CN106405137A - 用于测量转速、尤其机动车涡轮增压器转速的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于测量转速的装置(1)，尤其用于测量机动车涡轮增压器的转速，包括至少一个用于产生和/或接收电磁射线的天线(5)和与所述天线(5)电连接的电组件(4)，所述电组件包括电气和/或电子的构件(6)，本发明提出，所述装置(1)还具有至少部分地由吸收激光的材料制成并具有内部空间(14)的壳体壳(2)和贴靠在所述壳体壳(2)的至少一个吸收激光的接触面(11)上的壳体盖(3)，所述壳体盖至少部分地遮盖壳体壳(2)的内部空间(14)并且至少局部地由激光透射材料制成，其中，所述天线(5)和所述电组件(4)布置在所述壳体壳(2)的内部空间(14)中，所述壳体盖(3)在接触面(11)上至少区段地与壳体壳(2)通过激光焊缝焊接。

Description

用于测量转速、尤其机动车涡轮增压器转速的装置
技术领域
本发明涉及一种用于测量转速的装置，尤其测量机动车涡轮增压器的转速。
背景技术
公知的是，废气涡轮增压器中的旋转元件的转速可以借助雷达原理(RADA-Principle)确定。由现有技术已知很多用于测量涡轮增压器转速的装置。DE 10 2012 200261 A1示出一种用于感测涡轮增压器转速的装置，具有转速传感器单元，该转速传感器单元具有用于发送和接收雷达波的雷达发送器。该装置接收由机器元件反射的雷达波并将该雷达波作为测量信号提供给分析处理单元。借助分析处理单元可得知涡轮增压器的转速。
发明内容
根据本发明，提出一种用于测量转速、尤其机动车涡轮增压器转速的装置。
该装置包括至少一个用于产生和/或接收电磁射线的天线以及一个包括至少一个电气和/或电子构件、与该天线电连接的电组件。根据本发明，该装置还包含一个至少部分地由吸收激光的材料制成的壳体壳，该壳体壳具有内部空间和一个贴靠在壳体壳的至少一个吸收激光的接触面上的壳体盖，该壳体盖至少部分地遮盖壳体壳的内部空间并且至少局部地由激光透射材料制成，其中，天线和电组件布置在壳体壳的内部空间中并且壳体盖在至少一个接触面上至少区段地与壳体壳通过激光焊缝焊接。
与现有技术相比，具有本发明特征的电组件的优点是，天线和电组件布置在壳体内部并因此被保护免受外部负载。在此，壳体盖有利地与壳体壳通过激光透射焊接简单且成本有利地焊接。如果壳体盖由激光透射材料制成，则用于焊接的激光射线可以有利地穿过壳体盖，使得激光射线可以达到整个接触面。因此，通过激光透射焊接在壳体壳和壳体盖之间的接触面上产生材料锁合并且稳定的连接，该连接将壳体壳的内部空间对外密封并且可靠地保护布置在内部空间中的电组件和天线免受外部影响。
本发明的其它有利构型和扩展方案通过在从属权利要求中给出的特征实现。
电组件和天线例如构造用于产生和/或接收具有300MHz到300GHz频率的电磁射线，尤其例如用于产生和/或接收具有雷达波范围内的频率的电磁射线。因此，证明特别有利的是，壳体盖由对于由天线产生和/或接收的电磁射线来说可穿透的材料制成(此处原文中dass应为das)。因此，该盖在特别有利的实施例中由一种材料制成，该材料对于具有300MHz到300GHz之间的频率的电磁射线、尤其对于具有1GHz到60GHz频率的电磁射线、优选尤其对于具有21GHz到27GHz频率的电磁射线是可穿透的。在特别有利的实施例中，例如借助具有24GHz频率的电磁射线来测量转速。
如果壳体盖构造为板则得到这样的优点：壳体盖可以平面地放置在保持装置上，例如直接放置在涡轮压缩机的进气管上。此外，构造为板的盖可以特别简单和成本有利地制成，并且可以被用于多个不同的壳体。在特别有利的实施例中，构造为板的壳体盖具有窗式的凹陷，在该凹陷中壳体盖具有小的厚度并且由天线产生和/或接收的电磁射线可以有利地低损失地穿过该凹陷传输。
该窗形的凹陷特别有利地具有相当于由发送和/或接收的电磁射线在壳体盖的材料中产生的电磁波波长的四分之一的厚度。因此，由天线产生和/或接收的电磁射线可以有利地低损失地穿过壳体盖的窗形凹陷。
特别有利的是，该窗形凹陷可以相对于天线如此布置，使得天线在壳体盖上的垂直投影至少部分位于凹陷内。因此可以保证，电磁射线可以穿过壳体盖中的凹陷并因此尤其低损失地穿过壳体盖传输。
出于稳定性的原因可以有利的是，壳体盖在窗形凹陷之外的厚度比在窗形凹陷内部的厚度大。在对壳体盖的稳定性没有提出特别要求的应用中，出于简单和成本有利地生产的原因有利的是，整个壳体盖具有相当于由发送和/或接收的电磁射线在壳体盖的材料中产生的电磁波波长的四分之一的厚度。
特别有利的是，组件和/或天线至少部分地布置在布置于壳体壳内部空间中的电路板上。因此电组件可以有利地和天线一起作为一个构件制成并且由此简单地和成本有利地被进一步处理。
通过构造为板的壳体盖可以有利地将壳体盖平面地放置在保持装置上。如果在壳体盖上构造有校准结构，该校准结构与在保持装置上构造的互补结构是互补的，得到这样的优点：仅通过将壳体盖放置在保持装置上就可将壳体盖和壳体壳以及布置在壳体壳中的电组件和天线在保持装置上在预定的位置中对准，由此不再需要附加地进行空间上的校准。
特别简单和有利的是，壳体盖在保持装置上的特别精确的对准可以通过至少一个作为校准结构或互补结构的销实现(此处原文漏掉durch)。
在有利实施例中，壳体盖在壳体盖平面中的空间尺寸大于壳体壳的空间尺寸，使得壳体盖相对于壳体壳具有超出部分。这具有的优点是，所述校准结构可以简单地安装在超出部分上并且由此天线功能和电磁射线免受校准结构的影响。此外超出部分可以有利地被用于将壳体盖固定在保持装置上，例如通过螺纹连接或者夹紧连接。
例如出于价格原因证明特别有利的可以是，壳体盖被制成为具有由激光透射材料组成的框架件和供微波透过的微波窗的复合件。因此可以有利地对于框架件使用仅激光可透射的材料，而对于微波窗使用仅微波可通过并从而成本有利的材料。
通过将盖平面地放置在保持装置上，可以在壳体壳上构造插头并且该插头可以灵活地布置在壳体壳上的不同位置上。因此可以将布置在壳体壳内的电子部件与外部空间电连接。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出并且在下面的说明书中详细解释。附图示出：
图1根据本发明的装置的第一实施例的示意性横截面，
图2根据本发明的装置的第一实施例的俯视图，
图3举例的壳体盖的示意性横截面，
图4举例的壳体盖的俯视图，
图5根据本发明的装置的第二实施例的示意性横截面，
图6根据本发明的装置的第二实施例的俯视图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的用于测量转速的装置1的第一实施例的示意性横截面，该装置例如在机动车的涡轮增压器中例如可以直接安装在进气管或进气软管上并且可以在那里测量涡轮增压器的转速，吸入的空气通过该进气管流动至涡轮增压器。装置1包括用于产生和/或接收电磁射线的天线5。天线5可以例如构造成用于发射具有300MHz到300GHz频率、尤其具有雷达波范围内的频率的电磁射线。天线5可以例如为鞭状天线或贴片天线，并且如此定向，使得产生的微波可以向涡轮增压器的旋转部分的方向传播。天线5产生和/或接收雷达波范围内的电磁射线，即例如具有300MHz到300GHz频率的电磁射线。在本实施例中，转速例如借助具有24GHz范围内频率的雷达波测量。
电组件4与天线5电连接并且例如包括用于产生和/或处理电磁射线的操控电路和/或分析处理电路。
在本实施例中，天线5和电组件4布置在电路板15上。对于电路板15在本发明范围内应理解为一板状元件，该元件可以被用作电子结构例如印制导线、连接触点等的载体。在本实施例中，电路板15例如是FR4方式的电路板或者是更高级的，例如是由玻璃纤维增强的环氧树脂制成的电路板。但电路板15也可以是高密度互连电路板(HDI)、低温共烧陶瓷(LTCC)或其它合适的电路板15。在电路板15的两面布置了电组件4，该电组件包括一个或多个通过印制导线相互连接的电气和/或电子构件6。可以是单个的电子构件6和/或单个的天线5，或者是通过电路板的印制导线电连接并且组成电组件4的多个电气和/或电子构件6和/或天线5。
在本实施例中，电路板15连同电组件4和天线5布置在壳体壳2的内部空间14中，以保护电组件4和天线5免受外部影响。电路板15例如可以通过支架和销在壳体壳2的内部空间14中固定在壳体壳2上并楔紧。电路板15可以通过一个或多个在图1和图2中未示出的电连接元件例如柔性电路板(FPC＝Flexible Printed Circuit Board)、电缆或者冲压格栅与存在于壳体外部的其它电气或电子部件(例如在图1和图2中未示出的插头8)电接触。
在壳体壳2上构成接触面11，在该接触面上，例如构造为板、具有第一厚度D的壳体盖3贴靠在壳体壳2上。在本实施例中，壳体盖3至少局部地由激光透射材料制成，壳体壳2至少在接触面11上由吸收激光的材料制成。如在图3和图4中所示，壳体盖可以制成为具有由激光透射材料组成的框架件21和至少一个嵌入到该框架件21中的微波窗22的复合件，该微波窗对于具有300MHz到300GHz频率的电磁射线、尤其对于具有1GHz到60GHz频率的电磁射线、优选尤其对于具有21GHz到27GHz频率的电磁射线是可穿透的。在本实施例中，激光透射的框架件21在接触面11上与吸收激光的壳体壳2接触并且在该接触面11上与该壳体壳焊接。通过壳体盖3的框架件21的激光可穿透材料，用于焊接的激光射线可以在壳体盖3的框架件21区域中穿过壳体盖3，由此使壳体盖3与壳体壳2在共同的接触面11上焊接。在本实施例中，壳体盖3与壳体壳2在接触面11上通过激光焊缝焊接，因此与壳体壳2材料锁合地连接。因此，壳体壳2的内部空间14中的电组件4和天线5被保护免受外部影响。壳体盖3的框架件21可以由用于激光透射焊接的材料制成，例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸酯(PC)。
壳体盖3可以例如通过具有大约800到1000nm范围内波长的大功率二极管激光或者通过固体激光例如Nd:YAG(掺钕钇铝石榴石)激光而与壳体壳2焊接。微波窗22可以由微波可穿透的材料制成，例如PTFE(聚四氟乙烯，)或PSU(聚砜)。但壳体盖3也可以例如不制成为复合件，而是连贯地由一种材料制成，该材料是激光可穿透的并且同时对于具有300MHz到300GHz频率的电磁射线、尤其对于具有1GHz到60GHz频率的电磁射线、优选尤其对于具有21GHz到27GHz频率的电磁射线是可穿透的。由此在本实施例中，壳体壳3对于由天线5发送和/或接收的24GHz电磁射线是可穿透的。
在一个实施例中设置为，壳体盖3构造为具有第一厚度D的板而窗形凹陷7具有第二厚度B，该第二厚度相当于由具有例如在21GHz和27GHz之间的频率的电磁波在壳体盖3的材料中产生的电磁波波长的四分之一。原则上，对于壳体盖3至少也考虑与板形状略微有差别，在概念上也应该被包括在内。在本实施例中，天线5发送和/或接收具有24GHz频率的电磁射线。如果窗形凹陷7中的壳体盖3第二厚度B相当于在壳体盖3的材料中要传输的电磁射线的波长的四分之一，则射线的传输具有特别小的损失。在本实施例中，壳体盖3在窗形凹陷7之外具有与第二厚度B相比较大的第一厚度D。如果例如在窗形凹陷7中电磁射线具有低损失地穿过壳体盖3，则壳体盖3在该区域之外可以具有例如较大的第一厚度D，这使得壳体盖3的稳定性提升。但如果不需要提升稳定性，则壳体盖3也可以例如连续地具有一致的厚度，该厚度相当于要在壳体盖3的材料中传输的电磁射线的波长的四分之一。
在本实施例中，为了确保特别有效地传输由天线5发送和/或接收的电磁射线，窗形凹陷7在壳体盖3中如此构造：使得天线5在壳体盖3的平面上的垂直投影位于凹陷7中。以此方式确保电磁射线从天线5到窗形凹陷7的特别短的路径。
图2示出根据本发明的装置1的第一实施例的俯视图，具有与壳体壳2激光焊接的壳体盖3。在本实施例中，壳体盖3的空间尺寸在构造为板的壳体盖3的平面中大于壳体壳2的空间尺寸，使得壳体盖3相对于壳体壳2具有超出部分9。在本实施例中，超出部分9一件式地并且环绕整个壳体壳2地构造，但该超出部分例如也可以多件式地构造。如在图5中所示，壳体盖3可以放置在保持装置16上并且在该保持装置上在预定的位置中对准。为实现该目的，可以例如在超出部分9中构造校准结构17，该校准结构与在保持装置16上构造的互补结构18如此互补：使得壳体盖3通过校准结构17和互补结构18的相互嵌接而在保持装置16上在预定位置中对准。在本实施例中，校准结构17以半圆形缺口的形式构造在壳体盖3的超出部分9中。但校准结构17也能够以有利于壳体盖3在预定位置中的对准的任意其它形式构造。校准结构17也可以例如构造在该壳体盖3的一个这样的部分上：该部分不形成壳体盖3的超出部分9。
图5示出了根据本发明的装置1的第二实施例的示意性横截面。该实施例除了处于壳体壳2的内部空间14中的、带有天线5和电组件4的电路板15以及与壳体壳2激光焊接的壳体盖3之外，还包括保持装置16。壳体盖3放置在保持装置16上并且在该保持装置上在预定位置中对准。
图6示出根据本发明的装置1的第二实施例的俯视图。在保持装置16上例如构造两个用作互补结构18的销19。校准结构17相应互补地例如构造为在壳体盖3的超出壳体壳2的超出部分9中的两个半圆形缺口。
通过在将壳体盖3放置到保持装置16上时销19和半圆形缺口的相互嵌接，壳体盖3在保持装置16上的预定的、对于当时目的(例如测量涡轮增压器的转速)合适的位置上对准。原则上，校准结构17和互补结构18也可以以能使壳体盖3在保持装置16上的预定位置中对准的多种其它形式构造。在保持装置16上构造的互补结构18也可以例如与在壳体盖3上构造的校准结构17互补地制成。因此，保持装置16也可以例如为涡轮压缩机的进气软管，该进气软管与在壳体盖3上构造的校准结构17互补地制成。进气软管可以例如通过在模具中加热而例如如此成形：使得在该进气软管上构成与在壳体盖3上构造的校准结构17互补地构造的互补结构18。
如在图5中所表明的，壳体盖3可以例如通过在保持装置16上构成的带有卡锁钩的夹紧装置机械地固定在保持装置16上，该卡锁钩从后面钩住超出部分9。此外，壳体盖3也可以例如与保持装置16激光焊接，该保持装置例如可以是涡轮压缩机的进气软管或者进气管。此外，壳体盖3在保持装置16上的固定也可以例如通过螺纹连接、粘接连接或其它任意合适的连接技术实现。
当然，其它实施例和所述实施例的组合形式也是可行的。

Claims (14)

1.用于测量转速的装置(1)，尤其用于测量机动车涡轮增压器的转速，包括至少一个用于产生和/或接收电磁射线的天线(5)并且包括与所述天线(5)电连接的电组件(4)，该电组件包括至少一个电气的和/或电子的构件(6)，其特征在于，所述装置(1)还包括至少部分地由吸收激光的材料制成的、具有内部空间(14)的壳体壳(2)以及包括贴靠在所述壳体壳(2)的吸收激光的至少一个接触面(11)上的壳体盖(3)，该壳体盖至少部分地遮盖所述壳体壳(2)的所述内部空间(14)并且至少局部地由激光透射的材料制成，其中，所述天线(5)和所述电组件(4)布置在所述壳体壳(2)的所述内部空间(14)中，并且所述壳体盖(3)在所述至少一个接触面(11)上至少区段地通过激光焊缝与所述壳体壳(2)焊接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述壳体盖(3)至少局部地由对于具有300MHz到300GHz频率的电磁射线、尤其对于具有1GHz到60GHz频率的电磁射线、优选尤其对于具有21GHz到27GHz频率的电磁射线来说可穿透的材料制成。
3.根据前述任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述壳体盖(3)构造为板，该板具有面对所述壳体壳(2)的第一侧(12)和背对所述壳体壳(2)的第二侧(13)以及具有第一厚度(D)，其中，在所述壳体盖(3)中构成至少一个窗形的凹陷(7)，所述壳体盖(3)在该凹陷中具有与所述第一厚度(D)相比较小的第二厚度(B)。
4.根据前述任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述壳体盖(3)在所述凹陷(7)中具有第二厚度(B)，该第二厚度相当于由具有21GHz至27GHz之间的频率的电磁波在所述壳体盖(3)的材料中产生的电磁波波长的四分之一。
5.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于，所述凹陷(7)和所述天线(5)相对彼此如此布置：使得所述天线(5)在所述壳体盖(3)的所述第一侧(12)上的垂直投影至少部分地位于所述凹陷(7)中。
6.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述壳体盖(3)连续地具有第一厚度(D)，该厚度相当于由具有21GHz至27GHz之间的频率的电磁波在所述壳体盖(3)的材料中产生的电磁波波长的四分之一。
7.根据前述任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，在所述壳体壳(2)的内部空间(14)中布置有至少一个电路板(15)，并且，所述至少一个天线(5)和/或包括所述至少一个电子构件(6)的所述电组件(4)至少部分地布置在所述电路板(15)上。
8.根据前述任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述装置还具有保持装置(16)，并且，所述壳体盖(3)的第二侧(13)放置在所述保持装置(16)上，尤其在机动车涡轮增压器的进气管上，在所述壳体盖(3)上，相对于在所述保持装置(16)上构造的互补结构(18)如此互补地构成校准结构(17)：使得所述壳体盖(3)通过所述校准结构(17)和所述互补结构(18)的相互嵌接而在所述保持装置(16)上在预定位置中对准。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述校准结构(17)或所述互补结构(18)构造有至少一个销(19)。
10.根据前述任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述壳体盖(3)在所述壳体盖(3)的平面中的空间尺寸大于所述壳体壳(2)的空间尺寸，使得所述壳体盖(3)相对于所述壳体壳(2)具有至少一个超出部分(9)。
11.根据前述任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述壳体盖(3)制成为具有由激光透射材料组成的框架件(21)和至少一个嵌入在所述框架件(21)中的微波窗(22)的复合件，所述微波窗对于具有300MHz到300GHz频率的电磁射线、尤其对于具有1GHz到60GHz频率的电磁射线、优选尤其对于具有21GHz到27GHz频率的电磁射线是可穿透的。
12.根据前述任意一项权利要求所述的装置，其特征在于，在所述壳体壳(2)上构成至少一个插座(8)。
13.用于制成用于测量转速的装置的方法，尤其用于测量机动车涡轮增压器的转速，其中，所述方法包括步骤：
-提供用于产生和/或接收电磁射线的至少一个天线(5)以及与所述天线(5)电连接的电组件(4)，该电组件包括至少一个电子构件(6)，其特征在于，具有以下步骤：
-提供壳体壳(2)，
-在所述壳体壳(2)的内部空间(14)中布置所述至少一个天线(5)和与所述天线(5)电连接的所述电组件(4)，
-将壳体盖(3)放置在所述壳体壳(2)的吸收激光的接触面(11)上，
-将所述壳体壳(2)与所述壳体盖(3)在所述接触面(11)上焊接，其中，所述壳体壳(2)至少部分地由吸收激光的材料制成，所述壳体盖(3)至少局部地由激光透射材料制成，并且，所述壳体壳(2)在所述接触面(11)上至少区段地通过穿过所述壳体盖(3)的激光射线焊接。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述壳体盖(3)的材料对于具有300MHz到300GHz频率的电磁射线、尤其对于具有1GHz到60GHz频率的电磁射线、优选尤其对于具有21GHz到27GHz频率的电磁射线是可穿透的。
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