用于废气涡轮增压机的叶轮，废气涡轮增压机和用于平衡废气涡轮增压机的转子装置的方法
技术领域
本发明涉及一种权利要求1的前序部分中说明的类型的用于废气涡轮增压机的叶轮，根据权利要求5的废气涡轮增压机以及在权利要求6的前序部分中说明的类型的用于平衡废气涡轮增压机的转子装置的方法。
背景技术
公开文献DE 10 2010 048 099 A1公开一种具有废气涡轮增压机的叶轮的转子装置。叶轮具有叶轮叶片，所述叶轮叶片设置在轮毂上，所述轮毂具有轮脊和背离轮脊构成的轮端。在轮脊上将弧形的平衡标记引入叶轮中。
从公开文献DE 10 2015 219 374 A1可以获知一种转子装置，其具有梨段形的平衡标记。由此，所述梨段形的平衡标记具有基体，所述基体具有头部，所述头部与基体相比明显更小地构成。成问题的是，基体朝向轮中心设置，而头部朝向轮外棱边定位。这意味着，由于朝轮中心方向逐渐变细的叶片通道连同这样构成的平衡标记存在关于用于消除不平衡的材料去除方面的限制。
同样已知的是，将平衡标记引入轮脊和轮端之间的毂中。在此，在两个叶轮叶片之间构成的叶片通道中在所述叶片通道的通道底部中设置有平衡标记。在某些情况下，在该区域中然而不能提供足够的可去除的质量，因为优选将平衡标记安置在叶轮的最大轮直径的区域中，在该区域中通常存在最小的壁厚度。这于是在最不利的情况下造成提高的废品率。
在通过铣切制造的平衡标记中，在平衡标记的底部中，也就是说在叶轮的最小厚度的区域中，产生高的材料应力。这意味着，通过在叶轮的厚度上进行材料去除来去除对于降低或消除不平衡足够的材料。
发明内容
本发明的目的是，提供一种用于废气涡轮增压机的改进的叶轮、这种废气涡轮增压机以及用于平衡这种废气涡轮增压机的转子装置的方法，由此能够实现改进的平衡。
所述目的通过具有权利要求1的特征的用于废气涡轮增压机的叶轮，通过具有权利要求5的特征的废气涡轮增压机以及通过具有权利要求6的特征的用于平衡废气涡轮增压机的转子装置的方法来实现。具有本发明的适宜的且不平常的改进方式的有利设计方案在从属权利要求中说明。
本发明的第一方面涉及用于废气涡轮增压机的叶轮，所述叶轮在废气涡轮增压机的壳体中围绕转动轴线可转动地安装。转子装置具有轮毂，所述滚轮具有轮脊和背离轮脊构成的轮端。在轮毂和轮脊之间多个叶轮叶片延伸地构成，其中在多个叶轮叶片的第一叶片和多个叶轮叶片的与第一叶片相邻地设置的第二叶片之间构成的叶片通道中设置有平衡标记。根据本发明，平衡标记像三角形地，优选三角形地构成。
优点是，在不损害叶轮的最小厚度的情况下增大平衡标记，因为用于得到平衡标记的材料去除三维地进行。也就是说换言之，材料去除沿叶轮的纵向轴线的方向，从而沿叶轮的深度或沿叶轮的厚度，沿周向以及沿叶轮的径向方向进行。因为材料去除沿提到的三个方向进行，所以与现有技术的平衡标记相比去除明显更多的材料而不损害叶轮在运行中的强度。也就是说，可以明显减少所制造的叶轮的废品率。
铣切的应力最大值处于铣切的边缘处，也就是说换言之在如下区域中，所述区域具有比在平衡标记的中心所存在的材料厚度更大的材料厚度，这例如在点状的平衡标记处存在。
通过平衡标记的所述构成，能特别好地平衡与叶轮相关联并且包括轴的转子装置，使得转子装置在废气涡轮增压机的运行期间可以进行特别良好的且至少近似不存在不平衡的转动运动，其中叶轮能与所述转子装置或与所述转子装置抗扭地连接。
在一个设计方案中，平衡标记的边沿周向延伸地设置。优点在于叶片通道的通道底部的优化利用，所述通道底部从叶轮的轮外棱边起始朝叶轮的轮中心方向逐渐变细并且近似像三角形地构成。由此，与现有的通道底部相匹配地，三角形状的平衡标记的两个另外的边朝轮中心的方向延伸地设置以实现必要的材料去除。
因为通常靠近叶轮叶片的应力是小的，所以能有利地在叶轮叶片附近构成平衡标记。
在另一设计方案中，平衡标记的标记底部小于平衡标记的自由面。也就是说换言之，平衡标记的边朝轮脊方向逐渐变细地构成。优点在于能降低缺口应力，因为在标记底部和边之间可以构成倒圆的、至少一个棱边不尖锐的过渡部。
根据本发明的平衡标记尤其有利地适合于压缩机转子，所述压缩机转子在轮脊和轮端之间尤其在轮外棱边处具有与涡轮机转子相比更小的壁厚度。壁厚度的减少除了用于减少叶轮的惯性矩以外还用于减少材料，由此同样可以降低叶轮的材料成本从而可以低成本地制造压缩机转子。因为平衡标记像三角形地构成，所以平衡标记的环周可以在平衡标记的深度延伸较小的情况下被调整，使得可实现足够的材料去除以得到不存在不平衡的叶轮。
本发明的第二方面涉及一种废气涡轮增压机，其尤其用于内燃发动机，所述废气涡轮增压机具有在壳体中可转动地安装的转子装置，所述转子装置包括轴以及至少一个与轴抗扭地连接的根据本发明的叶轮。本发明的第一方面的有利的设计方案能视为本发明的第二方面的有利的设计方案并且反之亦然。
废气涡轮增压机的转子装置由于有利地平衡叶轮和尤其转子装置而具有特别安静的转动运动，这有益于废气涡轮增压机的有效运行以及所述废气涡轮增压机的长的使用寿命。
本发明的第三方面涉及一种用于平衡在废气涡轮增压机的壳体中可转动地来安装的转子装置，尤其转子装置的叶轮的方法，所述叶轮在叶轮的轮毂上具有多个叶轮叶片。在多个叶轮叶片的至少一个第一叶片和多个叶轮叶片的与第一叶片相邻的第二叶片之间构成具有通道底部的叶片通道，在所述通道底部中构成平衡标记。根据本发明提出，在高速平衡中制造根据权利要求1至4中任一项的平衡标记。
优点在于，借助于高速平衡法可以将转子装置完全地，不仅将单个叶轮彼此独立地，在一个过程中平衡，由此在平衡转子装置时实现显著的时间减少。此外，例如可以在压缩机转子处添加平衡标记时修正涡轮机转子的剩余不平衡度。同样可以通过弹性效应来修正所产生的不平衡。
平衡标记的低成本的制造借助于材料去除法，换言之通过材料去除实现，其中优选使用铣切法。有利地使用球头形状的刀具，从而在相互接触的棱边的和/或面的区域中可以倒圆地构成连接元件和/或过渡部。优点在于明显降低缺口应力，所述缺口应力在尖锐的、从而不倒圆地构成的连接元件和/或过渡部的区域中产生，如其例如在使用柱头铣刀时所构成那样，并且可能造成叶轮或转子装置的故障。
附图说明
本发明的其他优点、特征和细节从优选的实施例的下面的描述中以及根据附图得出。在上文中提到的特征和特征组合以及下面在附图说明中提到的和/或在附图中仅示出的特征或特征组合不仅以分别给出的组合，而且也可以其他组合或可单独地应用，而没有脱离本发明的范围。相同的或功能相同的元件关联有相同的附图标记。附图示出：
图1示出根据现有技术的叶轮的局部的立体图；
图2示出根据现有技术的另一叶轮的局部的立体图；
图3示出在第一实施例中的根据本发明的叶轮的局部的立体图；
图4示出在第二实施例中的根据本发明的叶轮的局部的立体图；
图5示出在第三实施例中的根据本发明的叶轮的局部的立体图；以及
图6示出在第四实施例中的根据本发明的叶轮的局部的立体图。
具体实施方式
根据现有技术的用于废气涡轮增压机3的转子装置2的叶轮1根据图1构成。叶轮1以压缩机转子的形式构成。转子装置2包括压缩机转子1和没有详细示出的涡轮机转子，所述涡轮机转子经由未详细示出的轴与压缩机转子1抗扭地连接。
转子装置2在废气涡轮增压机3的未详细示出的轴承部段中围绕转子装置2的未详细示出的转动轴线可转动地安装。涡轮机转子可转动地容纳在废气涡轮增压机3的未详细示出的可穿流的废气引导部段中。经由废气引导部段的未示出的进入通道将涡轮机转子用未详细示出的、与废气涡轮增压机3可穿流地连接的内燃发动机的废气加载并且置于旋转中。
通过借助于轴构成的与压缩机转子1的抗扭连接，在未详细示出的空气引导部段中可转动地容纳的压缩机转子1同样置于旋转运动中，其中所述压缩机转子将空气抽吸并且压缩。被压缩的空气经由空气引导部段的未详细示出的排出通道输送给内燃发动机。
压缩机转子1包括多个叶轮叶片4，所述压缩机转子借助于叶轮叶片抽吸空气，所述叶轮叶片设置在压缩机转子1的轮毂5上。轮毂5具有轮脊6和轮毂5的未详细示出的、背离轮脊6构成的轮端。多个叶轮叶片4从轮端至轮脊6延伸地设置在轮毂5上。在多个叶轮叶片4的各两个叶片，第一叶片7和第二叶片8之间，构成具有通道底部10的叶片通道9，空气沿着所述通道底部流动。叶轮1可围绕未详细示出的转动轴线转动。
为了得到转子装置2的特别安静的转动运动，在压缩机转子1的通道底部10处构成平衡标记11。根据现有技术的图1中示出的叶轮的平衡标记11点状地构成。
在图2中示出根据现有技术的另一叶轮。构成的平衡标记11细长地并且略微弯曲地构成。
根据本发明的平衡标记11，如其根据图3中的第一实施例所说明那样，像三角形地构成。平衡标记11具有第一边12、第二边13和第三边14，这些边借助于连接元件15彼此连接。连接元件15弓形地构成，而边12、13、14基本上相对于连接元件15直线地构成。
像三角形的平衡标记11主要关于其环周像三角形地构成。同样所述平衡标记然而也可以关于其深度延伸T像三角形地构成。或者，所述平衡标记同样可以在全部三个维度上像三角形地，从而像四面体地构成。在此可以涉及等边三角形、不等边三角形或等腰三角形。
为了在所谓的高速平衡中产生平衡标记11，一方面可以将去除材料的刀具或另一方面可以将叶轮1或转子装置2本身运动。直线的平衡标记11优选能借助于运动的刀具产生，而根据本发明的平衡标记11能借助于运动的叶轮1或运动的转子装置2和运动的刀具优选地制造。
在所谓的高速平衡机器中，转子装置装入轴承壳体中并且夹紧在高速平衡机器中，由此沿轴向方向得到用于在轮毂5处去除材料的入口。只要使用其他机器，能够以特定角度进行径向-轴向加工。由此在轮毂5的如下区域中得到入口，所述区域沿轮脊6的方向径向更靠内，在那应力是不那么高的。在此例如也可以去除更多材料。
为了得到降低不平衡度、尤其消除不平衡度的、足够的去除叶轮质量同样可以提高平衡标记11的深度延伸T。与常见的平衡标记相比，可以去掉足够必要的材料以消除不平衡度，因为由于像三角形的平衡标记11在三个维度上进行材料去除。
也可以视作为平衡标记11的底侧的第一边12沿环周延伸方向U延伸地设置。由此，平衡标记11的尖部16背离轮外边缘17地定位并且朝向叶轮的轮中心地设置。由此，平衡标记11近似匹配于通道底部10的伸展地设置，所述通道底部从轮外棱边17起始朝轮中心方向逐渐变细地构成。
在第一实施例中的图3中示出的平衡标记11的第一边12略微弯曲地构成，由此平衡标记11可以适配于轮外棱边17的曲率。然而，第一边12的曲率比连接元件15的曲率明显更小。同样，这两个另外的边13、14可以具有轻微的曲率，然而所述曲率与连接元件15的曲率相比明显减少。
在图4中说明在第二实施例中的根据本发明的平衡标记11。与第一实施例的平衡标记11相比，边12、13、14直线地构成，其中沿第二实施例的平衡标记11的周向U的延伸增大。
连接元件15的曲率设置用于降低在相互接触的边12、13、14之间的缺口应力。进一步降低缺口应力通过如下方式实现，即在边12、13、14和平衡标记11的标记底部18之间构成的过渡部19倒圆地构成。也就是说换言之，标记底部18小于平衡标记11的自由面20，如尤其通过根据第三实施例的在图5中说明的平衡标记11可看到。平衡标记11的自由面20对应于在通道底部10的平面中在边12、13、14之间撑开的面。
为了得到平衡标记11原则上可以使用任何去除材料的方法，换言之可以使用任意材料去除。尤其，只要叶轮1以涡轮机转子的形式构成，那么可考虑磨光。同样也可以借助于激光法实现材料去除。借助于切割法也可以在叶轮1的外棱边上产生平衡标记11。铣切的优点与其他方法相比在于可以表面加工以及成本优势，因为铣切可低成本地且灵活地使用。
尤其在图6中示出的呈压缩机转子形式的叶轮1具有平衡标记11，所述平衡标记已借助于球头铣刀制造。也就是说换言之，平衡标记11在铣切法中，尤其已借助于像球头形的刀具构成。由此能够以简单的方式在没有其他加工步骤的情况下在通过材料去除构成平衡标记11期间制造倒圆的连接元件15以及倒圆的过渡部19。
