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Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR THE PRODUCTION OF A TURBINE ROTOR FOR A TURBOCHARGER, INCLUDING DETERMINING AN AXIS OF UNBALANCE AND A CYLINDRICAL GRINDING PROCESS; TURBOCHARGER COMPRISING A CYLINDRICALLY GROUND WELDED PIN
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2010/149462
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for producing a turbine rotor for a turbocharger, especially in or for a motor vehicle, including the following steps: providing a turbine wheel (3) comprising a welded pin (4) to be integrally joined to a rotor shaft as well as turbine blades (6) for converting kinetic energy of exhaust gas into rotational energy, the turbine blades (6) and the welded pin (4) being arranged on opposite faces of the turbine wheel (3); determining an axis of unbalance (7) of the turbine wheel (3); and cylindrically grinding the welded pin (4) coaxially to the determined axis of unbalance (7). The invention further relates to a turbocharger.

Inventors:
BÖNING, Ralf (Glastalstraße 33, Reiffelbach, 67829, DE)
FERLING, Bruno (Robert Kochstraße 23, Beindersheim, 67259, DE)
FRANKENSTEIN, Dirk (Wonnegaustraße 64, Worms, 67550, DE)
FÄTH, Holger (Schauernheimer Straße 3, Fußgönheim, 67136, DE)
Application Number:
EP2010/057357
Publication Date:
December 29, 2010
Filing Date:
May 27, 2010
Export Citation:
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Assignee:
CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH (Vahrenwalder Straße 9, Hannover, 30165, DE)
BÖNING, Ralf (Glastalstraße 33, Reiffelbach, 67829, DE)
FERLING, Bruno (Robert Kochstraße 23, Beindersheim, 67259, DE)
FRANKENSTEIN, Dirk (Wonnegaustraße 64, Worms, 67550, DE)
FÄTH, Holger (Schauernheimer Straße 3, Fußgönheim, 67136, DE)
International Classes:
B23K15/00; B23K20/12; B24B5/18; F01D5/02; F02C6/12; G01M1/34
Domestic Patent References:
WO2010036425A22010-04-01
Foreign References:
JPH02252903A1990-10-11
FR688732A1930-08-28
US6321522B12001-11-27
US1787337A1930-12-30
EP1541717A22005-06-15
DE102006016099A12007-10-18
JPS59218286A1984-12-08
Attorney, Agent or Firm:
CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH (Postfach 22 16 39, München, 80506, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zum Herstellen eines Turbinenläufers (1) eines Turboladers (2), insbesondere in oder für ein Kraftfahr- zeug, mit den Schritten:

— Bereitstellen eines Turbinenrades (3), welches einen Schweißzapfen (4) zur stoffschlüssigen Verbindung mit einer Läuferwelle (5) und eine Turbinenbeschaufelung (6) zur Umwandlung kinetischer Energie von Abgas in Rotati- onsenergie aufweist, wobei die Turbinenbeschaufelung (6) und der Schweißzapfen (4) auf entgegen gesetzten Stirnflächen des Turbinenrades (3) angeordnet sind;

— Bestimmen einer Unwuchtachse (7) des Turbinenrades (3) ; und — Rundschleifen des Schweißzapfens (4), wobei das Rundschleifen koaxial zu der festgestellten Unwuchtachse (7) erfolgt .

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Bestimmen einer Unwuchtachse (7) ein Verschweißen des Schweißzapfens (4) mit der Läuferwelle (5) durchgeführt wird, wobei bevorzugt ein Elektronenstrahl- verschweißen oder ein Rotationsreibverschweißen durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschweißen nach dem Rundschleifen des Schweißzapfens (4) durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verschweißen die Läuferwelle (5) koaxial zu der Unwuchtachse (7) des Tur- binenrades (3) mit dem Schweißzapfen (4) verschweißt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rundschleifen einer Außenkontur (8) der Turbinenbeschaufelung (6) vorgesehen ist, wobei das Rundschleifen koaxial zu der mit dem Turbinenrad (3) verschweißten Läuferwelle (5) erfolgt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinenrad (3) und die Läuferwelle (5) zumindest teilweise und vorzugsweise vollständig unterschiedliche Werkstoffe aufweisen.

7. Turbolader, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, der einen Turbinenläufer (1) aufweist, welcher mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellt ist.

8. Turbolader nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch,

- ein Turbinengehäuse (9),

- ein in dem Turbinengehäuse (9) angeordnetes Turbinenrad (3),

- ein Verdichtergehäuse (10), - ein in dem Verdichtergehäuse (10) angeordnetes Verdichterrad (11) , und

- eine Läuferwelle (5) , welche das Turbinenrad (3) mit dem Verdichterrad (11) drehfest verbindet.

Description:
Beschreibung

Verfahren zum Herstellen eines Turbinenläufers für einen Turbolader und Turbolader

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Turbinenläufers für einen Turbolader. Die Erfindung bezieht sich ferner auf einen Turbolader mit einem solchen Turbinenläufer.

Die DE 10 2007 018 618 Al beschreibt den allgemein bekannten Aufbau eines Abgasturboladers für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, der im Wesentlichen aus einer Radialturbine mit einem Turbinenrad, welches vom Abgasstrom des Verbrennungsmotors angetrieben wird, und einem im Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors angeordneten Radialverdichter mit einem Verdichterrad, das durch eine Turboladerwelle drehfest mit dem Turbinenrad verbunden ist, besteht. Solche Turbolader werden im Allgemeinen zur Leistungssteigerung von Verbren- nungsmotoren eingesetzt.

Das Turbinenrad eines Abgasturboladers wird in der Regel mittels eines Metallgussverfahrens hergestellt. Durch verfahrenstechnisch unvermeidbare oder nur mittels exorbitant hohem Aufwand vermeidbare Gusstoleranzen besitzt das Turbinenrad- Rohteil meist eine mehr oder weniger große Unwucht. Zum Ausgleichen dieser Unwucht ist eine aufwändige Wuchtoperation erforderlich, die typischerweise am fertigen Turbinenläufer durchgeführt wird. Als Turbinenläufer wird nachfolgend die Anordnung bestehend aus dem Turbinenrad und der entsprechenden Turboladerwelle bezeichnet. Solche Turbinenläufer werden gemäß einem allgemein bekannten Verfahren wie folgt hergestellt:

Das Turbinenrad-Rohteil wird über seine geometrische Drehach- se zentriert und ein sich aus dem Turbinenradrücken erhebender Schweißzapfen wird koaxial zur geometrischen Drehachse des Turbinenrades rundgeschliffen. An den Schweißzapfen wird die Turboladerwelle, beispielsweise über ein Rotationsreib- schweißverfahren oder ein Elektronenstrahlschweißverfahren, koaxial zur Drehachse des Turbinenrades angeschweißt. Anschließend kann noch die Außenkontur des Turbinenläufers koaxial zur Drehachse des Turbinenrades bzw. des Turbinenläufers rundgeschliffen werden. Der Turbinenläufer läuft damit zwar rund zu seiner geometrischen Drehachse, diese Drehachse ist aber normalerweise nicht identisch mit der Wuchtachse des Turbinenläufers. Dies kann bei modernen, sehr hochdrehenden Turboladern mit Drehzahlen von bis zu 300.000 U/min zu starken Vibrationen führen. Dadurch bedingt kommt es meist zu störenden, unerwünschten Geräuschentwicklungen. Weiterhin kann die Lagerung des Turbinenläufers durch die erzeugten

Vibrationen stark belastet werden, wodurch deren Lebensdauer signifikant reduziert wird. Aus den genannten Gründen ist ein exaktes Ausgleichen der meist vorhandenen, mehr oder weniger starken Unwucht zwingend erforderlich oder zumindest anzu- streben.

Zum Ausgleichen der Unwucht ist üblicherweise einerseits an der Nabe des Turbinenrades ein Wuchtzapfen vorgesehen. Zum Anderen weist die Turbinenradrückenscheibe des Turbinenrad- Rohteils eine erhöhte Materialstärke auf, welche je nach Erfordernis zum Ausgleich der Unwucht reduziert werden kann. Dies bedeutet, dass am Turbinenrad-Rohteil sehr viel mehr Ma- terial vorgesehen werden muss als mechanisch für den Betrieb des Turbinenrades in einer Turbine eines Turboladers erforderlich ist. Dadurch erhöht sich das Massenträgheitsmoment des Turbinenrades, wodurch das Ansprechverhalten der Turbine und damit der Wirkungsgrad des Turboladers verschlechtert wird. Dies gilt es verständlicherweise zu vermeiden .

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Turbolader bzw. dessen Turbinenläufer insbesondere zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und/oder durch einen Tur- bolader mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst.

Demgemäß ist vorgesehen:

Ein Verfahren zum Herstellen eines Turbinenläufers eines Tur- boladers, insbesondere in oder für ein Kraftfahrzeug, mit den Schritten: Bereitstellen eines Turbinenrades, welches einen Schweißzapfen zur stoffschlüssigen Verbindung mit einer Läuferwelle und eine Turbinenbeschaufelung zur Umwandlung kinetischer Energie von Abgas in Rotationsenergie aufweist, wobei die Turbinenbeschaufelung und der Schweißzapfen auf entgegen gesetzten Stirnflächen des Turbinenrades angeordnet sind; Bestimmen einer Unwuchtachse des Turbinenrades; und Rundschleifen des Schweißzapfens, wobei das Rundschleifen koaxial zu der festgestellten Unwuchtachse erfolgt.

Ein Turbolader, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, der einen Turbinenläufer aufweist, welcher mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt ist. Das Turbinenrad weist einen Schweißzapfen und eine Turbinenbeschaufelung auf. Der Schweißzapfen und die Turbinenbeschaufelung sind auf entgegen gesetzten Stirnflächen des Turbinen- rades angeordnet. Das Turbinenrad mit dem Schweißzapfen und der Turbinenbeschaufelung ist als massives einstückiges Bauteil ausgeführt. Der Schweißzapfen dient der stoffschlüssigen Verbindung mit der Läuferwelle. Das Turbinenrad weist weiterhin eine Unwucht und daraus resultierend eine Unwuchtachse auf.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht nun unter anderem darin, zunächst die Unwuchtachse des Turbinenrades zu bestimmen und dann den Schweißzapfen koaxial zu der festgestellten Unwuchtachse rundzuschleifen . Der besondere Vorteil besteht dabei darin, dass keine Wuchtoperation am fertigen Turbinenläufer durchgeführt werden muss, da die Unwuchtachse des Turbinenrades als Drehachse des Turbinenläufers dient. Das heißt, dass am Turbinenrad kein zusätzliches Material wie beispielsweise ein Wuchtzapfen oder ein verstärkter Turbinenradrücken vorgesehen sein muss, welches zum Ausgleich einer Unwucht gezielt abgetragen werden müsste wie dies bei einem Turbinenrad, welches zu seiner geometrischen Drehachse ausgewuchtet wird, erforderlich ist.

Erfindungsgemäß ist es somit möglich, Masse an dem Turbinenrad und damit an dem Turbinenläufer einzusparen, wodurch dessen Massenträgheitsmoment und damit das Ansprechverhalten einer Abgasturbine eines Turboladers verbessert wird. Dadurch erhöht sich vorteilhaft der Wirkungsgrad des Turboladers.

Weiterhin wird durch den Wegfall der aufwändigen Wuchtoperation am fertigen Turbinenläufer dessen Herstellung zeit- und kostengünstiger. Dadurch ist auch der Turbolader insgesamt kostengünstiger herstellbar.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der vorlie- genden Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen und aus der Beschreibung in Zusammenschau mit den Figuren der Zeichnung.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird nach dem Bestimmen einer Unwuchtachse ein Verschweißen des Schweißzapfens mit der Läuferwelle durchgeführt, wobei bevorzugt ein Elektronenstrahlverschweißen oder ein Rotati- onsreibverschweißen durchgeführt wird, wodurch es in vorteilhafter Weise möglich ist, unterschiedliche Materialien der Läuferwelle und des Turbinenrades schnell und zuverlässig zu verbinden. Durch die Verwendung unterschiedlicher Materialien für das Turbinenrad und die Läuferwelle ist es möglich, die verwendeten Materialien an die jeweiligen Anforderungen optimal anzupassen und somit eine hohe Lebensdauer des Turbinen- läufers zu erreichen.

In einer typischen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird das Verschweißen nach dem Rundschleifen des Schweißzapfens durchgeführt. Dadurch ist es möglich, den Arbeitsschritt des Rundschleifens des Schweißzapfens von dem Arbeitsschritt des Verschweißens zu trennen. Hierdurch kann die Produktionszeit des Turbinenläufers vorteilhaft reduziert werden indem beispielsweise das Rundschleifen des Schweißzapfens von einem Zulieferer durchgeführt wird.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird bei dem Verschweißen die Läuferwelle koaxial zu der Unwuchtachse des Turbinenrades mit dem Schweißzapfen verschweißt. Dadurch läuft der verschweißte Turbinenläufer vorteilhaft um die Unwuchtachse des Turbinenrades, wodurch ein vibrationsfreier und damit ein leiser und lagerschonender Lauf des Turbinenläufers gewährleistet ist.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist ein Rundschleifen einer Außenkontur der Turbinenbeschaufelung vorgesehen, wobei das Rundschleifen koaxial zu der mit dem Turbinenrad verschweißten Läuferwelle erfolgt. Dadurch ist ein runder Lauf der Außenkontur der Turbinenbeschaufelung gewährleistet, wodurch das Turbinenrad mit einem gleichmäßig ausgebildeten Spalt zwischen dem Turbinenrad und dem Turbinengehäuse läuft. Dadurch ist eine optimale Ausnutzung des zugeführten Abgasstroms möglich, wodurch sich der Wirkungsgrad des Turboladers erhöht.

In einer ebenso bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weisen das Turbinenrad und die Läuferwelle zumindest teilweise und vorzugsweise vollständig unterschiedliche Werkstoffe auf. Dadurch ist es möglich, den sehr unterschiedlichen Anforderungen an das Turbinenrad, welches sehr hohen Temperaturen und sehr hohen Fliehkräften ausgesetzt ist, und an die Läuferwelle, welche eine hohe Wechselbiegelast aufnehmen muss, gerecht zu werden. Hierdurch erhöht sich vorteil- haft die Lebensdauer des Turbinenläufers und damit die Lebensdauer eines Turboladers mit einem erfindungsgemäßen Turbinenläufer .

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist der Turbolader ein Turbinengehäuse ein in dem Turbinengehäuse angeordnetes Turbinenrad, ein Verdichtergehäuse, ein in dem Verdichtergehäuse angeordnetes Verdichterrad und eine Läuferwelle auf, welche das Turbinenrad mit dem Verdichterrad drehfest verbindet. Hierdurch ist es vorteilhafterweise möglich, den erfindungsgemäßen Turbinenläufer mit den zuvor beschriebenen Vorteilen in einem Turbolader zur Leistungssteigerung eines Verbrennungsmotors einzusetzen.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich - sofern sinnvoll - auf beliebige Weise miteinander kombinieren .

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:

Fig. IA - B eine schematische Ansicht einer Ausführungs- form des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2A - B eine schematische Ansicht einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und

Fig. 3 eine schematische Ansicht eines Verbrennungsmotors mit einem Turbolader mit einem nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Turbinenläufer .

In den Figuren der Zeichnung sind - sofern nichts anderes ausgeführt ist - gleiche Bauteile, Elemente und Merkmale mit denselben Bezugszeichen versehen worden.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungs- form des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Fig. IA zeigt zunächst ein Turbinenrad 3 mit einem Schweißzapfen 4 und einer Turbinenbeschaufelung 6. Der Schweißzapfen 4 und die Turbinenbeschaufelung 6 sind auf entgegen gesetzten Stirnflächen des Turbinenrades 3 angeordnet. Das Turbinenrad 3 mit dem Schweißzapfen 4 und der Turbinenbeschaufelung 6 ist als massives, einteiliges und bevorzugt als einstückiges Bauteil ausgeführt, beispielsweise als Gussbauteil. Der Schweißzapfen 4 ist als rotationssymmetrisch zu einer geometrischen Drehachse 12 des Turbinenrades 3 ausgebildeter Absatz ausgeführt. Das Turbinenrad 3 weist weiterhin eine Unwucht 13 in Form einer Masseansammlung auf. Die Größe dieser Masseansammlung bewegt sich üblicherweise im Bereich von wenigen Milligramm. Diese Masseansammlung wird beispielsweise durch eine Gefügeinhomogenität, welche durch eine Herstellung des Turbinenrades 3 in einem Gussverfahren entsteht, verursacht werden kann. Aufgrund der Unwucht 13 weist das Turbinenrad 3 eine Unwuchtachse 7 auf, welche nicht identisch mit der geometrischen Achse 12 ist. Die Unwuchtachse 7 weicht dabei üblicherweise um wenige 1/100 mm von der geometrischen Achse 12 ab.

Erfindungsgemäß wird zunächst die aus der Unwucht 13 resultierende Unwuchtachse 7 des Turbinenrades 3 ermittelt. Hierzu wird das Turbinenrad 3 beispielsweise in eine, in Fig. 1 nicht dargestellte, federweiche Aufspannung eingespannt und in Rotation um die geometrische Drehachse 12 versetzt. Auf- grund der vorhandenen Unwucht 13 und der federweichen Aufspannung bewegt sich die tatsächliche Drehachse des Turbinenrades 3 von seiner geometrischen Drehachse 12 weg hin zu der Unwuchtachse 7. Als tatsächliche Drehachse des Turbinenrades 3 stellt sich so in der federweichen Aufspannung von selbst die Unwuchtachse 7 ein. Durch ein Vermessen der Aufspannung oder des Schweißzapfens 4 kann die Unwuchtachse 7 nun komfortabel bestimmt werden. In einem weiteren Verfahrensschritt wird das Turbinenrad 3 in einer festen Aufspannung, welche ebenfalls in der Fig. 1 nicht dargestellt ist, um die zuvor bestimmte Unwuchtachse 7 in Rotation versetzt und der Schweißzapfen 4 wird koaxial zu der Unwuchtachse 7 rund geschliffen. Das Rundschleifen erfolgt bevorzugt mittels einer Formscheibe, welche dem Schweißzapfen 4 seine vorgesehene endgültige Form gibt. Alternativ zu dieser Vorgehensweise kann der Schweißzapfen 4 auch direkt in der zuvor beschriebenen federweichen Aufspan- nung rund geschliffen werden. Hierzu wird, nachdem sich wie zuvor beschrieben die Unwuchtachse 7 von selbst eingestellt hat, die federweiche Aufspannung eingefroren, so dass der Schweißzapfen 4 in der eingefrorenen Aufspannung koaxial zu der Unwuchtachse 7 rund geschliffen werden kann. Fig. IB zeigt das Turbinenrad 3 mit dem zu der Unwuchtachse 7 rund geschliffenen Schweißzapfen 4.

Das Auswuchten des Turbinenrades 3 geschieht erfindungsgemäß also nicht wie aus dem Stand der Technik bekannt durch das Abtragen von zusätzlichen Wuchtmassen bis die Unwucht um die geometrische Drehachse 12 ausgeglichen ist, sondern dadurch, dass die Unwuchtachse 7 als Drehachse des Turbinenrades dient. Erfindungsgemäß sind daher keine zusätzlichen Wuchtmassen am Turbinenrad 3 erforderlich.

Die Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Fig. 2A zeigt zunächst das Turbinenrad 3 mit der Unwucht- achse 7 und mit dem koaxial zu der Unwuchtachse 7 rund geschliffenen Schweißzapfen 4. Weiterhin zeigt Fig. 2A eine Läuferwelle 5. Das Turbinenrad 3 wird nun eingespannt. Die Läuferwelle 5 wird auf den Schweißzapfen 4 des Turbinenrades 3 in Richtung der Unwuchtachse 7 zu bewegt 14 und mit dem Schweißzapfen 4 verschweißt. Alternativ dazu kann auch die Läuferwelle 5 fest eingespannt sein und das Turbinenrad 3 auf die Läuferwelle 5 zu bewegt werden oder beide Bauteile werden aufeinander zu bewegt. Bevorzugt finden als Schweißverfahren das Rotations- reibverschweißen oder das Elektronenstrahlverschweißen Anwendung. Alternativ dazu kann auch jedes andere Schweißverfah- ren, welches dazu geeignet ist unterschiedliche Materialien miteinander zu verbinden, eingesetzt werden. Ein beim Verschweißen des Schweißzapfens 4 und der Läuferwelle 5 entstehender Schweißwulst wird bevorzugt durch ein Rundschleifen mit einer Formscheibe entfernt.

Die Fig. 2B zeigt einen fertig verschweißten Turbinenläufer 1. Da die Außenkontur 8 des Turbinenrades 3 rotationssymmetrisch zur geometrischen Drehachse 12 ist, ergibt sich bei einer Rotation des Turbinenläufers 1 um die Unwuchtachse 7 ein gewisser Höhenschlag der Außenkontur 8 des Turbinenrades 3. Um zu gewährleisten, dass zwischen der Außenkontur 8 und einem Turbinengehäuses eines Turboladers beim Betrieb des Turbinenläufers 1 in dem Turbolader ein gleichmäßiger Luftspalt entsteht, wird die Außenkontur 8 des Turbinenrades 3 in einem abschließenden Verfahrensschritt koaxial zur Unwuchtachse 7 rund geschliffen.

Alternativ zu der beschriebenen Vorgehensweise ist es möglich, die Läuferwelle 5 direkt nach dem Bestimmen der Un- wuchtachse 7 koaxial zu der Unwuchtachse 7 auf den Schweißzapfen 4 aufzuschweißen. Das Rundschleifen des Schweißzapfens 4 erfolgt dann nach dem Verschweißen der Läuferwelle 5 mit dem Schweißzapfen 4. Vorteilhaft hierbei ist, dass ein unter Umständen beim Verschweißen entstehender ringförmiger Schweißwulst in einem Arbeitsgang mit dem Rundschleifen des Schweißzapfens 4 entfernt werden kann. Hierdurch reduziert sich der Arbeitsaufwand zur Herstellung des erfindungsgemäßen Turbinenläufers 1.

Die Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht eines Verbrennungsmotors mit einem Turbolader mit einem nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Turbinenläufer.

Ein Verbrennungsmotor 16 ist über eine Abgasleitung 17 fluidisch mit dem in einem Turbinengehäuse 9 befindlichen Turbinenrad 3 gekoppelt. Das Turbinenrad 3 ist über die Läuferwelle 5 mit einem Verdichterrad 11 drehfest verbunden. Das Ver- dichterrad 11 ist in einem Verdichtergehäuse 10 angeordnet. Das Verdichterrad 11 ist über einen Ansaugtrakt 18 mit dem Verbrennungsmotor 16 fluidisch gekoppelt.

Im Betrieb des Verbrennungsmotors 16 mit dem Turbolader 2 stellt der Verbrennungsmotor 16 über die Abgasleitung 17 dem Turbinenrad 3 Abgas zur Verfügung. Durch das Turbinenrad 3 wird die Entalpie des Abgases erniedrigt und die kinetische und thermische Energie des Abgases in Rotationsenergie umgewandelt. Die Rotationsenergie wird über die Läuferwelle 5 des Turbinenläufers auf das Verdichterrad 11 übertragen. Das Verdichterrad 11 saugt Frischluft an, komprimiert diese und führt die komprimierte Frischluft über den Ansaugtrakt 18 dem Verbrennungsmotor 16 zu. Dadurch dass in dem komprimierten Luftvolumen pro Volumeneinheit mehr Sauerstoff vorhanden ist, kann im Verbrennungsmotor 16 pro Luftvolumeneinheit mehr

Kraftstoff verbrennt werden, wodurch sich die Leistungsausbeute des Verbrennungsmotors 16 erhöht. Durch den mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Turbinenläufer, welcher keiner zusätzlicher Wuchtmassen bedarf, ist es möglich, das Ansprechverhalten des Turboladers 2 zu verbessern da der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Turbinenläufer im Vergleich zu den bekannten Turbinenläufern mit zusätzlichen Wuchtmassen ein geringeres Massenträgheitsmoment aufweist. Durch ein verbessertes Ansprechverhalten des Turboladers 2 erhöht sich dessen Wirkungsgrad.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausfüh- rungsbeispiele vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere können Merkmale der einzelnen, oben aufgeführten Ausführungsbeispiele - sofern dies technisch sinnvoll ist - beliebig miteinander kombiniert werden.

In einer bevorzugten Modifikation der vorliegenden Erfindung wird die Läuferwelle 5 vor dem Bestimmen der Unwuchtachse 7 koaxial zu der geometrischen Drehachse 12 des Turbinenrades 3 mit dem Schweißzapfen 4 verschweißt. Für den fertig ge- schweißten Turbinenläufer 1 wird dann eine Unwuchtachse bestimmt. Anschließend wird der geschweißte Turbinenläufer 1, d.h. im Wesentlichen der Schweißzapfen 4 und die Läuferwelle 5, koaxial zu der ermittelten Unwuchtachse des Turbinenläufers 1 rundgeschliffen. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass eine eventuell durch den Schweißvorgang entstehende Unwucht in einer Wuchtoperation mit der Unwucht 13 des Turbinenrades 3 ausgeglichen werden kann.

Die aufgeführten Materialien, Zahlenangaben und Dimensionen sind beispielhaft zu verstehen und dienen lediglich der Erläuterung der Ausführungsformen und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung. Der angegebene Turbinenläufer und Turbolader mit Turbinenläufer ist besonders vorteilhaft im Kraftfahrzeugbereich und hier vorzugsweise bei Personenkraftfahrzeugen, beispielsweise bei Diesel- oder Ottomotoren, einsetzbar, lässt sich bei Be- darf allerdings auch bei beliebig anderen Turboladeranwendungen einsetzen.