用于無(wú)接觸地檢測(cè)可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象的旋轉(zhuǎn)特性的傳感器裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種傳感器裝置(10)，用于無(wú)接觸地檢測(cè)可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象(12)、特別是用于檢測(cè)渦輪增壓器(18)的壓縮機(jī)葉輪(14)的轉(zhuǎn)速。所述傳感器裝置(10)包括傳感器殼體(22)。所述傳感器裝置(10)此外還包括：至少一個(gè)磁場(chǎng)發(fā)生器(26)，用于在可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象(12)的位置上產(chǎn)生磁場(chǎng)；至少一個(gè)磁場(chǎng)傳感器(28)，用于檢測(cè)由可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象(12)的渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)。所述傳感器裝置(10)還包含至少一個(gè)溫度探測(cè)器(30)。所述磁場(chǎng)發(fā)生器(26)和磁場(chǎng)傳感器(28)至少部分地共同設(shè)置在傳感器殼體(22)的傳感器區(qū)段(24)內(nèi)。所述溫度探測(cè)器(30)至少部分地設(shè)置在所述傳感器區(qū)段(24)內(nèi)。
【專利說(shuō)明】用于無(wú)接觸地檢測(cè)可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象的旋轉(zhuǎn)特性的傳感器裝置

【背景技術(shù)】
[0001]由現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)了大量的傳感器，這些傳感器檢測(cè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的、特別是可旋轉(zhuǎn)的對(duì)象的至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)特性。對(duì)于旋轉(zhuǎn)特性在此可理解為一般特性，所述一般特性至少部分地描述了可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象的旋轉(zhuǎn)。在此，例如可以為角速度、轉(zhuǎn)速、角加速度、旋轉(zhuǎn)角度、角位置或者其他特性，上述特性可以表征該可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象連續(xù)或不連續(xù)的、均勻或不均勻的旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0002]這類傳感器例如由Konrad Reif (編者):《機(jī)動(dòng)車中的傳感器》(Sensoren imKraftfahrzeug), 2010年第一版,第63-73頁(yè)中所公開(kāi)。本發(fā)明的一個(gè)特別的重點(diǎn)(然而本發(fā)明原則上沒(méi)有限制于此)在于轉(zhuǎn)速檢測(cè)、特別是尤其在廢氣渦輪增壓器中的增壓裝置的轉(zhuǎn)速檢測(cè)。所述轉(zhuǎn)速檢測(cè)可以特別是設(shè)置用于檢測(cè)廢氣渦輪增壓器的工作輪的轉(zhuǎn)速。所述工作輪一般由多個(gè)壓縮機(jī)葉片裝備而成并且因此也可以稱為壓縮機(jī)葉輪。
[0003]由DE 196 23 236 Al公開(kāi)一種用于測(cè)量一部件在殼體內(nèi)腔中運(yùn)動(dòng)的方法。在此產(chǎn)生了基本上垂直地作用于該部件的運(yùn)動(dòng)方向的永磁場(chǎng)，并且在該部件運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)時(shí)產(chǎn)生并且測(cè)量感應(yīng)信號(hào)。例如，磁場(chǎng)可以通過(guò)永磁鐵產(chǎn)生，并且感應(yīng)信號(hào)(所述感應(yīng)信號(hào)可以通過(guò)運(yùn)動(dòng)的壓縮機(jī)葉片內(nèi)的渦流引起)可以利用設(shè)置在壓縮機(jī)殼體外部的線圈來(lái)檢測(cè)。
[0004]由US 2007/0139044 Al公開(kāi)一種轉(zhuǎn)速傳感器，在所述傳感器中電構(gòu)件由耐溫度變化的材料注塑包封。
[0005]由US 2007/0119249 Al公開(kāi)一種傳感器裝置，在所述傳感器裝置中，在殼體區(qū)段內(nèi)構(gòu)造有第一和第二空腔。在第一空腔內(nèi)例如可以裝入用于測(cè)量車輛速度的速度傳感器，并且在第二空腔內(nèi)可以裝入用于測(cè)量車輛周圍環(huán)境溫度的溫度傳感器。
[0006]盡管現(xiàn)有技術(shù)所公開(kāi)的、用于檢測(cè)可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象的旋轉(zhuǎn)特性的傳感器裝置具有大量的優(yōu)勢(shì)，但仍然有進(jìn)一步改善的潛力。因此，用于檢測(cè)可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象(特別是廢氣渦流增壓器的壓縮機(jī)葉輪)的旋轉(zhuǎn)特性的傳感器裝置通常安裝在壓縮機(jī)殼體上，因?yàn)樵谶@里在較低的溫度的情況下熱力學(xué)上的環(huán)境條件與廢氣側(cè)相比更容易存在。其它的物理值(例如壓力或者溫度)由轉(zhuǎn)速傳感器分開(kāi)地在廢氣渦輪增壓器的周圍環(huán)境中檢測(cè)。因此需要用于監(jiān)測(cè)和控制內(nèi)燃機(jī)的附加構(gòu)件和傳感器。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，本發(fā)明提出一種用于檢測(cè)可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象的旋轉(zhuǎn)特性的傳感器裝置，所述傳感器裝置至少很大程度上避免了已公開(kāi)的傳感器裝置的缺點(diǎn)并且能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，在所述傳感器裝置中，除了旋轉(zhuǎn)特性之外，一個(gè)或多個(gè)其他的物理參數(shù)或數(shù)值也能夠利用該傳感器裝置在質(zhì)量上和/或數(shù)量上被檢測(cè)。
[0008]用于無(wú)接觸地檢測(cè)可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象的至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)特性、特別是用于檢測(cè)渦輪增壓器的壓縮機(jī)葉輪的轉(zhuǎn)速的傳感器裝置包括傳感器殼體，其中，所述傳感器裝置還包括:至少一個(gè)磁場(chǎng)發(fā)生器，用于在可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象的位置上產(chǎn)生磁場(chǎng)；至少一個(gè)磁場(chǎng)傳感器，用于檢測(cè)由可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象的渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)。傳感器裝置還包括至少一個(gè)溫度探測(cè)器。所述磁場(chǎng)發(fā)生器和所述磁場(chǎng)傳感器至少部分地共同設(shè)置在傳感器殼體的傳感器區(qū)段內(nèi)。所述溫度探測(cè)器至少部分地設(shè)置在傳感器區(qū)段內(nèi)。
[0009]所述傳感器殼體可以安裝在包含可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象的裝置上。所述磁場(chǎng)發(fā)生器可以沿著一軸線定向，并且所述傳感器區(qū)段的縱軸線可以基本上平行于所述磁場(chǎng)發(fā)生器的軸線延伸，其中，所述傳感器區(qū)段如此構(gòu)造，使得在所述傳感器殼體安裝于包括所述可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象的裝置上的狀態(tài)下在所述傳感器區(qū)段和所述可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象之間在基本上平行于所述傳感器區(qū)段的縱軸線方向上存在所述裝置的部分。所述傳感器裝置可以具有分析處理電路，并且溫度探測(cè)器的信號(hào)可以與磁場(chǎng)傳感器的信號(hào)分開(kāi)地或者共同地由分析處理電路的輸出端傳輸、例如傳輸至控制設(shè)備上。溫度探測(cè)器的信號(hào)可以與磁場(chǎng)傳感器的信號(hào)共同地由分析處理電路的輸出端傳輸并且可以借助于調(diào)制方法對(duì)磁場(chǎng)傳感器的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。溫度探測(cè)器的信號(hào)可以借助于脈寬調(diào)制或者借助于復(fù)用方法對(duì)磁場(chǎng)傳感器的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。溫度探測(cè)器的信號(hào)可以與磁場(chǎng)傳感器的信號(hào)分開(kāi)地由分析處理電路的輸出端傳輸，并且分析處理電路可以具有這樣的連接端，所述連接端設(shè)置用于傳輸所述溫度探測(cè)器的信號(hào)。所述溫度探測(cè)器的信號(hào)能夠與所述磁場(chǎng)傳感器的信號(hào)分開(kāi)地由所述分析處理電路的輸出端傳輸，并且所述分析處理電路可以具有智能接口，所述智能接口設(shè)置用于傳輸所述磁場(chǎng)傳感器的信號(hào)。磁場(chǎng)傳感器可以為感應(yīng)式磁場(chǎng)傳感器。溫度探測(cè)器可以構(gòu)造用于檢測(cè)包括可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象的裝置的壁的溫度。傳感器區(qū)段可以構(gòu)造成無(wú)磁性的套筒。所述傳感器區(qū)段可以裝入到所述裝置的壁內(nèi)的接收部中，并且在裝入的狀態(tài)下可以在所述傳感器區(qū)段與所述裝置的所述部分之間在該傳感器區(qū)段的縱軸線方向上存在間隙。所述裝置的所述部分的尺寸在縱軸線的方向上為0.1mm至2mm、優(yōu)選為0.2mm至1.8mm、并且更優(yōu)選為0.5mm至1mm。所述傳感器區(qū)段能夠裝入到所述裝置的壁中的接收部?jī)?nèi)，并且在裝入的狀態(tài)下可以在所述裝置的壁和所述傳感器區(qū)段之間至少區(qū)段地存在同軸的間隙。傳感器裝置可以是轉(zhuǎn)速傳感器，并且所述可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象可以是增壓器(特別是廢氣渦輪增壓器)的壓縮機(jī)葉輪。所述對(duì)象能夠圍繞一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，其中，所述傳感器區(qū)段的縱軸線在所述傳感器殼體安裝在所述裝置上的狀態(tài)下以25°至65°、并且特別優(yōu)選以30°至60°、并且更優(yōu)選以45°的角度相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置。例如，所述壓縮機(jī)葉輪能夠圍繞一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，其中，所述傳感器區(qū)段的縱軸線在所述傳感器殼體安裝在所述裝置上的狀態(tài)下以25°至65°、并且特別優(yōu)選以30°至60°、并且更優(yōu)選以45°的角度相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置。所述傳感器殼體可以具有隔片和/或圓形突出部，所述隔片和/或圓形突出部在所述傳感器殼體安裝在包括可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象的裝置上的狀態(tài)下接觸所述裝置。傳感器裝置可以具有放大器，所述放大器設(shè)置用于放大由磁場(chǎng)傳感器提供的信號(hào)。
[0010]磁場(chǎng)傳感器可以特別是包括至少一個(gè)線圈。這提供的優(yōu)勢(shì)是:借助于線圈能夠?qū)崿F(xiàn)大的傳感器表面。同時(shí)通過(guò)線圈的應(yīng)用能夠使得溫度敏感性得以避免，所述溫度敏感性例如在半導(dǎo)體磁場(chǎng)傳感器或者磁阻式傳感器上出現(xiàn)。所述線圈例如可以為平面線圈并且可以優(yōu)選地具有配備曲面的線圈橫截面，所述曲面可以是平面或者是彎曲，所述曲面可以例如沿著該線圈的軸線超過(guò)該線圈的線圈高度。
[0011]磁場(chǎng)發(fā)生器可以包括特別是一個(gè)、例如正好一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)或者多個(gè)永磁鐵。所述磁場(chǎng)發(fā)生器可以特別是至少部分被磁場(chǎng)傳感器包圍。這可以例如通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn):線圈完全或者部分包圍永磁鐵。永磁鐵例如也可以具有直角形和/或橢圓形，即在包括所述可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象的軸線的平面中具有較長(zhǎng)的側(cè)或者較長(zhǎng)的半軸。
[0012]在本發(fā)明的框架中，對(duì)于旋轉(zhuǎn)特性可理解為一般特性，所述一般特性至少部分地描述了可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象的旋轉(zhuǎn)。在此例如可以是角速度、轉(zhuǎn)速、角加速度、旋轉(zhuǎn)角、角位置或其他特性，上述特性可以表征該可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象的連續(xù)或不連續(xù)的、均勻或不均勻的旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0013]對(duì)于溫度探測(cè)器在本發(fā)明的框架中可理解為已公開(kāi)的溫度傳感器的各種類型、特別是所謂的NTC，即具有負(fù)溫度系數(shù)的、與溫度相關(guān)的電阻，所述電阻的電阻值隨溫度變化、特別是在溫度上升時(shí)變小。但也可以考慮PTC，即具有正溫度系數(shù)的電阻，所述電阻的阻值隨溫度上升而變大。
[0014]在本發(fā)明的框架中，對(duì)于表達(dá)“基本上平行”可以理解為，一方向參照基準(zhǔn)方向具有優(yōu)選最大15°、特別是最大10°、尤其最大5°、并且特別優(yōu)選0°的偏差。
[0015]對(duì)于兩個(gè)方向或者軸線之間的角度的說(shuō)明，在本發(fā)明的框架中理解為所述方向或者軸線之間的角度，其中，軸線假想地相交，從而所述方向或者軸線除了直角布置的特殊情況外相互之間撐開(kāi)兩個(gè)不同大小的角對(duì)，其中，在本發(fā)明的框架中始終指的是較小角對(duì)的角度。
[0016]對(duì)于殼體內(nèi)腔在本發(fā)明的框架中特別是理解為一種用于無(wú)接觸地檢測(cè)可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象的旋轉(zhuǎn)特性的傳感器裝置的殼體內(nèi)這樣的空間:在所述空間內(nèi)設(shè)有電子器件、例如分析處理電路和該分析處理電路的電路連接端，從而所述空間也可以稱為電子器件空間。
[0017]對(duì)于脈寬調(diào)制在本發(fā)明的框架中可理解為一種方法，在所述方法中技術(shù)數(shù)值(例如電壓信號(hào)或者電流)在兩個(gè)值之間轉(zhuǎn)換。在此，在恒定頻率的情況下調(diào)制該信號(hào)的占空t匕、即脈沖寬度。所述調(diào)制描述了這樣的過(guò)程:在所述過(guò)程中待傳輸?shù)挠行盘?hào)(例如溫度信號(hào))改變(即調(diào)制)了所謂的載體(例如轉(zhuǎn)速信號(hào))。在有效信號(hào)中包含的信息或消息在接收端上通過(guò)解調(diào)器又重新利用。所述占空比(也稱為控制度)針對(duì)脈沖的周期順序給出了脈沖持續(xù)時(shí)間相對(duì)于脈沖周期持續(xù)時(shí)間的比例關(guān)系。所述占空比給出了具有值為O至I或者O至100%的無(wú)量綱比例值。
[0018]對(duì)于復(fù)用方法在本發(fā)明的框架中可理解為用于信號(hào)和信息傳輸?shù)姆椒?，在所述方法中多個(gè)信號(hào)通過(guò)媒介(例如導(dǎo)線、電纜或者無(wú)線電)集合地或者打包地且同時(shí)地傳輸。復(fù)用方法也常常被組合，以便實(shí)現(xiàn)更高的效率。在有效數(shù)據(jù)對(duì)載體信號(hào)進(jìn)行調(diào)制之后實(shí)現(xiàn)打包。相應(yīng)地，這些數(shù)據(jù)在接收方解包(即所謂的解復(fù)用)之后被解調(diào)。
[0019]傳感器裝置例如可以是轉(zhuǎn)速傳感器。所述轉(zhuǎn)速傳感器例如包括被動(dòng)式探測(cè)頭或者傳感器區(qū)段、主動(dòng)式信號(hào)放大器/脈沖形成器、具有固定套的殼體、和插接連接端。所述探測(cè)頭例如可以在線圈體上包括一配備電感的磁環(huán)路(例如細(xì)導(dǎo)線線圈)。保持件可以位于探測(cè)頭的套筒內(nèi)并且可以接收該探測(cè)頭的連同連接技術(shù)的所有單個(gè)部件和必要時(shí)可存在的溫度探測(cè)器元件。所述保持件例如可以完全或者部分由塑料以注塑技術(shù)制成。所述溫度傳感器(該溫度傳感器檢測(cè)探測(cè)頭內(nèi)的溫度)被盡可能地定位于靠近套筒內(nèi)壁處并且可以例如為熱導(dǎo)體或者冷導(dǎo)體也或者為半導(dǎo)體。例如溫度傳感器是所謂的NTC，即帶有負(fù)溫度系數(shù)的電阻，在所述NTC中電阻隨溫度上升而降低。殼體(包括連接插接件和頂蓋，例如由塑料制成)接收了套筒、保持件和電子器件并且用于機(jī)械地固定構(gòu)造元件并且用于保護(hù)以防介質(zhì)。殼體的外輪廓(特別是在安置面的區(qū)域內(nèi))相應(yīng)地構(gòu)造用于熱解耦。殼體內(nèi)的信號(hào)放大器(該信號(hào)放大器例如位于具有模擬和/或數(shù)字組成部分的電路板上，所述模擬和/或數(shù)字組成部分例如可以集成到應(yīng)用特定的集成電路(ASIC)中)處理轉(zhuǎn)速信號(hào)并且經(jīng)由插接連接端將該轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)一步傳遞到例如馬達(dá)控制設(shè)備上。固定套(所述固定套可以集成到殼體內(nèi)并且可以構(gòu)造成從該殼體突出的突出部)設(shè)置用于機(jī)械地固定在例如壓縮機(jī)殼體上。
[0020]通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的傳感器可以利用具有傳感器區(qū)段的傳感器殼體以便另外的信號(hào)傳輸，而無(wú)需提高該傳感器的結(jié)構(gòu)尺寸。因此，將已經(jīng)存在的、例如廢氣渦輪增壓器的壓縮機(jī)殼體上的轉(zhuǎn)速傳感器拓展了溫度檢測(cè)的功能。所述探測(cè)頭盡可能地接近從旁經(jīng)過(guò)的壓縮機(jī)葉輪的壓縮機(jī)葉片來(lái)定位。用于接收探測(cè)頭的鉆孔例如如此實(shí)施，使得壓縮機(jī)通道的內(nèi)部區(qū)域不被穿孔，并且通過(guò)由外部安裝的基孔鉆孔的剩余壁在壓縮機(jī)殼體內(nèi)實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)葉輪的葉片的掃描。在壓縮機(jī)殼體內(nèi)位于探測(cè)頭和壓縮機(jī)葉輪的葉片之間盡可能小的壁厚有利地作用于轉(zhuǎn)速信號(hào)的干擾間隔并且由于高的信號(hào)振幅被提供而能夠力求實(shí)現(xiàn)。安裝在壓縮機(jī)殼體深處的探測(cè)頭或轉(zhuǎn)速傳感器的傳感器區(qū)段補(bǔ)充了集成的溫度探測(cè)器，并且由此直接檢測(cè)壓縮機(jī)殼體的溫度。通過(guò)根據(jù)壓縮機(jī)輸入端(即壓縮機(jī)葉輪的端側(cè))和壓縮機(jī)輸出端(即壓縮機(jī)葉輪的徑向最大圓周)之間的運(yùn)行轉(zhuǎn)速所實(shí)現(xiàn)的壓力比，得出了壓縮的抽吸空氣的非常劇烈的溫度升高。通過(guò)壓縮機(jī)殼體內(nèi)的朝內(nèi)密封的基孔降低了探測(cè)頭的熱載荷，因?yàn)樗鎏綔y(cè)頭在朝內(nèi)密封的基孔中未直接接觸壓縮機(jī)內(nèi)的高溫的壓縮的抽吸空氣。在探測(cè)頭上形成了相應(yīng)于壓縮機(jī)殼體平均溫度的平均溫度。所述溫度探測(cè)器例如可以構(gòu)造到現(xiàn)有的位于探測(cè)頭和信號(hào)放大器之間的結(jié)構(gòu)空間內(nèi)、可以安裝在所述存在的上文提及的底座上、可以裝入到無(wú)磁性的套筒內(nèi)、并且可以與信號(hào)放大器電路板電地連接。溫度傳感器的與溫度相關(guān)的電阻可以在信號(hào)放大器內(nèi)被檢測(cè)并且被進(jìn)一步處理。優(yōu)選的是，溫度值經(jīng)由存在的信號(hào)線路來(lái)傳遞至控制設(shè)備。為此，例如可以應(yīng)用轉(zhuǎn)速信號(hào)的脈寬調(diào)制。所述溫度例如可以作為診斷值用于構(gòu)件保護(hù)并且這樣的診斷值由控制設(shè)備進(jìn)一步處理。根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)速傳感器上的溫度信號(hào)輸出端可以借助于附加的接腳來(lái)實(shí)現(xiàn)。在此，集成的溫度傳感器的信號(hào)經(jīng)由附加的接腳傳傳送到控制設(shè)備上；轉(zhuǎn)速傳感器的接地線作為共同的接地連接。可替代地可以將檢測(cè)到的溫度值調(diào)制為轉(zhuǎn)速信號(hào)。在此，轉(zhuǎn)速信息例如在相應(yīng)地考慮周期持續(xù)時(shí)間或者頻率分析處理的情況下以矩形信號(hào)傳遞至控制設(shè)備。此外還存在這樣的可能性:通過(guò)集成在轉(zhuǎn)速傳感器中的電子器件例如脈寬調(diào)制地傳輸溫度信息。溫度/脈沖寬度的相應(yīng)關(guān)系可以通過(guò)軟件功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，可替代地可以使用智能接口。根據(jù)集成在轉(zhuǎn)速傳感器中的電子器件的布局和復(fù)雜性，信息也可以經(jīng)由智能接口、例如單邊半字節(jié)傳輸協(xié)議(SENT)、控制器局域網(wǎng)協(xié)議(CAN)或者這一類協(xié)議來(lái)傳輸。優(yōu)選的是，檢測(cè)到的溫度值被調(diào)制為轉(zhuǎn)速信號(hào)可以被應(yīng)用，因?yàn)閭鞲衅髟诖颂峁┝宿D(zhuǎn)速的實(shí)時(shí)信號(hào)并且因此避免了信號(hào)處理的運(yùn)行時(shí)間損失。
[0021]除了原本的溫度探測(cè)器之外，在廢氣渦輪增壓器內(nèi)相應(yīng)不需要附加的構(gòu)件。在車輛中或馬達(dá)上同樣不需要附加地布線。因此，例如可以根據(jù)壓縮機(jī)來(lái)間接獲得抽吸溫度。這可以作為附加的控制值有益于馬達(dá)控制設(shè)備內(nèi)的空氣密度修正。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]由下面實(shí)施例的描述得出了本發(fā)明的優(yōu)選構(gòu)型的其它可選的細(xì)節(jié)和特征，所述實(shí)施例在附圖中示意性描述。
[0023]附圖示出:
[0024]圖1:根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置的第一實(shí)施例，
[0025]圖2:壓縮機(jī)殼體的側(cè)視圖，
[0026]圖3:廢氣渦輪增壓器的工作輪的側(cè)視圖，
[0027]圖4:傳感器裝置在安裝于壓縮機(jī)殼體上的狀態(tài)下的立體剖面圖，和
[0028]圖5:壓縮機(jī)殼體和壓縮機(jī)葉輪的放大局部圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029]在圖1中示出了根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置10的第一實(shí)施例，該傳感器裝置用于無(wú)接觸地檢測(cè)可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象12 (見(jiàn)圖2)的至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)特性。如圖2和圖3中所示，所述可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象12在所述實(shí)施例中示例性為廢氣渦輪增壓器18的壓縮機(jī)16的壓縮機(jī)葉輪14，所述壓縮機(jī)葉輪圍繞旋轉(zhuǎn)軸20轉(zhuǎn)動(dòng)、特別是旋轉(zhuǎn)。例如傳感器裝置10構(gòu)造成轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x，所述轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x檢測(cè)所述壓縮機(jī)葉輪14的轉(zhuǎn)速。但原則上也可以是其他的使用和應(yīng)用領(lǐng)域。
[0030]所述傳感器裝置10包括傳感器殼體22，所述傳感器殼體可以至少部分由塑料制成并且具有傳感器區(qū)段24，所述傳感器區(qū)段可以至少部分由不銹鋼制成。特別的是，傳感器區(qū)段24構(gòu)造成無(wú)磁性的套筒25。在傳感器區(qū)段24內(nèi)總共設(shè)置了:至少一個(gè)磁場(chǎng)發(fā)生器26，所述磁場(chǎng)發(fā)生器可以以永磁體的形式設(shè)置；和磁場(chǎng)傳感器28，所述磁場(chǎng)發(fā)生器和所述磁場(chǎng)傳感器可以共同安裝在保持件上。所述磁場(chǎng)發(fā)生器26被構(gòu)造用于在可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象12的位置上產(chǎn)生磁場(chǎng)、優(yōu)選為靜態(tài)的磁場(chǎng)，所述磁場(chǎng)在可轉(zhuǎn)動(dòng)的壓縮機(jī)葉輪14中感應(yīng)出渦流。
[0031]磁場(chǎng)傳感器28可以構(gòu)造成線圈。所述磁場(chǎng)傳感器28設(shè)置用于檢測(cè)由可轉(zhuǎn)動(dòng)的壓縮機(jī)葉輪14的渦流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)。此外，在傳感器區(qū)段24內(nèi)還可以設(shè)置溫度探測(cè)器30。電連接部(特別是電傳導(dǎo)部32)和/或連接元件(特別是插塞接觸部)可以同樣如溫度探測(cè)器30、磁場(chǎng)傳感器28和磁場(chǎng)發(fā)生器26 —樣設(shè)置在傳感器區(qū)段24內(nèi)。所述傳導(dǎo)部32與電路載體34 (例如電路板)連接，所述電路板位于殼體內(nèi)腔36中。所述電路載體34可以例如承載一控制和/或分析處理電路。此外可以在電路載體34上設(shè)置放大器，用于放大由溫度探測(cè)器30和/或磁場(chǎng)傳感器28提供的信號(hào)?？刂坪?或分析處理電路的輸出端與未示出的控制設(shè)備(例如馬達(dá)控制設(shè)備)連接。
[0032]所述磁場(chǎng)發(fā)生器26可以沿著軸線38定向，所述軸線與傳感器區(qū)段24的縱軸線40重合。傳感器區(qū)段24例如可以繞著縱軸線40旋轉(zhuǎn)對(duì)稱地構(gòu)造。特別的是，傳感器區(qū)段24從傳感器殼體22的底側(cè)42基本上垂直地突出。所述底側(cè)42例如可以構(gòu)造成安置面44，利用該安置面在一狀態(tài)下(傳感器裝置10在所述狀態(tài)下安裝在接收所述可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象12的裝置46上)使所述傳感器殼體22至少部分安置在裝置46上。傳感器區(qū)段24可以特別是從傳感器殼體22的底側(cè)42上的突出部48突出，所述突出部區(qū)段地(即不在傳感器區(qū)段24的整個(gè)長(zhǎng)度上)同軸包圍該傳感器區(qū)段24。突出部48可以構(gòu)造成固定套的部分或者固定套，所述固定套可以集成到傳感器殼體22內(nèi)。突出部48構(gòu)造用于使傳感器殼體22在裝置46中定心。所述突出部48可以同軸地包圍進(jìn)而沿著徑向方向支撐所述傳感器區(qū)段24。此夕卜，突出部41可以構(gòu)造成固定套的部分或者構(gòu)造成固定套，所述固定套可以集成到傳感器殼體22內(nèi)。例如，突出部41可以是由金屬制成的套筒，所述套筒以塑料注塑成形并且設(shè)有外螺紋，所述外螺紋構(gòu)造用于使傳感器殼體22旋入到裝置40內(nèi)。
[0033]如圖2中所示，可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象12設(shè)置或者接收在裝置46內(nèi)部，所述裝置包括壓縮機(jī)殼體50。壓縮機(jī)殼體50可以至少部分由鑄鋁合金制成。此外，在圖2中箭頭52給出了傳感器裝置10在壓縮機(jī)殼體50上可能的安裝位置。
[0034]如圖3中所示，廢氣渦輪增壓器18 —般包括渦輪機(jī)葉輪54，所述渦輪機(jī)葉輪可以由流動(dòng)的廢氣來(lái)驅(qū)動(dòng)并且與旋轉(zhuǎn)軸20連接，其中，當(dāng)渦輪機(jī)葉輪54轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)壓縮機(jī)葉輪14也同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述壓縮機(jī)葉輪同樣與旋轉(zhuǎn)軸20連接。在圖3中通過(guò)箭頭52也示出了傳感器裝置10在壓縮機(jī)殼體50上可能的安裝位置。
[0035]如圖4中所示，壓縮機(jī)殼體50具有接收部56，所述接收部以盲孔的形式構(gòu)造。為了使傳感器裝置10安裝在壓縮機(jī)殼體50上，傳感器區(qū)段24插塞到接收部56內(nèi)，其中，在傳感器區(qū)段24的背離于傳感器殼體22的端部58 (所述端部是傳感器區(qū)段24的前端部60)和壓縮機(jī)殼體50的壁的部分62之間沿著傳感器區(qū)段24的縱軸線40方向存在間隙64。所述間隙64例如可以在傳感器區(qū)段24的縱軸線40的方向上具有0.2mm至0.3mm的尺寸。位于間隙64內(nèi)的空氣在壓縮機(jī)殼體50的壁的部分62和傳感器區(qū)段24的前端部60之間可以起到了熱隔離的作用，因?yàn)榕c壓縮機(jī)殼體50和傳感器區(qū)段24的所提到的材料相比空氣具有較差的熱傳導(dǎo)能力。此外，在傳感器區(qū)段24和壓縮機(jī)殼體50的定義了接收部56的壁區(qū)段之間可以構(gòu)成同軸的間隙，所述間隙同樣用于熱解耦并且可以在傳感器區(qū)段24的全部或者部分長(zhǎng)度上沿著縱軸線40的方向延伸。為了最終的安裝，所述傳感器殼體22借助于固定器件66固定在壓縮機(jī)殼體42上。所述固定器件66例如可以以螺栓68的形式構(gòu)造，所述螺栓穿過(guò)法蘭70插接在傳感器殼體22上。在法蘭70內(nèi)例如可以裝入由金屬或者黃銅制成的套筒，例如以塑料注塑而成，其中，所述套筒設(shè)置用于防止了螺栓68在旋擰時(shí)直接地壓到傳感器殼體22或法蘭70的塑料上。
[0036]如圖5中所示，壓縮機(jī)殼體50如此構(gòu)造，使得傳感器殼體22的配備給壓縮機(jī)葉輪14的表面72具有彎曲的走向，優(yōu)選是與壓縮機(jī)葉輪14的曲率相適應(yīng)的彎曲的走向。對(duì)于彎曲的走向在此理解為非平面的走向。對(duì)于相適應(yīng)的走向可以理解為這樣的走向:其中，表面72和旋轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)葉輪14之間的間距沿著至少一個(gè)朝著表面72的方向在至少一個(gè)已知的路段或者表面上基本上恒定，其方式例如是:所述間距在至少1cm、優(yōu)選至少2cm的路段上變化不大于20%、優(yōu)選不大于10%。表面72和旋轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)葉輪14之間的間距例如可以為0.05謹(jǐn)至0.3謹(jǐn)并且優(yōu)選為0.1謹(jǐn)。
[0037]此外，圖5還示出壓縮機(jī)殼體50的壁的位于接收部56和壓縮機(jī)葉輪14之間的部分62。所述部分62可以沿著傳感器區(qū)段24的縱軸線40的方向具有0.1mm至2mm、優(yōu)選為
0.2mm至1.8mm、更優(yōu)選為0.5mm至1mm、例如為0.5mm的尺寸d,并且盡可能挑選小的尺寸，以便使得作用到由磁場(chǎng)傳感器28所檢測(cè)的磁場(chǎng)上的干擾因素保持盡可能的小。換句話說(shuō)，力求由可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象12的渦流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)可以盡可能沒(méi)有或者具有較少衰減地被磁場(chǎng)傳感器28檢測(cè)。所述接收部56可以特別如此構(gòu)造，使得傳感器區(qū)段24的前端部60盡可能地靠近旁邊運(yùn)行的壓縮機(jī)葉輪14的壓縮機(jī)葉片來(lái)定位。此外圖5還示出，傳感器區(qū)段24可以這樣安裝在壓縮機(jī)殼體50上，使得縱軸線40以25°至65°、優(yōu)選30°至60°、并且更優(yōu)選45°、例如正好45°的角度α相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸20設(shè)置。由于壓縮機(jī)殼體50的壁的部分62的原因，由可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象12的渦流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的影響隨著在縱軸線40的方向上的尺寸d的增加(所述尺寸也可以稱作厚度)而減少。因此傳感器裝置10可以包括信號(hào)放大器，所述信號(hào)放大器在電路載體34上安裝或者存在。因此，被檢測(cè)的磁場(chǎng)以及例如與該磁場(chǎng)相伴的電壓信號(hào)被加強(qiáng)。如果沒(méi)有放大器例如可能的是，在磁場(chǎng)傳感器28上只能截取處于幾mV范圍內(nèi)的電壓。然而由于放大器的原因可以截取較大伏特的電壓(例如5V至12V)以準(zhǔn)確地分析處理。
[0038]對(duì)于傳感器裝置10可以以此為依據(jù)來(lái)檢測(cè)可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象12的旋轉(zhuǎn)特性:磁場(chǎng)發(fā)生器26在可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象12的位置上產(chǎn)生磁場(chǎng)、特別是靜態(tài)的磁場(chǎng)。在可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象12轉(zhuǎn)動(dòng)、特別是旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生渦流，所述可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象在此為壓縮機(jī)葉輪14，所述壓縮機(jī)葉輪圍繞旋轉(zhuǎn)軸20轉(zhuǎn)動(dòng)、特別是旋轉(zhuǎn)，所述渦流對(duì)磁場(chǎng)和特別是磁流產(chǎn)生影響、特別是改變。在磁場(chǎng)傳感器28上可被截取的電壓與磁流在磁場(chǎng)傳感器28上根據(jù)時(shí)間的變化成比例。
[0039]在根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置10中，溫度探測(cè)器30的信號(hào)可以與磁場(chǎng)傳感器28的信號(hào)分開(kāi)地由電路載體34(所述電路載體可以裝備為電路板)上的分析處理電路的輸出端來(lái)傳輸至例如馬達(dá)控制設(shè)備。這可以通過(guò)附加的接腳來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述接腳將信號(hào)傳輸至馬達(dá)控制設(shè)備。在此，轉(zhuǎn)速傳感器的接地線(即電壓電位)作為共同的接地連接(即作為電連接)用于電壓的傳輸。可替代的是，由溫度探測(cè)器30檢測(cè)到的溫度值的信號(hào)可以對(duì)由磁場(chǎng)傳感器28提供的、壓縮機(jī)葉輪14的轉(zhuǎn)速的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。這可以通過(guò)脈寬調(diào)制方法或者復(fù)用方法來(lái)完成。例如，由磁場(chǎng)傳感器28提供的轉(zhuǎn)速信息可以作為矩形信號(hào)傳遞至未示出的馬達(dá)控制設(shè)備，其中，周期持續(xù)時(shí)間或者頻率分析處理可以根據(jù)需要來(lái)確定。如上文提及，附加地存在這樣的可能性:通過(guò)由磁場(chǎng)傳感器28提供的信號(hào)和集成的電子器件將溫度信息例如經(jīng)脈寬調(diào)制地傳輸。溫度/脈沖寬度相應(yīng)的關(guān)系可以通過(guò)軟件功能來(lái)實(shí)現(xiàn)?？商娲氖?，根據(jù)集成在傳感器裝置10內(nèi)的電子器件的布局和復(fù)雜性也可以設(shè)置這樣的智能接口:例如單邊半字節(jié)傳輸協(xié)議(SENT)或者控制器局域網(wǎng)協(xié)議(CAN)，借助于所述協(xié)議可以傳輸信息。溫度信號(hào)的傳輸借助于脈寬調(diào)制的優(yōu)勢(shì)是:傳感器裝置提供了轉(zhuǎn)速的實(shí)時(shí)信號(hào)并且因此可以避免了信號(hào)處理的運(yùn)行時(shí)間損失。
[0040]所述溫度探測(cè)器30因此直接檢測(cè)壓縮機(jī)殼體50的溫度。除了原本的溫度探測(cè)器30之外，在廢氣渦輪增壓器18內(nèi)相應(yīng)不需要附加的構(gòu)件。在車輛中或馬達(dá)上同樣不需要附加地布線用于溫度測(cè)量。因此，例如可以根據(jù)壓縮機(jī)16間接獲得抽吸空氣的抽吸溫度。這可以作為附加的控制值有益于馬達(dá)控制設(shè)備內(nèi)的空氣密度修正。
[0041]明確聲明:所有在說(shuō)明書(shū)中和/或在權(quán)利要求中公開(kāi)的特征出于原始公開(kāi)的目的應(yīng)看作是獨(dú)立的且不相關(guān)的、正如出于限制所要求保護(hù)的發(fā)明的目的應(yīng)看作與實(shí)施方式和/或權(quán)利要求中的特征組合不相關(guān)。明確說(shuō)明:所有范圍說(shuō)明或者單元的組的說(shuō)明出于原始公開(kāi)的目的、正如出于限制所要求保護(hù)的發(fā)明的目的公開(kāi)了每個(gè)可能的中間值或單元的分組、也特別是作為范圍說(shuō)明的臨界值。
【權(quán)利要求】
1.一種傳感器裝置(10)，用于無(wú)接觸地檢測(cè)可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象(12)的至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)特性、特別是用于檢測(cè)渦輪增壓器(18)的壓縮機(jī)葉輪(14)的轉(zhuǎn)速，其中，所述傳感器裝置(10)包括至少一個(gè)傳感器殼體(22)，其中，所述傳感器裝置(10)還包括:至少一個(gè)磁場(chǎng)發(fā)生器(26)，用于在所述可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象(12)的位置上產(chǎn)生磁場(chǎng)；至少一個(gè)磁場(chǎng)傳感器(28)，用于檢測(cè)由所述可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象(12)的渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)；并且所述傳感器裝置(10)還包括至少一個(gè)溫度探測(cè)器(30)，其中，所述磁場(chǎng)發(fā)生器(26)和所述磁場(chǎng)傳感器(28)至少部分地共同設(shè)置在所述傳感器殼體(22)的傳感器區(qū)段(24)中，其特征在于:所述溫度探測(cè)器(30)至少部分地設(shè)置在所述傳感器區(qū)段(24)中。
2.根據(jù)上一個(gè)權(quán)利要求所述的傳感器裝置(10)，其中，所述傳感器裝置(10)具有分析處理電路，并且所述溫度探測(cè)器(30)的信號(hào)能夠與所述磁場(chǎng)傳感器(28)的信號(hào)分開(kāi)地或者共同地由所述分析處理電路的輸出端傳輸。
3.根據(jù)上一個(gè)權(quán)利要求所述的傳感器裝置(10)，其中，所述溫度探測(cè)器(30)的信號(hào)能夠與所述磁場(chǎng)傳感器(28)的信號(hào)共同地由所述分析處理電路的輸出端傳輸并且能夠借助于調(diào)制方法對(duì)所述磁場(chǎng)傳感器(28)的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。
4.根據(jù)上一個(gè)權(quán)利要求所述的傳感器裝置(10)，其中，所述溫度探測(cè)器(30)的信號(hào)能夠借助于脈寬調(diào)制或者借助于復(fù)用方法對(duì)所述磁場(chǎng)傳感器(28)的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感器裝置(10)，其中，所述溫度探測(cè)器(30)的信號(hào)能夠與所述磁場(chǎng)傳感器(28)的信號(hào)分開(kāi)地由所述分析處理電路的輸出端傳輸，并且所述分析處理電路具有附加的連接端，所述連接端設(shè)置用于傳輸所述溫度探測(cè)器(30)的信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感器裝置(10)，其中，所述溫度探測(cè)器(30)的信號(hào)能夠與所述磁場(chǎng)傳感器(28)的信號(hào)分開(kāi)地由所述分析處理電路的輸出端傳輸，并且所述分析處理電路具有智能接口，所述智能接口設(shè)置用于傳輸所述磁場(chǎng)傳感器(28)的信號(hào)。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的傳感器裝置(10)，其中，所述溫度探測(cè)器(30)構(gòu)造用于檢測(cè)包括所述可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象的裝置(46)的壁的溫度。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的傳感器裝置(10)，其中，所述傳感器區(qū)段(24)如此構(gòu)造，使得在所述傳感器殼體(22)安裝在包括所述可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象(12)的裝置(46)上的狀態(tài)下在所述傳感器區(qū)段(24)和所述可轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)象(12)之間沿著基本上平行于所述傳感器區(qū)段(24)的縱軸線(40)方向存在所述裝置(46)的部分(62)。
9.根據(jù)上一個(gè)權(quán)利要求所述的傳感器裝置(10)，其中，所述對(duì)象(12)能夠圍繞一旋轉(zhuǎn)軸(20)旋轉(zhuǎn)，其中，所述傳感器區(qū)段(24)的縱軸線(40)在所述傳感器殼體(22)安裝在所述裝置(46)上的狀態(tài)下以25°至65°、并且特別優(yōu)選以30°至60°、并且更優(yōu)選以45°的角度(α)相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)軸(20)設(shè)置。
10.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的傳感器裝置(10)，其中，所述傳感器裝置(10)具有放大器，所述放大器設(shè)置用于放大由所述磁場(chǎng)傳感器(28)提供的信號(hào)。
【文檔編號(hào)】F02C6/12GK104136889SQ201280070223
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月4日
【發(fā)明者】M·羅森蘭德, K·萊興米勒 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司