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Die Erfindung betrifft einen Abgasturbolader mit einem Verdichtergehäuse und einem Drehzahlsensor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus
WO 2005/088316 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur berührungslosen Drehzahlmessung bekannt.
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Aus
DE 11 2012 001 087 T5 ist ein Abgasturbolader mit einem Drehzahlsensor bekannt, wobei dieser Drehzahlsensor nahe der Rotorwelle angeordnet ist.
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Die
DE 11 2011 102 728 T5 offenbart ein Lagergehäuse eines Abgasturboladers mit einem Drehzahlsensor, der in einer Lagergehäuseanordnung fixiert ist, wobei eine federnde Hülse in die Lagergehäuseanordnung um den Drehzahlsensor herum angeordnet ist.
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Ferner ist bekannt, dass der Drehzahlsensor in den Wellenraum hinein ragt. Dieser Sensor ist in einer Stufen-Bohrung angeordnet. Diese Stufen-Bohrung wird oft auch als Sacklochbohrung bezeichnet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Messsignal des Drehzahlsensors zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale der Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Der erfindungsgemäße Abgasturbolader mit einem Verdichtergehäuse und einem Drehzahlsensor, wobei der Drehzahlsensor ein Sensoroberteil, ein Sensorunterteil und eine Sensorspitze aufweist und das Verdichtergehäuse eine Bohrung aufweist und diese Bohrung das Sensoroberteil und Sensorunterteil umschließt, zeichnet sich dadurch aus, dass an dem Sensorunterteil ein Ausgleichselement angeordnet ist.
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Das Verdichtergehäuse ist aus einer Aluminiumgusslegierung. Dieses Verdichtergehäuse würde bei einem engen Einbauspalt um das Sensorunterteil nebst Sensorspitze das Messsignal und dort insbesondere die Signalstärke dämpfen. Erfindungsgemäß wird beim Messsignal die Signalstärke verbessert, indem um das Sensorunterteil nebst Sensorspitze eine Materialanhäufung vermieden wird, die ein erzeugtes Magnetfeld einer Mess-Spule, die sich im Sensorunterteil nebst Sensorspitze befindet, dämpft.
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Damit kein Hohlraum entsteht, wird das erfindungsgemäße Ausgleichselement aus einem Werkstoff ausgeführt, welcher die magnetischen Feldkräfte gering beeinflusst und gleichzeitig Schwingungen des Sensorunterteils nebst Sensorspitze unterbindet.
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Diese Doppelausnutzung von Schwingungsdämpfung und Verringerung einer Materialanhäufung des Verdichtergehäuses wird durch das erfindungsgemäße Ausgleichselement gewährleistet und verbessert das Messsignal.
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Das Ausgleichselement ist erfindungsgemäß als Hülse ausgestaltet. Durch diese Hülsenform kann das Ausgleichselement über das Sensorunterteil geschoben werden.
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Das Verdichtergehäuse als Teil des Abgasturboladers in dem der Drehzahlsensor eingeführt wird, benötigt so keine Stufen-Bohrung und ist somit einfacher zu fertigen.
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Das Ausgleichselement ist überdies aus dem Werkstoff Polytetrafluorethylen (Kurzbezeichnung PTFE). Durch diesen Werkstoff ist eine Temperaturbeständigkeit von -200 °C bis +260 °C gegeben. Ferner kommt es zu keiner Beeinflussung des magnetischen Flusses. Dies ist vorteilhaft, da der Messwertaufnehmer im Sensorunterteil, insbesondere an der Sensorspitze, die Änderung des Magnetfeldes als Signalauswertung nutzt.
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Der Werkstoff hat weiterhin einen geringen Reibungskoeffizient, so dass das Aufschieben auf das Sensorunterteil und Einführen in die Bohrung erleichtert wird und zu keinen Schäden durch axiale Bewegungen im Betrieb führt. Der Werkstoff ist temperatur-, witterungs- und alterungsbeständig. Eine Beeinflussung des Werkstoffs mittels Zumischen diverser Füllstoffe und des Kaltflusses zu möglichst geringen Werten sind gegeben, um eine optimale Dämpfungswirkung über Lebenszeit zu erhalten.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist das Sensorunterteil einen geringeren Durchmesser als das Sensoroberteil auf und an dem Sensorunterteil ist das Ausgleichselement als Hülse angeordnet. Vorzugsweise liegt die Hülse am Sensoroberteil an und schließt mit der Sensorspitze ab. Somit findet ein guter Formschluss der Bauelemente statt und alle Elemente werden so in ihrer Einbaulage auch bei großen Schwingungen in ihrer Position gehalten. Auch wird keine Stufen-Bohrung benötigt und somit ist die Fertigung einfacher.
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Das Ausgleichselement als Hülse hat vorzugsweise einen Schlitz, so dass das Aufschieben erleichtert wird und Fertigungstoleranzen ausgleichbar sind.
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Das Ausgleichselement als Hülse weist am Ende eine Schräge auf, so dass das Einführen in die Bohrung erleichtert wird. Die Ausgestaltung als Hülse hat den Vorteil, dass ein Wechseln des Sensors vereinfacht wird.
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Das Ausgleichselement kann auch aus Paste und/oder Silikon ausgebildet sein. Bei Verwendung einer Paste bildet diese einen guten Formschluss mit dem Gehäuse.
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Bei Verwendung einer Paste und/oder Silikon können Schwingungen verbessert gedämpft werden. Beim Verwenden einer Paste wird eine solche Menge verwandt, dass sich kein Material vor der Sensorspitze sammelt und somit die Messung behindern würde.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung an mehreren Ausführungsbeispielen erläutert. In der Zeichnung zeigen
- 1 - 3 unterschiedliche Drehzahlsensoren in Einbaulage und
- 4 eine Hülse.
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1 zeigt einen Drehzahlsensor 2 mit einem Sensoroberteil 3, einem Sensorunterteil 4 und einer Sensorspitze 14. Das Sensoroberteil 3, das Sensorunterteil 4 und die Sensorspitze 14 werden in eine zylindrische Bohrung 5 eingeführt, welche sich im Verdichtergehäuse 1 (teilweise schraffiert dargestellt) befindet. Das Sensorunterteil 4 hat den gleichen Durchmesser 11 wie das Sensoroberteil 3. Der Durchmesser im Sensoroberteil 3 ist mit 12 dargestellt. Die Schaufeln 15 des Verdichters bewegen sich entlang des Sensorunterteils 4 nebst Sensorspitze 14. So ändert sich ständig das Magnetfeld zwischen Schaufel und Drehzahlsensor 2. Anhand dieser Änderung wird die Drehzahl mit einem hier nicht dargestellten Steuergerät ermittelt. Mit einem erfindungsgemäß aufgebauten Sensor in einem Gehäuse, vorzugsweise Verdichtergehäuse 1, ist es möglich, die Drehzahl von anderen sich drehenden Bauteilen zu ermitteln, die sich entlang des Sensors bewegen.
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Über das Sensorunterteil 4 ist ein Ausgleichselement angeordnet. Dieses Ausgleichselement ist als Hülse 7 ausgeführt. Alternativ kann das Ausgleichselement als eine Paste und/oder Silikon ausgebildet sein. Bei Verwendung einer Paste bildet diese einen guten Formschluss mit dem Gehäuse.
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Bei Verwendung einer Paste und/oder Silikon können Schwingungen verbessert gedämpft werden. Beim Verwenden einer Paste wird eine solche Menge verwandt, dass sich kein Material vor der Sensorspitze 14 sammelt und somit die Messung behindern würde.
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Ein Luftspalt 6, der sich zwischen Sensorunterteil 4 und Bohrung 5 ergibt, wird weitestgehend durch das Ausgleichselement als Hülse 7 oder Paste oder Silikon ausgefüllt. Auch ist es möglich, dass kein Luftspalt 6 entsteht und Sensorunterteil 4 nebst Hülse 7 diesen Luftspalt 6 vollständig ausfüllt.
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Das Verdichtergehäuse 1 ist aus einer Aluminiumgusslegierung. Dieses Verdichtergehäuse 1 würde bei gleichem Durchmesser von Sensoroberteil 3, Sensorunterteil 4 und Sensorspitze 14 alle formschlüssig mit einem engen Einbauspalt umschließen. Dies hätte zur Folge, dass sich die Signalstärke verringern würde. Erfindungsgemäß wird die Signalstärke des Messsignals verbessert, indem um das Sensorunterteil 4 und die Sensorspitze 14 eine Materialanhäufung des Verdichtergehäuses 1 vermieden wird, die ein erzeugtes Magnetfeld der Mess-Spule (nicht dargestellt) im Sensorunterteil 4 nebst Sensorspitze 14 nicht so stark dämpft. Damit dies erreicht wird, ist wie obig dargestellt die Hülse 7 angeordnet.
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2 zeigt die gleiche Einbauposition und weitestgehend gleiche Bauteile, die die gleichen Funktionen haben/ausführen wie in 1 beschrieben. Im Unterschied zu 1 wird in 2 die Hülse 7 derart ausgeführt, dass diese über Sensoroberteil 3 und Sensorunterteil 4 angeordnet ist. Somit wird die Hülse 7 besser fixiert und eine Materialanhäufung des Verdichtergehäuses 1 wird vermieden, wodurch wiederum das erzeugte Magnetfeld der Mess-Spule (nicht dargestellt) im Sensorunterteil 4 nebst Sensorspitze 14 nicht so stark gedämpft und das Messsignal verbessert wird.
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3 zeigt die gleiche Einbauposition und weitestgehend gleiche Bauteile, die die gleichen Funktionen haben/ausführen wie in 1 beschrieben. Im Unterschied zu 1 hat in 3 das Sensorunterteil 4 einen geringeren Durchmesser 11 als das Sensoroberteil 3. Der Durchmesser im Sensoroberteil 3 ist mit 12 dargestellt. Die Hülse 7 liegt am Sensoroberteil 3 an und schließt mit der Sensorspitze 14 ab. Somit findet ein guter Formschluss der Bauelemente statt und alle Elemente werden so in der Einbaulage auch bei großen Schwingungen in ihrer Position gehalten.
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Die Signalstärke wird verbessert, indem das Sensorunterteil 4 nebst Sensorspitze 14 mit einem geringeren Durchmesser ausgeführt sind und von einem Ausgleichselement umschlossen werden. Die Hülse 7 ist derart ausgeführt, dass diese über dem Sensorunterteil 4 angeordnet ist. Somit wird die Hülse 7 zwischen Sensoroberteil 3 und Sensorspitze 14 fixiert und eine Materialanhäufung des Verdichtergehäuses 1 über Sensorunterteil 4 nebst Sensorspitze 14 wird vermieden, wodurch das erzeugte Magnetfeld der Mess-Spule (nicht dargestellt) im Sensorunterteil 4 nebst Sensorspitze 14 nicht so stark gedämpft und das Messsignal verbessert wird. Wie in 4 ausgeführt, beträgt die Dicke der Hülse 7 0,6 - 2,5 mm. Somit ergibt sich, ausgehend von der Dicke der Hülse 7, der Außendurchmesser 12 vom Sensoroberteil 3 und der Außendurchmesser 11 vom Sensorunterteil 4. D.h. Außendurchmesser 12 vom Sensoroberteil 3 minus Dicke der Hülse 7 ergibt Außendurchmesser 11 vom Sensorunterteil 4 bzw. Außendurchmesser 11 vom Sensorunterteil 4 plus Dicke der Hülse 7 ergibt Außendurchmesser 12 vom Sensoroberteil 3. Vorzugsweise beträgt der Außendurchmesser 12 vom Sensoroberteil 3 8,6 mm und der Außendurchmesser 11 vom Sensorunterteil 4 6,2 mm.
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1 bis 3 zeigen deutlich, dass das Sensorunterteil 4 mit Hülse 7 nicht in das Verdichtergehäuse 1 hinein ragt. Somit ist der Sensor nicht unmittelbar dem Ladedruck und der Temperatur ausgesetzt.
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Das Ausgleichselement als Hülse 7 ist in 4 dargestellt. Die Hülse 7 ist vorzugsweise geschlitzt, sodass ein Aufschieben auf das hier nicht dargestellte Sensorunterteil 4 erleichtert wird. Ferner können so Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden. Die Hülse 7 ist an der oberen Seite grade und an der unteren Seite abgeschrägt. Die Schräge 9 erlaubt ein einfacheres Einführen. Der Winkel 10 der Schräge 9 beträgt vorzugsweise 15 bis 25 Grad, wobei sich herausgestellt hat, dass bei einem Winkel von 20 Grad ein gutes Einführen möglich ist. Die Länge gegenüber der Schräge beträgt vorzugsweise 1,5 mm. Der Schlitz 8 weist eine Breite von 0,5 - 1,3 mm und vorzugsweise eine Breite von 0,8 mm auf. Die Hülse 7 weist eine Höhe von 10 - 30 mm und vorzugsweise eine Höhe von 13,5 mm auf. Die hier dargestellte Hülse 7 hat einen Innendurchmesser von 6,2 mm einen Aussendurchmesser von 8,6 mm. Aus Aussendurchmesser minus Innendurchmesser geteilt durch zwei ergibt sich die bevorzugte Dicke von 1,2 mm. Die Dicke der Hülse 7 kann aber auch in einem Bereich von 0,6 - 2,5 mm liegen. Die Rauheit der Hülse 7 kann um 20% variieren und liegt hier vorzugsweise bei 0,5. Mit der vorzugsweise dimensionierten Hülse 7 wurde das Messsignal des Drehzahlsensors 2 verbessert aufgenommen, sodass mit einem hier nicht dargestellten Steuergerät verbessert die Drehzahl ermittelt werden konnte.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verdichtergehäuse
- 2
- Drehzahlsensor
- 3
- Sensoroberteil
- 4
- Sensorunterteil
- 5
- Bohrung
- 6
- Luftspalt
- 7
- Hülse
- 8
- Schlitz
- 9
- Schräge
- 10
- Winkel
- 11
- Durchmesser Sensorunterteil
- 12
- Durchmesser Sensoroberteil
- 14
- Sensorspitze
- 15
- Schaufelrad
