ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области автомобилестроения и может быть использовано в составе механизма рулевого управления автомобилем для снижения усилия на рулевом колесе.
Известен электромеханический усилитель руля -ЭМУР- (патент США 4,448,275; 15 мая 1984г.), содержащий устройство для определения момента на рулевом валу, состоящее из корпуса, входного и выходного вала, связанных между собой с помощью торсиона и двух подвижных элементов, один из которых связан с входным валом устройства, а второй- с выходным валом устройства, на котором закреплена передаточная шестерня, связанная через другую шестерню с выходным концом вала электродвигателя электромеханического усилителя руля автомобиля. Входной вал устройства предназначен для связи с рулевым концом автомобиля, а выходной- с рулевым механизмом автомобиля. Дополнительное усилие от электродвигателя передается на выходной вал устройства через редуктор, состоящий из двух шестерен.
Указанный электромеханический усилитель руля автомобиля обладает рядом существенных недостатков. Наличие отдельно расположенного электродвигателя значительно сужает компоновочные возможности. Наличие редуктора приводит к появлению дополнительных люфтов в передаче, что существенно снижает динамические показатели. И, главное, наличие редуктора снижает безопасность управления автомобилем из-за возможности заклинивания руля при отказе электродвигателя.
Кроме того, известен электромеханический усилитель руля автомобиля (патент Российской Федерации № 2181091, кл. В 62 D 5/04, БИ № 10, 10.04.2002), являющийся прототипом и содержащий корпус, расположенные в нем два соосных вала входной и выходной, соединенных через торсион, электродвигатель, состоящий из магнитопровода статора с трехфазной обмоткой, встроенного в корпус усилителя руля или являющегося его корпусом и магнитопровода ротора, установленного на выходном валу, датчик момента, выполненный в виде торсиона, расположенного внутри полого входного либо выходного вала и измерителя угла скручивания торсиона, датчик положения ротора электродвигателя, состоящего из 3-х датчиков Холла, смещенных друг относительно друга на 120 эл. градусов.
Недостатком прототипа является соединение входного и выходного валов через торсион без ограничения угла его скручивания, что снижает надежность усилителя руля и безопасность управления автомобилем из-за возможности разрушения торсиона особенно при повороте колес на малых скоростях и на неподвижном автомобиле при прикладывании больших усилий к рулевому колесу. Использование магнитопровода статора, встроенного в корпус усилителя руля, увеличивает массогабаритные
показатели и ухудшает охлаждение электродвигателя. Использование магнитопровода статора, одновременно являющегося корпусом усилителя руля, усложняет конструкцию, снижает безопасность управления автомобилем из-за низкой механической прочности магнитопровода статора. Кроме того, применение в электродвигателе данного усилителя магнитопровода ротора, расположенного на выходном валу усилителя руля, снижает электромагнитный момент двигателя из-за замыкания магнитного потока создаваемого постоянными магнитами через материал выходного вала и ухудшает массогабаритные показатели. В конструкции указанного прототипа также не предусмотрено наличие механизма изменения угла наклона усилителя в автомобиле, что ограничивает сферу его применения и снижает комфортные условия для водителя.
Задачей предлагаемого изобретения является упрощение конструкции электромеханического усилителя руля, улучшение его массогабаритных показателей, повышение комфортности и безопасности управления автомобилем.
Указанная задача в электромеханическом усилителе рулевого управления содержащем корпус, расположенные в нем два соосных вала, входной и выходной, электродвигатель, состоящий из магнитопровода статора с трехфазной обмоткой и многополюсного ротора, содержащего магнитопровод и постоянные магниты, датчик момента, выполненный в виде торсиона соединяющего входной и выходной вал и измерителя угла скручивания торсиона, датчик положения ротора, блок управления усилителем рулевого управления, решается тем, что магнитопровод статора расположен в центраторах, которые встроены в корпус усилителя рулевого управления и имеют вентиляционные окна, магнитопровод ротора встроен в корпус ротора, расположенный на выходном валу и изолирующий магнитопровод ротора от выходного вала, применена ограничительная муфта, расположенная на входном и выходном валу, электромеханический усилитель рулевого управления содержит механизм крепления к корпусу автомобиля и изменения угла наклона усилителя.
Центраторы могут являться корпусом электромеханического усилителя рулевого управления.
Изобретение представлено на фиг.1 в разрезе вдоль общей оси валов. Электромеханический усилитель рулевого управления состоит из входного вала 1, расположенного в корпусе усилителя, выходного вала 2, соединенного с входным через торсион 5, и ограничительную муфту 10, электродвигателя, датчика момента 6, датчика положения ротора 7, механизма крепления к корпусу автомобиля 11, механизма изменения угла наклона усилителя 12 и блока управления усилителем 13. Электродвигатель состоит из магнитопровода статора 4, центраторов 8, магнитопровода ротора 3, корпуса ротора 9.
Входной вал 1, связан с рулевым колесом, а выходной вал 2 - с рулевым механизмом. Датчика момента 6 измеряет приложенный к рулевому колесу момент, датчик положения ротора 7 регистрирует положение
магнитопровода ротора 3 относительно магнитопровода статора 4. Датчик момента 6 и датчик положения ротора 7 формируют соответствующие выходные сигналы для блока управления 13 электромеханического усилителя рулевого управления, который, используя также информацию от датчиков автомобиля, формирует ток синусоидальной формы, который протекая по обмоткам статора создает электромагнитный момент, приложенный непосредственно к выходному валу 2 усилителя рулевого управления. Электродвигатель состоит из магнитопровода статора 4, который расположен в центраторах 8, встроенных в корпус усилителя рулевого управления, магнитопровода ротора 3, встроенного в корпус ротора 9, расположенного на выходном валу 2. Наличие центраторов 8 позволяет обеспечить жесткое механическое крепление магнитопровода статора 4 к корпусу усилителя рулевого управления, что в свою очередь позволяет обеспечить стабильность воздушного зазора между магнитопроводом статора 3 и магнитопроводом ротора 4, а наличие в центраторах 8 вентиляционных окон улучшает охлаждение электродвигателя. Центраторы могут являться корпусом электромеханического усилителя рулевого управления. При наличии крутящего момента на входном валу 1, определяемого датчиком момента 6 по величине скручивания торсиона 5, включается электродвигатель, который добавляет вращающий момент выходному валу 2, облегчая тем самым работу водителю. При превышении крутящего момента определенного значения ограничительная муфта 10, расположенная на входном 1 и выходном 2 валах входит в зацепление, предотвращая разрушение торсиона 5. Магнитопровод ротора 3 встроен в корпус ротора 9 из немагнитного материала и расположен на выходном валу 2.