Die Erfindung betrifft ein Laufrad für einen Abgasturbolader der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art, einen Abgasturbolader gemäß Patentanspruch 5 sowie ein Verfahren zum Auswuchten eines Laufzeugs für einen Abgasturbolader der im Oberbegriff des Patentanspruchs 6 angegebenen Art.

Die Offenlegungsschrift DE 10 2010 048 099 A1 offenbart ein Laufzeug mit einem Laufrad eines Abgasturboladers. Das Laufrad weist Laufradschaufeln auf, welche auf einer Radnabe, mit einem Radrücken und einer vom Radrücken abgewandt

ausgebildeten Radstirn, angeordnet sind. Am Radrücken ist eine bogenförmige

Wuchtmarke in das Laufrad eingebracht.

Der Offenlegungsschrift DE 10 2015 219 374 A1 kann ein Laufzeug entnommen werden, welches eine birnensegmentformige Wuchtmarke aufweist. Diese

birnensegmentformige Wuchtmarke weist somit einen Grundkörper auf, welcher einen Kopf aufweist, der im Vergleich zum Grundkörper wesentlich kleiner ausgebildet ist. Problematisch ist, dass der Grundkörper einer Radmitte zugewandt angeordnet ist, wohingegen der Kopf einer Radaußenkante zugewandt positioniert ist. Das bedeutet, dass aufgrund eines sich in Richtung Radmitte verjüngenden Schaufelkanals mit der derartig ausgebildeten Wuchtmarke eine Begrenzung hinsichtlich eines Materialabtrags zur Beseitigung der Unwucht gegeben ist.

Ebenso ist es bekannt, Wuchtmarken in die Nabe zwischen dem Radrücken und der Radstirn einzubringen. Dabei wird in einem zwischen zwei Laufradschaufeln

ausgebildeten Schaufelkanal in dessen Kanalboden die Wuchtmarke angeordnet. Unter Umständen kann in diesem Bereich allerdings nicht genügend abtragbare Masse zur Verfügung stehen, da bevorzugt die Wuchtmarke im Bereich eines größten

Raddurchmessers des Laufrades gesetzt wird, in dem üblicherweise eine geringste Wandstärke vorliegt. Dies führt dann im ungünstigsten Fall zu einer erhöhten

Ausschussrate.

Bei Wuchtmarken, welche durch Fräsen hergestellt sind, treten hohe

Materialspannungen im Boden der Wuchtmarke, d. h. im Bereich einer kleinsten Dicke des Laufrades auf. Das bedeutet, dass zur Reduzierung bzw. Eliminierung der Unwucht ausreichend Material durch eine Materialabtragung über die Dicke des Laufrades abgetragen wird.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Laufrad für einen

Abgasturbolader, einen solchen Abgasturbolader sowie ein Verfahren zum Auswuchten eines Laufzeugs eines solchen Abgasturboladers bereitzustellen, wodurch ein verbessertes Auswuchten ermöglicht ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Laufrad für einen Abgasturbolader mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 , durch einen Abgasturbolader mit den Merkmalen des

Patentanspruchs 5 sowie durch ein Verfahren zum Auswuchten eines Laufzeugs für einen Abgasturbolader mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Der erste Aspekt der Erfindung betrifft ein Laufrad für einen Abgasturbolader, welches in einem Gehäuse des Abgasturboladers um eine Drehachse drehbar gelagert ist. Das Laufrad weist eine Radnabe mit einem Radrücken und einer vom Radrücken

abgewandt ausgebildeten Radstirn auf. Zwischen der Radnabe und dem Radrücken ist eine Mehrzahl von Laufradschaufeln sich erstreckend ausgebildet, wobei in einem zwischen einer ersten Schaufel der Mehrzahl von Laufradschaufeln und einer der ersten Schaufel benachbart angeordneten zweiten Schaufel der Mehrzahl von Laufradschaufeln ausgebildeten Schaufelkanal eine Wuchtmarke angeordnet ist.

Erfindungsgemäß ist die Wuchtmarke dreiecksformartig, bevorzugt dreiecksförmig, ausgebildet.

Der Vorteil ist eine Vergrößerung der Wuchtmarke ohne eine Mindestdicke des

Laufrades zu gefährden, da ein Materialabtrag zur Herbeiführung der Wuchtmarke dreidimensional erfolgt. Das heißt mit anderen Worten, dass der Materialabtrag in Richtung einer Längsachse des Laufrades, somit in die Tiefe des Laufrades bzw. in die Dicke des Laufrades, in Umfangsrichtung sowie in radialer Richtung des Laufrades erfolgt. Da der Materialabtrag in die genannten drei Richtungen erfolgt, kann im

Vergleich zu den Wuchtmarken des Standes der Technik wesentlich mehr Material abgetragen werden ohne die Festigkeit des Laufrades im Betrieb zu gefährden. Das bedeutet, dass eine Ausschussrate der hergestellten Laufräder wesentlich reduziert werden kann.

Ein Spannungsmaximum der Fräsung liegt am Rand der Fräsung, das heißt mit anderen Worten in einem Bereich mit größerer Materialstärke des Laufrades, als sie bspw. in einem Zentrum der Wuchtmarke gegeben ist, wie dies bspw. bei

punktförmigen Wuchtmarken vorliegt.

Durch diese Ausbildung der Wuchtmarke ist ein Laufzeug, dem das Laufrad

zugeordnet ist und welches eine Welle umfasst, mit welchem das Laufrad drehfest zu verbinden, bzw. verbunden ist, besonders gut auszuwuchten, so dass das Laufzeug eine besonders gute und zumindest nahezu unwuchtfreie Drehbewegung während des Betriebs des Abgasturboladers durchführen kann.

In einer Ausgestaltung ist ein Schenkel der Wuchtmarke sich in Umfangsrichtung erstreckend angeordnet. Der Vorteil liegt in einer optimierten Nutzung eines

Kanalbodens des Schaufelkanals, welcher sich ausgehend von der Radaußenkante des Laufrades in Richtung einer Radmitte des Laufrades verjüngend und annähernd dreiecksformartig gestaltet ist. Somit können angepasst an den bestehenden

Kanalboden, die beiden weiteren Schenkel der dreiecksformartigen Wuchtmarke sich in Richtung der Radmitte erstreckend zur Erzielung des notwendigen Materialabtrags angeordnet werden.

Da üblicherweise Spannung nahe einer Laufradschaufel gering sind, ist es vorteilhaft die Wuchtmarke nahe der Laufradschaufel auszubilden.

In einer weiteren Ausgestaltung ist ein Markenboden der Wuchtmarke kleiner als eine freie Fläche der Wuchtmarke. Das bedeutet mit anderen Worten, dass die Schenkel der Wuchtmarke sich in Richtung des Radrückens verjüngend ausgebildet sind. Der Vorteil ist in einer Reduzierung einer Kerbspannung zu sehen, da zwischen dem

Markenboden und den Schenkeln ein abgerundeter, zumindest ein nicht scharfkantiger Übergang ausgebildet werden kann.

Die erfindungsgemäße Wuchtmarke eignet sich insbesondere vorteilhaft für ein

Verdichterrad, welches im Vergleich zu einem Turbinenrad eine geringere Wandstärke zwischen dem Radrücken und der Radstirn insbesondere an einer Radaußenkante aufweist. Die Reduzierung der Wandstärke dient neben einer Reduzierung eines Massenträgheitsmomentes des Laufrades einer Materialreduzierung, wodurch sich Materialkosten des Laufrades ebenfalls reduzieren und somit das Verdichterrad kostengünstig hergestellt werden kann. Da die Wuchtmarke dreiecksformartig ausgebildet ist, kann der Umfang der Wuchtmarke bei geringer Tiefenerstreckung der Wuchtmarke so angepasst werden, dass zur Herbeiführung eines unwuchtfreien Laufrades ein ausreichender Materialabtrag realisierbar ist.

Der zweite Aspekt der Erfindung betrifft einen Abgasturbolader, insbesondere für eine Verbrennungskraftmaschine, mit einem in einem Gehäuse drehbar gelagerten

Laufzeug, welches eine Welle sowie wenigstens ein mit der Welle drehfest

verbundenes erfindungsgemäßes Laufrad umfasst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung und umgekehrt anzusehen. Das Laufzeug des Abgasturboladers weist in Folge des vorteilhaften Auswuchtens des Laufrads und insbesondere des Laufzeugs eine besonders ruhige Drehbewegung auf, was einem effizienten Betrieb des Abgasturboladers sowie einer langen Lebensdauer desselbigen zuträglich ist.

Der dritte Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auswuchten eines in einem Gehäuse eines Abgasturboladers drehbar zu lagernden Laufzeugs, insbesondere eines Laufrads des Laufzeugs, welches eine Mehrzahl von Laufradschaufeln auf einer Radnabe des Laufrades aufweist. Zwischen zumindest einer ersten Schaufel der Mehrzahl von Laufradschaufeln und einer der ersten Schaufel benachbarten zweiten Schaufel der Mehrzahl von Laufradschaufeln ist ein Schaufelkanal mit einem

Kanalboden ausgebildet, in welchem eine Wuchtmarke ausgebildet wird.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Wuchtmarke gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 in einem High-Speed-Balancing hergestellt wird.

Ein Vorteil ist darin zu sehen, dass mit Hilfe des High-Speed-Balancing-Verfahrens das Laufzeug vollständig, nicht nur die einzelnen Laufräder unabhängig voneinander, in einem Vorgang gewuchtet werden kann, wodurch eine wesentliche Zeitreduktion bei der Auswuchtung des Laufzeugs realisiert ist. Des Weiteren kann bspw. bei

Hinzufügung der Wuchtmarke am Verdichterrad eine Restunwucht des Turbinenrades korrigiert werden. Ebenso können durch elastische Effekte auftretende Unwuchten korrigiert werden.

Eine kostengünstige Herstellung der Wuchtmarke wird mit einem materialabtragenden Verfahren, mit anderen Worten durch Materialabtragung erzielt, wobei bevorzugt ein Fräsverfahren eingesetzt wird. Vorteilhaft wird ein kugelkopfformartiges Werkzeug eingesetzt, damit im Bereich aufeinandertreffender Kanten und/oder Flächen,

Verbindungselemente und/oder Übergänge abgerundet ausgebildet werden können. Der Vorteil ist in einer wesentlichen Reduzierung von Kerbspannungen zu sehen, welche im Bereich von scharfen, somit nicht abgerundet ausgebildeten

Verbindungselementen und/oder Übergängen auftreten, wie sie bspw. bei einem Einsatz eines Zylinderkopffräsers ausgebildet werden, und zu einem Versagen des Laufrades, resp. des Laufzeugs führen können.

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. Gleichen oder funktionsgleichen Elementen sind identische Bezugszeichen zugeordnet. Es zeigen:

Fig. 1 in einer perspektivischen Darstellung einen Ausschnitt eines Laufrades gem. dem Stand der Technik,

Fig. 2 in einer perspektivischen Darstellung einen Ausschnitt eines weiteren

Laufrades gem. dem Stand der Technik,

Fig. 3 in einer perspektivischen Darstellung einen Ausschnitt eines

erfindungsgemäßen Laufrades in einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 4 in einer perspektivischen Darstellung einen Ausschnitt des erfindungsgemäßen Laufrades in einem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 5 in einer perspektivischen Darstellung einen Ausschnitt des erfindungsgemäßen Laufrades in einem dritten Ausführungsbeispiel, und

Fig. 6 in einer perspektivischen Darstellung einen Ausschnitt des erfindungsgemäßen Laufrades in einem vierten Ausführungsbeispiel. Ein Laufrad 1 eines Laufzeugs 2 für einen Abgasturbolader 3 gemäß dem Stand der Technik ist gemäß Fig. 1 ausgebildet. Das Laufrad 1 ist in Form eines Verdichterrades ausgebildet. Das Laufzeug 2 umfasst das Verdichterrad 1 und ein nicht näher dargestelltes Turbinenrad, welches über eine nicht näher dargestellte Welle mit dem Verdichterrad 1 drehfest verbunden ist.

Das Laufzeug 2 ist in einem nicht näher dargestellten Lagerabschnitt des

Abgasturboladers 3 um eine nicht näher dargestellte Drehachse des Laufzeugs 2 drehbar gelagert. Das Turbinenrad ist in einem nicht näher dargestellten

durchströmbaren Abgasführungsabschnitt des Abgasturboladers 3 drehbar

aufgenommen. Über einen nicht näher dargestellten Eintrittskanal des

Abgasführungsabschnitts wird das Turbinenrad mit Abgas einer nicht näher

dargestellten, mit dem Abgasturbolader 3 durchströmbar verbundenen

Verbrennungskraftmaschine beaufschlagt und in Rotation versetzt.

Durch die mit Hilfe der Welle ausgebildete drehfeste Verbindung mit dem Verdichterrad 1 wird das in einem nicht näher dargestellten Luftführungsabschnitt drehbar

aufgenommene Verdichterrad 1 ebenfalls in eine Rotationsbewegung versetzt, wobei es Luft ansaugt und verdichtet. Die verdichtete Luft wird über einen nicht näher dargestellten Austrittskanal des Luftführungsabschnitts der Verbrennungskraftmaschine zugeführt.

Das Verdichterrad 1 umfasst eine Mehrzahl von Laufradschaufeln 4, mit deren Hilfe es die Luft ansaugt, welche auf einer Radnabe 5 des Verdichterrades 1 angeordnet sind. Die Radnabe 5 weist einen Radrücken 6 und eine nicht näher dargestellte, vom

Radrücken 6 abgewandt ausgebildete Radstirn der Radnabe 5 auf. Die Mehrzahl der Laufradschaufeln 4 ist sich von der Radstirn zum Radrücken 6 erstreckend auf der Radnabe 5 angeordnet. Zwischen jeweils zwei Schaufeln der Mehrzahl von

Laufradschaufeln 4, einer ersten Schaufel 7 und einer zweiten Schaufel 8, ist ein Schaufelkanal 9 mit einem Kanalboden 10 ausgebildet, entlang dessen die Luft strömt. Das Laufrad 1 ist um eine nicht näher dargestellte Drehachse drehbar. Zur Herbeiführung einer besonders ruhigen Drehbewegung des Laufzeugs 2 ist am Kanalboden 10 des Verdichterrades 1 eine Wuchtmarke 11 ausgebildet. Die

Wuchtmarke 11 des in Fig. 1 dargestellten Laufrades gemäß dem Stand der Technik, ist punktförmig ausgebildet.

In Fig. 2 ist ein weiteres Laufrad gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Die ausgebildete Wuchtmarke 11 ist länglich und leicht gebogen ausgeführt.

Eine erfindungsgemäße Wuchtmarke 11 , wie sie gemäß einem ersten

Ausführungsbeispiel in Fig. 3 illustriert ist, ist dreiecksformartig ausgebildet. Die

Wuchtmarke 11 weist einen ersten Schenkel 12, einen zweiten Schenkel 13 und einen dritten Schenkel 14 auf, die mit Hilfe von Verbindungselementen 15 miteinander verbunden sind. Die Verbindungselemente 15 sind gebogen ausgebildet, wohingegen die Schenkel 12, 13, 14 im Wesentlichen, relativ zu den Verbindungselementen 15, geradlinig ausgeführt sind.

Die dreiecksformartige Wuchtmarke 11 ist überwiegend bezogen auf ihren Umfang dreiecksformartig ausgebildet. Ebenso könnte sie allerdings auch bezüglich ihrer Tiefenerstreckung T dreiecksformartig ausgeführt sein. Oder sie könnte ebenso in allen drei Dimensionen dreiecksformartig, somit tetraederformartig ausgebildet sein. Es kann sich dabei um gleichmäßige, ungleichmäßige oder gleichschenkelige Dreiecke handeln.

Zur Erzeugung der Wuchtmarke 11 im so genannten High-Speed-Balancing kann zum einen das materialabtragende Werkzeug oder zum anderen das Laufrad 1 bzw. das Laufzeug 2 selbst bewegt werden. Eine geradlinige Wuchtmarke 11 lässt sich bevorzugt mit bewegtem Werkzeug erzeugen, wohingegen die erfindungsgemäße Wuchtmarke 11 mit bewegtem Laufrad 1 bzw. bewegtem Laufzeug 2 und bewegtem Werkzeug bevorzugt herzustellen ist. In der so genannten High-Speed-Balancing Maschine ist das Laufzeug im Lagergehäuse eingebaut und in der High-Speed-Balancing Maschine eingespannt, wodurch sich ein Zugang für einen Materialabtrag an der Radnabe 5 in axialer Richtung ergibt. Sofern andere Maschinen eingesetzt werden, kann eine radial-axial-Bearbeitung in bestimmten Winkeln erfolgen. Dadurch ergibt sich ein Zugang in Bereiche der Radnabe 5, die in Richtung des Radrückens 6 radial weiter innen liegen, wo die

Spannungen nicht so hoch sind. Hier könnte bspw. auch mehr Material abgetragen werden.

Zu Herbeiführung einer die Unwucht reduzierenden, insbesondere eliminierenden hinreichenden Abtragung einer Laufradmasse kann ebenso die Tiefenerstreckung T der Wuchtmarke 11 erhöht werden. Im Vergleich zu den üblichen Wuchtmarken, kann ausreichend notwendiges Material zur Eliminierung der Unwucht abgenommen werden, da aufgrund der dreiecksformartigen Wuchtmarke 11 der Materialabtrag in drei

Dimensionen erfolgt.

Der erste Schenkel 12, weicher auch als Grundseite der Wuchtmarke 11 angesehen werden kann, ist sich in Umfangserstreckungsrichtung U erstreckend angeordnet ist. Somit ist eine Spitze 16 der Wuchtmarke 11 von einer Radaußenkante 17 abgewandt positioniert und einer Radmitte des Laufrades zugewandt angeordnet. Somit ist die Wuchtmarke 11 sich quasi einer Ausdehnung des Kanalbodens 10 angepasst angeordnet, welcher sich ausgehend von der Radaußenkante 17 in Richtung der Radmitte verjüngend ausgebildet ist.

Der erste Schenkel 12 der in Fig. 3 dargestellten Wuchtmarke 11 in einer ersten

Ausführungsform ist leicht gekrümmt ausgebildet, wodurch sich die Wuchtmarke 11 einer Krümmung der Radaußenkante 17 anpassen kann. Allerdings ist die Krümmung des ersten Schenkels 12 wesentlich flacher als die Krümmung der

Verbindungselemente 15. Ebenso könnten die beiden anderen Schenkel 13, 14 eine leichte Krümmung aufweisen, welche allerdings im Vergleich mit der Krümmung der Verbindungselemente 15 wesentlich reduziert ist. In Fig. 4 ist die erfindungsgemäße Wuchtmarke 11 in einem zweiten

Ausführungsbeispiel illustriert. Im Vergleich zur Wuchtmarke 11 des ersten

Ausführungsbeispiels sind die Schenkel 12, 13, 14 geradlinig ausgebildet, wobei eine Erstreckung in Umfangsrichtung U der Wuchtmarke 11 des zweiten

Ausführungsbeispiels vergrößert ist.

Die Krümmungen der Verbindungselemente 15 sind zur Reduzierung einer

Kerbspannung zwischen den aufeinandertreffenden Schenkeln 12, 13, 14 vorgesehen. Eine weitere Reduzierung der Kerbspannung ist dadurch erreicht, dass ein zwischen den Schenkeln 12, 13, 14 und einem Markenboden 18 der Wuchtmarke 11

ausgebildeter Übergang 19 abgerundet ausgebildet ist. Das heißt mit anderen Worten, dass der Markenboden 18 kleiner ist als eine freie Fläche 20 der Wuchtmarke 11 , wie insbesondere durch die in Fig. 5 illustrierte Wuchtmarke 11 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel erkennbar ist. Die freie Fläche 20 der Wuchtmarke 11 entspricht der zwischen den Schenkeln 12, 13, 14 aufgespannten Fläche in der Ebene des Kanalbodens 10.

Zur Herbeiführung der Wuchtmarke 11 kann grundsätzlich jedes materialabtragende Verfahren, mit anderen Worten jede Materialabtragung genutzt werden. Insbesondere ist, sofern das Laufrad 1 in Form des Turbinenrades ausgebildet ist, Schleifen denkbar. Ebenso könnte auch der Materialabtrag mit Hilfe eines Laserverfahrens erzielt werden. Auch könnte mit Hilfe eines Schneidverfahrens an einer Außenkante des Laufrades 1 die Wuchtmarke 11 erzeugt werden. Der Vorteil von Fräsen ist in einer möglichen Oberflächenbearbeitung sowie in einem Kostenvorteil gegenüber anderen Verfahren zu sehen, da Fräsen kostengünstig und flexibel einsetzbar ist.

Das insbesondere in Fig. 6 dargestellte Laufrad 1 in Form eines Verdichterrades, weist die Wuchtmarke 11 auf, welche mit einem Kugelkopffräser hergestellt wurde. Das heißt mit anderen Worten, dass die Wuchtmarke 11 in einem Fräsverfahren, insbesondere mit einem kugelkopfformartigen Werkzeug ausgebildet wurde. Dadurch können auf einfache Weise ohne weiteren Bearbeitungsschritt während der Ausbildung der Wuchtmarke 11 durch Materialabtragung die abgerundeten Verbindungselemente 15 sowie der abgerundete Übergang 19 hergestellt werden.