專利名稱：渦輪增壓器殼體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種渦輪增壓器殼體，其中渦輪增壓器殼體具有壓氣機(jī)殼體和渦輪機(jī)殼體以及軸承殼體。
背景技術(shù)：
渦輪增壓器通常用于改善內(nèi)燃機(jī)的效率以及因而提高內(nèi)燃機(jī)的功率。渦輪增壓器為此具有帶渦輪的渦輪機(jī)和帶壓氣機(jī)輪的壓氣機(jī)，其中，兩個(gè)工作輪布置在共同的轉(zhuǎn)子軸上。渦輪在此通過所連接的內(nèi)燃機(jī)的廢氣質(zhì)量流量驅(qū)動(dòng)并且又驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)輪。壓氣機(jī)在此
壓縮吸入的空氣并且將其輸送給內(nèi)燃機(jī)。轉(zhuǎn)子軸在此支承在渦輪增壓器的軸承殼體中。此夕卜，渦輪機(jī)的渦輪布置在渦輪機(jī)殼體中以及壓氣機(jī)的壓氣機(jī)輪布置在壓氣機(jī)殼體中。軸承殼體、渦輪機(jī)殼體和壓氣機(jī)殼體共同形成了渦輪增壓器殼體。渦輪、壓氣機(jī)輪和轉(zhuǎn)子軸共同構(gòu)成了轉(zhuǎn)輪。這種渦輪增壓器在運(yùn)行時(shí)滿足對內(nèi)燃機(jī)或所連接的發(fā)動(dòng)機(jī)的極為不同的要求。這些要求中的一個(gè)就是吸收出現(xiàn)的高溫，高溫例如基于渦輪增壓器殼體中的熱的廢氣質(zhì)量流
量而產(chǎn)生。渦輪增壓器的常見結(jié)構(gòu)在此規(guī)定單個(gè)的殼體，具有分別與在那里占據(jù)的溫度相適應(yīng)的材料。在此，壓氣機(jī)殼體通常由鋁制成，而軸承殼體則由灰鑄鐵制成，其中，軸承殼體也可以附加地設(shè)計(jì)成水冷的。渦輪機(jī)殼體又通?；谠谶@個(gè)區(qū)域中的高溫而用有較高鎳含量的材料制成?；谟糜趩蝹€(gè)殼體的不同的適用的材料，這些殼體被設(shè)計(jì)成單獨(dú)的部件，它們相互連接并且在此還必須相互密封。這種渦輪增壓器因此在制造和裝配上成本高昂。例如在德國專利申請10 2009 053 106. 8中公開了一種避免了上述缺陷的渦輪增壓器殼體。在此，渦輪增壓器殼體至少部分或完全沿縱向，也就是說在轉(zhuǎn)子軸的縱向，被劃分成至少兩個(gè)殼體部分，其中，渦輪增壓器殼體的沿縱向被分開的區(qū)段分別包括壓氣機(jī)殼體、軸承殼體和/或渦輪機(jī)殼體的一部分。渦輪增壓器殼體在此例如由鋁或鋁合金或由其它金屬或金屬合金或者其它合適的材料制造。通過沿縱向的劃分，在當(dāng)前例子中被稱為水平的或基本上水平的劃分，首先取得了直接的優(yōu)勢。因此轉(zhuǎn)輪，也就是兩個(gè)工作輪如壓氣機(jī)輪和渦輪，以及轉(zhuǎn)子軸，能自動(dòng)地預(yù)裝配。在此明顯簡化了在渦輪增壓器中的接下來的安裝。此外規(guī)定對渦輪增壓器殼體的至少一部分例如渦輪機(jī)殼體、軸承殼體和/或壓氣機(jī)殼體進(jìn)行附加的調(diào)溫，例如冷卻和/或加熱。為此，設(shè)帶有流體芯的流體外罩或調(diào)溫外罩。這個(gè)流體外罩如圖I所示包圍渦輪增壓器殼體的軸承殼體區(qū)段和渦輪機(jī)殼體區(qū)段。冷卻介質(zhì)流過帶流體芯或者也稱為流體腔的流體外罩或調(diào)溫外罩。尤其可以附加地冷卻渦輪機(jī)殼體和軸承殼體。渦輪增壓器殼體在此具有的優(yōu)勢在于，轉(zhuǎn)輪也就是轉(zhuǎn)子軸上的工作輪以及轉(zhuǎn)子軸的軸承機(jī)構(gòu)可以預(yù)裝配以及接下來可以完全置入殼體半部。此外，轉(zhuǎn)輪可以之前先經(jīng)受運(yùn)行均衡(Betriebsauswuchten),而不必事先裝配在潤輪增壓器殼體中。
但集成在渦輪增壓器殼體中的流體腔通常設(shè)計(jì)得十分扁平，以便減輕重量和節(jié)省結(jié)構(gòu)空間。由此當(dāng)然經(jīng)常不利于冷卻介質(zhì)的流動(dòng)特性并且由此出現(xiàn)冷卻介質(zhì)不均勻的通流且由此出現(xiàn)不均勻的冷卻。在極端情況下會(huì)發(fā)生渦輪增壓器殼體的本身要被冷卻的部分在渦輪增壓器運(yùn)行時(shí)沒有很好地得到冷卻或甚至沒有被冷卻。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種改良后的渦輪增壓器殼體，其沒有前述缺陷。該技術(shù)問題在帶權(quán)利要求I特征的所屬類型的渦輪增壓器殼體中解決。對于這種渦輪增壓器殼體而言，至少一個(gè)由渦輪機(jī)殼體、軸承殼體和/或壓氣機(jī)殼體構(gòu)成的區(qū)段沿縱向被劃分成兩個(gè)殼體半部，這些殼體半部在組裝狀態(tài)下局部地構(gòu)成軸
承殼體、渦輪機(jī)殼體和壓氣機(jī)殼體。在此，在兩個(gè)殼體半部中至少一個(gè)殼體半部的軸承殼體和/或渦輪機(jī)殼體和/或壓氣機(jī)殼體中布置有至少一個(gè)流體腔，流體腔在運(yùn)行時(shí)配有冷卻介質(zhì)。在此，流體腔的特征在于，其具有多個(gè)隆起的節(jié)片，節(jié)片起到用于冷卻介質(zhì)的節(jié)流部位的作用，因此冷卻介質(zhì)形成朝不同方向走向的流動(dòng)。由此防止了渦輪增壓器的單個(gè)分區(qū)未被充分地冷卻或甚至根本沒有被冷卻。本發(fā)明有利的設(shè)計(jì)方案和擴(kuò)展設(shè)計(jì)由從屬權(quán)利要求以及接下來的


得出。

接下來參考附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明。附圖中
圖I是渦輪增壓器殼體的殼體半部的剖視圖，補(bǔ)充有按本發(fā)明設(shè)置的隆起的節(jié)片；
圖2是在俯視圖(分圖2A)、側(cè)向剖面圖(分圖2B)和橫截面圖(分圖2C)中的殼體半部； 圖3表示作為渦輪增壓器殼體的一部分的渦輪機(jī)殼體的外部；
圖4示出了在側(cè)向視圖中的按圖3的外部；
圖5表示用于將按本發(fā)明的渦輪增壓器殼體的兩個(gè)殼體半部組裝起來的密封件。在所有附圖中相同的或功能相同的元件和裝置，只要不作另行說明，都用相同的附圖標(biāo)記標(biāo)注。此外，渦輪增壓器在下列附圖中純粹示意性地、不照原尺寸地以及特別簡化地示出。
具體實(shí)施例方式圖I是按本發(fā)明的第一種實(shí)施形式的渦輪增壓器殼體12的殼體半部10的剖視圖，其中，示出了從密封側(cè)觀察的殼體半部10。在圖I中示例性地示出了豁口 50或槽，用來容納密封裝置。渦輪機(jī)殼體12在當(dāng)前例子中在此具有軸承殼體14、渦輪機(jī)殼體16和壓氣機(jī)殼體18，其中，例如全部三個(gè)殼體組成一個(gè)殼體12。本發(fā)明的一個(gè)部分在于，在所示情況中，例如全部三個(gè)殼體14、16、18首先在理論上組在一起并且作為一個(gè)部件制造或例如由一個(gè)坯件澆成。為了安裝轉(zhuǎn)輪以及為了加工內(nèi)部的功能面，還限定了一種劃分，殼體12的內(nèi)部可以通過這種劃分打開。這種劃分按照本發(fā)明沿縱向進(jìn)行，即沿著轉(zhuǎn)子軸的軸線的方向進(jìn)行，其中，劃分面處在一個(gè)或多個(gè)平面中，轉(zhuǎn)子軸26處在這個(gè)平面中并且這個(gè)平面基本上與轉(zhuǎn)子軸26平行地布置。劃分平面圍繞轉(zhuǎn)子軸的軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)位置在此可以按照需要在在0°和360°之間的角中選擇。原則上由壓氣機(jī)殼體18、渦輪機(jī)殼體16和軸承殼體14構(gòu)成的整個(gè)渦輪增壓器殼體12設(shè)計(jì)成可以沿縱向分開。但也可以是渦輪增壓器殼體12的僅一個(gè)區(qū)段沿縱向被分開，其中，所述區(qū)段例如包括工作輪殼體16、18和/或軸承殼體14。如圖I所不，潤輪機(jī)殼體16、軸承殼體14和壓氣機(jī)殼體18由兩個(gè)殼體半部10分別一并地(am Stuck)構(gòu)造。在當(dāng)前情況下，在圖I中渦輪增壓器殼體12在一個(gè)轉(zhuǎn)子軸26軸線所在的連續(xù)的平面中被劃分成兩個(gè)殼體半部10。在此，例如由渦輪機(jī)殼體16、軸承殼體14和壓氣機(jī)殼體18構(gòu)成的第一殼體半部10形成所謂的上部并且由渦輪機(jī)殼體16、軸承殼體18和壓氣機(jī)殼體14構(gòu)成的第二殼體半部形成所謂的下部。在此在圖I中從密封側(cè)示出了一個(gè)殼體半部10。這個(gè)殼體半部10在此與另一個(gè)(未示出的)殼體半部固定，例如螺紋連接。為此，在圖I所示的實(shí)施形式中設(shè)多個(gè)鉆孔20，例如在此為六個(gè)鉆孔，用于將兩個(gè)殼體部分相互螺紋連接。但原則上也可以規(guī)定殼體半部的各種其它形式的固定。通過沿縱向的劃分，首先產(chǎn)生直接的優(yōu)點(diǎn)。因此可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)輪亦即兩個(gè)工作輪如壓氣機(jī)輪22和渦輪24以及軸26的自動(dòng)預(yù)裝配。接下來的在渦輪增壓器中的裝配被明顯簡化。此外，當(dāng)規(guī)定對渦輪增壓器殼體12的至少一部分例如渦輪機(jī)殼體16、軸承殼體14和/或壓氣機(jī)殼體12進(jìn)行附加的調(diào)溫處理例如冷卻和/或加熱時(shí)，可以設(shè)具有流體芯的流體外罩或調(diào)溫外罩28。這種流體外罩28在圖I的例子中沒有底切地包攏例如渦輪增壓器殼體12的軸承殼體區(qū)段14和渦輪機(jī)殼體區(qū)段16，因?yàn)樵诋?dāng)前例子中，渦輪機(jī)殼體16和軸承殼體14應(yīng)當(dāng)附加地例如被冷卻。以此方式,例如用于制造流體外罩28的砂芯不必由多個(gè)部分組裝和粘接而成。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，至少一個(gè)半部或整個(gè)渦輪增壓器殼體12可以集成在所連接的發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和/或氣缸頭中。在此，可以例如將渦輪增壓器殼體12的下部集成在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體中并且將上部集成在氣缸頭中，反之亦可。圖I中，軸26支承在渦輪增壓器殼體12的軸承殼體區(qū)段14中，渦輪24和壓氣機(jī)輪22設(shè)置在該軸上。渦輪24在此布置在渦輪機(jī)殼體區(qū)段16中并且壓氣機(jī)輪22布置在壓氣機(jī)殼體區(qū)段18中。軸26還具有徑向軸承機(jī)構(gòu)30以及選擇性地額外具有軸向軸承機(jī)構(gòu)32。對于按本發(fā)明的通過劃分形成例如兩個(gè)鉆孔半部的渦輪增壓器而言，軸承機(jī)構(gòu)30例如通過彈性作用的凸緣區(qū)段34在軸向張緊地安裝。在圖I中軸26通過徑向軸承機(jī)構(gòu)30和軸向軸承機(jī)構(gòu)32支承。徑向軸承機(jī)構(gòu)30在此具有連續(xù)的套筒36，該套筒在其兩個(gè)端部上形成各一個(gè)滑動(dòng)軸承區(qū)段38，用于在徑向支承軸26。套筒36在此推移到軸26上，其中，軸26形成帶有用于套筒36的止擋的凸肩。在套筒36的另一個(gè)端部上，設(shè)軸向軸承機(jī)構(gòu)32，其中，軸向軸承機(jī)構(gòu)32具有至少一個(gè)形式為軸向軸承盤40的軸向軸承。附加地在此在軸向軸承盤40上布置擋油板42。此外在套筒36的外側(cè)上附加地布置層44，該層44由一個(gè)或多個(gè)用耐熱或耐高溫的彈性材料例如聚合物、彈性體和/或硬橡膠制成的覆層構(gòu)成。在由彈性的溫度穩(wěn)定的材料制成的層44的外側(cè)上還設(shè)有套筒元件46。套筒元件46在此例如由金屬，比如鋼制成。作為備選，也可以取消彈性的溫度穩(wěn)定的材料，取而代之的是，套筒元件46直接設(shè)置在套筒36的外側(cè)上(未示出)或套筒36選擇性地設(shè)計(jì)成，套筒不僅起到徑向軸承機(jī)構(gòu)30還起到套筒元件46的作用(未示出)。套筒元件46在圖I所示的例子中在其兩個(gè)端部上具有各一個(gè)凸緣區(qū)段34。在此，套筒元件46的至少一個(gè)或兩個(gè)凸緣區(qū)段34設(shè)計(jì)成彈性的，以便例如在渦輪增壓器殼體12的兩個(gè)止擋或容納部48之間張緊。一個(gè)或兩個(gè)凸緣區(qū)段34可以同樣非彈性，亦即剛性地設(shè)計(jì)，并且置入兩個(gè)容納部48之間或選擇性地在一個(gè)或兩個(gè)側(cè)面上附加地用螺紋件固定在容納部48上。至少一個(gè)彈性作用的凸緣區(qū)段34可以同樣選擇性地附加地借助例如螺紋連接固定在各個(gè)容納部48上。一個(gè)或兩個(gè)凸緣區(qū)段34在此可以與套筒元件46 —體地連接或作為單獨(dú)的部件固定在套筒元件上(未示出)。通過套筒元件46的兩個(gè)凸緣區(qū)段34，軸承機(jī)構(gòu)30，在此為由套筒36以及彈性層44構(gòu)成的徑向軸承機(jī)構(gòu)30，在渦輪增壓器殼體12也就是說渦輪增壓器殼體12的兩個(gè)殼體半部10中在軸向被固定或張緊。此外，至少一個(gè)凸緣區(qū)段34可以在此附加地從油腔導(dǎo)引出來，如圖I在渦輪機(jī)側(cè)上，并且承擔(dān)其它的作為擋熱護(hù)板的功能。一個(gè)或兩個(gè)凸緣區(qū)段34當(dāng)然也可以保留在油腔中，如在壓氣機(jī)側(cè)的套筒元件46的凸緣區(qū)段34。此外，這種軸承機(jī)構(gòu)30的優(yōu)點(diǎn)還在 于，其可以完全被預(yù)裝配并且因而可以例如在沒有包圍的殼體的情況下被施以運(yùn)行平衡(betriebsauswuchten)。徑向軸承機(jī)構(gòu)30和軸向軸承機(jī)構(gòu)32在圖I中僅是針對在徑向和軸向的軸26的軸承結(jié)構(gòu)的例子。原則上軸26可以在按本發(fā)明的渦輪增壓器殼體12中具有各種其它的徑向軸承機(jī)構(gòu)和/或軸向軸承機(jī)構(gòu)。因此套筒36也可以例如用兩個(gè)徑向的滑動(dòng)軸承取代(未示出)，其中，兩個(gè)滑動(dòng)軸承例如選擇性地附加地具有間隔套筒或套筒元件46在其內(nèi)側(cè)上具有各一個(gè)用于一個(gè)或兩個(gè)滑動(dòng)軸承的容納部(未示出)。除滑動(dòng)軸承外，也可以設(shè)無接觸的軸承，例如磁軸承及滾動(dòng)軸承以進(jìn)行徑向和/或軸向的支承。本發(fā)明并不局限于所示和所述的軸承機(jī)構(gòu)的例子。在圖I中示出的流體腔28繪有兩個(gè)按本發(fā)明設(shè)置的隆起的節(jié)片6，該節(jié)片在轉(zhuǎn)子軸的軸向具有伸長的延展。在圖I所示的隆起的節(jié)片6具有高度H，該高度從流體腔28的邊緣側(cè)延伸直至流體腔28的與這個(gè)邊緣側(cè)對置的邊緣側(cè)，并且因而對應(yīng)流體腔28的在這個(gè)部位上的高度。在圖2的第一分圖2A中示出了帶有流體腔28和多個(gè)布置在流體腔內(nèi)的隆起的節(jié)片6的殼體部分10或11的俯視圖。在用冷卻介質(zhì)裝備流體腔28(在帶有按本發(fā)明的渦輪增壓器殼體的已裝配好的渦輪增壓器運(yùn)行時(shí))時(shí)，隆起的節(jié)片6起到如用于冷卻介質(zhì)的節(jié)流部位那樣的作用；相應(yīng)地在冷卻介質(zhì)中形成了渦流和朝各個(gè)方向的流動(dòng)。按照本發(fā)明，這一點(diǎn)恰好是有意的，因?yàn)橛闷浞乐沽藴u輪增壓器的單個(gè)分區(qū)沒有被充分冷卻或甚至根本沒有 冷卻。這樣的缺陷當(dāng)然會(huì)過早地?fù)p壞渦輪增壓器，至少從長期看會(huì)影響到渦輪增壓器的使用壽命。分圖2B在沿分圖2A的剖切線A-A的側(cè)向剖面中示出了分圖2A的殼體半部。在此又能看到隆起的節(jié)片6。分圖2C在沿圖2A的剖切線B-B的橫截面圖中示出了在分圖2A中示出的殼體半部。在此也表明，隆起的節(jié)片6不是必須具有之前所述的從流體腔28的邊緣側(cè)延伸直至流體腔28的與這個(gè)邊緣側(cè)對置的邊緣側(cè)的高度H，而是隆起的節(jié)片6的高度也可以更小。這在分圖2C中用附圖標(biāo)記H'標(biāo)注。分圖2A還示出了兩個(gè)連接部位A，冷卻介質(zhì)可以通過這兩個(gè)連接部位在運(yùn)行時(shí)輸送給渦輪增壓器以及又從渦輪增壓器導(dǎo)出。
圖3借助帶有(至少部分示出的)兩個(gè)殼體部分10和11的渦輪增壓器的渦輪增壓器殼體16的外部示出了對隆起的節(jié)片6的可能的定位以及由此引起的用箭頭標(biāo)出的冷卻介質(zhì)的流動(dòng)特性。此外還示出了之前提到的接口 A中的一個(gè)。圖4在側(cè)向視圖中示出了圖3所示的外部連同一些隆起的節(jié)片6和接口 A。圖5示出了密封件4，其如何在渦輪增壓器的按本發(fā)明的渦輪增壓器殼體的兩個(gè)殼體半部10和11組裝時(shí)使用。除了各種在此不值得關(guān)注的其它斷裂外，密封件4在它將兩個(gè)殼體半部10和11的流體腔28相互分離的區(qū)域內(nèi)具有多個(gè)豁口 4a，所述豁口例如以鉆孔或沖制的孔為形式。在由此可能使冷卻介質(zhì)從殼體部分10或11溢入另一個(gè)殼體部分11
或10時(shí)，在豁口 4a上出現(xiàn)了冷卻介質(zhì)的渦流，如業(yè)已在提到隆起的節(jié)片6時(shí)說明的那樣，這個(gè)渦流同樣促進(jìn)了對要被冷卻的構(gòu)件的均勻的冷卻。
權(quán)利要求
1.渦輪增壓器殼體，其中至少一個(gè)區(qū)段(12、14、16、18)沿縱向被劃分成兩個(gè)殼體半部(10、11)，這兩個(gè)殼體半部在組裝狀態(tài)下局部地形成軸承殼體、渦輪機(jī)殼體(16)和壓氣機(jī)殼體，其中渦輪增壓器殼體具有至少一個(gè)用于容納冷卻介質(zhì)的流體腔(28)，該流體腔布置在這兩個(gè)殼體半部(10、11)中至少一個(gè)殼體半部的軸承殼體和/或渦輪機(jī)殼體(16)和/或壓氣機(jī)殼體中，其特征在于，流體腔(28)具有多個(gè)隆起的節(jié)片(6)，用于形成朝不同方向走向的冷卻介質(zhì)流。
2.按權(quán)利要求I所述的渦輪增壓器殼體，其特征在于，隆起的節(jié)片(6)中的至少一個(gè)具有高度(H)，該高度在其值上與流體腔(28)在隆起的節(jié)片(6)所在的部位上具有的高度的值相等。
3.按前述權(quán)利要求之一所述的渦輪增壓器殼體，其特征在于，隆起的節(jié)片(6)中的至少一個(gè)具有高度(礦)，該高度在其值上比流體腔(28)在隆起的節(jié)片(6)所在的部位上具有的高度的值小。
4.按前述權(quán)利要求之一所述的渦輪增壓器殼體，其特征在于，渦輪增壓器殼體具有接口(A)，通過該接口能夠向流體腔(28)輸送冷卻介質(zhì)以及使冷卻介質(zhì)從流體腔導(dǎo)出。
5.按前述權(quán)利要求之一所述的渦輪增壓器殼體，其特征在于，渦輪增壓器殼體在兩個(gè)殼體半部(10、11)之間具有密封件(4)，該密封件在流體腔(28)通過兩個(gè)殼體半部(10、11)延伸開來的情況下具有至少一個(gè)豁口(4a)，冷卻介質(zhì)通過該豁口能夠從兩個(gè)殼體半部(IOUl)的其中一個(gè)(10 ;11)溢流到兩個(gè)殼體半部(10、11)的另一個(gè)(11 ；10)中。
6.按權(quán)利要求5所述的渦輪增壓器殼體，其特征在于，密封件(4)具有多個(gè)豁口(4a)，優(yōu)選以鉆孔或沖制的孔構(gòu)造。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種縱向劃分的渦輪增壓器殼體，具有兩個(gè)殼體半部(10、11)，這兩個(gè)殼體半部在組裝狀態(tài)下局部地形成軸承殼體、渦輪機(jī)殼體(16)和壓氣機(jī)殼體。渦輪增壓器殼體具有至少一個(gè)流體腔(28)，該流體腔布置在兩個(gè)殼體半部(10、11)中至少一個(gè)殼體半部的軸承殼體和/或渦輪機(jī)殼體(16)和/或壓氣機(jī)殼體中。流體腔(28)具有多個(gè)隆起的節(jié)片(6)，它們被設(shè)置用于影響流體流動(dòng)。
文檔編號(hào)F02C6/12GK102792030SQ201080051150
公開日2012年11月21日 申請日期2010年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月13日
發(fā)明者H.費(fèi)特, R.貝寧, R-M.肯佩爾 申請人:歐陸汽車有限責(zé)任公司