Lagergehäusedeckel für eine Ladeeinrichtung

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Lagergehäusedeckel für ein Lagergehäuse einer Ladeeinrichtung, insbesondere für einen Abgasturbolader eines Kraftfahrzeugs, wobei der Lagergehäusedeckel (1) aus Metall ausgebildet und mittels eines Umformverfahrens, insbesondere mittels Innenhochdruck-Umformen (IHU), Tiefziehen, Schmieden oder Rollieren, hergestellt ist. Durch Ausbildung des Lagergehäusedeckels (1) als Metallblech-Umformbauteil kann zumindest teilweise auf eine Nachbearbeitung verzichtet werden und der Lagergehäusedeckel (1) kann kostengünstiger hergestellt werden.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lagergehäusedeckel für ein Lagergehäuse einer Ladeeinrichtung, insbesondere für einen Abgasturbolader eines Kraftfahrzeugs. Des Weiteren ist ebenfalls Gegenstand der Erfindung ein Lagergehäuse mit einem derartigen Lagergehäusedeckel sowie eine Ladeeinrichtung, die einen derartigen Lagergehäusedeckel oder ein derartiges Lagergehäuse aufweist. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines, insbesondere verdichterseitig angeordneten, Lagergehäusedeckels zum Verschließen eines Lagergehäuses einer Ladeeinrichtung.

[0002] Aus der WO 2010/002717 A2 ist ein gattungsgemäßes Lagergehäuse für einen Abgasturbolader bekannt. Verdichterseitig weist das Lagergehäuse eine Öffnung auf, die mit einem Lagergehäusedeckel verschlossen werden kann. Somit kann durch den Lagergehäusedeckel der Verdichtergehäuseinnenraum gegen den Lagergehäuseinnenraum abgegrenzt bzw. gasdicht verschlossen werden. Der Lagergehäusedeckel ist mit einem Bajonettverschluss an dem Lagergehäuse fixierbar. Der Lagergehäusedeckel ist des Weiteren derart ausgebildet, dass er in Einbaulage die Wellendichtringe bzw. Kolbenringe lagert.

[0003] Üblicherweise wird ein Lagergehäusedeckel derzeit mit einer umlaufenden Ringnut für einen Dichtkörper, wie z. B. einen O-Ring, ausgeführt. Die Herstellung des Lagergehäusedeckels benötigt damit mehrere Bearbeitungsschritte und ist unter anderem deshalb nur konstruktiv aufwändig und teuer zu bewerkstelligen.

[0004] Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich nun mit dem Problem, für einen Lagergehäusedeckel und ein Lagergehäuse eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine billige und vereinfachte Herstellungsweise auszeichnet.

[0005] Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

[0006] Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den Lagergehäusedeckel mittels eines Umformverfahrens als Metallblech-Umformbauteil auszubilden. Wird der Lagergehäusedeckel als Metallblech-Umformbauteil durch ein Umformverfahren hergestellt, so ist eine nachfolgende Bearbeitung deutlich weniger aufwändig oder kann günstigsten Falls sogar gänzlich vermieden werden. Dadurch ist die Herstellung eines derartigen Lagergehäusedeckels günstiger und weniger aufwändig, sodass sowohl Prozess- als auch Materialkosten eingespart werden können.

[0007] Des Weiteren ist ebenfalls Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines, insbesondere verdichterseitig angeordneten, Lagergehäusedeckels zum Verschließen eines Lagergehäuses einer Ladeeinrichtung, bei dem zumindest ein Teilbereich des Lagergehäusedeckels aus zumindest einem Metallblech mittels eines Umformverfahrens hergestellt wird. Bevorzugt werden durch das Umformverfahren nicht nur die Bauteilgeometrie ausgebildet, sondern auch z. B. Nuten, Bohrungen, Passungen oder dergleichen. Aufgrund der gleichzeitigen Ausbildung verschiedenster Funktionselemente des Lagergehäusedeckels ist zudem eine erforderliche Nachbearbeitung des Lagergehäusedeckels weiter reduzierbar.

[0008] Bevorzugt ist der Lagergehäusedeckel mittels des Umformverfahrens einstückig aus einem Metallblech hergestellt. Es ist aber auch denkbar, dass der Lagergehäusedeckel aus zumindest zwei Teilbereichen besteht, die miteinander durch ein Verbindungsverfahren verbunden werden. Die Teilbereiche wiederum können durch ein Umformverfahren aus einem Metallblech hergestellt werden. Als Umformverfahren wird bevorzugt das Innenhochdruck-Umformen (IHU), das Tiefziehen, das Schmieden, besonders bevorzugt das Gesenkschmieden und/oder das Rollieren angewendet. Ebenso können als Umformverfahren das Kragenziehen, das Stülpen und/oder das Biegen zum Einsatz kommen. Alternativ oder zusätzlich dazu können auch Fertigungsverfahren und besonders bevorzugt spanabhebende Verfahren, wie z. B. das Bohren, zum Einsatz kommen. Bevorzugt wird dabei alternativ oder zusätzlich auch ein Trennverfahren, wie z. B. das Stanzen, das Schneiden und/oder das Scherschneiden angewendet. Ebenso ist es vorteilhaft ein Massivumformverfahren, wie z. B. das Walzen, das Strangpressen, das Ziehen und/oder das Stauchen einzusetzen. Besonders bevorzugt ist die Anwendung mehrerer dieser vorhergehend aufgezählten Verfahren, sowie anderer gängiger Bearbeitungsverfahren für Metallbleche. Werden nun zwei Teilbereiche des Lagergehäusedeckels miteinander verbunden, so kann als Verbindungsverfahren das Schweißen, bevorzugt das Elektronenstrahlschweißen und/oder das Laserschweißen, Hartlöten, Verstemmen, Bördeln, Umkragen, Vernieten und/oder Verkleben angewendet werden.

[0009] Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

[0010] Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

[0011] Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.

[0012] Es zeigen, jeweils schematisch:

Fig. 1

einen Lagergehäusedeckel mit einem zylindrischen Fixierbereich und einem scheibenartigen Abdeckbereich,

Fig. 2

den Lagergehäusedeckel mit einem zusätzlichen zylindrischen Verbindungsbereich,

Fig. 3

den Lagergehäusedeckel mit bzgl. des Abdeckbereiches gleichseitig orientiertem Fixierbereich und Verbindungsbereich,

Fig. 4

den Lagergehäusedeckel mit einer im Abdeckbereich ausgebildeten Ringnut,

Fig. 5

den Lagergehäusedeckel mit einer in dem Verbindungsbereich ausgebildeten Radialnut.

[0013] Gemäß der Fig. 1, weist ein Lagergehäusedeckel 1 zumindest einen zylindrischen Fixierbereich 2 und einen scheibenartigen Abdeckbereich 3 auf. Mit dem zylindrischen Fixierbereich 2 kann zumindest ein Kolbenring 4,4' bzw. ein Wellendichtring oder ein Lagerring, in radialer Richtung fixiert werden.

[0014] Eine in den Figuren nicht gezeigte Ladeeinrichtung weist in der Regel turbinenseitig ein Turbinengehäuse auf, in dessen Innenraum ein Turbinenrad angeordnet ist und verdichterseitig ein Verdichtergehäuse, in dessen Innenraum ein Verdichterrad positioniert ist. Zwischen dem Turbinen- und dem Verdichtergehäuse ist ein Lagergehäuse angeordnet, das die Welle des Rotors, der das Turbinenrad, das Verdichterrad und die Welle umfasst, rotationsbeweglich lagert. Um einen Lagergehäuseinnenraum gegen die in dem Turbinengehäuse bzw. in dem Verdichtergehäuse strömenden Gase zu schützen, wird das Lagergehäuse turbinenseitig und/oder verdichterseitig mit einem Lagergehäusedeckel verschlossen. Bevorzugt ist dabei der Lagergehäusedeckel verdichterseitig angeordnet.

[0015] Wie in Fig. 1 gezeigt, ist der Lagergehäusedeckel 1 mit seinem Fixierbereich 2 zur Turbinenseite oder Verdichterseite 6 orientiert, während der Abdeckbereich 3 zu der Lagergehäuseseite 5 orientiert ist.

[0016] Mittels in Fig. 1 nicht gezeigter Befestigungselemente ist der Abdeckbereich 3 an dem ebenfalls nicht gezeigten Lagergehäuse befestigbar. Dabei können als Befestigungselemente Schrauben, Nieten, Einpressbolzen, oder dergleichen verwendet werden. Ebenso ist es denkbar, dass der Abdeckbereich 3 mit dem Lagergehäuse verklebt, verschweißt oder durch Hartlöten, Verstemmen, Bördeln oder durch Umkragen verbunden ist. Des Weiteren kann der Abdeckbereich 3 auch Stege aufweisen, mittels der der Abdeckbereich 3, 7 in Art eines Bajonettverschlusses mit dem Lagergehäuse verbunden werden kann. Ebenso ist eine Befestigung des Lagergehäusedeckels 1 an dem Lagergehäuse durch Einpressen eines Randbereiches 7 des Abdeckbereiches 3 in eine lagergehäuseseitige Nut denkbar.

[0017] Des Weiteren kann, wie in Fig. 2 dargestellt ist, der Lagergehäusedeckel 1 einen zylindrischen Verbindungsbereich 8 aufweisen. Mittels des Verbindungsbereiches 8 ist der Lagergehäusedeckel 1 mit dem Lagergehäuse verbindbar. Dabei kann der Verbindungsbereich 8 und der Fixierbereich 2 bzgl. des Abdeckbereiches 3, wie in Fig. 2 gezeigt, auf unterschiedlichen Seiten angeordnet sein, sodass der Fixierbereich 2 zur Turbinenseite oder Verdichterseite 6 hin orientiert ist, während der Verbindungsbereich 8 zur Lagergehäuseseite 5 orientiert ist.

[0018] Gemäß Fig. 3 ist jedoch auch eine andere Anordnung des Fixierbereichs 2 und des Verbindungsbereichs 3 möglich. In dieser Ausführungsform ist der Fixierbereich 2 und der Verbindungsbereich 8 zu der Lagergehäuseseite 6 hin orientiert. Somit kann der Lagergehäusedeckel 1 einen zylindrischen Fixierbereich 2 und/oder einen lochscheibenartigen Abdeckbereich 3 und/oder einen zylindrischen Verbindungsbereich 8 aufweisen.

[0019] Bevorzugt ist der Lagergehäusedeckel 1 aus einem Metallblech ausgebildet. Als Material für ein derartiges Metallblech können alle umformbaren Stahlsorten herangezogen werden, so auch bake-hardening-Bleche. Bevorzugt wird Aluminium oder eine Aluminiumlegierung als Material verwendet. Ebenso ist die Verwendung von Feingussblechen bevorzugt. Es können aber auch andere metallische Materialien, die für einen Umformprozess geeignet sind, verwendet werden. Unter bake-hardening-Blechen versteht man Bleche aus einem metallischen Material, das eine Festigungssteigerung durch Erwärmen auf Temperaturen um ca. 200°C erfährt. Dabei wird das bake-hardening-Blech vor der Erwärmung geformt und nach dem Umformverfahren durch Backen (bake) verfestigt (hardening).

[0020] Besonders bevorzugt werden Metallbleche verwendet, die in Art einer Tailored-Blank-Bauweise ausgebildet sind. Unter einem Metallblech in Tailored-Blank-Bauweise versteht man ein Metallblech, das aus verschiedenen Werkstoffgüten und/oder Blechdicken zusammengesetzt ist. Dieses vorgefertigte Halbzeug wird anschließend z. B. durch Tiefziehen oder durch andere Umformverfahren zu dem gewünschten Lagergehäusedeckel 1 geformt. Ist der Lagergehäusedeckel 1 in Art einer tailored-blank-Bauweise ausgebildet, so kann der Lagergehäusedeckel 1 in den entsprechend beanspruchten Abschnitten gemäß den jeweiligen Belastungen in diesen Abschnitten ausgebildet sein. So ist es denkbar, dass der Lagergehäusedeckel 1 auch die Funktion eines Hitzeschildes für das Lagergehäuse ausübt. In diesem Fall können mittels der Tailored-Blank-Bauweise eben diese Abschnitte, die einer hohen Temperatur ausgesetzt sind, aus dementsprechend temperaturbeständigem Material ausgebildet sein.

[0021] Bevorzugt ist der Lagergehäusedeckel 1 einstückig aus einem Metallblech ausgebildet. Es ist aber auch eine mehrteilige Ausbildung des Lagergehäusedeckels 1 möglich, wobei die einzelnen Teilbereiche miteinander durch ein Verbindungsverfahren nach dem Umformen der einzelnen Teilbereiche verbunden werden. Ein Teilbereich kann beispielsweise der Fixierbereich 2 und/oder der Abdeckbereich 3 und/oder der Verbindungsbereich 8 sein.

[0022] Die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform eines Lagergehäusedeckels 1 weist im Abdeckbereich 3 eine Profilierung 9 auf, die in dem Abdeckbereich 3 als Ringnut 10 ausgebildet ist. Die Ringnut 10 verläuft zu einer Rotationsachse 11 der in der Fig. 4 nicht dargestellten Welle in dem Abdeckbereich 3 in einem gleichbleibenden radialen Abstand zur Rotationsachse 11. Eine derartige Profilierung 9 wird als radial wirksames Spannelement zum Verspannen des Lagergehäusedeckels 1 im Lagergehäuse verwendet. Somit kann ein Lagergehäusedeckel 1, wie z. B. in Fig. 4 gezeigt, in das Lagergehäuse eingepresst werden und aufgrund des unter Spannung stehenden Spannelementes bzw. der Profilierung 9 in Art eines Presssitzes mit dem Lagergehäuse verbunden werden. In diesem Fall kann vorteilhaft auf eine Befestigung mittels Befestigungselemente, z. B. in dem Abdeckbereich 3, verzichtet werden.

[0023] Eine solche Profilierung 9 kann auch wellenförmig ausgebildet sein, wobei die Wellenform radial verläuft.

[0024] Somit bildet die Profilierung 9 zusammen mit dem Verbindungsbereich 8 eine Verbindungseinrichtung 12 aus, mittels der der Lagergehäusedeckel 1 an dem Lagergehäuse befestigt werden kann.

[0025] In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform der Verbindungseinrichtung 12 dargestellt. In diesem Fall ist in dem Verbindungsbereich 8 des Lagergehäusedeckels 1 eine Radialnut 13 ausgebildet. In diese Radialnut 13 ist ein Dichtelement 14 einsetzbar, sodass der Lagergehäusedeckel 1 mittels des Dichtelementes 14 mit dem Lagergehäuse verbunden werden kann. Im Falle der Verwendung eines Dichtelementes 14 ist zudem der Lagergehäusedeckel 1 dicht mit dem Lagergehäuse verbindbar. Das Dichtelement 14 kann als Dichtring, O-Ring oder dergleichen ausgebildet sein. In diesem Fall ist die Verbindungseinrichtung 12 durch die Radialnut 13 und das Dichtelement 14, die beide in dem Verbindungsbereich 8 angeordnet sind, ausgebildet.

[0026] In einer weiteren Ausführungsform kann eine an dem Lagergehäuse ausgebildete Feder in die Radialnut 13 des Lagergehäusedeckels 1 eingreifen, sofern sich dieser in Einbaulage befindet. In diesem Fall ist ggf. kein Dichtelement 14 in der Radialnut 13 angeordnet und/oder ist die Verbindungseinrichtung 12 in Art einer Nut/Feder-Verbindungseinrichtung ausgebildet, wobei die Verbindungseinrichtung 12 in diesem Fall eine in dem Verbindungsbereich 8 angeordnete Radialnut aufweist und eine lagergehäuseseitige Feder.

[0027] Im Gegensatz zur Ringnut 10, die eine in Längsrichtung zur Rotationsachse 11 orientierte Öffnung aufweist, ist die Radialnut 13 mit einer in Radialrichtung orientierten Öffnung ausgestattet. Die Verbindungseinrichtung 12 kann ebenfalls als Schraubverbindungseinrichtung bzw. Bajonettverbindungseinrichtung ausgebildet sein. Im Falle der Ausbildung als Schraubverbindungseinrichtung ist in dem Verbindungsbereich 8 ein Außengewinde anordenbar, mit dem der Verbindungsbereich 8 in ein an dem Lagergehäuse ausgebildetes Innengewinde einschraubbar ist. Im Falle der Ausbildung als Bajonettverbindungseinrichtung sind am Lagergehäusedeckel 1 im Verbindungsbereich 8 in Umfangsrichtung unterbrochene Stege bzw. Auswölbungen ausgebildet, sodass der Verbindungsbereich 8 mit seinen Stegen bzw. Auswölbungen in Art eines Bajonettverschlusses mit dem Lagergehäuse verbindbar ist. Ebenso ist die Ausbildung einer Radialnut 13 denkbar, die durch in dem Verbindungsbereich 8 angeordnete Längsnuten unterbrochen ist. In diesem Fall können Stege oder Auswölbungen des Lagergehäusebereiches in die Längsnuten eingeführt werden und durch Drehen in die Radialnut 13 eingeführt werden. Somit ist in diesem Fall ebenfalls der Lagergehäusedeckel 1 mit dem Lagergehäuse in Art eines Bajonettverschlusses fixierbar.

Ansprüche

1. Lagergehäusedeckel für ein Lagergehäuse einer Ladeeinrichtung, insbesondere für einen Abgasturbolader eines Kraftfahrzeugs, wobei der Lagergehäusedeckel (1) aus Metall ausgebildet und mittels eines Umformverfahrens, insbesondere mittels Innenhochdruck-Umformen (IHU), Tiefziehen, Schmieden oder Rollieren, hergestellt ist.

2. Lagergehäusedeckel nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Lagergehäusedeckel (1) einstückig aus einem Metallblech hergestellt ist oder zumindest zwei Teilbereiche aufweist, die aus Metallblech hergestellt und miteinander verbunden sind.

3. Lagergehäusedeckel nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,

- dass der Lagergehäusedeckel (1) zugleich als Hitzeschild ausgebildet ist, und/oder

- dass der Lagergehäusedeckel (1) aus Aluminium, aus Feinguss oder aus Stahlblech ausgebildet ist.

4. Lagergehäusedeckel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,

- dass der Lagergehäusedeckel (1) zumindest einen zylindrischen Fixierbereich (2) zum radialen Fixieren zumindest eines Kolbenrings (4,4') und/oder einen scheibenartigen Abdeckbereich (3) zum Abdecken eines Innenbereiches des Lagergehäuses aufweist und/oder

- dass der Lagergehäusedeckel (1) mit einem zylindrischen Verbindungsbereich (8) zum Verbinden des Lagergehäusedeckels (1) mit dem Lagergehäuse ausgestattet ist.

5. Lagergehäusedeckel nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,

- dass der Verbindungsbereich (8) zumindest eine Radialnut (13) zu Aufnahme eines Dichtelementes (14) aufweist, und/oder

- dass der Verbindungsbereich (8) zumindest eine Radialnut (13) zu Aufnahme einer, insbesondere lagergehäuseseitigen, Feder zur Ausbildung einer Nut/Feder-Verbindungseinrichtung aufweist.

6. Lagergehäusedeckel nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Abdeckbereich (3) eine Profilierung (9) aufweist, die als radial wirksames Spannelement zum Verspannen des Lagergehäusedeckels (1) im Lagergehäuse ausgebildet ist.

7. Lagergehäuse einer Ladeeinrichtung mit einem insbesondere verdichterseitig angeordneten Lagergehäusedeckel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

8. Ladeeinrichtung mit einem Lagergehäuse nach Anspruch 7.

9. Verfahren zu Herstellung eines, insbesondere verdichterseitig angeordneten, Lagergehäusedeckels (1) zum Verschließen eines Lagergehäuses einer Ladeeinrichtung, bei dem zumindest ein Teilbereich des Lagergehäusedeckels (1) aus zumindest einem Metallblech mittels einem Umformverfahren hergestellt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9.
dadurch gekennzeichnet,
dass der Lagergehäusedeckel (1) einstückig aus einem Metallblech hergestellt wird oder dass zumindest zwei Teilbereiche des Lagergehäusedeckels (1) miteinander durch ein Verbindungsverfahren verbunden werden.

Zeichnung