專利名稱：多件式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，油管從第一殼體部分的外側(cè)的第一開(kāi)口開(kāi)始，穿過(guò)第一殼體部分并且在第二開(kāi)口處通入第一殼體部分的基本上呈空心圓柱形的軸承容納部。此外，本發(fā)明還涉及一種帶有這類殼體的渦輪增壓器。
背景技術(shù)：
渦輪增壓器用于提高內(nèi)燃機(jī)效率，在渦輪增壓器中借助渦輪機(jī)獲取廢氣流的動(dòng)能并且廢氣流的動(dòng)能經(jīng)由渦輪機(jī)和壓氣機(jī)的共同的軸用于將空氣燃料混合物壓入內(nèi)燃機(jī)。以這種方式可以用較大量的混合物填充內(nèi)燃機(jī)的固定的工作容積，由此在燃燒時(shí)可以實(shí)現(xiàn)較大的升力以及因此實(shí)現(xiàn)較大的發(fā)動(dòng)機(jī)功率。在轎車中，渦輪增壓器或者渦輪增壓器的軸達(dá)到了超過(guò)每分鐘200，000轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。在商用車輛中，該值處于每分鐘150，000轉(zhuǎn)的數(shù)量級(jí)。渦輪增壓器的軸通常借助滑動(dòng)軸承支承在渦輪增壓器殼體中，由此恰好在渦輪增壓器殼體的軸承容納部中釋放出熱形式的大量摩擦能量。此外，渦輪增壓器殼體處在所謂的熱殼體和冷殼體之間。在熱殼體中，廢氣流被引導(dǎo)到渦輪機(jī)上，其中由熱廢氣流附加地將熱傳遞到熱殼體上。在運(yùn)行期間，在熱殼體中典型地1050°C處于主導(dǎo)，而在空氣燃料混合物被壓縮的冷殼體中，約20°C的溫度處于主導(dǎo)。出于這些原因，所以需要借助水冷卻持久地并且尤其是在軸承容納部附近冷卻渦輪增壓器殼體。一方面必須防止來(lái)自廢氣流的熱經(jīng)由渦輪增壓器殼體轉(zhuǎn)移給冷殼體，這典型地也會(huì)經(jīng)由軸發(fā)生。另一方面，合適的是導(dǎo)出滑動(dòng)軸承中形成的摩擦熱。如果渦輪增壓器殼體內(nèi)的冷卻失效，則存在滑動(dòng)軸承受損并且空氣燃料混合物在冷殼體中提前點(diǎn)燃的風(fēng)險(xiǎn)。在W02009/013332A3中公開(kāi)了一種帶有殼體的渦輪增壓器，其中設(shè)置有殼體，用于容納用于渦輪增壓器的軸的滑動(dòng)軸承。該殼體基本上由鑄件組成，鑄件包含用于冷卻軸承容納部的水管。對(duì)于水管的大部分而言，殼體在徑向方向和軸向方向上完全包圍該水管。由澆鑄金屬構(gòu)成的渦輪增壓器殼體雖然具有出色的導(dǎo)熱性，但也具有大重量并且恰好在要費(fèi)事集成的、但不可或缺的冷水管方面造成了非常高的制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的任務(wù)是說(shuō)明一種較輕的渦輪增壓器殼體，其可以更為簡(jiǎn)單且更為成本低廉地制造，而在此不會(huì)使渦輪增壓器殼體的功能性劣化。該任務(wù)借助開(kāi)頭所述類型的渦輪增壓器殼體通過(guò)如下方式來(lái)解決渦輪增壓器殼體具有附接到第一殼體部分上的第二殼體部分并且這兩個(gè)殼體部分共同形成設(shè)置用于冷卻軸承容納部的冷水管。根據(jù)本發(fā)明，在渦輪增壓器殼體中設(shè)置有形式為至少一個(gè)油管的供油裝置，該供油裝置用于為布置在空心圓柱形的軸承容納部中的軸承供油。為此，第一殼體部分具有第一開(kāi)口，第一開(kāi)口布置在第一殼體部分的外側(cè)上。油管從這個(gè)第一開(kāi)口開(kāi)始，該油管穿過(guò)第一殼體部分。油管可以例如通過(guò)相應(yīng)的鉆孔引入或構(gòu)造到第一殼體部分中。油管在第一殼體部分的第二開(kāi)口處結(jié)束并且通入基本上呈空心圓柱形的軸承容納部。軸承容納部也曾通過(guò)切削加工例如鉆孔構(gòu)造在第一殼體部分處。必要時(shí)，在軸承容納部的空心圓柱形的內(nèi)表面上存在不同的槽或近似環(huán)形的構(gòu)造，由此軸承容納部必要時(shí)不同于基本上呈空心圓柱形的形狀。因此，第二開(kāi)口是油管到軸承容納部的通入口，由此可以為渦輪增壓器的滑動(dòng)軸承或滾動(dòng)軸承供油。在滑動(dòng)支承的渦輪增壓器中，潤(rùn)滑介質(zhì)(油)例如在使用相應(yīng)的壓力的情況下從外部壓入軸承容納部中，其中潤(rùn)滑介質(zhì)在軸承容納部與滑動(dòng)圈之間形成了所謂的擠壓膜并且逐漸沿軸向方向進(jìn)一步移動(dòng)并且最終離開(kāi)滑動(dòng)軸承。根據(jù)本發(fā)明，渦輪增壓器殼體除了第一殼體部分之外還具有第二殼體部分，第二殼體部分附接到第一殼體部分上。附接可以通過(guò)公知的接合技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如焊接、粘接、卷邊和/或釬焊。激光焊接尤其適合，因?yàn)橐苑浅６痰闹圃斐掷m(xù)時(shí)間確保了工業(yè)化制造。通過(guò)第二殼體部分附接到第一殼體部分形成了設(shè)置用于冷卻軸承容納部的冷水管。換言之，第一殼體部分的外表面的一部分以及第二殼體部分的外表面的另一部分共同形成了冷水管的內(nèi)壁。有利的是，冷水管不必以費(fèi)事的鑄造工藝來(lái)制造，而是兩個(gè)根據(jù)本發(fā)明的殼體部分都能以常見(jiàn)的切削方法或成型技術(shù)來(lái)制造并且在加工之后接合在一起。有利地，利用切削方法例如鉆孔、車削和/或銑削由鍛制件制造第一殼體部分?？商孢x地，第一殼體部分也可以由板材來(lái)制造，其中必須注意確保熱流動(dòng)或者冷卻效果。第二殼體部分同樣可以通過(guò)如下方式特別節(jié)省成本地制造第二殼體部分構(gòu)造成板材件，尤其是構(gòu)造成冷成型的板材件。由于有可應(yīng)用的切削方法，也可能的是，(與在傳統(tǒng)鑄件內(nèi)的冷卻室相比)顯著地增大了具有非常小的制造公差的冷水管的橫截面，由此在外部尺寸保持相同的情況下可以有利地實(shí)現(xiàn)直至四倍大的冷水流量。在一個(gè)有利的實(shí)施形式中，第二殼體部分到第一殼體部分上的附接也由兩個(gè)沿著冷水管走向的接縫形成。接縫是所應(yīng)用的接合技術(shù)之一的產(chǎn)物。在焊接的情況下，接縫例如是焊縫，而在粘接的情況下，接縫例如是粘接縫等。有利的是，與砂型鑄造工藝相反，冷水管的空心空間不必事后在高水壓下來(lái)清除砂礫殘余。此外，甚至更是不會(huì)出現(xiàn)鉆孔來(lái)移除砂芯。接縫必須不僅確保渦輪增壓器殼體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性而且還必須實(shí)現(xiàn)冷水管的密封性，使得可以在運(yùn)行時(shí)存在的條件下排除冷水泄漏。因此，接縫也應(yīng)有密封功能。如果第二殼體部分部分地或完全地由板材形成，則不需要使熱流動(dòng)經(jīng)過(guò)接縫，因?yàn)榘宀挠捎谄湫『穸榷梢晕蛰^少的熱量。因此，冷卻通過(guò)主要經(jīng)過(guò)第一殼體部分的水管來(lái)進(jìn)行?？商孢x地，第一殼體部分和第二殼體部分實(shí)施為鍛制件，由此兩個(gè)殼體部分可以容納或傳導(dǎo)較大的熱流，這根據(jù)渦輪增壓器的應(yīng)用必要時(shí)是必需的。可替選地，例如可以在熱負(fù)荷較小的情況下由板材來(lái)制造第一殼體部分和第二殼體部分。有利地，第一殼體部分設(shè)置用于與冷殼體和/或熱殼體連接。出于裝配原因有意義的是，將冷殼體、熱殼體和渦輪增壓器殼體彼此旋緊。然而，這些殼體的連接也可以通過(guò)其他已知的固定裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。而重要的是，渦輪增壓器殼體的可能由板材構(gòu)成的殼體部分不應(yīng)參與旋緊的扭矩的傳遞。因此，當(dāng)需要在固定時(shí)繞開(kāi)由板材制成的殼體部分時(shí)，例如用于將第一殼體部分旋緊到熱殼體或冷殼體上的間隔套筒是有意義的。間隔套筒因此基本上反映了第二殼體部分的軸向?qū)挾?，該軸向?qū)挾仍诠潭〞r(shí)必須被克服。有利的是，第二殼體部分由于總接觸面小所以根本不必或僅很少地參與從熱殼體到渦輪增壓器殼體的熱傳遞，而是由于有間距和間隔套筒而形成了另一種有利的隔離。此外，間隔套筒尤其適用于吸收在安裝或運(yùn)行時(shí)會(huì)形成的接合力和振動(dòng)力。根據(jù)應(yīng)用情況，可以不使用間隔套筒而將第二殼體部分(例如雙重壁或類似物)實(shí)施得更為穩(wěn)定，使得可以將第二殼體部分在第一殼體部分與熱殼體之間張緊。在一個(gè)有利的實(shí)施形式中，第三殼體部分設(shè)置用于形成用于將第一殼體部分固定到冷殼體上的固定適配器。原則上，第一殼體部分構(gòu)造為使得可以直接固定到冷殼體上。然而，由于該第三殼體部分可以選擇性地同樣由板材成形，所以基于多件性而形成了另一成本優(yōu)點(diǎn)。第三殼體部分在第一殼體部分上的固定在此可以通過(guò)旋緊或激光焊接或任一其他類型的機(jī)械連接來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)有利的實(shí)施形式中，設(shè)置固定裝置，譬如螺栓，不僅用于將第一殼體部分旋緊到熱殼體上而且用于將第三殼體部分固定到第一殼體部分上。這通過(guò)為此可以使用同一固定裝置的方式而簡(jiǎn)化了在兩件式的或多件式的實(shí)施形式中的渦輪增壓器殼體的固定。根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓器殼體不僅可以使用在滾動(dòng)支承的渦輪增壓器中而且可以使用在滑動(dòng)支承的渦輪增壓器中。此外，渦輪增壓器殼體可以由多于兩個(gè)的或三個(gè)的部分組成，其中每個(gè)部分都可以專門針對(duì)一種或多種功能而設(shè)置。重要的是，形成冷水管的殼體部分之一具有足夠的質(zhì)量以便確保到冷水管的最佳熱傳導(dǎo)。本發(fā)明的其他有利的構(gòu)造方案和優(yōu)選改進(jìn)方案從


和/或從屬權(quán)利要求中獲知。

接下來(lái)借助附圖中所示實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明和闡釋本發(fā)明。其中圖1以沿旋轉(zhuǎn)軸線的縱剖面示出了帶有三件式渦輪增壓器殼體的滑動(dòng)支承的渦輪增壓器；圖2以沿旋轉(zhuǎn)軸線的縱剖面示出了圖1的渦輪增壓器殼體的作為切削處理后的鍛制件的第一殼體部分；圖3示出了在沿垂直軸線的視向的情況下圖1的渦輪增壓器殼體的第一殼體部分；圖4示出了在沿旋轉(zhuǎn)軸線的視向的情況下圖1的渦輪增壓器殼體的第一殼體部分；圖5示出了在沿旋轉(zhuǎn)軸線的視向的情況下圖1的渦輪增壓器殼體的第二殼體部分；圖6以垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的第一剖面圖示出了圖1的渦輪增壓器殼體的第二殼體部分；圖7以垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的第二剖面圖示出了圖1的渦輪增壓器殼體的第二殼體部分；
圖8示出了在沿旋轉(zhuǎn)軸線的視向的情況下圖1的渦輪增壓器殼體的第三殼體部分；圖9以垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的剖面圖示出了圖1的渦輪增壓器殼體的第三殼體部分。
具體實(shí)施例方式圖1以沿旋轉(zhuǎn)軸線R的縱剖面示出了帶有三件式渦輪增壓器殼體的滑動(dòng)支承的渦輪增壓器。渦輪增壓器殼體的第一殼體部分15在沿旋轉(zhuǎn)軸線R的縱剖面中實(shí)施為切削處理后的鍛制件。潤(rùn)輪增壓器殼體由第一殼體部分15、第二殼體部分7和第三殼體部分16組成。潤(rùn)輪增壓器殼體布置在冷殼體I和熱殼體之間并且與這兩者旋緊。軸19將布置在熱殼體12中的渦輪機(jī)10與布置在冷殼體I中的壓氣機(jī)17連接，該壓氣機(jī)借助固定元件18，例如螺母固定在軸19上。軸19與渦輪機(jī)10 —體式地構(gòu)造，由此原則上存在如下風(fēng)險(xiǎn)由于熱傳導(dǎo)，熱量從熱殼體(Kreisgehaeuse) 12傳入冷殼體I。水管11具有正方形的或至少矩形的剖面，其中水管基本上具有環(huán)形并且徑向上包括滑動(dòng)軸承的一部分。水管11也通常稱為冷卻室或水袋。水管11 一部分由第一殼體部分15形成和限定而另一部分由第二殼體部分7形成和限定。接縫9、14借助接合技術(shù)、例如激光焊接來(lái)制造并且促成了渦輪增壓器殼體的結(jié)構(gòu)上的穩(wěn)定性以及同樣密封了水管11，使得不會(huì)有冷水出現(xiàn)。連接元件13基本上呈管狀地構(gòu)造并且焊接到第二殼體部分7上。該連接元件能夠?qū)崿F(xiàn)用于冷卻介質(zhì)軟管的有利的系接。在這種情況中，連接元件13可以用作入口或出口。第三殼體部分16構(gòu)造成板材件，由此產(chǎn)生了成本優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)橄鄬?duì)有利的冷成型代替了切削的制造方法。只要不期望多件式或者追求渦輪增壓器殼體的兩件式，則可替選地可以將第三殼體部分16與第一殼體部分15 —體式地實(shí)施。第三殼體部分16徑向地壓入冷殼體I中并且附加地與冷殼體旋緊。渦輪增壓器的滑動(dòng)軸承具有滑動(dòng)軸承環(huán)8，經(jīng)由油管3、5向所述滑動(dòng)軸承環(huán)供油。間隔環(huán)6用作間隔保持件。圖2至圖4以不同的視圖示出了第一殼體部分15。第一殼體部分15是鍛制件，其具有潤(rùn)滑介質(zhì)管路系統(tǒng)，該潤(rùn)滑介質(zhì)管路系統(tǒng)通過(guò)在鍛制件上的事后的鉆孔形成。油管3具有殼體部分15的外表面上的第一開(kāi)口 2，相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線R徑向走向并且分支到傾斜的油管5中，油管5基本上沿軸向方向、但也略微朝著旋轉(zhuǎn)軸線傾斜地走向，以便在未示出的開(kāi)口處通入軸承容納部20。殼體部分15的外半徑通過(guò)車削來(lái)制造，也就是說(shuō)，外半徑同樣可通過(guò)切屑加工形成。在此有利的是，這樣形成的圓柱形的和盤狀的面可以以非常高的精度來(lái)加工并且可以與未繪出的第二殼體部分一起形成水管，該水管可以非常精確地制造。在圖4中，視向沿旋轉(zhuǎn)軸線朝第一殼體部分15的朝著冷殼體I的側(cè)走向?？梢钥吹姐@孔24，其彼此間以不同的鉆孔間距(分別投影到水平軸線Z上或投影到垂直軸線Y上)相間隔。鉆孔24 —方面用于安置第三殼體部分,而另一方面將第一殼體部分與冷殼體和熱殼體連接，不同選擇的鉆孔間距確保了部件在正確定向上彼此旋緊。鉆孔間距A、B、C的組合確保了構(gòu)件始終相對(duì)彼此占據(jù)正確的位置。
圖5至圖7以不同的視圖示出第二殼體部分7。第二殼體部分7基本上具有襯套的形式，該襯套在襯套底部上具有下沉部，該下沉部從襯套軸向地伸出并且在該下沉部中引入鉆孔23。此外，第二殼體部分7在圓柱形的部分中具有開(kāi)口 22和/或帶有連接元件21的開(kāi)口。通過(guò)這類開(kāi)口確保了冷水可以流入部分地由第二殼體部分7形成的水管11中。鉆孔23的邊緣以及第二殼體部分7的對(duì)置的(最大的)圓形開(kāi)口的邊緣與第一殼體部分15焊接，使得材料中除了專門通過(guò)接合過(guò)程引入的材料之外的部分同樣有助于形成焊縫。可以看到的是，接縫可以是兩種閉合的(即環(huán)形的)連接。圖8和圖9示出了帶有四個(gè)鉆孔25的渦輪增壓器殼體的第三殼體部分16，這四個(gè)鉆孔如第二殼體部分的鉆孔24那樣均勻地布置。由此,在第一殼體部分15與熱殼體12旋緊的情況下，可以在相同的工作步驟中將第三殼體部分16固定在第一殼體部分上。為此需要將四個(gè)螺栓首先導(dǎo)引通過(guò)冷殼體的未繪出的鉆孔一次，導(dǎo)引通過(guò)鉆孔25，之后導(dǎo)引通過(guò)鉆孔24以及接著導(dǎo)引通過(guò)未繪出的間隔套筒，以便在熱殼體12中旋緊。因此，四個(gè)螺栓足以安裝整個(gè)渦輪增壓器。第三殼體部分16徑向內(nèi)部地具有圓柱形構(gòu)造的軸向突起26，該軸向突起用于與冷殼體I軸向間隔。構(gòu)造成固定適配器的第三殼體部分16的外周選擇為使得第三殼體部分16可以壓入冷殼體I中。因此簡(jiǎn)化了安裝，只要還未進(jìn)行旋緊，則第三殼體部分16在安裝時(shí)具有保持功能。附圖標(biāo)記表I 冷殼體2 第一開(kāi)口3 油管4 第二開(kāi)口5 傾斜的油管6 間隔環(huán)7 第二殼體部分8 滑動(dòng)軸承9 接縫10渦輪機(jī)11 冷水管12熱殼體13連接元件14 接縫15第一殼體部分16第三殼體部分17壓氣機(jī)18固定元件19 軸20軸承容納部
21連接元件22開(kāi)口23鉆孔24鉆孔25鉆孔26軸向突起A鉆孔間距B鉆孔間距C鉆孔間距R旋轉(zhuǎn)軸線Y垂直軸線

Z水平軸線
權(quán)利要求
1.帶有第一殼體部分(15)的渦輪增壓器殼體，其中，油管(3)從所述第一殼體部分(15)的外側(cè)的第一開(kāi)口(2)開(kāi)始，穿過(guò)所述第一殼體部分(15)并且在第二開(kāi)口(4)處通入所述第一殼體部分(15)的基本上呈空心圓柱形的軸承容納部，其特征在于，所述渦輪增壓器殼體具有附接到所述第一殼體部分(15)上的第二殼體部分(7)并且兩個(gè)殼體部分(7、15)共同形成設(shè)置用于冷卻所述軸承容納部(20)的冷水管(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器殼體，其中，所述第二殼體部分(7)借助粘接、焊接、卷邊和/或釬焊附接到所述第一殼體部分(15)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的渦輪增壓器殼體，其中，所述第二殼體部分(7)到所述第一殼體部分(15)上的附接由兩個(gè)沿著所述冷水管(11)走向的接縫(9、14)形成。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的渦輪增壓器殼體，其中，所述冷水管(11)和所述第一殼體部分(15)的油管(3)通過(guò)切屑加工來(lái)制造。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的渦輪增壓器殼體，其中，所述第一殼體部分(15)設(shè)置用于與冷殼體(I)和/或熱殼體(12)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的渦輪增壓器殼體，其中，所述第一殼體部分(15)在使用間隔套筒的情況下能夠旋緊到所述熱殼體(12)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的渦輪增壓器殼體，其中，第三殼體部分(16)形成用于將所述第一殼體部分(15)固定到所述熱殼體(12)上的固定適配器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的渦輪增壓器殼體，其中設(shè)置有固定裝置，其不僅用于將所述第一殼體部分(15)旋緊到所述熱殼體(12)上而且用于將所述第三殼體部分(16)固定在所述第一殼體部分(15)上。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的渦輪增壓器殼體，其中，所述第二殼體部分(7)和/或所述第三殼體部分(16)分別由板材或鍛制件制造。
10.一種渦輪增壓器，其具有壓氣機(jī)(17)和渦輪機(jī)(10)的共同的軸的軸承，其中，所述軸承布置在根據(jù)權(quán)利要求1至9之一所述的渦輪增壓器殼體的軸承容納部(20)中。
全文摘要
本發(fā)明總的來(lái)說(shuō)涉及一種帶有第一殼體部分的渦輪增壓器殼體，其中，油管從第一殼體部分的外側(cè)的第一開(kāi)口開(kāi)始，穿過(guò)第一殼體部分并且在第二開(kāi)口處通入第一殼體部分的基本上呈空心圓柱形的軸承容納部?，F(xiàn)有技術(shù)的這類渦輪增壓器殼體費(fèi)事地以砂型鑄造工藝制造并且因此造成很高的生產(chǎn)成本。以如下方式實(shí)現(xiàn)了在功能上無(wú)缺失的、制造簡(jiǎn)單且成本低廉的渦輪增壓器殼體渦輪增壓器殼體具有附接到第一殼體部分上的第二殼體部分并且兩個(gè)殼體部分共同形成設(shè)置用于冷卻軸承容納部的冷水管。由此可以通過(guò)常見(jiàn)的切削制造方法和接合技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)能成本低廉地制造的輕渦輪增壓器殼體。
文檔編號(hào)F01D25/18GK103069113SQ201180038940
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2011年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月6日
發(fā)明者克勞斯·達(dá)烏特, 理查德·哈史克, 理查德·拜爾 申請(qǐng)人:謝夫勒科技股份兩合公司