электроусилитель руля автомобиля
Классы МПК: | B62D5/04 электрические, например использующие электрический сервомотор, связанный с передаточным механизмом или являющийся его составной частью |
Автор(ы): | Коломейцев Л.Ф., Сулейманов У.М., Пахомин С.А., Арабов Н.Я., Бакулин Н.Ф., Адамов Ц.А. |
Патентообладатель(и): | Общество с ограниченной ответственностью Научно- производственное предприятие "Эметрон", Акционерное общество "Авиаагрегат" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1999-01-06 публикация патента:
10.11.2000 |
Изобретение относится к средствам управления автомобиля и может быть использовано для снижения усилия на руле, в частности при маневрах на малых скоростях и повороте колес на неподвижном автомобиле. Электроусилитель руля автомобиля содержит датчик момента на руле, датчик скорости автомобиля, электродвигатель, кинематически связанный с рулем и содержащий зубчатый статор с обмоткой и зубчатый безобмоточный ротор, датчик положения ротора электродвигателя, блок управления электродвигателем. Электродвигатель выполнен трехфазным с числом зубцов на статоре - 12, на роторе - 8, магнитная система электродвигателя выполнена с взаимным скосом зубцов ротора и статора на величину
= (0,075. ..0,15)t2, при этом ширина коронки зубцов статора по воздушному зазору b21 = (0,31...0,35), а ротора bz2 = (0,41 ...0,44)t2, где t2 - зубцовый шаг по ротору. Это позволяет упростить конструкцию электроусилителя. 1 з.п.ф-лы, 9 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9
![электроусилитель руля автомобиля, патент № 2158692](/images/patents/313/2158001/946.gif)
Формула изобретения
1. Электроусилитель руля автомобиля, состоящий из датчика момента, датчика скорости автомобиля, электродвигателя, кинематически связанного с рулем и содержащего зубчатый статор с обмоткой и зубчатый безобмоточный ротор, датчика положения ротора электродвигателя, блока управления электродвигателем, отличающийся тем, что электродвигатель выполнен трехфазным, число зубцов на статоре электродвигателя - 12, на роторе - 8, ширина зубцов статора по воздушному зазору bz1 = (0,31 ... 0,35)t2, ротора - bz2 = (0,41 ... 0,44)t2, где t2 - зубцовый шаг по ротору, магнитная система электродвигателя выполнена с взаимным скосом зубцов ротора относительно статора на величину![электроусилитель руля автомобиля, патент № 2158692](/images/patents/313/2158001/946.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к средствам управления автомобиля и может быть использовано для снижения усилия на руле, в частности при маневрах на малых скоростях и повороте колес на неподвижном автомобиле. Известно техническое решение, содержащее датчик момента на руле, редуктор, электромагнитную муфту, электродвигатель постоянного тока, управляемый от блока управления по сигналу датчика момента на руле, систему диагностики (патент США N 4660671). Недостатком данного технического решения является необходимость применения электромагнитной муфты, а также плохое охлаждение двигателя постоянного тока вследствие закрытого исполнения. Известно техническое решение, содержащее датчик момента, измеряющий момент на руле и обеспечивающий соответствующие выходные сигналы, средство для обеспечения сигнала требуемого компенсирующего момента, имеющего величину, функционально связанную с моментом, приложенным к рулю, электродвигатель, содержащий зубчатый статор с обмотками и зубчатый безобмоточный ротор, кинематически связанный с рулем и способный, при необходимости, создать требуемый компенсирующий момент для снижения усилия на руле, датчик скорости автомобиля, измеряющий скорость автомобиля и обеспечивающий соответствующие выходные сигналы, датчик положения ротора электродвигателя, регистрирующий угловое положение ротора относительно статора и обеспечивающий соответствующие выходные сигналы, датчик скорости вращения ротора электродвигателя, измеряющий скорость вращения и обеспечивающий соответствующие выходные сигналы, блок управления электродвигателем, вырабатывающий на основе поступающих в него сигналов от датчика скорости вращения ротора, датчика положения ротора, датчика скорости движения автомобиля и датчика момента силовых управляющих сигналов для обмоток электродвигателя. С использованием обратной связи по скорости вращения ротора реализуется управление токами электродвигателя, обеспечивающее высокий уровень выходных характеристик. В частности, таким образом решается проблема значительного снижения пульсации момента на валу четырехфазного реактивного индукторного электродвигателя и соответствующих вибраций руля (патент США N 5623409). Недостатком данного технического решения является необходимость применения в данном электроусилителе датчика скорости вращения ротора электродвигателя, обеспечивающего измерение текущих значений скорости вращения в любой момент времени. Датчик скорости вращения представляет из себя достаточно сложный узел, к точности и качеству выходных сигналов которого предъявляются высокие требования. Его применение увеличивает габариты электроусилителя и повышает его стоимость. Предлагаемое изобретение направлено на упрощение конструкции электроусилителя за счет применения трехфазного реактивного индукторного электродвигателя со специально сформированной геометрией зубцовой зоны. Решение указанной задачи обеспечивается устройством электроусилителя руля автомобиля, содержащего датчик момента на руле, датчик скорости автомобиля, электродвигатель, механически связанный с рулем и содержащий зубчатый статор с обмоткой и зубчатый безобмоточный ротор, датчик положения ротора электродвигателя, блок управления электродвигателем, в котором согласно данному заявлению электродвигатель выполнен трехфазным с числом зубцов на статоре - 12, на роторе - 8, магнитная система электродвигателя выполнена со взаимным скосом зубцов ротора и статора на величину![электроусилитель руля автомобиля, патент № 2158692](/images/patents/313/2158001/946.gif)
- фиг. 1 - структурная схема электроусилителя руля автомобиля;
- фиг. 2 - электроусилитель руля в разрезе;
- фиг. 3 - поперечное сечение трехфазного реактивного индукторного электродвигателя;
- фиг. 4 - фрагмент зубцовой зоны электродвигателя;
- фиг. 5 - продольный вид ротора со скосом зубцов;
- фиг. 6 - зависимость требуемого компенсирующего момента от момента на руле при разных значениях скорости автомобиля;
- фиг. 7 - диск датчика положения ротора;
- фиг. 8 - диаграммы фазных токов и сигналов датчика положения ротора;
- фиг. 9 - диаграммы результирующего и фазных составляющих момента двигателя. Электроусилитель руля автомобиля, структурная схема которого показана на фиг. 1, состоит из датчика момента 11, измеряющего приложенный к рулю 14 момент и формирующего соответствующие выходные сигналы, датчика скорости 2 автомобиля, измеряющего скорость движения автомобиля и формирующего соответствующие выходные сигналы, электродвигателя 10, связанного с рулем 14 через червячный редуктор 12, датчика положения ротора ДПР 9, регистрирующего положение ротора относительно статора и формирующего соответствующие выходные сигналы, датчика режима работы автомобиля 1, регистрирующего режим работы автомобиля и обеспечивающего соответствующий выходной сигнал, блока управления электродвигателем, включающего в себя формирователи 3, 4, процессор 5, драйверы ключей 6, 3-фазный мостовой инвертор, реле 8 и формирующего силовые сигналы на обмотках электродвигателя с учетом сигналов датчиков момента 11, скорости автомобиля 2, датчика положения ротора 9, датчика режима работы автомобиля 1. Компоновка электроусилителя показана на фиг. 2. Датчик момента размещен внутри корпуса электроусилителя и состоит из индуктивной катушки 1, перфорированных электропроводящих цилиндров 2 и 3 и торсионного вала 4. Торсионный вал 4 является упругим элементом, работающим на скручивание и служит для преобразования момента, приложенного к рулю, в угловое перемещение цилиндров 2 и 3 относительно друг друга. Угловое перемещение регистрируется посредством измерения параметров катушки. Электродвигатель состоит из зубчатого безобмоточного ротора 5 и зубчатого статора 6 с обмотками 7. Внутри электродвигателя установлен датчик положения ротора, состоящий из перфорированного диска 8 и смещенных на 120 электрических градусов датчиков 9. Вал ротора соединен шлицевым соединением с червяком 10 редуктора 11. Вращающий момент электродвигателя передается червяком 10 на зубчатое колесо 11 редуктора и далее на торсионный вал 4 и рулевую колонку 12. Электродвигатель (фиг. 3) выполняется трехфазным с числом зубцов на статоре - 12, на роторе - 8. Зубцовая зона (фиг. 4) выполнена с разной шириной коронок зубцов статора 13 и ротора 14: для зубцов статора - bz1 = (0,31...0,35)t2, зубцов ротора - bz2 = (0,41...0,44)t2. На роторе, показанном на фиг. 5, выполнен скос зубцов ротора относительно зубцов статора на величину
![электроусилитель руля автомобиля, патент № 2158692](/images/patents/313/2158001/946.gif)
![электроусилитель руля автомобиля, патент № 2158692](/images/patents/313/2158001/946.gif)
Класс B62D5/04 электрические, например использующие электрический сервомотор, связанный с передаточным механизмом или являющийся его составной частью