-
Die
Erfindung betrifft ein Hülsenelement
zur axialen Festlegung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1
sowie einen Abgasturbolader für
eine Verbrennungskraftmaschine nach dem Oberbegriff von Patentanspruch
4.
-
Derartige
Hülsenelemente
und Abgasturbolader sind hinlänglich
bekannt und gemäß den 1 und 2 dargestellt.
-
Die 1 zeigt
einen Abgasturbolader 10 für eine Verbrennungskraftmaschine
mit einem Turbinengehäuse 12,
einem Lagergehäuse 14 und
einem Verdichtergehäuse 16.
Im Turbinengehäuse 12 ist ein
Turbinenrad 18, und im Verdichtergehäuse 16 ist ein Verdichterrad 20 aufgenommen,
welche über eine
Welle 22 miteinander verbunden sind. Die Welle 22 ist
durch Radiallagerbuchsen 24 und 26 im Lagergehäuse 14 gelagert.
In axialer Richtung entlang einer Drehachse 28 der Welle 22 sind
die Radiallagerbuchsen 24 und 26 mittels einer
Abstandshülse 30 festgelegt.
Die Radiallagerbuchsen 24 und 26 sowie die Abstandshülse 30 können dabei
rotierend oder drehfest ausgeführt
sein. Die Abstandshülse 30 wird koaxial
mit der Welle 22 zwischen den Radiallagerbuchsen 24 und 26 verbaut.
-
In
der 2 bezeichnen gleiche Bezugszeichen die gleichen
Elemente wie in der 1. Bei einem Abgasturbolader 10' ist zusätzlich zu
dem Abgasturbolader 10 gemäß 1 ein Drehzahlsensor 32 vorgesehen,
welcher eine Drehzahl der Welle 22 erfassen kann. Dabei
kann der Drehzahlsensor 32 beispielsweise induktiv oder
kapazitiv oder magnetisch oder optisch oder anderweitig Markierungen
wie beispielsweise Abflachungen auf der Welle 22 erfassen
und somit die aktuelle Drehzahl der Welle 22 des Abgasturboladers 10 detektieren.
-
Ein
gleichzeitiger Einsatz des Drehzahlsensors 32 und einer
Abstandshülse 30' zur axialen
Fixierung der Radiallagerbuchsen 24 und 26 ist
dann möglich,
wenn die Abstandshülse 30' nicht-rotierend ausgeführt ist,
da eine Drehzahl von einer rotierend gelagerten Abstandshülse nicht
einer Drehzahl der Welle 22 entsprechen muss. Eine Erfassung
der Drehzahl der Welle 22 ist zudem nur möglicht,
wenn eine ausreichend große,
ungehinderte Zugänglichkeit
im Lagergehäuse 14 des
Abgasturboladers 10' sowie
eine ausreichend große Öffnung in
der Abstandshülse 30' vorgesehen
ist.
-
Bei
bekannten Lösungen
besteht ein erhöhter
Montageaufwand für
derartige, zumindest eine Öffnung
aufweisende Abstandshülsen 30' in Verbindung
mit Drehzahlsensoren, was Kosten für Turbolader mit einer derartigen
Anordnung ansteigen lässt.
-
Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hülsenelement
und einen Abgasturbolader der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln,
dass eine Reduzierung von Kosten ermöglicht ist.
-
Diese
Aufgabe wird durch ein Hülsenelement
zur axialen Festlegung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie
durch einen Abgasturbolader für
eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs
4 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
-
Ein
Hülsenelement
zur axialen Festlegung zumindest eines Lagers einer drehbaren Welle,
insbesondere einer Welle eines Abgasturboladers, welches in seiner
Mantelfläche
zumindest eine Durchgangsöffnung
aufweist, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass die zumindest
eine Durchgangsöffnung
in radialer Richtung des Hülsenelements
zumindest bereichsweise eine im Wesentlichen konische Form aufweist.
Das bedeutet also, dass zumindest eine Durchgangsöffnung quasi
trichterförmig
ausgebildet ist, also dass die Durchgangsöffnung in radialer Richtung
des Hülsenelements
außenseitig
weiter ausgedehnt ist als innenseitig.
-
Durch
ein erfindungsgemäßes Hülsenelement
ist eine Vereinfachung eines radialen Einbaus einer Drehzahlerfassungseinrichtung
bei einem Abgasturbolader erreicht, da die konische Ausbildung der
Durchgangsöffnung
als Einführhilfe
bei einer Montage des Drehzahlsensors fungiert.
-
Bei
der Montage eines Abgasturboladers mit einer Welle, einer Drehzahlerfassungseinrichtung und
beispielsweise zwei Radiallagern wird das Hülsenelement zwischen den Radiallagern
auf die Welle gesteckt und komplett in ein Lagergehäuse des
Abgasturboladers eingeführt.
Aufgrund von abgestimmten Geometrien der Durchgangsöffnung des
Hülsenelements
auf Abmessungen der Drehzahlerfassungseinrichtung muss sichergestellt
sein, dass das Hülsenelement
bei der Montage der Welle im Lagergehäuse des Abgasturboladers eine
korrekte Position zur Montage der Drehzahlerfassungseinrichtung hat
und beibehält.
Eine spätere
Ausrichtung der Abstandshülse
ist bei Lösungen
gemäß dem Stand
der Technik bedingt beziehungsweise nur mit sehr erhöhtem Aufwand
aufgrund einer ungünstigen
Zugänglichkeit
ermöglicht.
-
Durch
das erfindungsgemäße Hülsenelement
ist diese Montage insofern drastisch vereinfacht und damit kostengünstig, als
dass Abweichungen von einer Ideallage des Hülsenelements korrigiert werden
und zwar indem sich eine Winkellage des Hülsenelements durch die radiale
Montage der Drehzahlerfassungseinrichtung automatisch in die korrekte
Position dreht. Ähnlich
eines Trichters wird also die Drehzahlerfassungseinrichtung in die
Durchgangsöffnung
eingeführt.
Durch die konische Ausbildungsform dreht sich das Hülsenelement
selbständig
in die korrekte Position und richtet sich entsprechend der Drehzahlerfassungseinrichtung
aus. Zusätzliche
kostenaufwändige
Nacharbeiten sind dadurch unnötig, womit
Zeit und vor allem Kosten für
die Montage eingespart sind. Dies resultiert ebenso in reduzierten Gesamtkosten
für einen
Abgasturbolader mit einem erfindungsgemäßen Hülsenelement.
-
An
dieser Stelle sei angemerkt, dass das erfindungsgemäße Hülsenelement
auch sehr wohl für eine
axiale Festlegung nur eines Lagers einsetzbar ist, beispielsweise
zur Abstützung
des Lagers gegenüber
einer Wandung eines entsprechenden Lagergehäuses.
-
Weist
die zumindest eine Durchgangsöffnung
in axialer Richtung des Hülsenelements
zumindest bereichsweise eine im Wesentlichen konische Form auf,
so birgt dies den Vorteil, dass dadurch Abweichungen von der oben
beschriebenen Ideallage des Hülsenelements
bei angepasster Montagereihenfolge korrigierbar sind, indem sich
die Winkellage des Hülsenelements
durch axiale Montage des Hülsenelements
automatisch in die korrekte Position dreht. Unter angepasster Montagereihenfolge
ist dabei ein Montageablauf zu verstehen, bei dem zunächst eine
Vorpositionierung des Hülsenelements, anschließend ein
Einbau der Drehzahlerfassungseinrichtung und daraufhin eine Komplettmontage
des Hülsenelements
geschieht. Durch diese Ausführungsform
ist somit nicht nur eine Montage der Drehzahlerfassungseinrichtung,
sondern auch eine Montage des Hülsenelements
selbst realisiert, womit eine weitere Vereinfachung und damit eine
weitere Zeitersparnis der Montage einhergeht, was in einer Reduzierung
der Gesamtkosten für
einen Abgasturbolader mit einem derartigen Hülsenelement resultiert.
-
Eine
weitere Reduzierung der Montagekosten und damit der Gesamtkosten
ist dadurch ermöglicht,
dass bei einem besonders vorteilhaften Aspekt der Erfindung die
zumindest eine Durchgangsöffnung
in axialer Richtung des Hülsenelements
bis zu zumindest einer Kante des Hülsenelements ausgebildet ist.
Dies bedeutet also, dass das Hülsenelement
zumindest eine in mindestens eine axiale Erstreckungsrichtung nicht
verschlossene erfindungsgemäß ausgeführte Durchgangsöffnung aufweist, wodurch
die Drehzahlerfassungseinrichtung vor Montage der Abstandshülse einbaubar
ist. Die Abstandshülse
ist durch die konische Durchgangsöffnung durch axiales Verschieben
relativ zur Drehzahlerfassungseinrichtung automatisch in die korrekte Position
drehbar. Diese Ausführungsform
der Erfindung bedeutet eine weitere Reduzierung der Montagezeit
und damit der Montagekosten, womit die Gesamtkosten um ein weiteres
Maß reduzierbar
sind. Nichtsdestotrotz ist mittels des Hülsenelements weiterhin eine
axiale Festlegung eines Lagers realisierbar zur optimalen Lagerung
der Welle des Abgasturboladers, was insofern hilfreich ist, da eine
Welle eines Abgasturboladers während
eines Betriebs sehr hohe Drehzahlen aufweist, die eine sehr gute
Lagerung erfordern zur Minimierung von Verschleiß und einer Auswahlwahrscheinlichkeit.
-
Bei
einem Abgasturbolader für
eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Drehzahlerfassungseinrichtung
und mit einem Hülsenelement
zur axialen Festlegung zumindest eines Lagers einer Welle des Abgasturboladers,
wobei das Hülsenelement
in seiner Mantelfläche
zumindest eine Durchgangsöffnung aufweist,
durch welche die Drehzahlerfassungseinrichtung das Hülsenelement
durchdringt, ist erfindungsgemäß vorgesehen,
dass die zumindest eine Durchgangsöffnung in radialer Richtung
des Hülsenelements
zumindest bereichsweise eine im Wesentlichen konische Form aufweist.
Durch diese konische Ausführungsform
der Durchgangsöffnung
des Hülsenelements
sind alle bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Hülsenelement
beschriebenen Vorteile erreichbar, nämlich die einer vereinfachten
und kostengünstigen
Montage durch Vermeidung von Nacharbeiten, da eine quasi selbständige Ausrichtung
des Hülsenelements
bei Montage der Drehzahlerfassungseinrichtung in radialer Richtung erfolgt.
-
Eine
besonders vorteilhafte Ausführungsform
des Abgasturboladers zeichnet sich dadurch aus, dass die zumindest
eine Durchgangsöffnung
in axialer Richtung des Hülsenelements
zumindest bereichsweise eine im Wesentlichen konische Form aufweist.
Dadurch sind alle bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Hülsenelement beschriebenen
Vorteile auf den Abgasturbolader übertragbar, womit eine Reduzierung
von Gesamtkosten des Abgasturboladers erreicht ist infolge einer weiteren
Vereinfachung der Montage.
-
Analoges
gilt für
eine weitere vorteilhafte Ausführungsform,
bei der die zumindest eine Durchgangsöffnung in axialer Richtung
des Hülsenelements
bis zu zumindest einer Kante des Hülsenelements ausgebildet ist.
Somit weist also das Hülsenelement
zumindest eine in mindestens eine axiale Richtung des Hülsenelements
nicht verschlossene Durchgangsöffnung
auf, wodurch die Drehzahlerfassungseinrichtung vor einer Montage
des Hülsenelements
verbaubar ist. Das Hülsenelement
ist durch die Durchgangsöffnung
durch axiales Verschieben durch die Drehzahlerfassungseinrichtung
in einfacher Weise in eine korrekte Position verdrehbar zur problemlosen
Erfassung einer Drehzahl einer Welle des erfindungsgemäßen Abgasturboladers,
wodurch eine effiziente und effektive Regelung des Abgasturboladers möglich ist,
zur zeitnahen Anpassung an Betriebspunkte der korrespondierenden
Verbrennungskraftmaschine. Durch diese effiziente und effektive
Anpassbarkeit ist ein Kraftstoffverbrauch und damit CO2-Emissionen
der Verbrennungskraftmaschine deutlich reduzierbar.
-
Ist
das Hülsenelement über die
zumindest eine Durchgangsöffnung
mittels der Drehzahlerfassungseinrichtung fixiert, so ist dies insofern äußerst vorteilbehaftet,
dass dadurch zusätzliche
Fixierelemente beziehungsweise Fixiervorkehrungen obsolet sind,
was die Gesamtkosten für
den Abgasturbolader reduziert, da der Montageaufwand um eine weiteres Maß abgesenkt
ist. Diese Fixierung des Hülsenelements
mittels der Drehzahlerfassungseinrichtung bezieht sich dabei insbesondere
auf eine rotatorische Fixierung. Dazu ist eine Geometrie der Durchgangsöffnung des
Hülsenelements
in einem günstigen
Verhältnis
zu Abmessungen der Drehzahlerfassungseinrichtung zu wählen. Dies
bedeutet also, dass eine Kontur beziehungsweise eine Form der Durchgangsöffnung an
eine entsprechende Außenkontur
beziehungsweise Außenform
der Drehzahlerfassungseinrichtung, insbesondere matrizenartig, angepasst
ist.
-
Bei
einem weiteren Aspekt des erfindungsgemäßen Abgasturboladers ist das
Hülsenelement zwischen
zwei Lagern, insbesondere Radiallagern, der Welle angeordnet.
-
Daraus
ergibt sich ein relativ großer
Bereich zur Vorsehung der erfindungsgemäßen Durchgangsöffnung,
wodurch eine Flexibilität
bezüglich
einer Konstruktion und einer räumlichen
Anordnung der Drehzahlerfassungseinrichtung deutlich gesteigert ist.
Dadurch lassen sich Package-Probleme lösen, was insbesondere in einem
bauraumkritischen Bereich wie einem Motorraum, in welchem ein erfindungsgemäßer Abgasturbolader
in der Regel verbaut ist, große
Vorteile bedeutet.
-
Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung dreier 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.
-
Die
Zeichnungen zeigen in:
-
1 eine
Längsschnittansicht
eines Abgasturboladers für
eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Hülsenelement zur axialen Festlegung zweier
Radiallagerbuchsen gemäß dem Stand
der Technik,
-
2 eine
Längsschnittansicht
eines Abgasturboladers für
eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Drehzahlerfassungseinrichtung
und mit einem eine Durchgangsöffnung
aufweisenden Hülsenelement
zur axialen Festlegung zweier Radiallagerbuchsen gemäß dem Stand
der Technik,
-
3 eine
perspektivische Ansicht, eine Draufsicht sowie eine Querschnittsansicht
eines Hülsenelements
zur axialen Festlegung zumindest eines Lagers einer drehbaren Welle,
welches in seiner Mantelfläche
eine Durchgangsöffnung
aufweist, welche in radialer Richtung konisch ausgebildet ist,
-
4 eine
perspektivische Ansicht sowie eine Draufsicht eines Hülsenelements
zur axialen Festlegung zumindest eines Lagers einer drehbaren Welle, welches
in seiner Mantelfläche
eine Durchgangsöffnung
aufweist, die sowohl in radialer Richtung des Hülsenelements als auch in axialer
Richtung eine konische Form aufweist, und
-
5 eine
perspektivische Ansicht sowie eine Draufsicht eines Hülsenelements
zur axialen Festlegung zumindest eines Lagers einer drehbaren Welle,
welches in seiner Mantelfläche
eine Durchgangsöffnung
aufweist, welche sowohl in radialer als auch in axialer Richtung
konisch geformt ist und welche bis zu einer Kante des Hülsenelements
ausgebildet ist.
-
Während die 1 und 2 Abgasturbolader
mit einem Hülsenelement
zur axialen Festlegung zweier Radiallagerbuchsen gemäß dem Stand
der Technik zeigen, zeigen die 3 bis 5 alternative
Ausführungsformen
eines derartigen Hülsenelements
zur Vereinfachung einer Montage einer Drehzahlerfassungseinrichtung
für einen
Abgasturbolader.
-
Die 3 zeigt
ein Hülsenelement 40,
welches eine hohlzylindrische Form aufweist. Das Hülsenelement 40 dient
dabei zur axialen Festlegung zumindest eines Lagers einer drehbaren
Welle, insbesondere einer Welle eines Abgasturboladers. In der Regel
wird es aber dazu eingesetzt, zwei Lager der drehbaren Welle axial
zu fixieren, und zwar derart, dass das Hülsenelement 40 mit
einer Stirnseite 42 ein Lager und mit einer anderen Stirnseite 44 ein
anderes Lager abstützt
und diese somit axial fixiert.
-
Das
Hülsenelement 40 weist
in seiner Mantelfläche 46 eine
Durchgangsöffnung 48 auf,
die aus einer Draufsicht im Wesentlichen in Form eines Langlochs
ausgebildet ist. Die Durchgangsöffnung 48 dient
dazu dem Zweck, dass das Hülsenelement 40 von
einer Drehzahlerfassungseinrichtung zur Messung einer Drehzahl der
Welle des Abgasturboladers durchdringbar ist.
-
Zur
Vereinfachung einer Montage der Drehzahlerfassungseinrichtung aus
radialer Richtung des Hülsenelements 40 weist
die Durchgangsöffnung 48 in
radialer Richtung eine konische Form auf. Das bedeutet, dass die
Durchgangsöffnung 48 begrenzenden
Wandungen 50 und 52 in radialer Richtung je einen
Winkel α2 mit einer Querachse 54 des Hülsenelements 40 einschließen. Dadurch
ist eine Einführhilfe für die Drehzahlerfassungseinrichtung
geschaffen, wodurch sich das Hülsenelement 40 bei
der Montage selbständig
in eine korrekte Winkellage verdreht.
-
Die 4 zeigt
eine zum Hülsenelement 40 gemäß 3 alternative
Ausführungsform
eines Hülsenelements 40', wobei das
Hülsenelement 40' in seiner Mantelfläche 46' ebenso eine
Durchgangsöffnung 48' aufweist. Auch
das Hülsenelement 40 kann zur
axialen Fixierung von Lagern einer Welle dienen, indem das Hülsenelement 40' einenends mit
seiner Stirnseite 42' und
anderenends mit seiner Stirnseite 44' je ein Lager abstützt.
-
Wie
in der 4 zu sehen ist, weist die Durchgangsöffnung 48' ebenso wie
die Durchgangsöffnung 48 gemäß 3 in
radialer Richtung einen konischen Verlauf auf. Zudem weist die Durchgangsöffnung 48' auch in axialer
Richtung entlang einer Längsachse 56 des
Hülsenelements 40' bereichsweise
einen konischen Verlauf auf. Dieser Bereich ist mit dem Bezugszeichen 58 bezeichnet.
-
Die 5 zeigt
eine weitere zu den vorhergehenden Figuren alternative Ausführungsform
eines Hülsenelements 40'', welches ebenso dazu einsetzbar
ist, zwei Lager mittels seiner Stirnseiten 42'' und 44'' axial
zu fixieren.
-
Auch
das Hülsenelement 40'' weist in seiner Mantelfläche 46'' eine Durchgangsöffnung 48'' auf, die in radialer Richtung
des Hülsenelements
konisch ausgebildet ist. In axialer Richtung entlang einer Längsachse 56' des Hülsenelements 40'' weist die Durchgangsöffnung 48'' bereichsweise ebenso einen konischen
Verlauf auf, welcher Bereich mit den Bezugszeichen 58' bezeichnet
ist. Wie in der 5 zu sehen ist, ist die Durchgangsöffnung 48'' bis zu einer Kante 60 des
Hülsenelements 40'' ausgebildet, wodurch also die
Durchgangsöffnung 48'' in eine axiale Richtung nicht
verschlossen ist. Dadurch kann eine Drehzahlerfassungseinrichtung
einer Welle eines Turboladers, bei welchem das Hülsenelement 40'' zur axialen Festlegung der Lager
der Welle zum Einsatz kommt, bereits vor der Montage des Hülsenelements 40'' in den Abgasturbolader eingebaut
werden. Durch die konische Ausführungsform
der Durchgangsöffnung 48'' wird das Hülsenelement 40'' durch axiales Verschieben relativ
zur Drehzahlerfassungseinrichtung automatisch in seine korrekte
Position gedreht, um eine problemlose Erfassung von Drehzahlen der
Welle des Abgasturboladers zu ermöglichen.
-
Wie
in der 5 weiter zu sehen ist, weist die Durchgangsöffnung 48'' im Bereich der Kante 60 abgerundete
Bereiche 62 bis 64 auf, wodurch auch in axialer
Richtung eine Einführhilfe
zur Montage der Drehzahlerfassungseinrichtung geschaffen ist zur weiteren
Vereinfachung und damit Kostenreduzierung der Montage.