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Title:
CONNECTION DEVICE FOR AN EXHAUST TURBOCHARGER AND EXHAUST TURBOCHARGER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/011463
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a connection device for an exhaust turbocharger, having a substantially curved first element (2) and a substantially curved second element (3), wherein the first element (2) has, in a first end region (13) of the connection device (1), a radially extending first clamping arm (8), and the second element (3) has, in the first end region (13), a radially extending second clamping arm (11), formed opposite the first clamping arm (8), and wherein the first element (2) is designed to be movably connected to the second element (3) in a second end region (14) of the connection device (1) facing away from the first end region (13), and wherein the first clamping arm (8) and the second clamping arm (11) can be connected by means of a first connection element (4) of the connection device (1), and wherein, between the two end regions (13, 14), the first element (2) has a first receiving section (6) and the second element (3) has a second receiving section (7). According to the invention, in order to increase the strength of the connection device (1), a reinforcement element (27) is formed in a transition region (26) formed between the clamping arm (8; 11) and the receiving section (6; 7). The invention furthermore relates to an exhaust turbocharger having a connection device (1).

Inventors:
HADDADIAN, Farhad (Jahnstr. 21A, Heidelberg, 69120, DE)
SPERLING, Klaus (Sitzbuchweg 49, Heidelberg, 69118, DE)
Application Number:
EP2018/000340
Publication Date:
January 17, 2019
Filing Date:
July 04, 2018
Export Citation:
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Assignee:
IHI CHARGING SYSTEMS INTERNATIONAL GMBH (Haberstr. 24, Heidelberg, 69126, DE)
International Classes:
F16B7/18; F01N13/18; F16L23/08
Domestic Patent References:
WO2014071950A12014-05-15
Foreign References:
EP0085021A11983-08-03
GB2528094A2016-01-13
EP0928921A11999-07-14
DE102012218201A12013-04-18
DE102014103683A12015-09-24
Attorney, Agent or Firm:
HEEB-KELLER, Annette (Waldwinkel 7a, Bad Heilbrunn, 83670, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Verbindungsvorrichtung für einen Abgasturbolader, mit einem im Wesentlichen gebogenen ersten Element (2) und einem im Wesentlichen gebogenen zweiten Element (3), wobei das erste Element (2) in einem ersten Endbereich (13) der Verbindungsvorrichtung (1 ) einen sich radial erstreckenden ersten Spannarm (8) und das zweite Element (3) im ersten Endbereich (13) einen dem ersten

Spannarm (8) gegenüberliegend ausgebildeten, sich radial erstreckenden zweiten Spannarm (11 ) aufweist, und wobei das erste Element (2) mit dem zweiten Element (3) in einem vom ersten Endbereich (13) abgewandt ausgebildeten zweiten Endbereich (14) der Verbindungsvorrichtung (1) bewegbar verbunden ausgebildet ist, und wobei der erste Spannarm (8) und der zweite Spannarm (11) mit Hilfe eines ersten Verbindungselementes (4) der Verbindungsvorrichtung (1) verbindbar sind, und wobei zwischen den beiden Endbereichen (13, 14) das erste Element (2) einen ersten Aufnahmeabschnitt (6) und das zweite Element (3) einen zweiten Aufnahmeabschnitt (7) aufweist,

dadurch gekennzeichnet, dass

zur Erhöhung der Festigkeit der Verbindungsvorrichtung (1 ) in einem zwischen dem Spannarm (8; 11) und dem Aufnahmeabschnitt (6; 7) ausgebildeten

Übergangsbereich (26) ein Versteifungselement (27) ausgebildet ist.

2. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

beide Elemente (2, 3) in den Übergangsbereichen (26) an beiden Endbereichen (13, 14) das Versteifungselement (27) aufweisen.

3. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Versteifungselement (27) entlang einer Mittelachse (28) der

Verbindungsvorrichtung (1 ) sich mittig erstreckend ausgebildet ist, oder dass das Versteifungselement zur Mittelachse (28) desachsiert angeordnet ist.

4. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Versteifungselement (27) insbesondere bezüglich der Mittelachse (28) asymmetrisch ausgebildet ist.

5. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Versteifungselement (27) als Sicke ausgebildet ist.

6. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Versteifungselement (27) konvex oder konkav ausgebildet ist.

7. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Elemente (2, 3) profiliert, ein Querschnittsprofil aufweisend, ausgebildet sind.

8. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Querschnittsprofil u-förmig/trapezförmig ausgebildet ist.

9. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das erste Element (2) und das zweite Element (3) im zweiten Endbereich (14) mit Hilfe eines zweiten Verbindungselementes (5) bewegbar ausgebildet sind, wobei das zweite Verbindungselement (5) insbesondere in Form eines Kettengliedes (5) ausgebildet ist, wobei das erste Element (2) und/oder das zweite Element (3) durch das Kettenglied (5) durchführbar ausgebildet ist.

10. Abgasturbolader, mit einem insbesondere von heißem Abgas durchströmbaren ersten Gehäuseabschnitt und einem zweiten Gehäuseabschnitt, wobei der erste Gehäuseabschnitt und der zweite Gehäuseabschnitt miteinander mit Hilfe einer Verbindungsvorrichtung (1) verbunden ausgebildet sind, wobei die

Verbindungsvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgestaltet ist.

11. Abgasturbolader nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, dass ein Versteifungselement (27) der Verbindungsvorrichtung (1) desachsiert zu einer Mittelachse (28) der Verbindungsvorrichtung (1 ) ausgebildet ist, wobei es einen kleineren Abstand von einem am ersten Gehäuseabschnitt anliegenden Schenkel (25) der Verbindungsvorrichtung (1) aufweist als von einem am zweiten

Gehäuseabschnitt anliegenden Schenkel (25).

Description:
Verbindungsvorrichtung für einen Abgasturbolader und Abgasturbolader

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung für einen Abgasturbolader der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Abgasturbolader gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10.

Zweckmäßigerweise besteht ein Abgasturbolader aus mehreren Gehäuseabschnitten: Einem ersten Gehäuseabschnitt, welcher im Allgemeinen von heißen Gasen, in der Regel Abgas einer Brennkraftmaschine, durchströmt wird, einem zweiten Gehäuseabschnitt, welcher ein drehbar im zweiten Gehäuseabschnitt gelagertes Laufzeug aufnehmbar ausgebildet ist und zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt und einem dritten

Gehäuseabschnitt, welcher von im Allgemeinen Umgebungsluft durchströmbar ist, positioniert ist. Zwischen den einzelnen Gehäuseabschnitten sind Flanschflächen ausgebildet, derart, dass diese Flanschflächen einander berührbar ausgestaltet sind, so dass ein Ausströmen des heißen Gases und der Umgebungsluft weitestgehend vermieden wird. Sofern es zwischen den Flanschflächen zu Undichtheiten kommt, reduziert sich einerseits ein Gesamtwirkungsgrad des Abgasturboladers und andererseits treten zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt und dem zweiten Gehäuseabschnitt umweltbelastende Abgase aus, was insbesondere zu vermeiden ist. Zu berücksichtigen ist, dass der Abgasturbolader zerlegbar sein sollte, das heißt, dass beispielsweise eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den einzelnen Flanschflächen zwar eine Dichtheit zwischen den Flanschflächen herbeiführen könnte, allerdings der Abgasturbolader dann nicht mehr einfach zerlegbar und wieder montierbar ist.

Insbesondere problematisch ist eine Verbindung zwischen dem abgasdurchströmten ersten Gehäuseabschnitt und dem luft- oder Schmiermittel- und/oder

wasserdurchströmten zweiten Gehäuseabschnitt, da es hier zu großen

Temperaturunterschieden sowie -Schwankungen zwischen den Gehäuseabschnitten kommt. Das bedeutet, dass das Verbindungselement unterschiedliche

Wärmeausdehnungen der Gehäuseabschnitte kompensieren muss und selbst

unterschiedlichen und wechselnden Spannungen unterliegt. Die Verbindungsvorrichtung ist üblicherweise rohrschellenformartig ausgebildet, wobei zwei sich über einen Umfang der Verbindungsvorrichtung erstreckende Elemente an ihren einander zugewandt ausgebildeten Enden zumindest einseitig lösbar mit Hilfe einer Schrauben-Mutter-Verbindung verbunden sind.

So kann beispielsweise der Offenlegungsschrift DE 10 2014 103 683 A1 eine Profilschelle entnommen werden, deren im Bereich der Schrauben-Mutter-Verbindung einander zugewandt ausgebildete Enden der Elemente, jeweils mit einer Nase versehen sind, derart, dass Flanschbereiche der Elemente bevorzugt ausschließlich mit den Nasen einen Kontakt aufweisen. Die Elemente sind profiliert ausgeführt und weisen Flanken auf, welche trapezformartig ausgeführt sind, da die Profilschelle zur Herstellung einer

Kegelflanschverbindung vorgesehen ist.

Im Betrieb eines die Verbindungsvorrichtung aufweisenden Abgasturboladers treten an bestimmten Stellen der Verbindungsvorrichtung, in der Regel an Endbereichen der im Wesentlichen schalenförmig ausgebildeten Elemente, die miteinander in Verbindung stehen, hohe Zug- und Druckspannungen auf. Diese Zug- und Druckspannungen können zu Dehnungen und im schlimmsten Fall zu Versagen durch Bruch im Betrieb führen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine sichere Verbindung herbeiführende Verbindungsvorrichtung für einen Abgasturbolader bereitzustellen. Die weitere Aufgabe ist die Angabe eines verbesserten Abgasturboladers.

Diese Aufgabe wird durch eine Verbindungsvorrichtung für einen Abgasturbolader mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die weitere Aufgabe wird mit einem

Abgasturbolader mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 erzielt. Vorteilhafte

Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung für einen Abgasturbolader, mit einem im Wesentlichen gebogenen ersten Element und einem im Wesentlichen gebogenen zweiten Element. Das erste Element weist in einem ersten Endbereich der

Verbindungsvorrichtung einen sich radial erstreckenden ersten Spannarm und das zweite Element im ersten Endbereich einen dem ersten Spannarm gegenüberliegend

ausgebildeten, sich radial erstreckenden zweiten Spannarm auf. Das erste Element ist mit dem zweiten Element in einem vom ersten Endbereich abgewandt ausgebildeten zweiten Endbereich der Verbindungsvorrichtung bewegbar verbunden ausgebildet. Der erste Spannarm und der zweite Spannarm sind mit Hilfe eines ersten Verbindungselementes der Verbindungsvorrichtung verbindbar, wobei insbesondere mit Hilfe des ersten

Verbindungselementes eine Umfangskraft zur Verklemmung des Verbindungselementes herbeigeführt wird. Zwischen den beiden Endbereichen weist das erste Element einen ersten Aufnahmeabschnitt und das zweite Element einen zweiten Aufnahmeabschnitt auf. Erfindungsgemäß ist zur Erhöhung der Festigkeit der Verbindungsvorrichtung in einem zwischen dem Spannarm und dem Aufnahmeabschnitt ausgebildeten Übergangsbereich ein Versteifungselement ausgebildet. Im Übergangsbereich treten hohe Zug- und

Druckspannungen auf, welche mit Hilfe des Versteifungselementes eine übermäßige Verformung der Elemente in den Übergangsbereichen verhindern kann. Es entsteht im Übergangsbereich eine gerade so große Zugspannung am Innenumfang bzw.

Druckspannung am Außenumfang des Verbindungselementes, dass eine elastische Verformung der Übergänge zur Realisierung eines Kontaktes zwischen den Anschlägen möglich ist. Dadurch kann eine gleichmäßige Verteilung einer in den Elementen wirkenden Umfangsspannung erzielt werden.

Mit Hilfe der Versteifungselemente, insbesondere sofern beide Endbereiche

Versteifungselemente aufweisen, können sich die über den Umfang der

Verbindungsvorrichtung ausgebildeten Spannungen besser verteilen. Das heißt mit anderen Worten, dass eine Kumulation der entsprechenden Spannung im

Übergangsbereich ohne Schadensbildung aufgenommen werden kann. Es ergibt sich eine verbesserte Stabilität im Betrieb des Abgasturboladers, da die insbesondere unter schwankenden Betriebstemperaturen des Abgasturboladers auftretende Deformation aufgrund der besseren Verteilung der Spannung wesentlich reduziert ist.

Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verbindungselement auch leichter ausgeführt werden, da eine Materialdicke des Verbindungselementes aufgrund der

Versteifungselemente reduziert werden kann.

Eine besonders gesicherte Verklemmung weist das erfindungsgemäße

Verbindungselement auf, sofern beide Elemente in den Übergangsbereichen an beiden Endbereichen das Versteifungselement besitzen.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung ist das Versteifungselement entlang einer Mittelachse der Verbindungsvorrichtung sich mittig erstreckend ausgebildet, oder dass das Versteifungselement zur Mittelachse desachsiert angeordnet ist. Die Positionierung des Versteifungselementes hat den Vorteil, dass ein bezüglich der Mittelachse symmetrisches Profil hergestellt wird, wobei auch bei der Montage dieser so ausgebildeten Verbindungsvorrichtung auf eine besondere

Orientierung der Verbindungsvorrichtung nicht geachtet werden muss.

Sofern jedoch das Versteifungselement insbesondere bezüglich der Mittelachse asymmetrisch ausgebildet ist, kann einem achsenseitig, d.h. links und rechts der

Mittelachse, unterschiedlich großen Wärmeeintrag in die Verbindungsvorrichtung, welcher aus einer unterschiedlichen Erwärmung der beiden Gehäuseabschnitte resultiert, Rechnung getragen werden und somit die Versteifung gezielt hinsichtlich der größten Zug- und Druckspannungen angeordnet werden.

Bevorzugt ist das Versteifungselement als Sicke ausgebildet, welche insbesondere bei einem aus einem Blech hergestellten Verbindungselement durch ein kostengünstiges Tiefziehverfahren realisierbar ist.

Das Versteifungselement kann konvex oder konkav ausgebildet sein, wobei es sich nach außen oder nach innen erstreckend ausgebildet ist. Die geeignete Erstreckung kann bspw. in Abhängigkeit der gegebenen Bauräume, auch bezogen auf einen vorliegenden Montageraum, gewählt werden.

Bevorzugt sind die Elemente profiliert, ein Querschnittsprofil aufweisend, ausgebildet. Dadurch kann eine verbesserte Gesamtelastizität der Verbindungsvorrichtung erzielt werden, die zu einer verbesserten relativen Anpassung der Verbindungsvorrichtung an die zu verbindenden Gehäuseabschnitte führt. Sofern das Querschnittsprofil bevorzugt u- förmig und/oder trapezförmig ausgebildet ist, können die beiden Gehäuseabschnitte jeweils von einem Schenkel des Profils umfasst werden, derart, dass die beiden

Gehäuseabschnitte in einem von den Schenkeln ausgebildeten Zwischenraum gesichert aufnehmbar sind und zwischen den beiden Schenkeln verklemmt werden.

In einer weiteren Ausgestaltung sind das erste Element und das zweite Element im zweiten Endbereich mit Hilfe eines zweiten Verbindungselementes bewegbar ausgebildet, wobei das zweite Verbindungselement insbesondere in Form eines Kettengliedes ausgebildet ist, wobei das erste Element und/oder das zweite Element durch das

Kettenglied durchführbar ausgebildet ist. Grundsätzlich führt die bewegbare Verbindung zu einer verbesserten und vereinfachten Montage der Verbindungsvorrichtung, wobei eine weitere Verbesserung der Montage durch Ausführung der Verbindung mit Hilfe eines Kettengliedes herbeigeführt werden kann. Das bedeutet, dass jedes Element relativ beweglich in Richtung des dreidimensionalen Raumes am Kettenglied aufgenommen sein kann und dadurch eine Bewegung der beiden Elemente zueinander gegenüber bspw. einer Verbindung der Elemente mit einem elastischen Verbindungsband, wesentlich gesteigert ist. Eine Verbesserung der Verteilung der wirkenden Umfangsspannung nach Montage in der Verbindungsvorrichtung wird erzielt mit Hilfe einer Durchführung des ersten Elementes und/oder des zweiten Elementes durch das Kettenglied.

Zur Erhaltung eines hinreichend großen Widerstandsmomentes des das

Versteifungselement aufweisenden Elementes weist das Versteifungselement eine zu bestimmende Breite, eine entsprechende Länge und eine entsprechende optimierte Form auf, wobei die maximale Breite einen Wert aufweist, der höchstens so groß ist wie ein Wert einer Breite des Bandes. Die optimierte Form ist abgestimmt auf die am Umfang verteilte einzuleitende axiale Kraftkomponente.

Der zweite Aspekt der Erfindung betrifft einen Abgasturbolader, mit einem insbesondere von heißem Abgas durchströmbaren ersten Gehäuseabschnitt und einem zweiten Gehäuseabschnitt, wobei der erste Gehäuseabschnitt und der zweite Gehäuseabschnitt miteinander mit Hilfe einer Verbindungsvorrichtung verbunden ausgebildet sind.

Erfindungsgemäß ist die Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgestaltet.

Im Betrieb des Abgasturboladers weisen die Gehäuseabschnitte aufgrund hoher

Abgastemperaturen eine Wärmeausdehnung auf. Damit diese Wärmeausdehnung erfolgen kann ohne wesentliche Beeinträchtigung eines Wirkungsgrades des

Abgasturboladers ist die Verbindungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet. Dies führt zu einer sicheren Verbindung zwischen den Gehäuseabschnitten und somit zu einer Reduzierung oder Eliminierung einer Schadstoffleckage.

Eine weiter verbesserte sichere Verbindung ist dadurch herbeiführbar, dass ein

Versteifungselement der Verbindungsvorrichtung desachsiert zu einer Mittelachse der Verbindungsvorrichtung ausgebildet ist, wobei es einen kleineren Abstand von einem am ersten Gehäuseabschnitt anliegenden Schenkel der Verbindungsvorrichtung aufweist als von einem am zweiten Gehäuseabschnitt anliegenden Schenkel. Somit kann dem auf der Seite des von heißem Abgas durchströmten ersten Gehäuseabschnitts und dessen gegenüber dem zweiten Gehäuseabschnitt erhöhten Wärmeeintrag in die

Verbindungsvorrichtung Rechnung getragen werden und die dem ersten

Gehäuseabschnitt zugewandte Seite der Verbindungsvorrichtung gezielt versteift werden. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und

Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen

Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es zeigen:

Fig. 1 in einer perspektivischen Darstellung eine erfindungsgemäße

Verbindungsvorrichtung für einen Abgasturbolader in einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 in einer perspektivischen Darstellung die erfindungsgemäße

Verbindungsvorrichtung in einem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 in einem Querschnitt einen Ausschnitt III der Verbindungsvorrichtung gem.

Fig. 2,

Fig. 4 in einem Längsschnitt einen ersten Endbereich der Verbindungsvorrichtung gem. Fig. 2,

Fig. 5 in einem Querschnitt einen zweiten Endbereich der

Verbindungsvorrichtung gem. Fig. 2,

Fig. 6 in einer perspektivischen Darstellung den zweiten Endbereich der

Verbindungsvorrichtung gem. Fig. 1 ,

Fig. 7 in einer perspektivischen Darstellung den zweiten Endbereich der

Verbindungsvorrichtung gem. Fig. 2,

Fig. 8 in einer perspektivischen Darstellung den ersten Endbereich der

Verbindungsvorrichtung gem. Fig. 2 in einer Vorderansicht,

Fig. 9 in einer perspektivischen Darstellung den ersten Endbereich der

Verbindungsvorrichtung gem. Fig. 2 in einer Rückansicht, Fig. 10 in einer perspektivischen Ausschnittsdarstellung den ersten Endbereich der Verbindungsvorrichtung in einem dritten Ausführungsbeispiel in einer Rückansicht,

Fig. 11 in einer perspektivischen Ausschnittsdarstellung den ersten Endbereich der

Verbindungsvorrichtung gem. Fig. 10 in einer Vorderansicht,

Fig. 12 in einer Seitenansicht den ersten Endbereich der Verbindungsvorrichtung gem. Fig. 2 im geöffneten Zustand, und

Fig. 13 in einer Seitenansicht den ersten Endbereich der Verbindungsvorrichtung gem. Fig. 2 im geschlossenen Zustand.

Ein nicht näher dargestellter Abgasturbolader umfasst einen ersten Gehäuseabschnitt in Form eines durchströmbaren Abgasführungsabschnitts, welcher im Betrieb des

Abgasturboladers von einem Fluid, in der Regel von Abgas durchströmt wird. Das Abgas ist im Allgemeinen, aber nicht zwangsweise, ein Verbrennungsprodukt einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine.

Des Weiteren umfasst der Abgasturbolader einen zweiten Gehäuseabschnitt, welcher in Form eines Lagerabschnitts ausgebildet ist und der Lagerung eines Laufzeugs des Abgasturboladers dient. Der Lagerabschnitt ist zwischen einem ebenfalls nicht näher dargestellten durchströmbaren Luftführungsabschnitt des Abgasturboladers und dem Abgasführungsabschnitt positioniert.

Das nicht näher dargestellte Laufzeug weist ein Verdichterrad und ein Turbinenrad auf, welche miteinander mit Hilfe einer Welle drehfest verbunden sind. Das Verdichterrad ist in einer Verdichterradkammer des Luftführungsabschnitts zum Ansaugen von im

Allgemeinen Frischluft angeordnet. Das Turbinenrad ist in einer Radkammer des

Abgasführungsabschnitts drehbar aufgenommen.

Das Turbinenrad wird im Betrieb des Abgasturboladers von dem den

Abgasführungsabschnitt durchströmenden Abgas beaufschlagt und angetrieben, wobei es eine Drehbewegung ausführen kann. Diese Drehbewegung ist mit Hilfe der Welle auf das Verdichterrad übertragbar, welches somit simultan zur Drehbewegung des Turbinenrads eine Drehbewegung ausführen kann. Mit Hilfe des Verdichterrades und dessen Drehbewegung wird Frischluft angesaugt, welche im Luftführungsabschnitt verdichtet wird.

Der Abgasturbolader ist mit der Verbrennungskraftmaschine mechanisch und

thermodynamisch gekoppelt, und es treten im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine und somit im Betrieb des Abgasturboladers Schwingungen auf, die auf den

Abgasturbolader wirken. Des Weiteren ist der Abgasturbolader aufgrund wechselnder Temperaturen des ihn durchströmenden Abgases Wechselspannungen mit wechselnden Ausdehnungen insbesondere des Abgasführungsabschnitts ausgesetzte

Der Abgasführungsabschnitt weist an seinem dem Lagerabschnitt zugewandt

ausgebildeten Ende eine erste Flanschfläche auf. Dieser ersten Flanschfläche

gegenüberliegend ist eine zweite Flanschfläche des Lagerabschnitts ausgebildet, wobei die beiden Flanschflächen überwiegend komplementär ausgebildet sind.

Die beiden Flanschflächen sind bezogen auf eine Längsachse des Abgasturboladers, welche einer Drehachse des Turbinenrades entspricht, sich sowohl radial als auch in Umfangsrichtung erstreckend ausgebildet. Der Abgasführungsabschnitt weist einen dem Lagerabschnitt gegenüberliegenden ersten Abschnittsbund auf, welchem axial benachbart ein zweiter Abschnittsbund des Lagerabschnitts zugeordnet ist. Die erste Flanschfläche und die zweite Flanschfläche erstrecken sich über den ersten Abschnittsbund bzw. den zweiten Abschnittsbund.

Der Abgasführungsabschnitt und der Lagerabschnitt sind mittels einer

Verbindungsvorrichtung 1 im Bereich der Flanschflächen miteinander verbunden. Die Verbindungsvorrichtung 1 umfasst ein überwiegend in Umfangsrichtung gebogenes erstes Element 2 und ein überwiegend in Umfangsrichtung gebogenes zweites Element 3, die einenends lösbar mittels eines ersten Verbindungselements 4 und anderenends bewegbar mittels eines zweiten Verbindungselements 5 miteinander verbunden sind, s. Fig. 1 , in der die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung 1 in einem ersten

Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Darstellung illustriert ist. Die

Verbindungsvorrichtung 1 ist prinzipiell ähnlich einer Rohrschellenverbindung ausgebildet. Somit ist zur Verbindung der beiden Gehäuseabschnitte eine den ersten Abschnittsbund und den zweiten Abschnittsbund in radialer, in axialer Richtung und in Umfangsrichtung zumindest teilumfänglich umfassende bandformartige Verbindungsvorrichtung 1 vorgesehen. Die Elemente 2, 3 weisen jeweils einen im Wesentlichen gebogenen, insbesondere kreisabschnittsförmigen Aufnahmeabschnitt 6; 7 auf. Der erste Aufnahmeabschnitt 6 des ersten Elementes 2 besitzt an seinem einen Ende einen sich radial nach Außen erstreckenden ersten Spannarm 8 und an seinem vom ersten Spannarm 8 abgewandt ausgebildeten Ende einen hakenförmigen ersten Sicherungsabschnitt 9, welcher sich ebenfalls nach Außen erstreckt. An dieser Stelle sei erwähnt, dass mit Außen der Bereich bezeichnet ist, welcher auf der von einer Längsachse 10 der Verbindungsvorrichtung 1 abgewandten Seite der Verbindungsvorrichtung 1 liegt. Der zwischen der

Verbindungsvorrichtung 1 und der Längsachse 10 liegende Bereich sei im Weiteren mit Innen bezeichnet.

Der zweite Aufnahmeabschnitt 7 des zweiten Elementes 3 besitzt an seinem einen Ende einen sich radial nach Außen erstreckenden zweiten Spannarm 11 und an seinem vom zweiten Spannarm 11 abgewandt ausgebildeten Ende einen hakenförmigen zweiten Sicherungsabschnitt 12, welcher sich ebenfalls nach Außen erstreckt.

Die beiden Elemente 2, 3 sind gegenüberliegend angeordnet, derart, dass ein mehr oder weniger kreisförmiger Innenraum von ihnen umfasst ausgebildet ist, wobei die beiden Spannarme 8, 11 gegenüberliegend einen ersten Endbereich 13 der

Verbindungsvorrichtung 1 und die beiden Sicherungsabschnitte 9, 12, ebenfalls gegenüberliegend, einen zweiten Endbereich 14 der Verbindungsvorrichtung 1 bilden.

In den Spannarmen 8, 11 ist jeweils eine Öffnung 15 ausgebildet, durch die ein

Steckelement 16 des ersten Verbindungselementes 4, die Schraube, hindurch steckbar ist. Ein Kopf 17 des Steckelementes 16 ist auf den ersten Spannarm 8 aufliegend ausgeführt, damit sich das Steckelement 16 am ersten Spannarm 8 abstützen kann. An dem vom Kopf 17 abgewandt ausgebildeten Steckelementende 18 sind eine

Klemmscheibe 19 und ein Sicherungselement 20 angeordnet, damit die beiden Elemente 2, 3 mit Hilfe einer Vorspannkraft des ersten Verbindungselementes 4 miteinander verspannt werden können. Der erste Endbereich 13 weist das erste Verbindungselement 4 auf, welches in Form eines Form-Kraftschluss-Verbindungselementes und insbesondere als Schrauben-Mutter-Element ausgebildet ist.

Der zweite Endbereich 14, in dem die beiden hakenformartigen Sicherungsabschnitte 9, 12 der beiden Elemente 2, 3 ausgebildet sind, weist zur bewegbaren Verbindung der beiden Elemente 2, 3 das zweite Verbindungselement 5 auf, welches in Form eines Kettengliedes ausgebildet ist. Die beiden Spannarme 8, 11 weisen an ihren von den Aufnahmeabschnitten 6, 7 abgewandt ausgebildeten Enden jeweils einen Anschlag auf, das heißt der erste

Spannarm 8 weist einen ersten Anschlag 21 und der zweite Spannarm 11 weist einen zweiten Anschlag 22 auf. Die beiden Anschläge 21 , 22 dienen einer verbesserten Krafteinleitung in Umfangsrichtung der Verbindungsvorrichtung 1 bei der Verspannung der beiden Gehäuseabschnitte mit Hilfe der Verbindungsvorrichtung 1.

Die beiden Elemente 2, 3 sind zur Realisierung einer relativen Anpassung eines

Innenumfangs 23 der Verbindungsvorrichtung 1 an einen Außenumfang der

Abschnittsbunde aus einem Profilmaterial mit zwischen einem Band 24 ausgebildeten Schenkeln 25 hergestellt, welches im Wesentlichen ein trapezförmiges Profil aufweist. Ebenso könnte es auch im Wesentlichen ein u-Profil oder andersartig gestaltetes, für den Einsatzbereich geeignetes Profil besitzen.

Zur Herbeiführung einer verbesserten Festigkeit von zwischen den Aufnahmeabschnitten 6, 7 und ihren Enden 8, 11 , 9, 12 ausgebildeten Übergangsbereichen 26 sind

Versteifungselemente 27 vorgesehen. Die Übergangsbereiche 26 sind die Stellen, an denen Zug- und Druckspannungen im Betrieb auftreten, da insbesondere in den

Endbereichen 13, 14 eine intensive Materialumformung vorliegt.

Zur Reduzierung dieser Zug- und Druckspannungen weisen das erste Element 2 und das zweite Element 3 die Versteifungselemente 27 auf.

Im ersten Ausführungsbeispiel, welches gemäß Fig. 1 ausgestaltet ist, ist im

Übergangsbereich 26 zwischen dem Sicherungsabschnitt 9, 12 und dem

Aufnahmeabschnitt 6; 7 ein Versteifungselement 27 ausgestaltet. Das

Versteifungselement 27 ist bevorzugt in Form einer Sicke ausgebildet. Die Sicke 27 ist sich nach Innen erstreckend ausgeführt, somit ist das Band 24 im Bereich der Sicke 27 bezogen auf die Längsachse 10 konvex ausgestaltet.

In Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung 1 in einer perspektivischen Darstellung in einem zweiten Ausführungsbeispiel illustriert. Die im ersten Endbereich 13 ausgebildeten Übergangsbereiche 26 weisen zusätzlich zu den im zweiten Endbereich 14 ausgebildeten Übergangsbereichen 26 ebenfalls jeweils ein Versteifungselement 27 in Form einer Sicke auf. Im zweiten Ausführungsbeispiel sind die Sicken 27 bezogen auf die Längsachse 10 konkav ausgeführt, das heißt mit anderen Worten, sie erstrecken sich nach Außen.

Die Versteifungselemente 27 sind jeweils in der axialen Mitte der Elemente 2, 3 ausgebildet. Dies führt insbesondere zu einer Erhöhung der Steifigkeit und Festigkeit im hochbelasteten Übergangsbereich, derart, dass eine Rissbildung ausgehend von einer Außenkante der jeweiligen Schenkel 25 verhindert wird.

In Fig. 3 ist ein Ausschnitt III der Verbindungsvorrichtung 1 gemäß dem zweiten

Ausführungsbeispiel dargestellt. Der Ausschnitt III umfasst den zweiten Endbereich der Verbindungsvorrichtung, wobei dieser in einem perspektivischen Querschnitt entlang einer Mittelachse 28 der Verbindungsvorrichtung 1 dargestellt ist.

Das zweite Verbindungselement 5 ist in den beiden Sicherungsabschnitten 9, 12 aufgenommen, wobei ausgehend von einem Innenraum 29 des zweiten

Verbindungselementes 5 sich die beiden Sicherungsabschnitte 9, 12 um das zweite Verbindungselement 5 windend erstrecken. Die Sicke 27 ist in den Innenraum 29 axial hineinragend in den beiden Elementen 2, 3 ausgeführt.

In Fig. 4 ist in einem Längsschnitt der erste Endbereich 13 der Verbindungsvorrichtung 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt. Das Versteifungselement 27 ist sich nach Außen erstreckend, das heißt bezogen auf die Längsachse 10 konkav, im

Übergangsbereich 26 ausgebildet und erstreckt sich in Richtung des ersten Anschlags 21 höchstens bis zum Kopf 17 des Steckelementes 16. Somit kann die in Richtung nach Außen maximale radiale Erstreckung des Versteifungselementes 27 mit Hilfe des ersten Verbindungselementes 4 und dessen Kopfes 17 festgelegt werden, da bevorzugt die Versteifungselemente 27 in den insgesamt vier Übergangsbereichen 26 der

Verbindungsvorrichtung 1 gleich ausgeführt sind.

Da das Versteifungselement 27 sich in den Innenraum 29 des zweiten

Verbindungselementes 5 erstreckend ausgebildet ist, ist das zweite Verbindungselement 5 dem Versteifungselement 27 angepasst ausgeführt, s. Fig. 5. Das heißt mit anderen Worten, dass zumindest eine den Innenraum 29 begrenzende Innenfläche 30 des zweiten Verbindungselementes 5, welche dem Sicherungsabschnitt 9; 12 gegenüberliegend ausgebildet ist, komplementär zum Versteifungselement 27, welches im dort angrenzenden Übergangsbereich 26 ausgeführt ist, ausgestaltet ist. Dies ist insbesondere von Vorteil bei einem bezogen auf die Längsachse 10 konvex ausgeführten

Versteifungselement 27, damit während der Montage eine entsprechend große

Aufweitung der Verbindungsvorrichtung 1 realisiert werden kann.

In Fig. 6 und 7 ist in einer perspektivischen Darstellung der zweite Endbereich 14 der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel bzw. gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt, wobei das in diesem

Endbereich 14 ausgebildete Versteifungselement 27 bezogen auf die Längsachse 10 im ersten Ausführungsbeispiel nach innen gewölbt und im zweiten Ausführungsbeispiel nach außen gewölbt ausgebildet ist, wobei das Versteifungselement 27 zwischen den beiden das Band 24 begrenzenden Schenkeln 25 aufgenommen ist.

In den Figuren 8 und 9 ist der erste Endbereich 13 der Verbindungsvorrichtung 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Darstellung mit Blickrichtung von außen bzw. mit Blickrichtung von innen, mit anderen Worten in einer Vorderansicht bzw. in einer Rückansicht, dargestellt, wobei deutlich die Wölbung des

Versteifungselementes 27 nach Außen erkennbar ist.

In den Figuren 10 und 11 ist in einer perspektivischen Ausschnittsdarstellung der erste Endbereich 13 der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung 1 in einem dritten Ausführungsbeispiel in einer Rückansicht, d.h. in Blickrichtung von innen bzw. in einer Vorderansicht, d.h. in Blickrichtung von außen, dargestellt. Das Versteifungselement 27 ist gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel in einer länglichen Form mit abgerundeten Enden ausgebildet, wobei eine Breite B des Versteifungselementes 27 über seine Länge L mit Ausnahme der abgerundeten Enden, konstant ist. Im Vergleich dazu, weist das Versteifungselement 27 des ersten Ausführungsbeispiels und des zweiten

Ausführungsbeispiels eine sich bis zur Mitte der Länge L zunehmende Breite B auf.

Selbstredend ist die Form des Versteifungselementes 27 nicht auf die

Ausführungsbeispiele begrenzt, sondern kann beliebig ausgeführt sein.

In den Figuren 12 und 13 ist jeweils in einer Seitenansicht der erste Endbereich 13 der Verbindungsvorrichtung 1 , beispielhaft des zweiten Ausführungsbeispiels, im geöffneten Zustand bzw. im geschlossen Zustand illustriert. Der geöffnete Zustand repräsentiert einen Montagezustand, bei dem mit Hilfe des ersten Verbindungselements 4 der Umfang der Verbindungsvorrichtung 1 geschlossen ist, jedoch ist die Verbindungsvorrichtung 1 noch nicht vollständig mit den beiden Gehäuseabschnitten klemmend verbunden. Das heißt zwischen den Anschlägen 21 , 22 ist ein Spalt 31 ausgebildet.

Im geschlossenen Zustand, wie er in Fig. 13 dargestellt ist, ist der Spalt 31 aufgrund eines Kontaktes der beiden Anschläge 21 , 22 eliminiert, jedoch ist auch in diesem Zustand die Verbindungsvorrichtung 1 noch nicht vollständig mit den beiden Gehäuseabschnitten verklemmend ausgebildet. Eine die vollständige Verklemmung der

Verbindungsvorrichtung 1 mit den Gehäuseabschnitten herbeiführende Kraft wird durch, in diesem vorliegenden Ausführungsbeispiel, ein weiteres Verspannen der Mutter- Schrauben-Verbindung herbeigeführt, wobei die beiden benachbarten, den Anschlägen 21 , 22 gegenüberliegenden Übergangsbereiche 26 sich annähern, bis ein die vollständige Verklemmung der Bauteile herbeiführendes, auf insbesondere die Aufnahmeabschnitte 6, 7 wirkendes Maximalmoment durch das erste Verbindungselement 4 erreicht ist.

Die Übergangsbereiche 26 sind so auszuführen, dass nach einer Materialumformung des Profilmaterials dort eine gerade so große Zugspannung bzw. Druckspannung in den Schenkeln 25 ausgebildet ist, dass eine elastische Verformung der Übergangsbereiche 26 zur Realisierung eines Kontaktes zwischen den Anschlägen 21 , 22 möglich ist.

Eine Elastizität der Übergangsbereiche 26, die der Herbeiführung einer zwischen

Schenkeln 25 der Elemente 2, 3 auszubildenden Axialkraft dient, ist mit Hilfe der zwischen den Schenkeln 25 angeordneten Versteifungselemente 27 erreicht. Das heißt, dass ein veränderlicher Querschnitt in den Übergangsbereichen 26 so ausgebildet ist, dass eine elastische Verformung der Aufnahmeabschnitte 6, 7 bei hinreichender Steifigkeit der Übergangsbereiche 26 bei gleichzeitiger Aufnahme von Zug- bzw. Druckspannungen zur Einleitung einer Umfangsspannung in den Aufnahmeabschnitt 6; 7 erfolgen kann.

Zur Herstellung einer festen und unbewegbaren Verbindung der beiden

Gehäuseabschnitte mit Hilfe der Verbindungsvorrichtung 1 , wird nach Positionierung der Verbindungsvorrichtung 1 , welche die beiden Gehäuseabschnitte umfassend angeordnet ist, das erste Verbindungselement 4 vorgespannt, wobei die beiden Anschläge 21 , 22 aufeinander gepresst werden, derart, bis die beiden Spannarme 8, 11 wiederum in einem Winkel zueinander liegen, wobei jedoch ein größter Abstand zwischen den beiden Spannarmen 8, 11 im Übergangsbereich 26 ausgebildet ist. Die beiden Sicherungsabschnitte 9, 12 sind bevorzugt kranhakenartig ausgebildet, das heißt mit anderen Worten, dass sie das zweite Verbindungselement 5 gegen eine entlang der Mittelachse 28 im Wesentlichen axiale Verschiebung gesichert aufnehmen.

In einem nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Versteifungselemente 27 desachsiert angeordnet, das heißt mit anderen Worten, dass ihre bezüglich ihrer

Längserstreckung ausgebildete Mittellinie nicht auf der Mittelachse 28 liegt, sondern diese Mittellinie in Richtung des Turbinengehäuses versetzt angeordnet ist.