CN101517210A - 产生磁场的部件 - Google Patents

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CN101517210A CNA2007800359366A CN200780035936A CN101517210A CN 101517210 A CN101517210 A CN 101517210A CN A2007800359366 A CNA2007800359366 A CN A2007800359366A CN 200780035936 A CN200780035936 A CN 200780035936A CN 101517210 A CN101517210 A CN 101517210A
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Abstract

本发明涉及一种产生磁场的部件，用于将压缩机叶轮固定在废气涡轮增压器的涡轮轴上，该部件具有基体和螺纹。为了提供一种将压缩机叶轮固定在涡轮轴上的产生磁场的部件，并且该部件产生尽可能高的磁场强度并且仍然可以无损坏地吸收将压缩机叶轮固定在涡轮轴上时出现的力和紧固力矩，整个基体由磁性材料制成，在该基体中设置有衬套，该衬套由非磁性材料制成并具有螺纹，该螺纹可以与涡轮轴的反螺纹旋紧。

Description

产生磁场的部件
技术领域
本发明涉及一种产生磁场的部件，用于将压缩机叶轮固定在废气涡轮增压器的涡轮轴上，该部件具有基体和螺纹。
背景技术
内燃机所产生的功率取决于输送给内燃机的空气量和燃油量。为了提高功率，需要增大输送给内燃机的燃烧用空气和燃油的量。在内燃机无增压发动机中，功率的提高通过扩大气缸工作容积或通过提高转速来实现。但是，扩大气缸工作容积原则上导致了尺寸的显著增加并因此导致内燃机更加昂贵。而转速的提高特别是在较大的内燃机的情况下带来了明显的问题和缺点。
经常使用的用于提高内燃机功率的技术手段是增压。因此通过废气涡轮增压器或也借助于由发动机机械地驱动的压气机来实施对燃烧用空气的预压缩。废气涡轮增压器基本上包括压气机和涡轮机，它们与一个共同的轴相连并且以相同转速旋转。涡轮机将通常无用的爆燃的废气能转化为旋转能并驱动压气机。在此也称为压缩机的压气机吸入新鲜空气并将已预压缩的空气输送至发动机的气缸。可以将增多的燃油量输送给在气缸中的更大的空气量，内燃发动机由此输出更多功率。由此，燃烧过程受到了有利影响，从而使内燃发动机获得更好的总效率。此外，可以非常有利地形成利用涡轮增压器增压的内燃机的转矩曲线。
在废气量增加的情况下，可以超出由涡轮机叶轮、压缩机叶轮以及涡轮轴所组成的组合体的最大允许转速，该组合体也称为废气涡轮增压器的转子总成。在不允许超出转子总成的转速的情况下，可能会毁坏该转子总成，这就等同于涡轮增压器的完全损坏。恰好是具有明显较小的涡轮机叶轮直径和压缩机叶轮直径的新式的小型涡轮增压器会遭遇到超出允许的最高转速的问题，该涡轮增压器由于明显较小的转动惯量而具有改进了的旋转加速性能。根据涡轮增压器的布置，超出转速限制大约5％就会导致对于涡轮增压器的完全损坏。
利用产生磁场的部件实现对涡轮增压器的转速的非常精确的测量，该部件设置在涡轮轴上并与该涡轮轴一起旋转，其中，由传感器来探测旋转的产生磁场的部件所引起的磁场，该传感器产生与涡轮轴的转速成比例的电信号。
由JP 10206447 A2已知了一种用于将压缩机叶轮固定在涡轮轴上的磁化螺母。在该螺母中设置有棒形磁体，该棒形磁体由基体支撑。为了在传感器中产生可良好地测量的磁场，一方面该旋转的磁体必须尽可能大并产生足够的场强，另一方面所有的磁体都由很脆的材料制成，以致于该螺母很不适宜作为用于将压缩机叶轮固定在涡轮轴上的部件，这是因为脆的磁性材料只能有条件地吸收或不能充分地吸收将压缩机叶轮固定在涡轮轴上时出现的力和紧固力矩。
发明内容
因此本发明的目的在于，提出一种产生磁场的部件，该部件用于将压缩机叶轮固定在废气涡轮增压器的涡轮轴上，该部件产生尽可能高的磁场强度并仍然可以无损坏地吸收将压缩机叶轮固定在涡轮轴上时出现的力和紧固力矩。
根据本发明，该目的通过独立权利要求1的特征来实现。
如果整个基体由磁性材料制成，并且在基体中设置有衬套，该衬套由非磁性材料制成并具有螺纹，该螺纹可以与涡轮轴的反螺纹旋紧，那么产生磁场的部件就可以产生具有高场强的磁场，并且该部件还适合于无损坏地吸收将压缩机叶轮固定在涡轮轴上时出现的力和紧固力矩。因此根据本发明的产生磁场的部件兼有两种性能，而这两种性能在根据现有技术的产生磁场的部件中没有提供。
在一个设计方案中，衬套设计为压入衬套。该压入衬套可以快速地以很少的费用与基体连接，这节省了成本和生产时间。
在下一个设计方案中，基体具有内轮齿，衬套通过该内轮齿与基体形状配合地(formschluessig)连接。由此使该衬套牢固地锚定(verankert)在基体中。
在一个改进方案中，衬套由非磁性金属制成。由金属制成的衬套很适合于压入到基体中，并可以无损坏地吸收很大的力和转矩。可选地，衬套可由塑料制成。新式的塑料也可以无损坏地吸收很大的力和转矩，并且甚至可以考虑以注塑的方法在基体中来制造衬套。
在下一个改进方案中，衬套利用至少一个卷边(Krimpung)与基体连接。衬套可以容易地且无需很多费用地在边缘处卷起(krimpen)，以此同样在衬套与基体之间产生可靠和耐久的连接。
在下一个设计方案中，衬套由奥氏体钢制成。奥氏体钢强度特别大，因此该衬套可以特别良好地吸收将压缩机叶轮固定在涡轮轴上时出现的很大的力和紧固力矩。
附图说明
在附图中示例性地示出本发明的实施例。图中示出：
图1示出了具有涡轮机和压缩机的废气涡轮增压器；
图2示出了压缩机的截面图；
图3示出了产生磁场的部件的基体；
图4以另一透视图示出了由图3中已知的基体；
图5示出了衬套；
图6示出了产生磁场的部件；
图7再次示出了产生磁场的部件；
图8示出了产生磁场的部件的截面图；
图9示出了用于将压缩机叶轮固定在涡轮轴上的产生磁场的部件，其中该部件处于在废气涡轮增压器中的安装状态中。
具体实施方式
图1示出了具有涡轮机2和压缩机3的废气涡轮增压器1。压缩机叶轮9可旋转地安置在压缩机3中并与涡轮轴5连接。涡轮轴5也可旋转地安置，并在其另一个端部与涡轮机叶轮4连接。由压缩机叶轮9、涡轮轴5以及涡轮机叶轮4所组成的组合体也称为转子总成。热废气从未在此示出的内燃发动机经过涡轮机入口7排入涡轮机2，其中涡轮机叶轮4处于旋转状态。废气流通过涡轮机出口8离开涡轮机2。涡轮机叶轮4通过涡轮轴5与压缩机叶轮9连接。因此涡轮机2驱动压缩机3。在压缩机3中，空气通过空气入口16被吸入，随后在压缩机3中被压缩，并经过空气出口6被输送到内燃发动机。
图2示出了压缩机3的截面图。在压缩机壳体中可以辨识出压缩机叶轮9。压缩机叶轮9利用产生磁场的部件17固定在涡轮轴5上。因此，产生磁场的部件17位于压缩机3的空气入口16中。产生磁场的部件17可以例如设计为盖形螺母，该螺母被旋拧在涡轮轴5的螺纹上，从而使压缩机叶轮9相对于涡轮轴5的轴环与该涡轮轴牢固地固定住。用于将压缩机叶轮9固定在涡轮轴5上的产生磁场的部件17包括永磁体13，该永磁体构成了产生磁场的部件17的基体11。当涡轮轴5旋转时，该磁体13与该涡轮轴一起围绕涡轮轴5的旋转轴线旋转。此外，该磁体13引起了在传感器15中的磁场强度或者说磁场梯度的变化。磁场或者说场梯度的这种变化在传感器15中产生了电子的可加工的信号，该信号与涡轮轴5的转速成比例。
图3示出了产生磁场的部件17的基体11。产生磁场的部件17的基体11完全由磁性材料制成，由此，从基体11发出具有高磁场强度的磁场。在基体11上可以辨识出磁体13的北极N和南极S。此外，基体11具有例如六角体14，工具可以作用于该六角体。在基体11中可以辨识出内轮齿12。
图4以另一透视图示出了由图3中已知的基体11。该基体11再次完全由磁性材料制成，因此其可以产生高的磁场强度。在基体11上可以辨识出磁体13的北极N和南极S。此外，在图4中也可以容易地看到在基体11中的内轮齿12。
图5示出衬套10，该衬套由非磁性材料制成。衬套10可以例如由高强度奥氏体钢或由塑料制成。此外，图5在衬套10上示出了卷边20。
图6示出了产生磁场的部件17。产生磁场的部件17包括在图3和4中已示出的基体11和设置在该基体中的由图5已知的衬套10。衬套10可以压入到基体11中，其中衬套10与基体11的内轮齿12之间形成了形状配合的连接。内轮齿12与衬套10之间的形状配合的连接以及卷边20造成了衬套10在基体11中的不可分离的固定。可以容易地将螺纹18引入到衬套10中，该衬套可以例如由高强度的奥氏体钢制成，该螺纹可以与在涡轮轴5上的反螺纹19旋紧。
图7再次示出了产生磁场的部件17，其中在这里可以容易地辨识出在衬套10上的卷边20。因此基体11和衬套10构成了平坦的上表面，该表面可以抵靠着压缩机叶轮9拧紧。
图8示出了产生磁场的部件17的截面图。可再次辨识出基体11，衬套10已压入该基体。基体11由磁性材料制成，并且磁体13基于其大的体积产生了高的磁场强度。在基体11中设置有由高强度的钢所制成的衬套10。衬套10与基体11的内轮齿12形状配合地连接，并且此外通过卷边20牢固地固定在基体11中。通过这种布置，产生磁场的部件17具有两种基本特性。首先，产生磁场的部件17由于磁体13的大体积产生了高的磁场强度，并且此外，衬套10与设置在其上的螺纹18构成了机械性非常稳固的部件，该部件可以毫无问题地应用于将压缩机叶轮9固定在涡轮轴5上。
在图9中示出了用于将压缩机叶轮9固定在涡轮轴5上的产生磁场的部件17，其中该部件处于在废气涡轮增压器中的安装状态中。首先可辨识出压缩机叶轮9，该压缩机叶轮利用产生磁场的部件17固定在涡轮轴上。产生磁场的部件17包括基体11和机械地或/和通过粘合方式固定在该基体中的衬套10。在此要提示的是：该衬套不仅可以由高强度的钢制成，而且也可以例如由塑料制成。
在衬套中可以辨识出螺纹18，该螺纹与在涡轮轴5上的反螺纹19旋紧。在这里基体11也具有例如六角体14，螺母扳手可以作用于该六角体。所产生的转矩和力完全传递到衬套10上，该衬套由高强度材料制成。因此衬套10吸收了所有机械性的力，压缩机叶轮9由此可靠地固定在涡轮轴5上。利用卷边20使衬套10抵靠着压缩机叶轮9压紧。
与之相反，作为产生磁场的部件17的组成部分的大体积的磁体13可以产生具有高的磁场强度的场，由此可以将传感器15也相对远离产生磁场的部件17地放置。磁体13例如能够产生具有这样的场强的磁场，即可以穿过压缩机壳体的外壁测量到该场强。这具有以下优点：即可以将传感器15安装在压缩机壳体的外部，由此不需要对压缩机壳体的结构进行改造。

Claims (7)

1.一种产生磁场的部件(17)，用于将压缩机叶轮(9)固定在废气涡轮增压器(1)的涡轮轴(5)上，所述部件具有基体(11)和螺纹(18)，其特征在于，整个基体(11)由磁性材料制成，并且在所述基体(11)中设置有衬套(10)，所述衬套由非磁性材料制成并具有所述螺纹(18)，所述螺纹可以与所述涡轮轴(5)的反螺纹(19)旋紧。
2.根据权利要求1所述的用于固定压缩机叶轮(9)的产生磁场的部件(17)，其特征在于，所述衬套(10)设计为压入衬套。
3.根据权利要求1或2所述的用于固定压缩机叶轮(9)的产生磁场的部件(17)，其特征在于，所述基体具有内轮齿(12)，所述衬套(10)通过所述内轮齿与所述基体(11)形状配合地连接。
4.根据权利要求1、2或3所述的用于固定压缩机叶轮(9)的产生磁场的部件(17)，其特征在于，所述衬套(10)由非磁性金属制成。
5.根据权利要求1、2或3所述的用于固定压缩机叶轮(9)的产生磁场的部件(17)，其特征在于，所述衬套(10)由塑料制成。
6.根据前述权利要求中的至少一项所述的用于固定压缩机叶轮(9)的产生磁场的部件(17)，其特征在于，所述衬套(10)利用至少一个卷边(20)与所述基体(11)连接。
7.根据权利要求4或6中的至少一项所述的用于固定压缩机叶轮(9)的产生磁场的部件(17)，其特征在于，所述衬套(10)由奥氏体钢制成。
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