устройство для управления электродвигателем электромеханического усилителя рулевого управления

Формула изобретения

1. Устройство для управления электродвигателем электромеханического усилителя рулевого управления, содержащее корпус, установленную внутри корпуса печатную плату, на которой смонтированы компоненты электрической схемы устройства, и установлены разъемы, расположенные на противоположных краях печатной платы, отличающееся тем, что оно снабжено прокладкой из теплопроводящего материала и двумя заглушками с отверстиями, имеющими профиль, соответствующий профилю колодок электрических разъемов печатной платы, при этом корпус выполнен в виде вытянутого короба с открытыми торцами, к которым прикреплены заглушки, одна из стенок корпуса выполнена с внешними ребрами и является основанием, а на прилегающих к ней стенках корпуса имеются фиксирующие элементы, в которых установлена печатная плата, между которой и основанием корпуса размещена прокладка из теплопроводящего материала.

2. Устройство для управления электродвигателем электромеханического усилителя рулевого управления по п.1, отличающееся тем, что фиксирующими печатную плату элементами являются пазы в прилегающих к основанию стенках корпуса.

3. Устройство для управления электродвигателем электромеханического усилителя рулевого управления по п.1, отличающееся тем, что заглушки выполнены с кронштейнами, имеющими элементы для закрепления устройства.

4. Устройство для управления электродвигателем электромеханического усилителя рулевого управления по одному из пп.1-3, отличающееся тем, что заглушки прикреплены к торцам корпуса резьбоформирующими винтами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электромеханическим системам транспортных средств и предназначено для использования в рулевом управлении с целью снижения усилия на руле, например, при маневрах на малых скоростях и повороте колес неподвижного автомобиля.

Известны управляющие устройства для электромеханического усилителя рулевого управления, содержащие корпус с крышкой, а также закрепленные внутри корпуса элементы контроля и управления и выходной трехфазный инвертор (JP 2005-247078, B62D 5/04, 15.09.2005; US 6266591 B1, B62D 5/04, 24.07.2001).

Недостатки известных устройств связаны с громоздкостью исполнения и низкой надежностью их работы.

Наиболее близким к предложенному является устройство для управления электродвигателем электромеханического усилителя рулевого управления, содержащее корпус с прикрепленной к нему крышкой, печатную плату, зафиксированную внутри корпуса с помощью размещенных по ее периметру винтов, все подверженные нагреву компоненты печатной платы смонтированы на ней с возможностью приближения к корпусу и залиты теплопроводным компаундом с обеспечением равномерного и эффективного отвода тепла и дополнительной фиксации печатной платы в корпусе, кроме этого на печатной плате установлены четыре разъема, два из которых, предназначенные для подачи напряжения питания от аккумуляторной батареи и для обеспечения связи с датчиком скорости и тахометром, размещены с одного края печатной платы, а другие два, предназначенные для подачи трехфазного напряжения на электродвигатель и для обеспечения связи с датчиком момента и датчиком положения ротора электродвигателя, размещены с противоположного края печатной платы, сильноточные проводники устройства выполнены в виде послойных дорожек печатной платы, контактирующих по теплу с обволакивающим теплопроводным компаундом (RU 2304062 C1, B62D 5/04, 10.08.2007).

Однако указанное устройство обладает повышенной трудоемкостью изготовления, связанной, во-первых, с заливкой теплопроводного компаунда для обеспечения эффективного отвода тепла от подверженных нагреву компонентов печатной платы, во-вторых, с необходимостью крепления печатной платы к корпусу с помощью винтов. Указанные недостатки затрудняют миниатюризацию устройства и не позволяют достичь массогабаритных показателей, соответствующих современным требованиям.

Задачей настоящего изобретения является создание конструкции подобного устройства, характеризующейся упрощенными и недорогими сборкой и компоновкой, а также улучшенными потребительскими свойствами, выражающимися, в частности, в меньшей стоимости устройства.

Технический результат заключается в повышении технологичности изготовления устройства и улучшении его массогабаритных показателей.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для управления электродвигателем электромеханического усилителя рулевого управления (УУ ЭЭМУРУ), содержащее корпус, установленную внутри корпуса печатную плату, на которой смонтированы компоненты электрической схемы устройства и установлены разъемы, расположенные на противоположных краях печатной платы, снабжено прокладкой из теплопроводящего материала и двумя заглушками с отверстиями, имеющими профиль, соответствующий профилю колодок электрических разъемов печатной платы, при этом корпус выполнен в виде вытянутого короба с открытыми торцами, к которым прикреплены заглушки, одна из стенок корпуса выполнена с внешними ребрами и является основанием, а на прилегающих к ней стенках корпуса имеются фиксирующие элементы, в которых установлена печатная плата, между которой и основанием корпуса размещена прокладка из теплопроводящего материала.

Кроме того технический результат обеспечивается тем, что фиксирующими печатную плату элементами являются пазы в прилегающих к основанию стенках корпуса, заглушки выполнены с кронштейнами, имеющими элементы для закрепления устройства, и прикреплены к торцам корпуса резьбоформирующими винтами.

При проведении патентных исследований из уровня техники не выявлены решения, идентичные заявляемому, а следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию патентоспособности «новизна».

Сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления заявляемого изобретения.

Сущность заявляемого изобретения поясняется с использованием графических материалов. На фиг.1, фиг.2 показано УУ ЭЭМУРУ в собранном общем виде; на фиг.3 представлен пример конструкции устройства в разобранном виде; на фиг.4, фиг.5 показаны примеры конструктивного выполнения обеих заглушек; на фиг.6 приведен пример схемы подсоединения УУ ЭЭМУРУ к внешним электрическим цепям.

В состав устройства (фиг.1, фиг.2) входят следующие элементы:

- цельнотянутый металлический корпус 1, выполненный в виде вытянутого короба с открытыми торцами, одна из стенок 2 которого выполнена с внешними ребрами и является основанием, а три другие образуют крышку арочного профиля, обеспечивающую защиту внутреннего пространства корпуса 1 от внешних механических и других воздействий;

- печатная плата 3 в сборе, на которой смонтированы компоненты электрической схемы устройства и установлены четыре разъема, два из которых 4 и 5, предназначенные для подачи питания от аккумуляторной батареи и для подключения к выходам датчика скорости и тахометра, размещены с одного края печатной платы 3, а два другие 6 и 7, предназначенные для подачи трехфазного напряжения на электродвигатель и для обеспечения связи с датчиком момента и датчиком положения ротора электродвигателя, размещены с противоположного края печатной платы 3. Печатная плата 3 установлена в корпусе 1 с помощью фиксирующих элементов, например пазов, в прилегающих к основанию стенках корпуса 1;

- прокладка 8 из теплопроводящего материала, размещенная между печатной платой 3 и основанием 2 корпуса 1 и используемая для отвода тепла от смонтированных на печатной плате 3 компонентов, рассеивающих повышенную мощность;

- заглушки, одна из которых 9 выполнена с двумя, а другая 10 с одним отверстиями, предназначенными для размещения в них колодок соответственно электрических разъемов 4, 5 и 6, 7 печатной платы 3. Заглушки могут быть выполнены металлическими.

Жесткость заявляемой конструкции и требуемая степень защиты, в том числе от проникновения посторонних тел, обеспечивается путем прикрепления заглушек 9, 10 к корпусу 1 с помощью резьбоформирующих винтов 11.

На фиг.3 конструкция устройства представлена в разобранном виде с целью более полного раскрытия ее сущности и выявления преимуществ по сравнению с выбранным прототипом. Согласно фиг.3 устройство является простым, технологичным и его сборка может быть выполнена в течение короткого промежутка времени. Для осуществления сборки необходимо:

- прикрепить, например, клеем прокладку 8 к свободной части плоскости печатной платы 3, обращенной к основанию 2;

- вставить печатную плату 3 с прикрепленной к ней прокладкой 8 в пазы 12 корпуса 1 и, продвигая плату 3 внутрь корпуса 1, произвести защемление прокладки теплопроводящей 8 между плоскостью печатной платы 3 и плоскостью основания 2 корпуса 1;

- совместить профили отверстий заглушек 9 и 10 с идентичными профилями колодок разъемов 4, 5 и 6, 7 и привернуть упомянутые заглушки к корпусу 1 с помощью резьбоформирующих винтов 11.

На этом сборка устройства заканчивается и оно передается на следующую операцию, оценивающую его работоспособность.

На фиг.4 (а, в) и фиг.5 (а, в) представлены примеры выполнения заглушек 9 и 10 заодно с кронштейнами для различных вариантов исполнения устройства, учитывающих особенности его крепления на соответствующих модификациях электромеханических усилителей рулевого управления, например 121.3405010, 122.3405010 и их модификаций.

Все элементы УУ ЭЭМУРУ, не раскрытые в настоящей заявке, являются известными для специалистов и поэтому нет необходимости в их подробном описании.

Работу заявляемого устройства рассмотрим на примере известной из уровня техники функциональной схемы, представленной на фиг.6.

При включении питания микроконтроллер блока 12 управления инвертором тестирует внутренние ресурсы и параметры внешних сигналов от датчиков режимных параметров. В случае обнаружения ошибок зажигается лампа «отказ» (на фиг.6 не показана) и инвертор 13 автоматически остается обесточенным. При отсутствии ошибок включается блок 14 управления питанием и силовое питание подается на инвертор 13. Далее блок 12 анализирует сигнал от датчика момента (на фиг.6 не показан). При приложении водителем усилия к рулевому колесу возникает разность моментов между входным и выходным валами электродвигателя 15, соединенными через торсион. Эта разность моментов приводит к скручиванию торсиона и появлению сигнала от датчика момента. Блок 12, учитывая информационные сигналы автомобиля (от замка зажигания, датчика скорости автомобиля, от тахометра и т.п.), а также сигналы состояния электродвигателя 15 (например, от датчика положения его ротора), под воздействием сигнала с выхода датчика момента формирует соответствующие управляющие сигналы для инвертора 13. В результате на выходах инвертора 13 вырабатывается необходимое трехфазное напряжение и электродвигатель 15 поворачивает выходной вал (колеса) в ту же сторону, что и водитель - рулевое колесо. Совпадение положений входного и выходного валов приводит к исчезновению сигнала на выходе датчика момента и устройство опять переходит в режим ожидания.

Для улучшения динамических характеристик в алгоритме функционирования блока 12 управления инвертором предусмотрено использование информации от датчиков 16 и 17 определения тока электродвигателя 15, а также информации, содержащейся в сигналах датчиков режимных параметров и их производных по времени. Кроме того, в указанном алгоритме предусмотрен анализ информации от датчика скорости с учетом информации от тахометра. Указанный анализ позволяет существенно повысить достоверность результатов диагностирования датчика скорости.

Таким образом, предложенное устройство для управления электродвигателем электромеханического усилителя рулевого управления выгодно отличается от прототипа благодаря тому, что снабжено прокладкой теплопроводящей и двумя заглушками, корпус выполнен в виде вытянутого короба с открытыми торцевыми сторонами, одна из стенок которого, гофрированная извне, выполняет функцию основания, к торцам корпуса прикреплены заглушки с выполненными в одной из них двумя, а в другой одним отверстиями, предназначенными для конструктивного совмещения их профилей с соответствующими профилями колодок электрических разъемов печатной платы, корпус выполняет функцию радиатора для отвода тепла через прокладку теплопроводящую, защемленную между стенкой корпуса, гофрированной извне, и плоскостью печатной платы, фиксация положения печатной платы в корпусе осуществляется с помощью выдавленных в нем пазов, а необходимая жесткость крепления обеих заглушек к торцам корпуса обеспечивается резьбоформирующими винтами.

Данные отличия позволяют упростить конструкцию устройства путем исключения из нее теплопроводного компаунда и винтов крепления печатной платы к корпусу, повысить технологичность производства изделия и улучшить его массогабаритные показатели. Это в конечном счете позволяет существенно снизить стоимость устройства и повысить его конкурентоспособность.

Проведенные ОАО «Автоэлектроника» и ОАО «АвтоВАЗ» испытания показали приемлемость использования предлагаемого изобретения в электромеханических усилителях рулевого управления, устанавливаемых, например, на автомобилях ВАЗ 2170, ВАЗ 1118.