廢氣渦輪增壓器的制造方法
【技術領域】
[0001]根據權利要求1的前序部分，本發明涉及一種具有渦輪的廢氣渦輪增壓器，所述渦輪經由軸利用旋轉固定地連接至壓縮機輪，渦輪具有轂、盤狀輪背襯和多個葉片，該多個葉片從轂徑向延伸，并從輪背襯軸向延伸。
【背景技術】
[0002]在汽車扇形齒輪中，該逐漸減小的術語用于降低內燃機的損耗。在此方面，內燃機的掃過體積得到降低，并且另外進行利用超增壓裝置，例如廢氣渦輪增壓器，以實現所需功率。考慮到降低的節流損失和摩擦損失，由此能改善內燃機的效率。然而，廢氣渦輪增壓器呈現出相對差的響應行為，特別是在內燃機的低旋轉速度的情況下，這通常被稱作渦輪遲滯。在低功率的事件中，例如在低旋轉速度的事件中，或者在空轉期間，廢氣蒸汽中沒有足以使渦輪增壓器提升至足夠的旋轉速度的能量，因此增壓太低。在內燃機要求的功率增大之后，廢氣渦輪增壓器為達到所需功率需要的轉速所需的時間，定義為渦輪遲滯。具體地，在內燃機降速時，其中廢氣渦輪增壓器所實現的功率大幅增大，渦輪遲滯得到特別聲明，因為需要相對較大的渦輪增壓器，這反過來需要更多的能量來實現適宜的旋轉速度。為此原因，必須減少渦輪增壓器的慣性矩，由此可改善廢氣渦輪增壓器的響應行為。
[0003]作為例示，這可通過使用輕質的高強度材料來實現。因為在排氣管中至少廢氣渦輪增壓器的渦輪暴露在非常高的溫度下，可用的輕質材料的選擇受限。一種可能性在于所謂的鈦鋁化物合金，這些合金是有溫度耐性的，并具有高的特定強度。然而，這種類型的鈦鋁化物化合物通過高溫、離心力以及蠕變的作用在渦輪上顯示出可逆的塑性變形。這也可在渦輪中產生不平衡，同時降低渦輪的使用壽命。
[0004]此外，渦輪的慣性矩可通過幾何形狀的目標調整來改善，例如通過使渦輪呈扇形來改善。在此情況下，減少了葉片之間的輪背襯，減輕了遠離軸線的渦輪區域中的重量，由此減少了慣性矩。然而，這具有廢氣可從渦輪葉片后面流動穿過，因此降低渦輪的效率。由此降低廢氣渦輪增壓器的效率。
【發明內容】
[0005]本發明基于為廢氣渦輪增壓器，特別是為廢氣渦輪增壓器的渦輪提供改善的實施方式，或者至少提供另一種實施方式的目的，該實施方式特別區別于以下事實:慣性矩得到改善，且使用壽命得到延長，而不會因此損失效率。
[0006]通過獨立權利要求實現根據本發明的目的。有利的實施方式是從屬權利要求的主題。
[0007]本發明基于以下總體思想:以渦輪的輪背襯中的分量應力減小，導致渦輪使用期間塑性變形減小，由此渦輪上的不平衡減輕的方式，設計由鈦鋁化物制成的渦輪。這通過利用渦輪的輪背襯具有至少一個軸向厚度減小的削減區域(cut-out reg1n)實現。該削減區域特別徑向地位于輪背襯外，使得由此首先降低慣性矩，其次輪背襯上削減的材料不會產生任何離心力，這將必須由輪背襯的材料保持，因此將在材料中產生應力。由此，能將同時減小將導致不平衡的輪背襯中的慣性矩和應力。由此改善廢氣渦輪增壓器的響應行為。此夕卜，減少噪音的產生，并且是廢氣渦輪增壓器的軸承系統的使用壽命延長。
[0008]—種有利的可能性提供至少一個削減區域由輪背襯上的肩部形成，所述肩部使至少一個削減區域與輪背襯的其余部分分隔開。因此，輪背襯的其余部分的軸向厚度大于削減區域。
[0009]優選的是，輪背襯的其余部分徑向地位于至少一個削減區域中。由此輪背襯的其余部分能承受離心力，該離心力出現但不會由此產生過量的慣性矩，此外，外削減區域防止了不需要的廢氣流動，因此不必要接受削減區域產生的任何效率損失。
[0010]在說明書和權利要求中，肩部應理解成是指表面輪廓以臺階方式中斷。特別地，肩部具有至少一個，優選至少兩個拐點。作為例示，肩部在表面具有兩個扭結，各種情況下它們均可由半徑形成，并在表面產生偏移。
[0011]另一有利的可能性提供，在至少一個削減區域的徑向的外區域中，輪背襯具有小于禍輪直徑的十三分之一，優選小于十四分之一，且更優選小于十五分之一的軸向厚度。
[0012]特別有利的可能性提供了，至少一個削減區域形成在輪背襯的遠離流向的后側上。以此方式，至少一個削減區域的形成不會影響渦輪的流動性能，因此不會損害廢氣渦輪增壓器的效率。
[0013]另一特別有利的可能性提供了，肩部以圓形方式，相對于旋轉軸線共軸地在輪背襯的后側上延伸。因此，至少一個削減區域可以非常簡單的方式形成，而不會產生不平衡。
[0014]—個有利的方案提供了，至少一個削減區域以環形方式在第一直徑和第二直徑之間延伸，所述第一直徑對應于輪背襯的直徑。由此，在渦輪的輪背襯的外部形成至少一個削減區域。在外部可實現節約的重量減輕使得對減小慣性矩特別有利。
[0015]進一步優選的方案提供，渦輪具有平衡區域，這在渦輪的后側具有大致平面的環形表面，在該環形表面處的材料可被去除，以使渦輪平衡。因為廢氣渦輪增壓器的渦輪在運行期間幾乎達到了最高旋轉速度，如果渦輪可被平衡則它是有利的。
[0016]特別有利的方案提供了，平衡區域位于第二直徑和第三直徑之間，第一直徑大于第二直徑，且第二直徑大于第三直徑。因此，上述至少一個削減區域徑向位于平衡區域外部，因此在所述削減區域內的厚度降低可對渦輪的慣性矩具有特別有利的作用。此外，平衡區域以徑向鄰接的方式位于上述至少一個削減區域中。由此，平衡區域在徑向位于足夠遠至使得渦輪可通過去除平衡區域中的材料而有效地平衡。
[0017]有利的變體提供了至少一個削減區域形成在輪背襯的流動側。以此方式，能更彈性地調整輪背襯的軸向厚度。
[0018]另一有利的變體提供了，所述削減區域位于葉片之間。所述削減區域可以特別有利的方式布置在該位置，由此，不會在為實現渦輪穩定性需要高軸向厚度的區域削弱輪背襯。
[0019]特別有利的變體提供，肩部在削減區域和輪背襯的其余部分之間以弧形延伸，所述肩部距離兩個葉片之間中心旋轉的軸線的距離小于緊鄰葉片的區域的距離。以此方式，至少一個削減區域能以有利的方式布置，而對廢氣流沒有不利影響。
[0020]—種有利的可能性提供，肩部具有圓弧形式的輪廓。這種肩部的輪廓在幾何學方面易于制造。
[0021]—種特別有利的可能性提供，渦輪包括鈦鋁化物，特別是yTiAl。鈦鋁化物是輕質的耐熱性材料，因此適用于廢氣渦輪增壓器的渦輪。通過輪背襯的設計減小的渦輪內的應力，特別是輪背襯內的減小的應力在渦輪由鈦鋁化物制成的情況下具有特別有利的作用。
[0022]本發明的其它重要特征和優點由從屬權利要求、附圖，以及基于附圖的各個圖的相關【附圖說明】變得明顯。
[0023]上述特征以及下文將要解釋的特征不僅能以分別列舉的組合使用，還能以其它組合使用，或單獨使用，而不背離本發明的范圍。
【附圖說明】
[0024]本發明的優選示例性實施方式示于以下附圖中，并將在以下說明書中得到更詳細地解釋，相同的附圖標記指代相同的或者相似的組件或功能相同的組件。
[0025]附圖中，均示例性地:
[0026]圖1示出了根據本發明的渦輪的側視圖；
[0027]圖2示出了從上方斜視的圖1中所示渦輪的透視圖，使得渦輪的輪背襯是可見的；
[0028]圖3示出了根據第二實施方式的渦輪的側視圖；
[0029]圖4示出了圖3中所示渦輪的前視圖，渦輪的流動側可見。
【具體實施方式】
[0030]渦輪增壓器(未示出)包括渦輪10，渦輪經由軸12利用旋轉固定地連接至壓縮機輪(未示出)，該壓縮機輪圍繞旋轉軸線14可旋轉地安裝，并通過廢氣蒸汽驅動。渦輪10具有轂
16、輪背襯18和多個葉片20，該葉片在流動側41上從轂16徑向地向外延伸，并從輪背襯18軸向地延伸。因此，葉片20在轂16和輪背襯18轉過的區域中延伸。在此方面，葉片20以弧形走向，使得來自廢氣蒸汽的流動能量可被轉化成由葉片20引起的渦輪10的旋轉運動。由此，渦輪10，由此還有廢氣渦輪增壓器的壓縮機輪可通過廢氣蒸汽驅動。在遠離流動的輪背襯18的后側23上沒有布置葉片20，因此后側23具有低的耐流動性。
[0031]為了降低渦輪10的慣性矩和渦輪10的輪背襯18中的應力，渦輪10的輪背襯18具有削減區