WO2005012701A1

WO2005012701A1 - Verdichterrad und/oder turbinenrad für eine sekundärluftfördereinrichtung

Info

Publication number: WO2005012701A1
Application number: PCT/EP2004/008325
Authority: WO
Inventors: Hans-Georg Lehmann; Martin Schlegl; Holger Stark
Original assignee: Daimlerchrysler Ag
Priority date: 2003-08-01
Filing date: 2004-07-24
Publication date: 2005-02-10
Also published as: DE10335261A1; US20060150928A1; US7513107B2; JP2007500814A

Abstract

Bekannte Verdichterräder bzw. Turbinenräder für eine Sekundärluftfördereinrichtung sind in nicht bedeckter Bauweise ausgeführt, bei der ihre Schaufeln in ein Gehäuse eingebracht sind und zwischen den Schaufeln und dem Gehäuse stets ein Radialspalt vorliegt, der zu Verlusten führt. Es wird vorgeschlagen, das Verdichterrad (53) und/oder das Turbinenrad (52) als Radialverdichter bzw. Radialturbine auszuführen, wobei die Flügelräder (71) von einem Raddeckel (72) überdeckt sind. Das erfindungsgemässe Verdichterrad bzw. Turbinenrad ist für eine Sekundärluftfördereinrichtung für Brennkraftmaschinen vorgesehen.

Description

Verdichterrad und/oder Turbinenrad für eine Sekundarluftfordereinrichtung

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verdichterrad und/oder Turbinenrad für eine Sekundarluftfordereinrichtung nach der Gattung des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 7.

Es ist bereits ein Verdichterrad bzw. ein Turbinerad einer Sekundarluftfordereinrichtung für eine Brennkraftmaschine bekannt (DE 199 37 781 AI), die in nicht bedeckter, üblicher Bauart ausgeführt sind. Die Räder sind mit ihren Schaufeln in ein Gehäuse eingebracht, wobei zwischen den Schaufeln und dem Gehäuse stets ein Radialspalt gegeben ist, der zu Verlusten führt .

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verdichterrad bzw. Turbinenrad für eine Sekundarluftfordereinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. 7 hat demgegenüber den Vorteil, dass eine vereinfachte Abdichtung zum Gehäuse erreicht wird, wobei kein Radialspalt der Schaufeln zu dem Gehäuse mehr gegeben ist und demzufolge Spaltverluste nicht auftreten. Des Weiteren ist es vorteilhaft, dass kaum noch kritische Toleranzen bei der Herstellung der Räder einzuhalten sind.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Verdichterrades bzw. des im Anspruch 7 angegebenen Turbinenrades möglich. Insbesondere ergibt sich in Kombination mit einem Luftfilterelement und eines Einlasskanals eine optimale Einströmung auf das Verdichterrad. Außerdem ist die Herstellung des Sekundärluftladers aufgrund des Wegfalls der Spaltproblematik deutlich einfacher, da die Auswirkungen der typischen Toleranzen bei aus Kunststoffen hergestellten Rädern durch die erfindungsgemäße Konstruktion gering gehalten werden.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisch vereinfachte Funktionsdarstellung einer Sekundarluftfordereinrichtung nach einer ersten Variante,

Fig. 2 eine schematisch vereinfachte Funktionsdarstellung der Sekundarluftfordereinrichtung nach einer zweiten Variante,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines Sekundärluftladers mit integriertem Steuerventil, Fig. 4 eine Explosionsdarstellung des Sekundärluftladers ohne integriertem Steuerventil,

Fig. 5 eine Schnittdarstellung des Sekundärluftladers gemäß Figur 4 ,

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Luftfilterelements für den Sekundärluftlader,

Fig. 7 eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Verdichterrades des Sekundärluftladers,

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht des Verdichterrades gemäß Figur 7 ,

Fig. 9 eine teilweise Schnittdarstellung des Verdichterrades gemäß Figur 8 ,

Fig. 10 eine Explosionsdarstellung von Verdichterrädern nach einer dritten Variante,

Fig. 11 eine perspektivische Darstellung der Verdichterräder gemäß Figur 10,

Fig. 12 ein Seitenelement des Sekundärluftladers nach einer vierten Variante,

Fig. 13 eine perspektivische Draufsicht auf das Seitenelement nach Fig. 12 mit verbautem Luftfilterelement

Fig. 14 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Turbinenrades nach einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel , Fig. 15 eine perspektivische Zusammenbaudarstellung des Turbinenrades nach Fig. 14,

Fig. 16 eine perspektivische Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen Turbinenrades nach einem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel .

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Figur 1 zeigt eine schematisch vereinfachte Funktionsdarstellung einer Sekundarluftfordereinrichtung für eine Brennkraftmaschine 10. Der Brennkraftmaschine 10 wird über einen Luftfilter 4 Luft zugeführt, welche weiter in einen Ansaugtrakt 5 gelangt, der ein Ansaugrohr 6 und eine Drosselklappe 7 umfasst . Die vom Luftfilter her strömende Luft gelangt, gesteuert von der Drosselklappe 7, zu nicht näher dargestellten Zylindern der Brennkraftmaschine 10. Die von der Brennkraftmaschine 10 abgegebenen Abgase gelangen in bekannter Weise in einen Abgasbereich 12, bestehend aus Auspuffkrümmer und Abgasanlage. Die

Sekundarluftfordereinrichtung weist einen in Figur 1 strichpunktiert abgegrenzten Sekundärluftlader 14 auf, welcher einen Verdichter 15 und eine Turbine 16 aufweist. Der Verdichter 15 fördert Luft über eine Sekundärluftleitung 18 in den Abgasbereich 12 der Brennkraftmaschine 10. In der Sekundärluftleitung 18, die beispielsweise stromab des Abgaskrümmers in den Abgasbereich 12 einmündet, ist stromab des Verdichters 15 z. B. ein erstes Steuerventil 19 und weiter stromab z. B. ein Rückschlagventil 20 vorgesehen.

Der Verdichter 15 ist über eine Welle 21 mit der Turbine 16 verbunden und wird von der Turbine 16 angetrieben. Diese nutzt dabei den durch die Drosselklappe 7 bewirkten Druckunterschied im Ansaugtrakt 5 zur Umgebung, indem sie Ansaugluft durch eine Zuleitung 24, z. B. stromab der Drosselklappe 7, entnimmt. Die Zuleitung 24 führt zur Turbine 16. Zur Steuerung der von der Turbine 16 abgegebenen Leistung, die sich aus dem Massenstrom in der Zuleitung 24 bzw. dem herrschenden Unterdruck im Ansaugrohr 6 ergibt, ist in der Zuleitung 24 ein zweites Steuerventil 25 vorgesehen. Beide Steuerventile 19, 25 sind über entsprechende Aktuatoren 27, 28 betätigbar. Es ist nun vorgesehen, zur Bereitstellung von Reinluft für den Verdichter 15 und für die Turbine 16, wie die Figur 1 zeigt, jeweils ein separates Luftfilterelement 30 für die Turbine 16 bzw. 31 für den Verdichter 15 vorzusehen. Beide Luftfilterelemente 30, 31 sind somit zusätzlich zu dem Luftfilter 4 vorgesehen, was ermöglicht, auf entsprechende Zuleitungen zu dem Luftfilter 4 bzw. dem Ansaugrohr 6 verzichten zu können. Die vom Verdichter 15 angesaugte Luft strömt, wie die Pfeile 40 zeigen, über das Luftfilterelement 31 und einem Leitungsabschnitt 33 zu dem Verdichter 15, wo die Luft in die Sekundärluftleitung 18 entsprechend verdichtet bzw. gepumpt wird. Die Menge der Sekundärluft wird vom zweiten Steuerventil 25 gesteuert, wobei das vorgesehene Rückschlagventil 20 eine Rückströmung aus dem Abgasbereich 12 der Brennkraftmaschine 10 verhindert.

Die Turbine 16 ermöglicht, insbesondere in der Startphase der Brennkraftmaschine 10, die Einleitung zusätzlicher Luft auf die Abgasseite, wodurch eine Aufoxidation der Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxide erfolgt, die zu einer Verbesserung der Abgaswerte der Brennkraftmaschine 10 führt.

Wie die Pfeile 41 zeigen, strömt bei geöffnetem zweiten Steuerventil 25 die von der Brennkraftmaschine angesaugte Luft aus der Umgebung über das Luftfilterelement 33 in einen Leitungsabschnitt 34 ein und dann weiter zu der Turbine 16 und von dieser über die Zuleitung 24 in das Ansaugrohr 6. Je nach Stellung des zweiten Steuerventils 25 wird mehr oder weniger von der Brennkraftmaschine 10 angesaugte Luft über die Turbine 16 her angesaugt, so dass sich eine entsprechende Leistungsabgabe der Turbine 16 an den Verdichter 15 ergibt. Über das zweite Steuerventil 25 kann eine Steuerung der über die Turbine 16 einströmenden Luft und damit ihrer Leistungsabgabe an den Verdichter 15 erfolgen. Wie die Figur 1 zeigt, ist gemäß erstem Ausführungsbeispiel vorgesehen, sowohl dem Verdichter 15 ein Luftfilterelement 31 als auch der Turbine 16 ein Luftfilterelement 30 zuzuordnen. Die jeweils separat zugeordneten Luftfilterelemente 30 bzw. 31 ermöglichen den vollständigen Verzicht auf entsprechende Zuleitungen auf die Reinluftseite stromab des Luftfilters 4. Dies ermöglicht neben der kompakten Ausführung des Sekundärluftladers 14 eine hohe Variabilität, so dass er an unterschiedlichen Stellen der Brennkraftmaschine 10 vorgesehen werden kann.

Die Figur 2 zeigt eine zweite Variante, bei dem alle gleichen oder gleichwirkenden Bauteile mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet sind. In Abwandlung zur ersten Variante nach Figur 1 ist anstelle der beiden getrennten Luftfilterelemente 30, 31 ein gemeinsames Luftfilterelement 45 vorgesehen, welches sowohl dem Verdichter 15 als auch der Turbine 16 zugeordnet ist. Das Vorsehen eines gemeinsamen Luftfilterelements 45 für den Verdichter 15 und die Turbine 16 bietet weitere Vorteile hinsichtlich der Ausgestaltung des Sekundärluftladers 14 in Bezug auf seine Bauform und der Anzahl seiner Bauteile. Die vom Sekundärluftlader 14 benötigte Luft strömt, wie die Pfeile 44 zeigen, über das gemeinsame Luftfilterelement 45 ein und teilt sich in einen Teilstrom zum Verdichter 15 und in einen Teilstrom zur Turbine 16 hin auf. Das gemeinsame Luftfilterelement 45 kann eine an den Verdichter 15 oder die Turbine 16 angepasste, unterschiedliche Perforation bzw. Dichteverteilung seines Filterbereichs aufweisen, da sich die in den Verdichter 15 bzw. Turbine 16 eintretenden Luftmassenströme unterscheiden können, um so eine optimale Anpassung bzw. Filterwirkung mit möglichst geringem Druckverlust erzielen zu können. Möglich ist auch, eine Trennwand im Inneren des gemeinsamen Luftfilterelements 45 vorzusehen, so dass zwei getrennte Bereiche vorliegen, die unterschiedlich gestaltete Filterbereiche aufweisen.

Die konstruktive Ausführung des Sekundärluftladers 14 für ein derartiges gemeinsames Luftfilterelement 45 ist in den weiteren Figuren 3 bis 5 näher dargestellt. So zeigt die Figur 3 eine perspektivische Darstellung eines Sekundärluftladers 14, bei dem zusätzlich das zweite Steuerventil 25, z. B. in Form eines Drehschieberventils ausgeführt, mit in einem Gehäuse 47 des Sekundärluftladers 14 integriert ist. Das Gehäuse 47 des Sekundärluftladers 14 weist eine Rahmenstruktur auf, die sich im Wesentlichen aus zwei Seitenelementen, einem ersten Seitenelement 48 und einem zweiten Seitenelement 49, sowie mehreren axialen Streben 50 zusammensetzt. Beide Seitenelemente 48, 49 werden, wie die Figur 4 näher zeigt, von der Welle 21 des Sekundärluftladers

14 durchdrungen, wobei sich am links dargestellten Seitenelement 48 ein Turbinenrad 52 der Turbine 16 und am rechten Seitenelement 49 ein Verdichterrad 53 des Verdichters

15 anschließt. Im Zusammenbau gemäß Figur 5 befindet sich das Turbinenrad 52 außerhalb und das Verdichterrad 53 innerhalb eines von beiden Seitenelementen 48, 49 begrenzten Montageraums 60. Über ein trichterförmiges Anschlussstück 36 erfolgt der Anschluss an die Zuleitung 24 zum Ansaugtrakt 5. Wie in Figur 3 dargestellt ist, ist in dem Anschlussstück 36 beispielsweise das zweite Steuerventil 25 untergebracht, wobei der Aktuator 27 außerhalb des Anschlussstückes 36 liegt. Es ist aber auch eine Ausführung des Anschlussstücks 36 ohne integriertes zweites Steuerventil 25 möglich, wie die Figur 5 zeigt, wobei das zweite Steuerventil 25 dann separat, d. h. außerhalb des Sekundärluftladers 14, vorgesehen ist. Über einen in Figur 3 dargestellten Anschluss 37 am zweiten Seitenelement 49 erfolgt die Abgabe der vom Verdichterrad 53 verdichteten Luft in die Sekundärluftleitung 18.

Wie die Figur 5 näher zeigt, erfolgt eine Lagerung 54 des Turbinenrades 52 im Bereich der links dargestellten Seitenwand 48. Wohingegen eine Lagerung 55 des Verdichterrades 53, z. B. mittels Kugellager, im Wesentlichen außerhalb der rechts dargestellten Seitenwand 49 erfolgt. Damit ergibt sich vorteilhafterweise ein relativ großer Lagerabstand für beide Kugellager 54 und 55.

Das Verdichterrad 53 ist, wie das Turbinenrad 52, auf der Welle 21 über Muttern 56, 57 angeschraubt. Möglich ist auch, am Verdichterrad 53 oder am Turbinenrad 52 ein Gewinde vorzusehen bzw. mit zu integrieren, so dass mittels den Rädern 52, 53 ein einfaches Aufschrauben auf die Welle 21 erfolgen kann. Das Verdichterrad 53 ist gegenüber der an sich üblichen Anordnung, wie sie beispielsweise im Abgasturboladerbereich bekannt ist (z. B. der DE 196 15 237 C2 entnehmbar) , um 180° gedreht verbaut, was bedeutet, dass die Beschaufelung des Verdichterrades 53 nach innen, d. h. in den Montageraum 60 zwischen den Seitenelementen 48, 49 zeigt. Die Beschaufelung von Turbinenrad 52 und Verdichterrad 53 zeigt in etwa in die entgegengesetzte Richtung. Die Wendelung des Verdichterrades 53 ist entgegengesetzt zur Wendelung des Turbinenrades 52 ausgeführt. Das Verdichterrad 53 ist als Radialrad bzw. als Radialverdichter ausgeführt. Möglich ist aber auch, eine Ausführung als Axialrad bzw. als Axialverdichter. Das Turbinenrad 52 ist als Radialrad bzw. als Radialturbine ausgeführt. Möglich ist aber auch, eine Ausführung als Axialrad bzw. als Axialturbine.

Der zwischen den Seitenelementen 48, 49 ausgesparte Montageraum 60 dient zur Aufnahme des Luftfilterelements 45. Wie die Figur 6 zeigt, hat das Luftfilterelement 45 eine hufeisenförmige Form bzw. U-Form, die sich aus zwei Seitenteilen 61 und einem bogenförmigen Verbindungsteil 62 einstückig zusammensetzt. Zwischen den Seitenteilen 61 ist ein Schlitz 63 ausgespart, der etwa in der Mitte des Luftfilterelements 45 in eine Aussparung 64 übergeht, welche vorzugsweise rund ist und einen größeren Durchmesser als die Welle 21 aufweist. Endabschnitte 65 der Seitenteile 61 weisen jeweils eine Nut 66 auf, die an der dem Schlitz 63 zugewandten Seite der Seitenteile 61 gegenüberliegend vorgesehen sind und in axialer Richtung der Welle 21 verlaufen. Bei der Montage des Luftfilterelements 45 wird dieses in den Montageraum 60 eingebracht und geführt von den Seitenelementen 48, 49 soweit eingeführt, bis im Rahmenelement oder am Gehäuse 47 korrespondierend zu den Nuten 66 vorgesehene, nicht näher dargestellte Rastnasen in die Nuten 66 verrastend eingreifen. Die Ausführung des Schlitzes 63 sowie der Aussparung 64 ist so gestaltet, dass sich ein ausreichender Abstand um die drehende Welle 21 herum ergibt, der eine Berührung bzw. Beschädigung der Welle ausschließt. Alternativ ist es auch denkbar, das Luftelement 45 über entsprechende Klammern oder Schrauben am Gehäuse 47 bzw. am Rahmen zu sichern. Das Luftfilterelement 45 füllt in fertig montiertem Zustand den Montageraum 60 aus.

Die Figuren 7 bis 9 zeigen den erfindungsgemäßen Aufbau des Verdichterrades 53 näher. Die nachfolgend dargestellten Bauweisen können auch auf das Turbinenrad 52 übertragen werden. Bis auf die veränderte Form der Schaufeln stimmt das Turbinenrad 52 mit dem Verdichterrad 53 überein. Die Erfindung ist daher nicht auf das Verdichterrad 53 beschränkt, sondern umfasst in gleicher Weise auch das Turbinenrad 52. Ein Ausführungsbeispiel des Turbinenrades 52 ist in der Fig. 14, einer Explosionsdarstellung des Turbinenrades und in der Fig. 15, einer Zusammenbauzeichnung gemäß Fig. 14 sowie in der Fig. 16, die ein zweites Ausführungsbeispiel des Turbinenrades 52 zeigt, näher dargestellt. Das Verdichterrad 53 (oder Turbinenrad 52) kann eine metallische Buchse 70 im Achsenbereich aufweisen, welche in einem vorzugsweise aus Kunststoff spritzgegossenen Flügelrad 71 eingebettet ist. Das Flügelrad 71 wird von einem Raddeckel 72 bedeckt, welcher vorzugsweise aus einem dünnen Blech besteht oder auch aus Kunststoff gefertigt ist. Der Raddeckel 72 weist einen domförmigen Bereich 73 auf, in welchem die Luft einströmen kann. Der Raddeckel 72 ist gegenüber dem Flügelrad 71 axial verschoben bzw. zurückversetzt, so dass der überstehende Teil 74 des Raddeckels 72 in Kombination mit einer nicht näher dargestellten, im Gehäuse 47 des Sekundärluftladers 14 vorgesehenen Ringnut eine erste Dichtung 100, z. B. in Form einer Labyrinthdichtung, bildet. Die Dichtung 100 ermöglicht eine Abdichtung des Verdichterrades 53 (oder des Turbinenrades 52) im Gehäuse 47, so dass die gesamte Luft ohne Verluste am Dom 73 in das Innere des Flügelrades 71 strömen kann (im Fall der Turbine erfolgt entsprechend eine Ausströmung aus dem Inneren des Flügelrades 71) . In gleicher Weise kann über eine zweite Dichtung 101, z. B. in Verbindung mit einer nicht näher dargestellten Ringnut im Gehäuse 47, eine Abdichtung, z. B. in Form einer Labyrinthdichtung, der aus dem Verdichterrad 53 radial ausströmenden Luft an seinem radialen Endbereich 105 erfolgen (im Fall der Turbine entsprechend das radial einströmende Abgas) . Die erste Dichtung 100 ist im Dombereich 73 und die zweite Dichtung 101 ist im radialen Endbereich 105 des Raddeckels 72 zum Gehäuse hin vorgesehen und kann aus einer Labyrinthdichtung oder aber auch aus einer Bürstendichtung bestehen. Bei einer Bürstendichtung liegen vorteilhafterweise nur geringe Reibkräfte vor, so dass ein geringes Losbrechmoment beim Hochlaufen des Rades 53 bzw. 52 gegeben ist. Wie die Figur 16 näher zeigt, ist es auch möglich, einen axial überstehenden Rand 106 am Raddeckel 72 vorzusehen, so dass die zweite Dichtung 101, z. B. in Form einer Büstendichtung, anstatt axial, radial außen am Rand 106 angreifen kann.

Die Bauteile Buchse 73, Flügelrad 71 und Raddeckel 72 werden zu einer Einheit gefügt. Geeignete Fügeverfahren sind z. B. Kleben, Umspritzen oder Ultraschallverschweißen. Das Verdichterrad 53 (oder das Turbinenrad 52) besteht zumindest teilweise aus Kunststoff, vorzugsweise aus Polyamid und/oder Peek (Polyetheretherketon, eine Weiterentwicklung aus Polyethersulfone) und/oder PFA (Perfluoro Alkoxyalkan) . Der Kunststoff des Verdichterrades 53 (oder des Turbinenrades 52) kann dabei mit oder ohne eine Faserverstärkung ausgeführt sein. Aber auch eine Ausführung des Verdichterrades 53 (oder des Turbinenrades 52) aus einer Leichtmetalllegierung, insbesondere auf Basis von Aluminium oder Magnesium, ist möglich.

Diese Radvariante hat folgende Vorteile, und zwar, dass kritische Toleranzen lediglich im Bereich der Kanten des Raddeckels 72 auftreten können. Des Weiteren erfolgt die Abdichtung zum Gehäuse 47 hin im Wesentlichen im Bereich des Lufteintritts bzw. Luftaustritts. Das Spaltmaß zwischen dem Gehäuse 47 und dem Raddeckel 72 ist unkritisch, da eine Dichtwirkung durch die als Labyrinthdichtung ausgeführte Ringnut im Bereich des Lufteintritts als auch im Bereich des Luftaustritts realisiert werden kann. Ferner können Auswirkungen typischer Toleranzen, die sich bei aus Kunststoffen hergestellten Rädern zwangsweise ergeben, durch diese Konstruktion gering gehalten werden. Alternativ zu der Ausführung des Verdichterrades 53 gemäß Figuren 7 bis 9 ist es, wie die Figuren 10 und 11 näher zeigen, auch möglich, eine mehrstufige, insbesondere zweistufige Verdichtung vorzusehen. Hierzu sind gemäß Figuren 10 und 11 exemplarisch zwei seriell verschaltete Verdichterräder 80, 81 dargestellt, welche in Form von Radialrädern ausgeführt sind. Beide Radialräder sind auf derselben Welle 21 angeordnet.

Die Figur 12 zeigt eine vierte Variante eines Seitenelements 49 des Sekundärluftladers 14, bei dem alle gleichen oder gleichwirkenden Bauteile mit denselben Bezugszeichen der vorherigen Ausführungsbeispiele gekennzeichnet worden sind. Das rechte Seitenelement 48 weist drei Seitenstreben 50 auf, wobei zwei gegenüberliegende Seitenstreben 50 ^λ und 50^, zum Einführen des Luftfilterelements 45 dienen. Die zu den beiden anderen Seitenstreben 50 ,50^x" quer verlaufende dritte Seitenstrebe 50^,XΛ dient zur rastbaren Befestigung des Luftfilterelements 45, die hierzu über zwei Rastnasen 90 verfügt, welche in vorgesehene, in Figur 6 ebenfalls gezeigte Rastnuten 66 einrasten können. Das Verdichterrad 53 ist von einem zylindrischen bzw. rohrförmigen Element 95 umgeben, das einen Einströmkanal für das Verdichterrad 53 bildet. Um eine optimale Wirkung des Verdichters 15 zu erzielen, sollte durch den vorgeschalteten Luftfilter 45 die aufbereitete Luft möglichst laminar in axialer Richtung in den Verdichter 15 einströmen. Ein Verhältnis der Einströmungskanallänge 1 zum Einströmungskanalquerschnitt q sollte 3 : 1 oder größer, vorzugsweise 5 : 1, betragen. Diese Vorgabe ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 4 und 5 nicht erfüllt. Der Einströmungskanal wird dabei aus Teilen der Luftfilterkassette 45 und der Streben 50, die das Gehäusemittelteil bilden, gebildet. Wenn die Breite des Gehäusemittelteils 50 bzw. die axiale Erstreckung des Montageraums 60 und damit die Länge des Einströmkanals vergrößert wird, dann ergibt sich ein günstigeres Verhältnis. Jedoch führt dies auch zu einer unerwünschten Vergrößerung der Baulänge des Sekundärluftladers 14.

Das rohrförmige Element 95 bildet den Einstrδmkanal für den Verdichter 15 bzw. Verdichterrad 53 und ist integraler Bestandteil des rechten Seitenelements 49. Das rohrförmige Element 95 umschließt im verbauten Zustand des Seitenelements 49 die Welle 21, vorzugsweise bis nahe an das Turbinenrad 52. Damit ist die Welle 21 während der Montage des Luftfilterelements 45 vor Beschädigungen geschützt. Endseitig, dem Verdichterrad 53 abgewandten Seite des rohrfδrmigen Elements 95 ist zumindest ein Durchbruch 96 vorgesehen. Vorzugsweise sind mehrere Durchbrüche 96 vorgesehen, die sternförmig, radial nach außen an einer Mantelfläche des Elements 95 ausgenommen und zwischen vorgesehenen Radialstreben 100 begrenzt sind, so dass axial gesehen, mehrere, durch die Radialstreben 100 voneinander getrennte Kreissegmente vorliegen. Die Einzelsegmente bzw. Lamellen oder Rippen führen zu einer Verbesserung des Verhältnisses von Einströmkanallänge zu

Einströmkanalquerschnitt. Die Durchbrüche 96 ermöglichen neben der axialen Einströmung in den Einströmkanal (Pfeile 97) auch eine radiale Einströmung (Pfeile 98) in den Einströmkanal. Durch die Durchbrüche 96 ist es möglich, in den Bereich einer laminaren Luftströmung zu gelangen.

Wie die Figur 13, eine perspektivische Draufsicht auf das Seitenelement 49 mit verbautem Luftfilterelement 45, näher zeigt, ist es vorteilhaft, das Luftfilterelement 45 so auszuführen, dass durch radialen Abstand von der Mantelfläche des Elements 95 sich quasi eine Vorkammer 99 für die Luft zwischen Einströmkanal 95 und Durchbrüchen 96 ergibt.

Claims

Patentansprüche

1. Verdichterrad für eine Sekundarluftfordereinrichtung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Verdichterrad (53) als Radialverdichter ausgeführt ist, dessen Flügelrad (71) von einem Raddeckel (72) überdeckt ist.

2. Verdichterrad nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Verdichterrad (53) zumindest teilweise aus Kunststoff, vorzugsweise aus Polyamid und/oder Peek und/oder PFA, besteht.

3. Verdichterrad nach Anspruch 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Kunststoff mit oder ohne eine Faserverstärkung ausgeführt ist.

4. Verdichterrad nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Verdichterrad (53) zumindest teilweise aus einer Leichtmetalllegierung, insbesondere auf Basis von Aluminium und Magnesium, besteht .

5. Verdichterrad nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Verdichtung mehrstufig erfolgt.

6. Verdichterrad nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mehrere seriell angeordnete Verdichterräder vorgesehen sind.

7. Turbinenrad für eine Sekund rluftfordereinrichtung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Turbinenrad (52) als Radialturbine ausgeführt ist, dessen Flügelrad (71) von einem Raddeckel (72) überdeckt ist .

8. Turbinenrad nach Anspruch 7 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Turbinenrad (52) zumindest teilweise aus Kunststoff, vorzugsweise aus Polyamid und/oder Peek und/oder PFA, besteht .

9. Turbinenrad nach Anspruch 8 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Kunststoff mit oder ohne eine Faserverstärkung ausgeführt ist.

10. Turbinenrad nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Turbinenrad (52) zumindest teilweise aus einer Leichtmetalllegierung, insbesondere auf Basis von Aluminium und Magnesium, besteht .

11. Verdichterrad nach Anspruch 1 und/oder Turbinenrad nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Sekundarluftfordereinrichtung einen Sekundärluftlader (14) mit einem Verdichter (15) und 'dem Verdichterrad (53) und mit einer Turbine (16) und dem Turbinenrad (52) aufweist, wobei die Turbine (16) über den in einem Ansaugtrakt (5) der Brennkraftmaschine herrschenden Unterdruck angetrieben ist und ihrerseits den Verdichter (15) mit dem Verdichterrad (53) antreibt, der Sekundärluft in einen Abgasbereich (12) der Brennkraftmaschine fördert, wobei über einen gemeinsamen Luftfilter (45) die von dem Verdichter (15) und von der Turbine (16) benötigte Luft zugeführt ist.

12. Verdichterrad nach Anspruch 1 und/oder Turbinenrad nach Anspruch 7 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass, die Sekundarluftfordereinrichtung einen Sekundärluftlader (14) mit einem Verdichter (15) und dem Verdichterrad (53) und mit einer Turbine (16) und dem Turbinenrad (52) aufweist, wobei die Turbine (16) über den in einem Ansaugtrakt (5) der Brennkraftmaschine herrschenden Unterdruck angetrieben ist und ihrerseits den Verdichter (15) mit dem Verdichterrad (53) antreibt, der Sekundärluft in einen Abgasbereich (12) der Brennkraftmaschine fördert, wobei jeweils über ein dem Verdichter (15) und der Turbine (16) zugeordnetes Luftfilterelement (30; 31) die von dem Verdichter (15) und von der Turbine (16) benötigte Luft zugeführt ist.

13. Verdichterrad und/oder Turbinenrad nach Anspruch 11 oder nach Anspruch 12 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Wendelung von Verdichterrad (53) des Verdichters (15) und Turbinenrad (52) der Turbine (16) entgegengesetzt ausgeführt ist.

14. Verdichterrad und/oder Turbinenrad nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Sekundärluftlader (14) über ein Gehäuse (47) mit einer Rahmenstruktur (48, 49, 50) verfügt, derart, dass das gemeinsame Luftfilterelement (45) in einen vom Rahmen ausgesparten Montageraum (60) einführbar ist.

15. Verdichterrad und/oder Turbinenrad nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Sekundärluftlader (14) über ein Gehäuse mit einer Rahmenstruktur verfügt, derart, dass die separaten Luftfilterelemente (30, 31) in einen vom Rahmen ausgesparten Montageraum einführbar sind.

16. Verdichterrad und/oder Turbinenrad nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Luftfilterelement (45) U-förmig ausgebildet ist.

17. Verdichterrad und/oder Turbinenrad nach einem der Ansprüche 14 bis 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Luftfilterelement (45) verrastbar im Gehäuse (47) untergebracht ist.

18. Verdichterrad und/oder Turbinenrad nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass jeweils an gegenüberliegenden Seitenteilen (61) des Luftfilterelements (45) eine Nut (66) vorgesehen ist, in welche eine am Gehäuse (47) korrespondierend vorgesehene Rastnase eingreifen kann.

19. Verdichterrad und/oder Turbinenrad nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass jeweils an gegenüberliegenden Seitenteilen (61) des Luftfilterelements (45) eine Nut (66) vorgesehen ist, in welche eine an einer Seitenstrebe (50^,,λ) eines Seitenelements (49) des Gehäuses (47) des Sekundärluftladers (14) korrespondierend vorgesehene Rastnase (90) eingreifen kann.

20. Verdichterrad und/oder Turbinenrad nach einem der Ansprüche 14 bis 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Seitenelement (49) des Gehäuses (47) ein rohrfδrmiges Element (95) aufweist, welches einen Einströmkanal für den Verdichter (15) bzw. Verdichterrad (53) bildet.

21. Verdichterrad und/oder Turbinenrad nach Anspruch 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das rohrförmige Element (95) integraler Bestandteil des Seitenelements (49) ist.

22. Verdichterrad und/oder Turbinenrad nach Anspruch 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass endseitig des rohrfδrmigen Elements (95) zumindest ein Durchbruch (96) , vorzugsweise mehrere Durchbrüche (96) , vorgesehen sind.