废气涡轮增压器的制造方法
【技术领域】
[0001]根据权利要求1的前序部分，本发明涉及一种具有涡轮的废气涡轮增压器，所述涡轮经由轴利用旋转固定地连接至压缩机轮，涡轮具有毂、盘状轮背衬和多个叶片，该多个叶片从毂径向延伸，并从轮背衬轴向延伸。
【背景技术】
[0002]在汽车扇形齿轮中，该逐渐减小的术语用于降低内燃机的损耗。在此方面，内燃机的扫过体积得到降低，并且另外进行利用超增压装置，例如废气涡轮增压器，以实现所需功率。考虑到降低的节流损失和摩擦损失，由此能改善内燃机的效率。然而，废气涡轮增压器呈现出相对差的响应行为，特别是在内燃机的低旋转速度的情况下，这通常被称作涡轮迟滞。在低功率的事件中，例如在低旋转速度的事件中，或者在空转期间，废气蒸汽中没有足以使涡轮增压器提升至足够的旋转速度的能量，因此增压太低。在内燃机要求的功率增大之后，废气涡轮增压器为达到所需功率需要的转速所需的时间，定义为涡轮迟滞。具体地，在内燃机降速时，其中废气涡轮增压器所实现的功率大幅增大，涡轮迟滞得到特别声明，因为需要相对较大的涡轮增压器，这反过来需要更多的能量来实现适宜的旋转速度。为此原因，必须减少涡轮增压器的惯性矩，由此可改善废气涡轮增压器的响应行为。
[0003]作为例示，这可通过使用轻质的高强度材料来实现。因为在排气管中至少废气涡轮增压器的涡轮暴露在非常高的温度下，可用的轻质材料的选择受限。一种可能性在于所谓的钛铝化物合金，这些合金是有温度耐性的，并具有高的特定强度。然而，这种类型的钛铝化物化合物通过高温、离心力以及蠕变的作用在涡轮上显示出可逆的塑性变形。这也可在涡轮中产生不平衡，同时降低涡轮的使用寿命。
[0004]此外，涡轮的惯性矩可通过几何形状的目标调整来改善，例如通过使涡轮呈扇形来改善。在此情况下，减少了叶片之间的轮背衬，减轻了远离轴线的涡轮区域中的重量，由此减少了惯性矩。然而，这具有废气可从涡轮叶片后面流动穿过，因此降低涡轮的效率。由此降低废气涡轮增压器的效率。
【发明内容】
[0005]本发明基于为废气涡轮增压器，特别是为废气涡轮增压器的涡轮提供改善的实施方式，或者至少提供另一种实施方式的目的，该实施方式特别区别于以下事实:惯性矩得到改善，且使用寿命得到延长，而不会因此损失效率。
[0006]通过独立权利要求实现根据本发明的目的。有利的实施方式是从属权利要求的主题。
[0007]本发明基于以下总体思想:以涡轮的轮背衬中的分量应力减小，导致涡轮使用期间塑性变形减小，由此涡轮上的不平衡减轻的方式，设计由钛铝化物制成的涡轮。这通过利用涡轮的轮背衬具有至少一个轴向厚度减小的削减区域(cut-out reg1n)实现。该削减区域特别径向地位于轮背衬外，使得由此首先降低惯性矩，其次轮背衬上削减的材料不会产生任何离心力，这将必须由轮背衬的材料保持，因此将在材料中产生应力。由此，能将同时减小将导致不平衡的轮背衬中的惯性矩和应力。由此改善废气涡轮增压器的响应行为。此夕卜，减少噪音的产生，并且是废气涡轮增压器的轴承系统的使用寿命延长。
[0008]—种有利的可能性提供至少一个削减区域由轮背衬上的肩部形成，所述肩部使至少一个削减区域与轮背衬的其余部分分隔开。因此，轮背衬的其余部分的轴向厚度大于削减区域。
[0009]优选的是，轮背衬的其余部分径向地位于至少一个削减区域中。由此轮背衬的其余部分能承受离心力，该离心力出现但不会由此产生过量的惯性矩，此外，外削减区域防止了不需要的废气流动，因此不必要接受削减区域产生的任何效率损失。
[0010]在说明书和权利要求中，肩部应理解成是指表面轮廓以台阶方式中断。特别地，肩部具有至少一个，优选至少两个拐点。作为例示，肩部在表面具有两个扭结，各种情况下它们均可由半径形成，并在表面产生偏移。
[0011]另一有利的可能性提供，在至少一个削减区域的径向的外区域中，轮背衬具有小于祸轮直径的十三分之一，优选小于十四分之一，且更优选小于十五分之一的轴向厚度。
[0012]特别有利的可能性提供了，至少一个削减区域形成在轮背衬的远离流向的后侧上。以此方式，至少一个削减区域的形成不会影响涡轮的流动性能，因此不会损害废气涡轮增压器的效率。
[0013]另一特别有利的可能性提供了，肩部以圆形方式，相对于旋转轴线共轴地在轮背衬的后侧上延伸。因此，至少一个削减区域可以非常简单的方式形成，而不会产生不平衡。
[0014]—个有利的方案提供了，至少一个削减区域以环形方式在第一直径和第二直径之间延伸，所述第一直径对应于轮背衬的直径。由此，在涡轮的轮背衬的外部形成至少一个削减区域。在外部可实现节约的重量减轻使得对减小惯性矩特别有利。
[0015]进一步优选的方案提供，涡轮具有平衡区域，这在涡轮的后侧具有大致平面的环形表面，在该环形表面处的材料可被去除，以使涡轮平衡。因为废气涡轮增压器的涡轮在运行期间几乎达到了最高旋转速度，如果涡轮可被平衡则它是有利的。
[0016]特别有利的方案提供了，平衡区域位于第二直径和第三直径之间，第一直径大于第二直径，且第二直径大于第三直径。因此，上述至少一个削减区域径向位于平衡区域外部，因此在所述削减区域内的厚度降低可对涡轮的惯性矩具有特别有利的作用。此外，平衡区域以径向邻接的方式位于上述至少一个削减区域中。由此，平衡区域在径向位于足够远至使得涡轮可通过去除平衡区域中的材料而有效地平衡。
[0017]有利的变体提供了至少一个削减区域形成在轮背衬的流动侧。以此方式，能更弹性地调整轮背衬的轴向厚度。
[0018]另一有利的变体提供了，所述削减区域位于叶片之间。所述削减区域可以特别有利的方式布置在该位置，由此，不会在为实现涡轮稳定性需要高轴向厚度的区域削弱轮背衬。
[0019]特别有利的变体提供，肩部在削减区域和轮背衬的其余部分之间以弧形延伸，所述肩部距离两个叶片之间中心旋转的轴线的距离小于紧邻叶片的区域的距离。以此方式，至少一个削减区域能以有利的方式布置，而对废气流没有不利影响。
[0020]—种有利的可能性提供，肩部具有圆弧形式的轮廓。这种肩部的轮廓在几何学方面易于制造。
[0021]—种特别有利的可能性提供，涡轮包括钛铝化物，特别是yTiAl。钛铝化物是轻质的耐热性材料，因此适用于废气涡轮增压器的涡轮。通过轮背衬的设计减小的涡轮内的应力，特别是轮背衬内的减小的应力在涡轮由钛铝化物制成的情况下具有特别有利的作用。
[0022]本发明的其它重要特征和优点由从属权利要求、附图，以及基于附图的各个图的相关【附图说明】变得明显。
[0023]上述特征以及下文将要解释的特征不仅能以分别列举的组合使用，还能以其它组合使用，或单独使用，而不背离本发明的范围。
【附图说明】
[0024]本发明的优选示例性实施方式示于以下附图中，并将在以下说明书中得到更详细地解释，相同的附图标记指代相同的或者相似的组件或功能相同的组件。
[0025]附图中，均示例性地:
[0026]图1示出了根据本发明的涡轮的侧视图；
[0027]图2示出了从上方斜视的图1中所示涡轮的透视图，使得涡轮的轮背衬是可见的；
[0028]图3示出了根据第二实施方式的涡轮的侧视图；
[0029]图4示出了图3中所示涡轮的前视图，涡轮的流动侧可见。
【具体实施方式】
[0030]涡轮增压器(未示出)包括涡轮10，涡轮经由轴12利用旋转固定地连接至压缩机轮(未示出)，该压缩机轮围绕旋转轴线14可旋转地安装，并通过废气蒸汽驱动。涡轮10具有毂
16、轮背衬18和多个叶片20，该叶片在流动侧41上从毂16径向地向外延伸，并从轮背衬18轴向地延伸。因此，叶片20在毂16和轮背衬18转过的区域中延伸。在此方面，叶片20以弧形走向，使得来自废气蒸汽的流动能量可被转化成由叶片20引起的涡轮10的旋转运动。由此，涡轮10，由此还有废气涡轮增压器的压缩机轮可通过废气蒸汽驱动。在远离流动的轮背衬18的后侧23上没有布置叶片20，因此后侧23具有低的耐流动性。
[0031]为了降低涡轮10的惯性矩和涡轮10的轮背衬18中的应力，涡轮10的轮背衬18具有削减区