einen dem ersten Anschlag gegenüberliegenden zweiten Anschlag auf. Der erste Spannarm und der zweite Spannarm sind mit Hilfe eines ersten Verbindungselementes der Verbindungsvorrichtung verbindbar. Das zweite Ende und das vierte Ende sind mit Hilfe eines zweiten Verbindungselementes bewegbar miteinander verbunden. Erfindungsgemäß ist zur Reduzierung von Spannungen in den beiden Spannarmen ein zwischen dem jeweiligen Spannarm und einem
Aufnahmeabschnitt des entsprechenden Elements, welcher sich zwischen dem Spannarm und dem dritten Ende bzw. vierten Ende erstreckend angeordnet ist, vorliegender Übergang elastisch ausgebildet, wobei das erste Element an seinem vom ersten
Spannarm abgewandt ausgebildeten ersten Endabschnitt mit dem zweiten Element an dessen vom zweiten Spannarm abgewandt ausgebildeten zweiten Endabschnitt die bewegbare Verbindung mit Hilfe des zweiten Verbindungselementes aufweist, und wobei zumindest das erste Element und/oder das zweite Element zumindest im Bereich des zweiten Verbindungselementes profiliert ausgebildet ist, und wobei das erste Element und/oder das zweite Element im Bereich des zweiten Verbindungselementes von diesem umfassbar ausgebildet sind.
Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass das erste Element und das zweite Element kürzer, d.h. in Umfangsrichtung kürzer ausgeführt werden können, da aufgrund der Elastizität der Übergänge diese sich dehnen können. Dies bedeutet, dass eine Deformierung insbesondere eine Ausdehnung der Verbindungsvorrichtung durch
Wärmeeintrag, welcher vornehmlich im mit einem Gehäuse des Abgasturboladers kontaktierenden Abschnitt der Verbindungsvorrichtung erfolgt, reduziert werden kann, da die Elemente im Vergleich zum Stand der Technik verkürzt ausgeführt sind.
Insbesondere ist ausgehend vom Spannarm in Richtung des Aufnahmeabschnitts ein Querschnitt des Übergangs veränderlich ausgebildet. Das bedeutet mit anderen Worten, dass bevorzugt der Querschnitt des Übergangs ausgehend von seinem dem Spannarm zugewandt ausgebildeten Ende bis zu seiner stärksten Krümmung abnimmt um von seiner stärksten Krümmung ausgehend bis zu seinem einem Aufnahmeabschnitt, welcher der Aufnahme des Gehäuses des Abgasturboladers dient, zugewandt ausgebildeten Ende, bzgl. seines Querschnitts zuzunehmen.
Die bewegbare Verbindung mit Hilfe des zweiten Verbindungselements, welches bspw. in Form eines Bandes ausgeführt sein kann, führt zu einer verbesserten und vereinfachten Montage der Verbindungsvorrichtung, wobei eine weitere Verbesserung der Montage durch Ausführung der Verbindung mit Hilfe eines Kettengliedes herbeigeführt werden kann. Das bedeutet, dass jedes Element relativ beweglich in Richtung des dreidimensionalen Raumes am Kettenglied aufgenommen sein kann und dadurch eine Bewegung der beiden Elemente zueinander gegenüber bspw. einer Verbindung der Elemente mit einem elastischen Verbindungsband, wesentlich gesteigert ist.
Eine Verbesserung der Verteilung der wirkenden Umfangsspannung nach Montage in der Verbindungsvorrichtung wird erzielt, indem das erste Element und das zweite Element im Bereich des Verbindungselementes, in welchem sie profiliert ausgebildet sind, vom zweiten Verbindungselement umfasst werden. Der Vorteil der profilierten Ausführung ist in einer Steigerung eines Widerstandsmomentes in einem Querschnitt der Elemente zu sehen.
Bevorzugt sind die Elemente nicht nur im Bereich des zweiten Verbindungselementes profiliert, das heißt ein Querschnittsprofil aufweisend, ausgebildet. Dadurch kann eine verbesserte Gesamtelastizität der Verbindungsvorrichtung erzielt werden, die zu einer verbesserten relativen Anpassung der Verbindungsvorrichtung an die zu verbindenden Gehäuseabschnitte führt.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung entsteht im Bereich der Übergänge eine gerade so große Zugspannung am Innenumfang bzw. Druckspannung am Außenumfang, dass eine elastische Verformung der Übergänge zur Realisierung eines Kontaktes zwischen den Anschlägen möglich ist. Dadurch kann eine gleichmäßige Verteilung einer in den Elementen wirkenden Umfangsspannung erzielt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung sind vor Einwirken einer Vorspannkraft des ersten Verbindungselements der erste Spannarm und der zweite Spannarm sich entgegengesetzt gerichtet erstreckend ausgebildet, wobei im Bereich der Anschläge ein größter Abstand zwischen den Spannarmen ausgebildet ist. Damit kann bei einem gegenseitigen Abstützen der Anschläge nach einem Kontakt eine Hebelwirkung der Spannarme ausgebildet werden, die eine am Umfang wirkende Zugkraft in den Elementen bewirkt.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung ist der Endabschnitt gebogen, das zweite Verbindungselement zumindest teilweise umfassend ausgebildet. Besonders bevorzugt ist der Endabschnitt kranhakenförmig ausgeführt. Dies führt zu einer weiteren Steigerung des Widerstandsmomentes und somit zu einer besseren, mit anderen Worten optimierteren Verteilung von Spannungen in den Endabschnitten, derart, dass Risse bzw. eine Rissbildung und Verbiegung der
Endabschnitte vermieden werden.
Mit Hilfe eines an dem Endabschnitt des Elementes angebrachten Sicherungselementes, welches das zweite Verbindungselement zumindest teilweise umfassend ausgebildet ist, wird dieses zusätzlich gegen Verlieren gesichert.
Der zweite Aspekt der Erfindung betrifft einen Abgasturbolader, mit einem insbesondere von heißem Abgas durchströmbaren ersten Gehäuseabschnitt und einem zweiten Gehäuseabschnitt, wobei der erste Gehäuseabschnitt und der zweite Gehäuseabschnitt miteinander mit Hilfe einer Verbindungsvorrichtung verbunden ausgebildet sind.
Erfindungsgemäß ist die Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgestaltet.
Im Betrieb des Abgasturboladers weisen die Gehäuseabschnitte aufgrund hoher
Abgastemperaturen eine Wärmeausdehnung auf. Damit diese Wärmeausdehnung erfolgen kann ohne wesentliche Beeinträchtigung eines Wirkungsgrades des
Abgasturboladers ist die Verbindungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet. Dies führt zu einer sicheren Verbindung zwischen den Gehäuseabschnitten und somit zu einer Reduzierung oder Eliminierung einer Schadstoffleckage.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und
Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren 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:
Fig. 1 in einer Seitenansicht eine erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung für einen Abgasturbolader,
Fig. 2 in einer perspektivischen Darstellung die Verbindungsvorrichtung gem. Fig.
1 in einem Längsschnitt in unmontiertem Zustand, Fig. 3 in einem Querschnitt einen Endbereich der Verbindungsvorrichtung,
Fig. 4 in einer perspektivischen Darstellung ein Ende eines ersten Elementes der
Verbindungsvorrichtung gem. Fig. 1 ,
Fig. 5 in einem Längsschnitt die Verbindungsvorrichtung gem. Fig. 1 mit einem prinzipiellen Kraftfluss im montierten Zustand, und
Fig. 6 in einem Längsschnitt einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen
Abgasturboladers.
Ein Abgasturbolader 1 ist in einem exemplarischen Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 ausgebildet. Der Abgasturbolader 1 weist einen ersten Gehäuseabschnitt 2 auf, in Form eines durchströmbaren Abgasführungsabschnitts 2, welcher im Betrieb des
Abgasturboladers 1 von einem Fluid, in der Regel von Abgas durchströmt wird. Das Abgas ist im Allgemeinen, aber nicht zwangsweise, ein Verbrennungsprodukt einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine.
Dem Abgasturbolader 1 ist ein zweiter Gehäuseabschnitt 3 zugeordnet, welcher in Form eines Lagerabschnitts ausgebildet ist und der Lagerung eines nicht näher dargestellten Laufzeugs des Abgasturboladers 1 dient. Der Lagerabschnitt 3 ist zwischen einem nicht näher dargestellten durchströmbaren Luftführungsabschnitt des Abgasturboladers 1 und dem Abgasführungsabschnitt 2 positioniert.
Das nicht näher dargestellte Laufzeug weist ein nicht näher dargestelltes Verdichterrad und ein nicht näher dargestelltes Turbinenrad auf, welche miteinander mit Hilfe einer nicht näher dargestellten Welle drehfest verbunden sind. Das Verdichterrad ist in einer nicht näher dargestellten Verdichterradkammer des Luftführungsabschnitts zum Ansaugen von im Allgemeinen Frischluft angeordnet. Das nicht näher dargestellte Turbinenrad ist in einer nicht näher dargestellten Radkammer des Abgasführungsabschnitts 2 drehbar aufgenommen.
Das Turbinenrad wird im Betrieb des Abgasturboladers 1 von dem den
Abgasführungsabschnitt 2 durchströmenden Abgas beaufschlagt und angetrieben, wobei es eine Drehbewegung ausführen kann. Diese Drehbewegung ist mit Hilfe der Welle auf das Verdichterrad übertragbar, welches somit simultan zur Drehbewegung des Turbinenrads eine Drehbewegung ausführen kann. Mit Hilfe des Verdichterrades und dessen Drehbewegung wird Frischluft angesaugt, welche im Luftführungsabschnitt verdichtet wird.
Der Abgasführungsabschnitt 2 weist an seinem dem Lagerabschnitt 3 zugewandt ausgebildeten Ende eine erste Flanschfläche 4 auf. Dieser ersten Flanschfläche 4 gegenüberliegend ist eine zweite Flanschfläche 5 des Lagerabschnitts 3 ausgebildet, wobei die beiden Flanschflächen 4, 5 überwiegend komplementär ausgebildet sind.
Die beiden Flanschflächen 4, 5 sind bezogen auf eine Längsachse 6 des
Abgasturboladers 1 , welche einer Drehachse des Turbinenrades entspricht, sich sowohl radial als auch in Umfangsrichtung erstreckend ausgebildet. Der Abgasführungsabschnitt 2 weist einen dem Lagerabschnitt 3 gegenüberliegenden ersten Abschnittsbund 7 auf, welchem axial benachbart ein zweiter Abschnittsbund 8 des Lagerabschnitts 3 zugeordnet ist. Die erste Flanschfläche 4 und die zweite Flanschfläche 5 erstrecken sich über den ersten Abschnittsbund 7 bzw. den zweiten Abschnittsbund 8.
Der Abgasführungsabschnitt 2 und der Lagerabschnitt 3 sind mittels einer
Verbindungsvorrichtung 9 im Bereich der Flanschflächen 4, 5 miteinander verbunden. Die Verbindungsvorrichtung 9 umfasst ein überwiegend in Umfangsrichtung gebogenes erstes Element 10 und ein überwiegend in Umfangsrichtung gebogenes zweites Element 11 , die einenends lösbar mittels eines ersten Verbindungselements 12 und anderenends bewegbar mittels eines zweiten Verbindungselements 13 miteinander verbunden sind, s. Fig. 1 , in der die Verbindungsvorrichtung 9 in einer Seitenansicht illustriert ist. Die
Verbindungsvorrichtung 9 ist prinzipiell ähnlich einer Rohrschellenverbindung ausgebildet. Mit anderen Worten ist zur Verbindung der beiden Gehäuseabschnitte 2, 3 eine den ersten Abschnittsbund 7 und den zweiten Abschnittsbund 8 in radialer, in axialer Richtung und in Umfangsrichtung zumindest teilumfänglich umfassende bandformartige
Verbindungsvorrichtung 9 vorgesehen.
Ein erster Endbereich 14 des ersten Elementes 10 und ein zweiter Endbereich 15 des zweiten Elementes 11 sind zur Herstellung einer Verbindung mit Hilfe des ersten
Verbindungselementes 12, welches in Form eines Schrauben-Mutter-Elementes ausgebildet ist, ausgestaltet und weisen hierzu einen ersten Spannarm 16 bzw. einen zweiten Spannarm 17 auf. In den Spannarmen 16, 17 ist jeweils eine Öffnung 18 ausgeführt, durch die das Steckelement 19 des Verbindungselementes 12, die Schraube, hindurch steckbar ist. Ein Kopf 20 des Steckelementes 19 ist auf den ersten Spannarm 16 aufliegend ausgeführt. An dem vom Kopf 20 abgewandt ausgebildeten Schraubenende 21 sind eine Klemmscheibe 22 und eine Mutter 23 angeordnet, damit die beiden Elemente 10, 11 mit Hilfe einer Vorspannkraft des Verbindungselementes 12 miteinander verspannt werden können.
Das erste Element 10 erstreckt sich ausgehend vom ersten Spannarm 16 mit einem ersten Anschlag 24, über einen ersten Aufnahmeabschnitt 25 bis zu einem dritten Endbereich 43, welcher ein ösenformartig ausgebildetes erstes Sicherungselement 26 aufweist. Das zweite Element 11 ist identisch ausgebildet und erstreckt sich ausgehend vom zweiten Spannarm 17 über einen zweiten Aufnahmeabschnitt 27 bis zu einem ösenformartig ausgebildeten zweiten Sicherungselement 28 in einem vierten Endbereich 44. An seinem vom zweiten Sicherungselement 28 abgewandt ausgebildeten ersten Endbereich 14 weist der zweite Spannarm 17 einen zweiten Anschlag 29 auf.
In Fig. 2 ist die Verbindungsvorrichtung 9 in einer perspektivischen Darstellung in einem Längsschnitt illustriert, wobei sie die Verbindungsvorrichtung 9 in einem unmontierten ersten Ausführungsbeispiel und zumindest teilweise in einem zweiten
Ausführungsbeispiel, welches gestrichelt dargestellt ist, zeigt.
Im ersten Ausführungsbeispiel sind die beiden Spannarme 16, 17 im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet und die beiden Anschläge 24, 29 sind sich berührend ausgebildet. Zwischen dem ersten Spannarm 16 und dem ersten Aufnahmeabschnitt 25 ist ein erster Übergang 30 ausgebildet. Ebenso ist zwischen dem zweiten Spannarm 17 und dem zweiten Aufnahmeabschnitt 27 ein zweiter Übergang 31 ausgebildet.
Im zweiten Ausführungsbeispiel liegt zwischen den Anschlägen 24, 29 kein Kontakt vor und ein größter Abstand zwischen den beiden Spannarmen 16, 17 ist zwischen den Anschlägen 24, 29 ausgebildet. Das heißt mit anderen Worten, dass sich die beiden Anschläge 24, 29 im zweiten Ausführungsbeispiel zueinander konisch erstrecken, wobei ein kleinster Abstand zwischen den Spannarmen 16, 17 zwischen den Übergängen 30, 31 ausgebildet ist.
Die beiden Elemente 10, 11 sind zur Realisierung einer relativen Anpassung eines Innenumfangs 32 der Verbindungsvorrichtung 9 an einen Außenumfang 33 der
Abschnittsbunde 7, 8 aus einem Profilmaterial mit zwischen einem Band 34 ausgebildeten Schenkeln 35 hergestellt, welches im Wesentlichen ein trapezförmiges Profil aufweist. Ebenso könnte es auch im Wesentlichen ein u-Profil besitzen. Die Übergänge 30, 31 sind so auszuführen, dass nach einer Materialumformung des Profilmaterials im Bereich der Übergänge 30, 31 eine gerade so große Zugspannung bzw. Druckspannung im inneren bzw. äußeren Bereich der Übergänge 30, 31 ausgebildet ist, dass eine elastische Verformung der Übergänge 30, 31 zur Realisierung eines Kontaktes zwischen den Anschlägen 24, 29 möglich ist.
Eine Elastizität des ersten Übergangs 30, die der Herbeiführung einer zwischen
Schenkeln 35 der Elemente 10, 11 auszubildenden Axialkraft dient, ist mit einem veränderlichen Querschnitt 36 des ersten Übergangs 30 erreicht. Das heißt, dass der veränderliche Querschnitt 36 so ausgebildet ist, dass eine elastische Verformung des Übergangs 30; 31 bei gleichzeitiger Aufnahme von Zug- bzw. Druckspannungen zur Einleitung einer Umfangsspannung in den Aufnahmeabschnitt 25; 27 erfolgen kann.
Zur Herstellung einer festen und unbewegbaren Verbindung der beiden
Gehäuseabschnitte 2, 3 mit Hilfe der Verbindungsvorrichtung 9, wird nach Positionierung der Verbindungsvorrichtung 9 die beiden Gehäuseabschnitte 2, 3 umfassend, das erste Verbindungselement 12 vorgespannt, wobei die beiden Anschläge 24, 29 aufeinander gepresst werden, derart, bis die beiden Spannarme 16, 17 wiederum in einem Winkel zueinander liegen, wobei jedoch ein größter Abstand zwischen den beiden Spannarmen 16, 17 im Bereich der Übergänge 30, 31 ausgebildet ist, s. Fig. 5.
Zur verbesserten Herbeiführung der notwendigen Axialkraft Fax sind im dritten Endbereich 43 ein erster Endabschnitt 38 des ersten Aufnahmeabschnitts 25 und im vierten
Endbereich 44 ein zweiter Endabschnitt 39 des zweiten Aufnahmeabschnitts 27 sich durch das zweite Verbindungselement 13 erstreckend ausgebildet, wobei die Schenkel 35 und das Band 34 ebenfalls durch das zweite Verbindungselement 13 geführt sind. Da das zweite Verbindungselement 13 eine erste Breite B1 aufweist, die im Wesentlichen einer überwiegenden zweiten Breite B2 der Elemente 10, 11 entspricht, verjüngt sich der Querschnitt 36 der Elemente 10, 11 im Bereich des zweiten Verbindungselementes 13 auf eine dritte Breite B3 und wird in dieser dritten Breite B3 von den Aufnahmeabschnitten 25, 27 abgewandt weitergeführt. Mit Hilfe dieser Verjüngung und Beibehaltung eines profilierten Querschnitts im Bereich des zweiten Verbindungselementes 13 kann ein erhöhtes Widerstandsmoment erreicht werden.
Die beiden Endabschnitte 38, 39 sind kranhakenartig ausgebildet, das heißt mit anderen Worten, dass sie das zweite Verbindungselement 13 gegen eine entlang einer Achse 40 der Verbindungsvorrichtung 9 wesentlichen axialen Verschiebung gesichert aufnehmen. An den Enden der Endabschnitte 38, 39 sind die Sicherungselemente 26, 28 zur Sicherung des zweiten Verbindungselementes 13 aufgenommen. Die
Sicherungselemente 26, 28 weisen einen den Endabschnitten 38, 39 zugewandt ausgebildeten Steg 41 auf, welcher eine Biegung des Sicherungselementes 26, 28 bei insbesondere einteiliger Ausbildung mit den jeweiligen Elementen 10, 11 mit reduziertem Kraftaufwand ermöglicht. Ebenso könnte das Sicherungselement 26; 28 auch ohne Steg 41 mit dem Endabschnitt 38; 39 verbunden sein.
In Fig. 5 ist die Verbindungsvorrichtung 9 mit einem Kraftfluss im montiertem Zustand dargestellt. Während der Erhöhung der Vorspannkraft des ersten Verbindungselementes 12 werden die beiden Anschläge 24, 29 aufeinander gepresst, wodurch sich die beiden Spannarme 16, 17 im Bereich der Anschläge 24, 29 einander annähern und im Bereich der Übergänge 30, 31 ein größter Abstand 42 zwischen den beiden Spannarmen 16, 17 ausgebildet ist.
Die über die Vorspannkraft F or des ersten Verbindungselementes 12 in den Elementen 10,11 wirkende Umfangskraft Fu führt zu einer exakten Verspannung, woraus eine, gegenüber dem Stand der Technik höhere Axialkraft Fax resultiert. Auf das zweite Verbindungselement 13 wird über die Umfangskraft Fu ausgehend von jeweils einem Element 10, 11 jeweils eine Zugkraft Fz ausgeübt.

Claims

Patentansprüche
1. Verbindungsvorrichtung für einen Abgasturbolader, mit einem im Wesentlichen gebogenen ersten Element (10) und einem im Wesentlichen gebogenen zweiten Element (11 ), wobei das erste Element (10) an einem ersten Ende einen sich radial erstreckenden ersten Spannarm (16) und das zweite Element (11) an einem dem ersten Ende gegenüberliegend ausgebildeten zweiten Ende einen sich radial erstreckenden zweiten Spannarm (17) aufweist, und wobei ein vom ersten Ende abgewandt ausgebildetes drittes Ende des ersten Elements (10) einem vom zweiten Ende abgewandt ausgebildeten vierten Ende des zweiten Elements (11 ) gegenüberliegend und mit diesem bewegbar ausgebildet ist, und wobei der erste Spannarm (16) einen vom dritten Ende abgewandt ausgebildeten ersten Anschlag (24) und der zweite Spannarm (17) einen dem ersten Anschlag (24)
gegenüberliegenden zweiten Anschlag (29) aufweist, und wobei der erste
Spannarm (16) und der zweite Spannarm (17) mit Hilfe eines ersten
Verbindungselementes (12) der Verbindungsvorrichtung (9) verbindbar sind, und wobei das zweite Ende und das vierte Ende mit Hilfe eines zweiten
Verbindungselements (13) bewegbar miteinander verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Reduzierung von Spannungen in den beiden Spannarmen (16, 17) ein zwischen dem jeweiligen Spannarm (16; 17) und einem Aufnahmeabschnitt (25; 27) des entsprechenden Elements (10; 11), welcher sich zwischen dem Spannarm (16; 17) und dem dritten Ende bzw. vierten Ende erstreckend angeordnet ist, vorliegender Übergang (30; 31 ) elastisch ausgebildet ist, wobei das erste Element
(10) an seinem vom ersten Spannarm (16) abgewandt ausgebildeten ersten Endabschnitt (38) mit dem zweiten Element (11 ) an dessen vom zweiten
Spannarm (17) abgewandt ausgebildeten zweiten Endabschnitt (39) die bewegbare Verbindung mit Hilfe des zweiten Verbindungselementes (13) aufweist, und wobei zumindest das erste Element (10) und/oder das zweite Element (11 ) zumindest im Bereich des zweiten Verbindungselementes (13) profiliert ausgebildet ist, und wobei das erste Element (10) und/oder das zweite Element
(11 ) im Bereich des zweiten Verbindungselementes (13) von diesem umfassbar ausgebildet sind.
2. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
ausgehend vom Spannarm (16; 17) in Richtung des Aufnahmeabschnitts (25; 27) ein Querschnitt des Übergangs (30; 31 ) veränderlich ausgebildet ist.
3. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Bereich der Übergänge (30, 31 ) eine gerade so große Zugspannung am Innenumfang (32) bzw. Druckspannung am Außenumfang (33) entsteht, dass eine elastische Verformung der Übergänge (30, 31 ) zur Realisierung eines Kontaktes zwischen den Anschlägen (24, 29) möglich ist.
4. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
vor Einwirken einer Vorspannkraft (Fvor) des ersten Verbindungselements (12) der erste Spannarm (16) und der zweite Spannarm (17) sich entgegengesetzt gerichtet erstreckend ausgebildet sind, wobei im Bereich der Anschläge (24; 29) ein größter Abstand (42) zwischen den Spannarmen (16; 17) ausgebildet ist.
5. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Elemente (10, 11 ) ein u-förmiges und/oder trapezförmiges Querschnittsprofil aufweisend ausgebildet sind.
6. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das zweite Verbindungselement (13) in Form eines Kettengliedes (13) ausgebildet ist, wobei das erste Element (10) und/oder das zweite Element (11 ) durch das Kettenglied (13) durchführbar ausgebildet ist.
7. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Endabschnitt (38; 39) gebogen, das zweite Verbindungselement (13) zumindest teilweise umfassend ausgebildet ist.
8. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Element (10) und/oder das zweite Element (11 ) an seinem das zweite Verbindungselement (13) aufweisenden Endabschnitt (38; 39) ein
Sicherungselement (26; 28) aufweist, welches das zweite Verbindungselement (13) zumindest teilweise umfassend ausgebildet ist.
9. Abgasturbolader, mit einem insbesondere von heißem Abgas durchströmbaren ersten Gehäuseabschnitt (2) und einem zweiten Gehäuseabschnitt (3), wobei der erste Gehäuseabschnitt (2) und der zweite Gehäuseabschnitt (3) miteinander mit Hilfe einer Verbindungsvorrichtung (9) verbunden ausgebildet sind, wobei die Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgestaltet ist.
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