用于涡轮壳体中的旁路的插入件的制作方法

本发明涉及一种用于涡轮增压器涡轮壳体中的旁路的插入件、涡轮壳体装置、涡轮增压器，以及一种用于制造涡轮壳体装置的方法。

背景技术：

最新一代的车辆越来越多地配备有涡轮增压器。已知的涡轮增压器的特征在于涡轮壳体、压缩机壳体和轴承壳体，该轴承壳体通常在涡轮侧上连接到涡轮壳体并且在压缩机侧上连接到压缩机壳体。轴支撑在轴承壳体内，该轴承载涡轮叶轮和压缩机叶轮。涡轮叶轮布置在涡轮壳体内，当涡轮增压器在操作中时，该涡轮叶轮由发动机排气流驱动。在实施例中，涡轮壳体的特征在于旁路，该旁路被设计成将排气引导通过涡轮叶轮。这种旁路的特征在于布置在旁路内的所谓插入物或插入件。插入件例如可以用于引导排气流，并且特征在于用于打开和关闭旁路的翼片的接触区域。取决于操作状态，打开或关闭翼片以便将排气流(或其部分)引导通过涡轮叶轮。在已知的涡轮增压器中，在涡轮增压器的最终组装期间，首先将插入件安装在涡轮壳体中。结果，插入件可能丢失或安装不正确。

因此，本发明的目的是提供一种用于涡轮壳体或涡轮增压器的插入件以及一种相应的涡轮壳体装置以便解决上述问题。

技术实现要素：

本发明涉及根据权利要求1所述的用于涡轮增压器涡轮壳体的旁路的插入件、根据权利要求7所述的涡轮壳体装置、根据权利要求14所述涡轮增压器，以及根据权利要求15所述的用于制造涡轮壳体装置的方法。

根据本发明的用于涡轮壳体中的旁路的插入件的特征在于连接凸缘和管状部分。连接凸缘适合于将插入件与涡轮壳体连接。管状部分被设计成使得排气可以被引导通过插入件。此外连接凸缘包括保持器配件。根据本发明的插入件的优点在于，在运输期间插入件不会再丢失。另外，可以对已经安装在涡轮壳体中的插入件进行输送。此外，还为客户提供组装优势以及为客户提供更容易的搬运。另外，考虑到它可以在制造地点直接安装，涡轮壳体/插入件的制造商可以更好地验证插入件在涡轮壳体中的正确安装。结果，客户可能不正确的安装将会引起的问题更少。

在实施例中，保持器配件可以特别在连接凸缘的边缘的区域中被配置作为几何元件。这是有利的，因为不需要提供附加的部件，所以使安装更容易，并且改进了由涡轮壳体和插入件组成的组件的可管理性。

在可以与迄今为止描述的所有实施例结合的实施例中，连接凸缘可以被设计成环形圈的形式，并且保持器配件可以以锥形圆周表面的形式设置在连接凸缘上。特别地，在连接凸缘的圆周表面与平行于穿过管状部分的纵向轴线的线之间形成角度α，所述角度测量为在0.1至5度之间，特别是在0.5度至2度之间，并且优选地在0.8度至1.2度之间。

在可以与迄今为止描述的所有实施例结合的实施例中，连接凸缘的厚度d可以在1mm至7mm之间，特别是在3mm至5mm之间，并且优选地在3.5mm至4.5mm之间。

在可以与迄今为止描述的所有实施例结合的实施例中，此外连接凸缘可以包括防旋转配件。防旋转配件的优点在于，在涡轮壳体的预组装之后、在运输期间以及在最终组装之前，插入件将不再能够在涡轮壳体内旋转。防旋转配件同样将防止插入件在操作期间旋转。防旋转配件可以沿着连接凸缘的圆周的至少一个扁平区域的形式、特别是以沿着连接凸缘的圆周的至少三个扁平区域的形式设置。这种防旋转配件是有利的，因为它表示不需要诸如锁定销等附加部件的非常简单的解决方案。

在可以与迄今为止描述的所有实施例结合的实施例中，连接凸缘的第一侧表面可以适用于与涡轮壳体中的接触区域相互作用。特别地，管状部分可以从该侧表面突起。

在可以与迄今为止描述的所有实施例结合的实施例中，管状部分的第一端可以设置有用于调节翼片的外围接触区域，并且连接凸缘可以布置在管状部分的第二端上。管状部分的第一端也可以倾斜角度形成。特别地，第一端以倾斜角度形成，使得在接触区域沿其安置的平面与纵向轴线之间形成小于90度的角度β。

根据本发明的插入件的以下优点可能是：在不使用附加部件的情况下，以简单方式防止插入件丢失和旋转。这节省了时间和成本，因为客户只需安装单个零件并且制造商只需要发送单个零件。此外，考虑到插入件在安装过程之后将保持在其正确安装的位置，这也确保了插入件将在涡轮壳体内执行其功能。

此外本发明包括用于具有涡轮壳体的涡轮增压器的涡轮壳体装置，该涡轮壳体的特征在于旁路。旁路适合于将排气引导通过涡轮叶轮。根据任何前述实施例的插入件布置在旁路内。

在涡轮壳体装置的实施例中，通道开口的边缘可以被设计以便与连接凸缘相互作用。特别地，具有保持器配件的边缘可以与连接凸缘相互作用。通道开口的边缘的特征可以在于底切。特别地，底切的尺寸可以设计成与连接凸缘的锥形圆周表面相对应。底切可以例如限定漏斗状区域，其与连接凸缘的锥形圆周表面相互作用。底切还可以例如限定接触区域，其与连接凸缘的侧表面相互作用。

在可以与所有先前描述的实施例组合的涡轮壳体装置的实施例中，通道开口的边缘的特征可以在于至少一个非旋转配件，其作为连接凸缘上的非旋转配件的配对件。特别地，通道开口的特征可以在于沿其边缘的相应扁平区域的数量以与连接凸缘上的扁平区域的数量一致。

在可以与所有先前描述的实施例组合的涡轮壳体装置的实施例中，通道开口的最大内径id1与连接凸缘的最大外径ad之间的配合可以具有至少0.001mm的间隙，并且特别是至少0.002mm的间隙。

在可以与所有先前描述的实施例组合的涡轮壳体装置的实施例中，通道开口的最小内径id2与连接凸缘的最大外径ad之间的配合可以具有至少0.1mm的余量，并且特别是至少0.15mm的余量。

此外本发明包括具有根据前述实施例中任一项所述的涡轮壳体装置的涡轮增压器。

本发明另外包括一种用于制造涡轮壳体装置的方法。该方法包括以下步骤：制造和/或提供具有旁路的涡轮壳体，该旁路的特征在于通道开口；制造和/或提供根据前述实施例中任一项所述的插入件；加热涡轮壳体和/或冷却插入件；将插入件置于旁路中的通道开口中。

该方法此外可以包括：在加热涡轮壳体之前在通道开口的边缘上形成底切。特别地，可以加热涡轮壳体和/或冷却插入件，使得涡轮壳体与插入件之间的温差至少为300℃，特别是至少340℃，并且优选至少346℃。

参考以下附图描述了本发明的附加细节和特征。

附图说明

图1示出了具有涡轮壳体的涡轮增压器壳体装置的侧视图；

图2示出了根据本发明的涡轮壳体装置的剖视图，该涡轮壳体装置具有根据实施例的创造性插入件；

图3示出了根据实施例的创造性插入件的侧视图和俯视图以及细节放大图；

图4示出了根据实施例的创造性涡轮壳体装置中的旁路的剖视图和俯视图以及放大图。

具体实施方式

借助于附图，将如下描述用于涡轮壳体200中的旁路的创造性插入件100、相应的涡轮壳体装置以及相应的制造方法的实施例。

图1示出了涡轮增压器的壳体。涡轮壳体200位于左侧。涡轮壳体内部的一部分位于圆圈区域中，在该部分中布置有旁路。取决于涡轮增压器的操作状态和发动机负载和/或rpm，可以使用翼片300打开或关闭旁路(参见图2)。用于这种翼片的合适的杠杆在图3中的圆圈区域中是明显的。

图2示出了透视涡轮壳体200的内部的剖视图的一部分(大致从图1中圈出的区域)。涡轮壳体包括用于将排气引导通过涡轮叶轮(未示出)的旁路。根据本发明的插入件100布置在旁路中。插入件100的特征在于连接凸缘110和管状部分120。连接凸缘110适合于将插入件100与涡轮壳体200连接。管状部分120被设计成使得排气可以被引导通过插入件100(以及因此通过旁路)。此外连接凸缘110包括保持器配件。这种插入件100的优点在于，在由涡轮壳体200和插入件100组成的组件的运输期间，插入件100不会再丢失。另外，可以对已经安装在涡轮壳体200中的插入件100进行输送。此外，还为客户提供组装优势以及为客户提供更容易的搬运。同样有利的是，涡轮壳体/插入件的制造商能够更好地验证插入件100在涡轮壳体200中的正确安装。结果，客户可能不正确在涡轮壳体200中安装插入件100将会引起的问题更少。

将参考图3描述保持器配件，其在所示的示例中被设计为连接凸缘110的边缘上的几何元件。如在图3中的插入件100的侧视图和俯视图中显而易见的，连接凸缘110被设计成环形圈的形式。保持器配件以锥形表面112的形式设置在连接凸缘110上。这在图3左侧的连接凸缘110的边缘的放大细节图中是容易识别的。以此方式设计的保持器配件的优点在于，不需要提供附加的部件，安装更容易，并且改进了由涡轮壳体200和插入件100组成的组件的可管理性。

如图3中的放大细节所示，在连接凸缘110的圆周表面112与平行于穿过管状部分120的纵向轴线130的线132之间形成角度α。所形成的角度α的宽度可以测量为在0.1度至5度之间，特别是在0.5度至2度之间，并且优选地在0.8度至1.2度之间。在图3中的插入件100的侧视图中还标记了连接凸缘110的厚度d。厚度d可以测量为例如在1mm至7mm之间，特别是在3mm至5mm之间，并且优选地在3.5mm至4.5mm之间。

锥形保持器配件可以具体地与在涡轮壳体200中的相应设计的旁路进行相互作用。在图4中示出了这种涡轮壳体200以及与图2中的插入件100组合的细节。涡轮壳体200包括适合于将排气引导通过涡轮叶轮的旁路。在该旁路中设置有通道开口210(参见图4)，其可以布置在插入件100内。因此，通道开口210的边缘被设计成与连接凸缘110或连接凸缘110上的保持器配件相互作用。为此目的，通道开口210的边缘的特征在于底切212，该底切的尺寸被设计成与连接凸缘110的锥形圆周表面112相对应。如所示，在图4左侧的详细放大图中，底切212限定漏斗状区域214，其与连接凸缘110的锥形圆周表面112相互作用。然后漏斗状区域214与相应的参考线形成角度，该参考线同样平行于纵向轴线130延伸，因此与连接凸缘110的圆周表面112与平行线132之间形成的角度α大致相同(见图3或图4)。底切212此外限定了邻接漏斗状区域214的接触区域216。当安装插入件100时，连接凸缘110的侧表面116与接触区域相互作用，其中这两个表面面向彼此。插入件100的第二侧表面118例如可以用作歧管凸缘上的接触区域。

当插入件100已插入涡轮壳体200中时(下文将更详细地描述制造过程)，插入件不再能够脱落。除了相应的公差之外，这是根据本发明的几何形状的结果。因此，通道开口210的最大内径id1(参见图4；id1是指底切的内边缘)与连接凸缘110的最大外径ad(参见图3)之间的配合可以具有至少0.001mm的间隙，并且特别是至少0.002mm的间隙。同时，通道开口210的最小内径id2(参见图4；id2指是底切的外边缘)与连接凸缘110的最大外径ad之间的配合可以具有至少0.1mm的余量，并且特别是至少0.15mm余量。防止插入件100脱落并因此防止在涡轮壳体200中丢失。

同样设置在连接凸缘110上的非旋转配件将通过再次参考图3更详细地描述如下。防旋转配件的优点在于，在涡轮壳体200和涡轮增压器的预组装之后、在运输期间以及在最终组装之前，插入件100将不再能够在涡轮壳体内旋转。防旋转配件同样将防止插入件100在操作期间旋转。图3中所示的防旋转配件示例同样被设计为几何元件。沿着连接凸缘110的圆周设置三个扁平区域114a、114b和114c。在替代实施例中，同样可以提供一个、两个或三个以上的扁平区域。以此方式设计的防旋转配件是有利的，因为它表示不需要诸如锁定销等附加部件的非常简单的解决方案。

与保持器配件类似，连接凸缘110上的防旋转配件也与涡轮壳体200相互作用。为此目的，在通道开口210的边缘上设置相应的防旋转配件作为连接凸缘110上的防旋转配件的配对件。因此，如图3和图4中的示例所示，沿着通道开口210的边缘设置多个(在所示的示例中为三个)相应的扁平区域218a、218b和218c以符合设置在连接凸缘110上的扁平区域114a、114b和114c的数量。

再次参见图3，显然管状部分120从第一侧表面116突起。在管状部分120的第一端处为调节翼片300提供外围接触区域140(参见图2)。连接凸缘110布置在管状部分120的第二端上。另外，管状部分120的第一端可以倾斜角度形成。在图3中所示的示例中，第一端以倾斜角度形成，使得在接触区域140沿其安置的平面与纵向轴线130之间形成小于90度的角度β。管状部分的端部的倾斜设计可以根据涡轮壳体的几何形状和涡轮壳体内的可用空间以及翼片类型和流动状态进行调整。

被选择用于插入件100的材料优选地是耐热的，同时还在高温下表现出良好的耐腐蚀性和良好的抗氧化性。特殊合金可以用于该目的，例如材料编号为2.4632的镍合金。

总之，根据本发明的插入件100或由插入件100和涡轮壳体200组成的涡轮壳体装置将产生以下优点：在不使用附加部件的情况下，防止插入件100丢失和旋转。这节省了时间和成本，因为客户或最终用户只需安装单个零件(先前组装的涡轮壳体200和插入件100)并且制造商只需要发送单个零件。此外，考虑到插入件在安装过程之后将保持在其正确安装的位置，这也确保了插入件100将在涡轮壳体200内执行其功能。

本发明此外包括具有涡轮壳体和如先前所描述的插入件的涡轮增压器。

一种用于制造根据本发明的涡轮壳体装置的创造性方法将如下描述。该方法包括以下步骤：必须首先制造和/或提供具有旁路的涡轮壳体200，该旁路的特征在于通道开口210。同样必须制造和/或提供根据前述实施例中任一项所述的插入件100。然后必须加热涡轮壳体200和/或冷却插入件100。考虑到足够的温差，然后可以将插入件100插入旁路的通道开口210中。

该方法此外可以包括以下步骤：在加热涡轮壳体200之前在通道开口210的边缘上形成底切212。涡轮壳体的加热或插入件100的冷却可以根据涡轮壳体200的设计进行调整。因此情况可能是，在涡轮壳体内提供附加部件，例如，可以将该附加部件加热到不高于150℃，不高于200℃，或不高于300℃。然后可以相应地(例如，使用液氮)更大或更低程度地冷却插入件。例如，可以加热涡轮壳体200和/或冷却插入件100，使得涡轮壳体200与插入件100之间的温差至少为300℃，特别是至少340℃，并且优选至少346℃。可以根据所提供的间隙(在id1与ad之间或id2与ad之间)以及用于涡轮壳体200和插入件200的材料来调整这些值。

虽然本发明已经在上面描述并在所附权利要求中限定，但是应当理解的是，本发明可以替代地根据下面的实施例来限定：

1.一种用于涡轮壳体(200)中的旁路的插入件(100)，其具有

连接凸缘(110)，其适合于将所述插入件(100)与涡轮壳体200连接，以及

管状部分(120)，其被设计成使得排气可以被引导通过所述插入件(100)，

其特征在于，此外所述连接凸缘110还包括保持器配件。

2.根据实施例1所述的插入件，其特征在于，所述保持器配件特别是在所述连接凸缘(110)的所述边缘的区域中被配置为几何元件。

3.根据实施例1或实施例2所述的插入件，其特征在于，所述连接凸缘(110)被设计成环形圈形式，并且所述保持器配件以锥形圆周表面(112)的形式设置在所述连接凸缘(110)上。

4.根据实施例3所述的插入件，其特征在于，在所述连接凸缘(110)的所述圆周表面(112)与平行于穿过所述管状部分(120)的纵向轴线(130)的线(132)之间形成角度(α)，所述角度测量为在0.1度至5度之间，特别是在0.5度至2度之间，并且优选地在0.8度至1.2度之间。

5.根据前述实施例中任一项所述的插入件，其特征在于，所述连接凸缘(110)的所述厚度(d)测量为在1mm至7mm之间，特别是在3mm至5mm之间，并且优选地在3.5mm至4.5mm之间。

6.根据前述实施例中任一项所述的插入件，其特征在于，所述连接凸缘(110)包括防旋转配件。

7.根据实施例6所述的插入件，其特征在于，所述防旋转配件以沿着所述连接凸缘(110)的所述圆周的至少一个扁平区域(114a，114b，114c)的形式、特别是以沿着所述连接凸缘(110)的所述圆周的至少三个扁平区域(114a，114b，114c)的形式设置。

8.根据前述实施例中任一项所述的插入件，其特征在于，所述连接凸缘(110)的第一侧表面(116)适用于与涡轮壳体中的接触区域(216)相互作用，特别是其中所述管状部分(120)从所述侧表面(116)突起。

9.根据前述实施例中任一项所述的插入件，其特征在于，所述管状部分(120)的第一端设置有用于调节翼片(300)的外围接触区域(140)，并且所述连接凸缘(110)布置在所述管状部分(120)的第二端上。

10.根据实施例9所述的插入件，其特征在于，所述管状部分(120)的所述第一端以倾斜角度形成，特别是使得在所述接触区域(140)沿其安置的平面与所述纵向轴线(130)之间形成小于90度的角度(β)。

11.一种用于涡轮增压器的涡轮壳体装置，其具有

涡轮壳体(200)，其中所述涡轮壳体200包括适用于将排气引导通过涡轮叶轮的旁路；

其特征在于，在所述旁路内布置了根据前述实施例中任一项所述的插入件(100)。

12.根据实施例11所述的涡轮壳体装置，其特征在于，通道开口(210)的边缘被设计成以便与所述连接凸缘(110)、特别是与所述连接凸缘(110)的所述保持器配件相互作用。

13.根据实施例12所述的涡轮壳体装置，其特征在于，所述通道开口(210)的所述边缘的特征在于底切(212)，特别是其中所述底切(212)的尺寸被设计成与所述连接凸缘(110)的所述锥形圆周表面(112)相对应。

14.根据实施例13所述的涡轮壳体装置，其特征在于，所述底切(212)限定漏斗状区域(214)，所述漏斗状区域与所述连接凸缘(110)的所述锥形圆周表面(112)相互作用，并且限定了接触区域(216)，所述接触区域与所述连接凸缘(110)的所述侧表面(116)相互作用。

15.根据实施例11至14中任一项所述的涡轮壳体装置，其特征在于，所述通道开口(210)的所述边缘的特征在于至少一个非旋转配件，所述非旋转配件作为所述连接凸缘(110)上的所述非旋转配件的配对件，特别是其中沿着所述边缘设置多个相应的扁平区域(218a，218b和218c)以与设置在所述连接凸缘(110)上的扁平区域(114a，114b和114c)的数量一致。

16.根据实施例12至15中任一项所述的涡轮壳体装置，其特征在于，,所述通道开口(210)的最大内径(id1)与所述连接凸缘(110)的最大外径(ad)之间的配合可以具有至少0.001mm的间隙，并且特别是至少0.002mm的间隙。

17.根据实施例12至16中任一项所述的涡轮壳体装置，其特征在于，,所述通道开口(210)的最小内径(id2)与所述连接凸缘(110)的所述最大外径(ad)之间的配合可以具有至少0.1mm的余量，并且特别是至少0.15mm的余量。

18.一种涡轮增压器，其具有根据前述实施例12至17中任一项所述的涡轮壳体装置。

19.一种用于制造涡轮壳体装置的方法，其包括：

制造和/或提供具有旁路的涡轮壳体(200)，所述旁路的特征在于通道开口(210)；

制造和/或提供根据实施例1至11中任一项所述的插入件(100)；

加热所述涡轮壳体(200)和/或冷却所述插入件(100)；

将所述插入件(100)插入所述旁路中的所述通道开口(210)中。

20.根据实施例19所述的方法，其此外包括：

在加热所述涡轮壳体(200)之前，在所述通道开口(210)的所述边缘上形成底切(212)。

21.根据实施例19或实施例20所述的方法，其特征在于，加热所述涡轮壳体(200)和/或冷却所述插入件(100)，使得所述涡轮壳体(200)与所述插入件(100)之间的温差至少为300℃，特别是至少340℃，并且优选地至少346℃。