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DE102009027853A1 - Rotation-speed sensor for use in exhaust-gas turbocharger to detect speed in high temperature region, has component adjacent to magnetic field sensitive elements to protect elements from heating effect - Google Patents

Rotation-speed sensor for use in exhaust-gas turbocharger to detect speed in high temperature region, has component adjacent to magnetic field sensitive elements to protect elements from heating effect Download PDF

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DE102009027853A1
DE102009027853A1 DE200910027853 DE102009027853A DE102009027853A1 DE 102009027853 A1 DE102009027853 A1 DE 102009027853A1 DE 200910027853 DE200910027853 DE 200910027853 DE 102009027853 A DE102009027853 A DE 102009027853A DE 102009027853 A1 DE102009027853 A1 DE 102009027853A1
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Josef Habenschaden
Matthias Trescher
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ZF Friedrichshafen AG
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Abstract

Ein Abgasturbolader (2) weist zur Detektion seiner Drehzahl einen Sensor (1) auf, welcher unmittelbar benachbart zu den Schaufeln (3) angeordnet ist und zu seinem Hitzeschutz ein hitzebeständiges Bauteil (5) aufweist.An exhaust-gas turbocharger (2) has a sensor (1) for detecting its rotational speed, which sensor is arranged directly adjacent to the blades (3) and has a heat-resistant component (5) for its heat protection.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehzahlsensor nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.The The invention relates to a speed sensor according to the preamble Of claim 1 further defined type.

Gattungsgemäße Drehzahlsensoren werden zur Erfassung der Drehzahl im Bereich hoher Temperaturen verwendet.generic Speed sensors are used to detect the speed in the range high Temperatures used.

Insbesondere bei Abgasturboladern ist es notwendig, die exakte Drehzahl des Abgasturboladers zu kennen, um beispielsweise die Drehzahlbegrenzung zu aktivieren.Especially In exhaust gas turbochargers, it is necessary to know the exact speed of the exhaust gas turbocharger to know, for example, to activate the speed limit.

Die WO 2008/025754 A1 offenbart einen Abgasturbolader mit einem System zur Drehzahlmessung am Abgasturbolader, bei welchem ein nicht temperaturfester Sensor an einer kühleren Stelle des Abgasturboladers angeordnet ist. Die Drehzahlerfassung über dieses System ist konstruktiv aufwändig.The WO 2008/025754 A1 discloses an exhaust gas turbocharger with a system for speed measurement at the exhaust gas turbocharger, in which a non-temperature-resistant sensor is arranged at a cooler point of the exhaust gas turbocharger. The speed measurement via this system is structurally complex.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde einen Drehzahlsensor zu schaffen, welcher bei hohen Temperaturen einsetzbar ist. Insbesondere zur Verwendung in einem Abgasturbolader, um die Drehzahl direkt an der Schaufel zu detektieren.Of the The present invention is based on the object of a speed sensor to create which can be used at high temperatures. Especially for use in an exhaust gas turbocharger, to speed directly to detect the blade.

Die Aufgabe wird mit einem auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden gattungsgemäßen Drehzahlsensor gelöst.The Task is with a also the characterizing features of the main claim having solved generic speed sensor.

Erfindungsgemäß weist der Drehzahlsensor ein raumfestes magnetfeldempfindliches Element auf, welches beispielsweise nach dem Wirbelstromprinzip ausgeführt sein kann und welches innerhalb einer Hülse angeordnet ist, wobei das magnetfeldempfindliche Element durch ein Bauteil aus hitzebeständigem gering wärmeleitfähigen Werkstoff vor der Wärmeeinwirkung geschützt wird.According to the invention the speed sensor has a space-fixed magnetic field-sensitive element, which, for example, carried out according to the eddy current principle may be and which is arranged within a sleeve is, wherein the magnetic field sensitive element by a component made of heat-resistant low thermal conductivity Material is protected from the action of heat.

Dabei kann das hitzebeständige wärmeleitfähige Bauteil aus einem Keramikwerkstoff oder einem hochtemperaturfesten Kunststoff bestehen.there Can be the heat-resistant thermally conductive Component of a ceramic material or a high temperature resistant Plastic exist.

Es besteht die Möglichkeit die Hülse topfförmig, somit mit Seitenwand und Boden auszuführen, wobei die gesamte Hülse aus dem hitzebeständigen gering wärmeleitfähigen Werkstoff besteht und das magnetfeldempfindliche Element innerhalb der Hülse benachbart zum Boden angeordnet ist.It there is the possibility of the sleeve cup-shaped, Thus to carry out with side wall and floor, whereby the entire Sleeve made of heat-resistant low thermal conductivity Material consists and the magnetic field sensitive element within the sleeve is disposed adjacent to the floor.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht die Möglichkeit die Hülse aus einem anderen Material, beispielsweise aus Aluminium, herzustellen und an einem Ende der Hülse ein hitzebeständiges gering wärmeleitfähiges Bauteil so mit der Hülse zu verbinden, dass die Hülse mit diesem Bauteil ein topfförmiges Element bildet, in welchem das magnetfeldempfindliche Element angeordnet ist. Das hitzebeständige gering wärmeleitfähige Bauteil kann in die Hülse eingepresst, eingeklebt oder in dieser formschlüssig gehalten sein.In a further embodiment of the invention is the Possibility of the sleeve of a different material, For example, made of aluminum, and at one end of the Sleeve a heat resistant low thermal conductivity Component so to connect with the sleeve that the sleeve forms a pot-shaped element with this component, in which the magnetic field sensitive element is arranged. The heat resistant low thermal conductivity component can in the sleeve Pressed, glued or held in this form-fitting be.

Der Sensor kann an seinem einen Ende flanschartig ausgeführt sein, um ihn beispielsweise im Turbolader befestigen zu können. Vorzugsweise wird der Sensor im Turbolader mit dem hitzebeständigen gering wärmeleitfähigen Bauteil unmittelbar benachbart zu den Leitschaufeln des Verdichterrades des Turboladers angeordnet, wobei unmittelbar benachbart zum hitzebeständigen gering wärmeleitfähigen Bauteil das magnetfeldempfindliche Element, beispielsweise der Ferrittkörper mit seinem Spulenkörper angeordnet ist.Of the Sensor can be made flanged at one end be able to attach it, for example, in the turbocharger. Preferably, the sensor in the turbocharger with the heat resistant becomes low thermally conductive component immediately adjacent arranged to the vanes of the compressor wheel of the turbocharger, being immediately adjacent to the heat resistant low thermally conductive component of the magnetic field sensitive Element, for example, the ferrite body with its bobbin is arranged.

In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung kann zur Drehrichtungserkennung und Signalplausibilisierung der Sensor mehrere Spulen auf einem zylindrischen oder auf einem geteilten Spulenkörper aufweisen.In Another embodiment of the invention can be used to detect the direction of rotation and signal plausibility of the sensor several coils on one cylindrical or on a split bobbin.

Der Sensor kann eine Auswerteelektronik aufweisen, deren Bauelemente beispielsweise auf einer Leiterplatte angebracht sein können, wobei die Auswerteelektronik etwas entfernt von dem magnetfeldempfindlichen Element angeordnet ist, um diese noch weiter vor der Wärmeeinwirkung zu schützen.Of the Sensor may have an evaluation, their components for example, can be mounted on a circuit board, the transmitter is a bit removed from the magnetic field sensitive Element is arranged to make this even further before the heat to protect.

In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung kann der gesamte Sensor mit einer Vergussmasse vergossen sein, welche den Sensor vor Umgebungseinflüssen schützt. Bei Verwendung einer weichen Vergussmasse werden die Bauteile zusätzlich vor Erschütterungen geschützt.In In another embodiment of the invention, the entire Sensor be potted with a potting compound, which is the sensor protects against environmental influences. Using a soft potting compound, the components in addition protected from shocks.

Durch den erfindungsgemäßen Sensor kann die Sensorspule sehr nahe am zu detektierenden Objekt angeordnet sein, wobei bei Verwendung eines Eisenkerns die Feldlinien der Sensorspule gezielt auf das zu detektierende Objekt ausgerichtet sind. Zusätzlich zum Schutz vor Wärme weist die Verwendung eines keramischen Werkstoffes oder hochtemperaturfesten Kunststoffs als Abdichtung die geringe Bedämpfung der Sensorspule auf.By the sensor according to the invention, the sensor coil be arranged very close to the object to be detected, wherein at Using an iron core, the field lines of the sensor coil targeted are aligned with the object to be detected. additionally To protect against heat, the use of a ceramic Material or high temperature resistant plastic as a seal the low damping of the sensor coil.

Weitere Merkmale sind der Figurenbeschreibung zu entnehmen.Further Features are shown in the description of the figures.

1 zeigt schematisch einen Turbolader mit dem Drehzahlsensor 1 schematically shows a turbocharger with the speed sensor

2 zeigt den unteren Teil des Sensors mit der Hülse aus hitzebeständigem Material 2 shows the lower part of the sensor with the sleeve made of heat-resistant material

3 zeigt den unteren Teil des Sensors mit der Hülse aus hitzebeständigem Material und formschlüssigen Anschlag 3 shows the lower part of the sensor with the sleeve of heat-resistant material and positive stop

4 zeigt den unteren Teil des Sensors mit der Hülse aus einem metallischen Material und einem Bauteil aus hitzebeständigem Material 4 shows the lower part of the sensor with the sleeve of a metallic material and a component made of heat-resistant material

1: Ein Drehzahlsensor 1 ist in einem Abgasturbolader 2 unmittelbar benachbart zur Schaufel 3 angeordnet, um die Drehzahl der Schaufel 3 zu detektieren. Der Sensor 1 weist eine Auswerteelektronik 4 auf, welche beabstandet zum hitzebeständigen Bauteil 5 des Sensors 1 angeordnet ist. Die Auswerteelektronik 4 kann außerhalb des Abgasturboladers 2 angeordnet sein. Der Sensor 1 weist einen Ferritkern 6 auf, welcher von einer Spule 7 umgeben ist. Das hitzebeständige Bauteil 5 kann konvex, konkav oder eben ausgeführt sein. 1 : A speed sensor 1 is in an exhaust gas turbocharger 2 immediately adjacent to the blade 3 arranged to the speed of the blade 3 to detect. The sensor 1 has an evaluation 4 which is spaced from the refractory member 5 of the sensor 1 is arranged. The evaluation electronics 4 can outside the exhaust gas turbocharger 2 be arranged. The sensor 1 has a ferrite core 6 on which of a coil 7 is surrounded. The heat-resistant component 5 can be convex, concave or flat.

2: Der Sensor 1 weist einen Spulenkörper aus Ferrit, den so genannten Ferritkern 6, auf, welcher von der Sensorspule 7 umgeben ist. Der Ferritkern 6 und die Spule 7 bilden das magnetfeldempfindliche Element, welches innerhalb der Hülse 8 angeordnet ist. Es besteht die Möglichkeit den Hohlraum zwischen der Hülse 8 und dem Ferritkern 6 mit der Spule 7 mit Vergussmaterial aufzufüllen. Die Hülse 8 besteht vollständig aus einem hitzebeständigen gering wärmeleitfähigen Werkstoff, wie beispielsweise einem hitzebeständigen Kunststoffwerkstoff oder einem Keramikwerkstoff und ist topfförmig ausgebildet. Die Hülse 8 ist in ein flanschartiges Bauteil 9, den so genannten Sensorträger, eingepresst oder eingeklebt. Mit dem flanschartigen Bauteil 9 kann der Sensor beispielsweise in einem Abgasturbolader befestigt werden. Das flanschartige Bauteil 9 kann aus Kunststoff oder Metall hergestellt sein. 2 : The sensor 1 has a coil body of ferrite, the so-called ferrite core 6 on which of the sensor coil 7 is surrounded. The ferrite core 6 and the coil 7 form the magnetic field sensitive element which is inside the sleeve 8th is arranged. There is the possibility of the cavity between the sleeve 8th and the ferrite core 6 with the coil 7 to be filled with potting material. The sleeve 8th consists entirely of a heat-resistant low thermal conductivity material, such as a heat-resistant plastic material or a ceramic material and is cup-shaped. The sleeve 8th is in a flange-like component 9 , the so-called sensor carrier, pressed or glued. With the flange-like component 9 For example, the sensor may be mounted in an exhaust gas turbocharger. The flange-like component 9 can be made of plastic or metal.

3: Der Ferritkern 6 und die Sensorspule sind innerhalb der Hülse 8, welche topfförmig ausgebildet ist, angeordnet. Die Hülse 8 ist in den Sensorträger 9 eingepresst oder eingeklebt. Zusätzlich weist die Hülse 8 an ihrem dem Boden 10 abgewandten Ende einen Flansch 11 auf, mittels welchem die Hülse 8 am Sensorträger 9 anliegt. 3 : The ferrite core 6 and the sensor coil are inside the sleeve 8th , which is cup-shaped, arranged. The sleeve 8th is in the sensor carrier 9 pressed or glued. In addition, the sleeve indicates 8th at her bottom 10 opposite end of a flange 11 on, by means of which the sleeve 8th on the sensor carrier 9 is applied.

4: Der Boden 10 der Hülse 8 wird durch ein eigenständiges Bauteil gebildet, welches aus einem hitzebeständigen gering wärmeleitfähigen Material besteht und welches so in die Hülse 8 eingepasst ist, dass es mit der Hülse 8 ein topfförmiges Element bildet, in welchem das magnetfeldempfindliche Element angeordnet ist. Die Hülse 8 kann aus einem metallischen Werkstoff oder aus einem Kunststoff gefertigt sein. Die Hülse 8 weist einen Flansch 12 auf, mittels welchem die Hülse 8 befestigbar ist. Das Bauteil 10 kann form-, kraft- oder stoffschlüssig in der Hülse 8 befestigt sein. 4 : The floor 10 the sleeve 8th is formed by an independent component, which consists of a heat-resistant low thermally conductive material and which in the sleeve 8th it is fitted with the sleeve 8th forms a pot-shaped element, in which the magnetic field-sensitive element is arranged. The sleeve 8th can be made of a metallic material or of a plastic. The sleeve 8th has a flange 12 on, by means of which the sleeve 8th is fastened. The component 10 can form, force or cohesive in the sleeve 8th be attached.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Sensorsensor
22
Abgasturboladerturbocharger
33
Schaufelshovel
44
Auswerteelektronikevaluation
55
hitzebeständiges Bauteilheat-resistant component
66
Ferritkernferrite
77
SpuleKitchen sink
88th
Hülseshell
99
flanschartiges Bauteilflange-like component
1010
Bodenground
1111
Flanschflange
1212
Flanschflange

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - WO 2008/025754 A1 [0004] - WO 2008/025754 A1 [0004]

Claims (14)

Drehzahlsensor zur Verwendung bei hohen Temperaturen mit einem raumfesten magnetfeldempfindlichen Element (6, 7), welches innerhalb einer Hülse (8) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bauteil (10) aus einem hitzebeständigen gering wärmeleitfähigen Werkstoff benachbart zum magnetfeldempfindlichen Element (6, 7) angeordnet ist, um dieses vor der Wärmeeinwirkung zu schützen.Speed sensor for use at high temperatures with a space-fixed magnetic field-sensitive element ( 6 . 7 ), which within a sleeve ( 8th ), characterized in that a component ( 10 ) of a heat-resistant low heat conductive material adjacent to the magnetic field sensitive element ( 6 . 7 ) is arranged to protect it from the heat. Drehzahlsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hitzebeständige gering wärmeleitfähige Werkstoff als Keramikwerkstoff oder hochtemperaturfesten Kunststoff ausgeführt.Speed sensor according to claim 1, characterized in that that the heat resistant low thermal conductivity Material as a ceramic material or high temperature resistant plastic executed. Drehzahlsensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (8) topfförmig ausgebildet ist und vollständig aus dem hitzebeständigen gering wärmeleitfähigen Werkstoff ausgeführt ist und dadurch das Bauteil (10) bildet.Speed sensor according to claim 2, characterized in that the sleeve ( 8th ) is cup-shaped and is made entirely of the heat-resistant low heat conductive material and thereby the component ( 10 ). Drehzahlsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (8) in einem flanschartigen Bauteil (9) gehalten ist.Speed sensor according to claim 1, characterized in that the sleeve ( 8th ) in a flange-like component ( 9 ) is held. Drehzahlsensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das flanschartige Bauteil (9) aus einem Kunststoffwerkstoff oder einem Metallwerkstoff besteht.Speed sensor according to claim 4, characterized in that the flange-like component ( 9 ) consists of a plastic material or a metal material. Drehzahlsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (8) flanschartig ausgebildet ist.Speed sensor according to claim 1, characterized in that the sleeve ( 8th ) is formed flange. Drehzahlsensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (8) aus einem Aluminiumwerkstoff besteht.Speed sensor according to claim 6, characterized in that the sleeve ( 8th ) consists of an aluminum material. Drehzahlsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil als Scheibe ausgebildet und so in der Hülse (8) angeordnet ist, dass das Bauteil mit der Hülse (8) ein topfförmiges Element bildet, wobei der Boden (10) durch das Bauteil gebildet wird.Speed sensor according to claim 1, characterized in that the component is formed as a disc and so in the sleeve ( 8th ) is arranged, that the component with the sleeve ( 8th ) forms a cup-shaped element, wherein the bottom ( 10 ) is formed by the component. Drehzahlsensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (8) auf den ihrem Boden (10) entgegengesetzten Ende einen Flansch (12) aufweist.Speed sensor according to claim 3, characterized in that the sleeve ( 8th ) on the floor ( 10 ) opposite end of a flange ( 12 ) having. Drehzahlsensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (8) im flanschartigen Bauteil (9) mittels Presspassung oder Klebeverbindung gehalten ist.Speed sensor according to claim 4, characterized in that the sleeve ( 8th ) in the flange-like component ( 9 ) is held by means of press fit or adhesive connection. Drehzahlsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerteelektronik an einem dem Bauteil (10) entgegengesetzten Ende des Drehzahlsensors angeordnet ist.Speed sensor according to claim 1, characterized in that an evaluation electronics on one of the component ( 10 ) opposite end of the speed sensor is arranged. Drehzahlsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das raumfeste magnetfeldempfindliche Element einen Ferritkörper (6) aufweist, welcher von einem Spulenkörper (7) umgeben ist oder einen Magneten aufweist.Speed sensor according to claim 1, characterized in that the space-fixed magnetic field-sensitive element is a ferrite body ( 6 ), which of a bobbin ( 7 ) is surrounded or has a magnet. Drehzahlsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (8) mit einem Vergussmittel gefüllt ist.Speed sensor according to claim 1, characterized in that the sleeve ( 8th ) is filled with a casting agent. Abgasturbolader mit einem Drehzahlsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzahlsensor unmittelbar den Schaufeln des Abgasturboladers benachbart angeordnet ist.Exhaust gas turbocharger with a speed sensor according to claim 1, characterized in that the speed sensor directly the Blades of the exhaust gas turbocharger is arranged adjacent.
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