Stand der Technik Zur Befestigung von Turboladern auf einem Untergrund gibt es eine Reihe sehr un- terschiedlicher Möglichkeiten. Da die heute eingesetzten Turbolader meist unge- kühlte Gehäuse aufweisen, stellt sich bei der Befestigung von Turboladern auf meist verhättnismässig kühlem Untergrund das Problem von unterschiedlichen thermi- schen Ausdehnungen zwischen Turbolader und Untergrund, welche zu Spannungen in der Befestigungsvorrichtung führen. Um dieses Problem zu lösen werden in der Regel separate Befestigungsfüsse zwischen Turbolader und Untergrund einge- bracht, die durch spezielle Ausgestaltung die unterschiedlichen Ausdehnungen auf- nehmen können. Ausserdem erlauben es diese Befestigungsfüsse oft auch eine räumlich variable Ausrichtung von zumindest Teilen des Gehäuses des Turboladers.

Separate Befestigungsfüsse der genannten Art sind beispielsweise aus DE-A-44 32 073 und DE-OS-36 41 478 bekannt.

Turbolader für spezielle Anwendungen haben meist nur eine bestimmte Stellung für das Gasaustrittsgehäuse, in Lokomotiven beispielsweise vertikal nach oben. Für

solche Fälle ist ein einstückig mit dem Gasaustrittsgehäuse verbundener Befesti- gungsfuss bezüglich Herstellung und Montage viel kostengünstiger als ein separater Befestigungsfuss. Für gekühlte Gasaustrittsgehäuse, bei denen zwischen Unter- grund und Gehäuse so gut wie keine thermischen Ausdehnungsunterschiede auf- treten, ergeben sich durch den angeformten Befestigungsfuss keine Probleme. Ein Beispiel für einen solchen an ein gekühltes Gasaustrittsgehäuse angeformten Befe- stigungsfuss ist dem Artikel"New Turbochargers for medium and larger engines", Diesel and Gas Turbine Progress, S. 36 f, Dezember 1968, zu entnehmen. Da die Herstellung und der Betrieb von Turboladern mit gekühltem Gasaustrittsgehäuse gegenüber Turboladern mit ungekühttem Gasaustrittsgehäuse aufwendiger und teu- rer ist, wird eine Möglichkeit gesucht, sowohl die Vorteile von Turboladern mit an- geformtem Befestigungsfuss als auch die Vorteile von Turboladern mit ungekühttem Gasaustrittsgehäuse zu nutzen.

Darstellung der Erfindung Aufgabe ist es daher eine Befestigungsvorrichtung für Turbolader zur Verfügung zu stellen, welche einen einstückig an ein Gasaustrittsgehäuse angeformten Befesti- gungsfuss aufweist und unterschiedliche thermische Ausdehnungen von Untergrund und Gasaustrittsgehäuse aufzunehmen bzw. auszugleichen vermag.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Befestigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.

Ein an ein Gasaustrittsgehäuse einstückig angeformter Befestigungsfuss weist be- abstandet voneinander Langlöcher auf, deren Längsachsen sternförmig in einem Zentrum zusammentreffen. In die Langlöcher sind Gleitschuhe einsetzbar, die in ih- ren durchgehenden Öffnungen Befestigungselemente, wie z. B. Schrauben aufneh- men. Mittels der Schrauben wird der einstückig an das Gasaustrittsgehäuse des

Turboladers angeformte Befestigungsfuss und somit der Turbolader lösbar auf dem Untergrund befestigt. Mit Starten der mit dem Turbolader verbundenen Brennkraft- maschine heizen sich das Gasaustrittsgehäuse und der angeformte Befestigungs- fuss gegenüber dem Untergrund auf. Die Ausdehnung des sich aufheizenden Mate- rials kann dabei bis zu mehrere Millimeter betragen. Statt nun die Schrauben wie bei einer normalen Schraubverbindung zwischen Befestigungsfuss und Untergrund auf Biegung zu belasten, bewegt sich das sich ausdehnende Material des Befesti- gungsfusses sozusagen unter den die Schrauben haltenden Gleitschuhen auf dem Untergrund. Die Schrauben bleiben in den Gleitschuhen spannungsfrei geführt, wäh- rend eine Relativbewegung des Gleitschuhes im Langloch stattfindet. Auch nach mehreren Temperaturzyklen tritt somit keine Materialermüdung auf und ein Sicher- heitsrisiko durch eventuelles Versagen der Befestigung besteht nicht.

Die sternförmige Anordnung der Längsachsen der Langlöcher erlaubt eine optimale Relativbewegung. Das gemeinsame Zentrum der Längsachsen der Langlöcher liegt bezüglich Standfestigkeit und Stabilität mit Vorteil unter einer Achse des Turbola- ders. Für Materialien die sich unter Temperatureinfluss bekanntermassen nur in eine Richtung stark ausdehnen, kann es freilich vorteilhaft sein, die Langlöcher derart an- zuordnen, dass sich die Längsachsen nicht aller Langlöcher in einem gemeinsamen Zentrum treffen. bzw. anders als in Sternform.

Sind die Langlöcher gegen die Peripherie des Befestigungsfusses hin offen so ist die Relativbewegung des Gleitschuhes im Langloch weniger limitiert und auch un- gewöhnlich starke Ausdehnungen werden durch die Befestigungsvorrichtung ohne Biegebeanspruchung der Schrauben aufgenommen. Ausserdem ist die maschinelle Bearbeitung des Befestigungsfusses einfacher und die Gleitschuhe lassen sich so leichter montieren.

Die Zahl n der Langlöcher liegt vorteilhaft bei n : 3. Dies wirkt sich günstig auf die Standfestigkeit aus. Bei 4 Langlöchern ist es sehr günstig die sternförmigen Längs-

achsen der Langlöcher im rechten Winkel zueinander auszurichten. Das ermöglicht günstige Relativbewegungen und eine gute Standfestigkeit.

Die Ausgestaltung der Gleitschuhe mit einem T-förmigem Querschnitt mit einem Fuss und zwei Armen erfüllt die Anforderungen für den Gleitschuh bestens. Der Fuss des T-förmigen Querschnitt füllt mit Spiel die Breite des Langloches aus. Seine Länge ist mit Vorteil grösser als seine Fussbreite zwecks besserer Führung im Langloch. Die Arme des T-förmigen Gleitschuhes überragen auf der dem Unter- grund abgewandten Seite des Befestigungsfusses liegende Ränder des Langloches, was sich günstig auf die Führung des Gleitschuhes im Langloch auswirkt, zugleich aber auch für eine sehr gute Kraftübertragung der Klemmkraft des Befestigungs- elementes auf den Befestigungsfuss und den Untergrund sorgt. Wird als Befesti- gungselement z. B. eine Schraube oder ein Bolzen mit grossem Kopf verwendet, wirken die Arme des T-förmigem Querschnitts zudem wie eine Unterlegscheibe und verhindern bei der Relativbewegung ein zu Verschleiss führendes Aufeinanderglei- ten von Schraubenkopf und Befestigungsfuss.

Für geschlossene Langlöcher muss die Länge des Gleitschuhfusses verständlicher- weise kleiner sein als die Länge des Langloches, damit genügend Raum für die Re- lativbewegung des Gleitschuhes im Langloch bleibt. Bei gegen die Peripherie des Gleitschuhes hin offenen Langlöchern kann es für eine bessere Führung des Gleit- schuhes günstig sein, wenn der Gleitschuhfuss etwa gleich lang oder sogar länger ist als das Langloch.

Die Fusshöhe des Gleitschuhfusses sollte etwa der Lochhöhe des Langloches ent- sprechen. Dies hilft mit ein Verkippen des Gleitschuhes im Langloch zu vermeiden und ermöglicht eine gute Führung der Schraube. Das Verhältnis der Gesamthöhe des Gleitschuhes zu seiner Länge sollte grösser 1 sein, um ein abkippen des Gleit- schuhes und damit Biegebelastungen der Schraube zu vermeiden.

Die Arme des T-förmigen Gleitschuhes sind vorteilhaft elastisch ausgebildet, um die Klemmkräfte und die Gleitkrafte gut aufnehmen zu können.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand weiterer abhängiger Pa- tentansprüche.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand von bevorzugten Ausfüh- rungsbeispielen, welche in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigen rein schematisch : Figur 1 a) bis 1e) In verschiedenen Ansichten ein Gasaustrittsgehäuse eines Tur- boladers mit einem einstückig angeformten Befestigungsfuss ent- sprechend der erfindungsgemässen Befestigungsvorrichtung ; Fig. 2a) bis 6a) je einen in ein Langloch eingesetzten Gleitschuh mit Befesti- gungsschraube im Längsschnitt ; und Fig. 2b) bis 6b) je einen in ein Langloch eingesetzten Gleitschuh mit Befesti- gungsschraube im Querschnitt.

Die in den Zeichnungen verwendeten Bezugszeichen und deren Bedeutung sind in der Bezugszeichenliste zusammengefasst aufgelistet. Grundsätzlich sind in den Fi- guren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die beschriebenen Aus- führungsformen steht beispielhaft für den Erfindungsgegenstand und haben keine beschränkende Wirkung.

Wege zur Ausführung der Erfindung Die Figuren 1a) bis 1e) zeigen ein Gasaustrittsgehäuse 10 eines Turboladers mit einstückig angeformtem Befestigungsfuss 12 gemäss der erfindungsgemässen Be- festigungsvorrichtung 14. In dem gezeigten Beispiel weist der Befestigungsfuss 12 vier Langlöcher 16 auf, die gegen die Peripherie 18 des Befestigungsfusses 12 offen sind. Die Langlöcher 16 sind mit ihren Längsachsen 20 sternförmig zueinander aus- gerichtet. Die Längsachsen 20 haben ein gemeinsames Zentrum 22, das sich unter einer Achse 24 des Turboladers befindet (vgl. Fig. 1c). Die Grosse des Befesti- gungsfusses 12 die Anzahl n der Langlöcher 16 sowie der Winkel a, a'zwischen den Längsachsen 20 sind auf die Klemmkraft sowie das Gewicht und die spezielle Ausgestaltung des Turboladers abgestimmt. So weicht hier der Winkel a, bzw. a' zwischen den vier Langlöchern von dem im aligemeinen sehr günstigen Winkel von 90° ab. Die Peripherie 18 des Befestigungsfusses und damit in diesem Beispiel auch die Position der Langlöcher 16 gegenüber dem Gasaustrittsgehäuse 10 ist so gewählt, dass die Langlöcher 16 für eine Montage bzw. Demontage des Turboladers leicht zugänglich sind. In den Fig. 1a bis1c ist beispielhaft eines der Langlöcher 16 mit einem Gleitschuh 26 und einer in die dafür vorgesehene Öffnung 28 des Gleit- schuhes 26 eingesetzten Schraube 30 gezeigt. Die Abmessungen der Langlöcher 16 und der Gleitschuhe 26 sind auf die Klemmzange sowie das Gewicht und die Ausgestaltung des Turboladers abgestimmt. Wie aus Fig. 1c ersichtlich entspricht die Länge I des Gleitschuhes in diesem Beispiel etwa der Länge L des Langloches.

Die Gleitschuhe sind Vergütungsstahl gefertigt sind oberflächengehärtet oder mit einer verschleissfesten Beschichtung wie AFC o. a. versehen.

In den Fig. 2a) bis 6a) ist im Längsschnitt und in den Fig. 2b) bis 6b) ist im Quer- schnitt jeweils ein Teil der erfindungsgemässen Befestigungsvorrichtung 14 darge- stellt, nämlich der Gleitschuh 26 mit der Öffnung 28, in welche als Befestigungsele- ment 30 eine Schraube 30'eingesetzt ist. Wie bereits erwähnt, ist auch der Einsatz

anderer, adäquater Befestigungselemente 30 wie z. B. Bolzen o. a. denkbar. In den Figuren 3a) und 3b) ist ausserdem ein Teil des Untergrundes 36 dargestellt auf dem der Turbolader über das Gasaustrittsgehäuse mittels der Befestigungsvorrichtung 14 befestigt ist. In der jeweils mit b) bezeichneten Querschnittansicht ist ausserdem je- weils jener Teil des Befestigungsfusses 12 dargestellt, welcher das Langloch 16 in seiner Länge L begrenzt. In dieser Querschnittansicht ist der im wesentlichen T- förmige Querschnitt des Gleitschuhes 26 sehr gut zu erkennen, während in der je- weils mit a) bezeichneten Längsschnittansicht der Gleitschuh 26 als quaderförmiger Block erscheint.

Jeder Gleitschuh 26 weist in der Querschnittsansicht b) gut erkennbar einen Fuss 32 und zwei Arme 34 auf. Die Arme 32 überragen seitlich dem Untergrund 36 abge- wandte Ränder 17 des Langloches 16. Auf ihrer dem Untergrund 36 abgewandten Seite weisen die Arme 34 eine sich entlang der Mittellängsachse des Gleitschuhes 26 erstreckendes und die zwei Arme 34 miteinander verbindendes Plateau 40 auf.

Das Plateau 40 dient als Auflage für den Kopf 41 eines Befestigungselementes 30, in den gezeigten Beispielen 2a) bis 6b) für einen Schraubenkopf 41'. Die Fussbreite b des Fusses 32 des Gleitschuhes 26 ist so bemessen, dass der Fuss 32 mit Spiel die Breite B des Langloches 16 ausfüllt. Für eine bessere Führung des Gleitschuhes 26 im Langloch 16 ist die Fusslänge I des Fusses 32, die in der Regel der gesamten Länge I des Gleitschuhes entspricht, grösser als seine Fussbreite b. Die Fusshöhe h1 entspricht im wesentlichen der Lochhöhe H des Langloches 16. Das Verhältnis von Länge I zu Gesamthöhe h2 des Gleitschuhes ist grösser 1 (I/h2>1). Auf diese Weise wird ein Verkippen des Gleitschuhes 26 im Langloch 16 und eine Biegebean- spruchung der Schraube 30'vermieden. Denkbar ist natürlich auch dass der Gleit- schuh im Längsschnitt wie im Querschnitt T-förmig ausgebildet ist, womit die Länge I des Gleitschuhes 26 dann grösser wäre als eine Fusslänge I'.

Die in den Fig. 2a) bis 6b) dargestellten Ausführungsformen von Gleitschuhen 26 unterscheiden sich im wesentlichen in der Ausgestaltung der Arme 34. In den Fig.

2a), 2b) ist ein sehr einfacher Gleitschuh 26 mit relativ steifen, einen rechteckigen Querschnitt aufweisenden, Armen 34 abgebildet.

Die Arme 34 des in den Fig. 3a), 3b) abgebildeten Gleitschuhes weisen demgegen- über Aussparungen 38 auf ihrer dem Untergrund 36 zugewandten Seite auf. Diese Aussparungen 38 erlauben ein elastisches Nachgeben in Richtung der Höhe hi, h2, wodurch die Arme 34 immer mit einer leichten Vorspannung auf dem Befestigungs- fuss 12 angeordnet sind.

Der in den Fig. 4a), 4b) abgebildete Gleitschuh 26 weist eine Aussparung 38'im Übergangsbereich zwischen den Armen 34 und dem Fuss 32 auf. Vom Plateau 40 ausgehend weisen die Arme 34 sich gegen Aussen verjüngend, auf ihrer dem Un- tergrund 36 abgewandten Seite eine Abschrägung 42 auf. Die nutförmige Ausspa- rung 38'im Fuss 32 und die sich gegen Aussen verjüngenden Arme 34 erhöhen die Flexibilität der Arme 34 und ermöglichen eine bessere Optimierung der Arme 34 be- züglich Spannung und Steifigkeit.

Die Arme 34 des in den Fig. 5a), 5b) abgebildeten Gleitschuhes 26 weisen von Au- ssen bis an das Plateau 40 heran in Längsrichtung voneinander beabstandete Aus- nehmungen 44 auf, durch welche die Arme 34 in Segmente 46 unterteilt sind (vgl.

Fig. 5a)). In diesem speziellen Beispiel sind die Segmente 46 in regelmässigen Ab- ständen voneinander angeordnet. Die Segmente 46 weisen die Gesamthöhe h2 überragende Vorsprünge 48 auf, die für eine höhere Flexibilität eine Höhlung 50 aufweisen. Die Segmentierung der Arme 34 und ihre federelastische Ausgestaltung erlauben eine Aufnahme der Relativbewegung vornehmlich durch elastische Aus- lenkung der Arme 34, wodurch der Verschleiss reduziert wird.

Eine weitere Ausgestaltungsform des Gleitschuhes ist in den Fig. 6a), 6b) darge- stellt. Der Gleitschuh umfasst hier als Fuss 32 einen im wesentlichen quaderförmi- gen Steckkörper 52 und eine in Richtung der Höhe hi, h2 elastisch ausgebildete, se- parate Spannscheibe 54, welche die Arme 34 und das Plateau 40 bildet. In der Spannscheibe 54 und dem Steckkörper 32 sind in Deckung bringbare Löcher 56,56' vorgesehen, die zusammen die Öffnung 28 zur Aufnahme des Befestigungsele- mentes 30,30'bilden. Die Spannscheibe 54 kann rund oder rechteckig ausgestaltet sein. Sie ist in diesem Beispiel wiederum aus Vergütungsstahl mit entsprechender Oberflächenbehandlung gefertigt. Der Steckkörper 52 dagegen ist aus günstigem Baustahl hergestellt.

Aus der gezeigten Vielfalt der Gleitschuhe 26 ist bereits zu entnehmen, dass weitere von den gezeigten Formen abweichende Ausgestaltungsformen des Gleitschuhes 26 denkbar sind. So ist es denkbar im Gleitschuh 26 mehr als eine Öffnung 28 zur Aufnahme von Befestigungselementen 30,30'vorzusehen, dadurch kann das Risiko für das verkippen des Gleitschuhes 26 weiter verringert werden. Bei Einsatz von Schrauben 30'genügt dann ein geringeres Anzugsmoment. Auch ist die Anzahl der Langlöcher 16 im Befestigungsfuss 12 nicht auf 4 beschränkt. Es können auch drei in einem Dreieck zueinander angeordnete Langlöcher 16 vorgesehen sein, was die Montage, Demontage vereinfacht. Aber auch Lochzahlen n von 5,6 und mehr sind denkbar. Abgestimmt auf die Ausgestaltung des Turboladers und dessen Gewicht kann eine höhere Zahl n an Langlöchern 16 für die Standsicherheit vorteilhaft sein, wenngleich dies einen höheren Aufwand bei der Montage bedeutet. Die Winkel a, a' zwischen den Längsachsen 20 sowie die Abmessungen und Ausgestaltung der Langlöcher 16 und Gleitschuhe 26 richtet sich nach Gestaltung und Gewicht des Turboladers sowie nach der vom Befestigungselement 30,30'zu übertragenden Klemmkraft.

Bezugszeichenliste 10 Gasaustrittsgehäuse 12 Befestigungsfuss 14 Befestigungsvorrichtung 16 Langloch 17 Rand 18 Peripherie 20 Längsachse 22 gemeinsames Zentrum 24 Achse Turbolader 26 Gleitschuh 28durchgehende Öffnung 30 Befestigungselement 30'Schraube <BR> <BR> 32 Fuss<BR> 34. Arm 36 Untergrund 38 Aussparung <BR> <BR> 40 Plateau<BR> 41 Kopf 41'Schraubenkopf 42 Abschrägung 44 Ausnehmung 46 Segment 48 Vorsprung 50 Höhlung

52 Steckkörper 54 Spannscheibe, 56,56'Loch a, oc'Winkel b Fussbreite ! Länge h 1 Fusshöhe h2 Gesamthöhe B Breite Langloch L Länge Langloch H Lochhöhe Langloch