ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА В САЛОНЕ АВТОМОБИЛЯ

Полезная модель относится к устройствам для измерения температуры воздуха и может быть использовано в качестве датчика температуры воздуха в системе кондиционирования салона автомобиля.
Известен: 1. Датчик температуры воздуха (патент на изобретение №2198385 с приоритетом от 12. 07 2000 г.), содержащий корпус с декоративной панелью и основанием, вентилятор, содержащий двигатель и крыльчатку, систему управления, термочувствительный элемент, отличающийся тем, что двигатель выполнен в собственном корпусе и размещен в кожухе из эластичного материала, по внешним и внутренним диаметрам которого выполнены ребра, двигатель выполнен бесколлекторным и содержит статор, выполненный с двумя бифилярными обмотками, каждая из которых состоит из четырех секций с поочередно чередующимися направлениями обмоток, ротор выполнен в виде кольцевого постоянного магнита с четырьмя полюсами, обращенными к обмоткам статора, с спрессованной в нем осью, на которой соосно размещены крыльчатка и регулятор положения полюсов ротора, система управления содержит два транзисторных ключа, четыре резистора, три конденсатора, причем к коллекторам транзисторных ключей подсоединены выводы обмоток статора электродвигателя, выводы блокировочного конденсатора и положительные выводы конденсаторов, а их отрицательные выводы подсоединены через токоограничивающие резисторы к базам транзисторных ключей и через резисторы начального смещения - к общей плюсовой шине, эмиттеры транзисторных ключей подсоединены к общей минусовой шине, на основании корпуса датчика выполнен элемент крепления кожуха (вентилятора).
2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что регулятор положения полюсов ротора выполнен в виде язычков, расположенных по наружному диаметру шайбы по углом 90° относительно друг друга.
3. Датчик по п.1, отличающийся тем, что элемент крепления кожуха выполнен на основании датчика в виде выступа с пазом.
Известен также датчик температуры воздуха в салоне автомобиля (патент на изобретение №2087332 с приоритетом от 02. 08 1994 г.), содержащий основание с отверстием, в котором установлен термоизолирующий колодец с термочувствительным элементом, электродвигатель вентилятора в кожухе, установленный напротив
термоизолирующего колодца и снабженный крыльчаткой, электрический разъем с контактами, размещенный со стороны вентилятора на основании, плату с электронными элементами, установленную на противоположной стороне основания и электрически соединенную с контактами электрического разъема, выводами электродвигателя вентилятора и термочувствительного элемента, декоративную панель со сквозными отверстиями, выполненными напротив термоизолирующего колодца, всасывающее и нагнетательное отверстия, отличающийся тем, что кожух электродвигателя вентилятора выполнен из эластичного материала в форме стакана с продольными наружными ребрами, снабженными сквозными крепежными отверстиями и каналом с расположенными в нем выводами электродвигателя вентилятора, закрыт прокладкой из эластичного материала и крышкой и установлен на опорах, а нагнетательное отверстие образовано зазором между основанием, опорами и кожухом электродвигателя вентилятора.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является датчик температуры воздуха 11186-8128050-01, разработанный и выпускаемый серийно ОАО «Автоэлектроника» г.Калуга (фотографии этого датчика приведены на Фиг.1, Фиг.2). Датчик имеет корпус с крышкой и отверстием, напротив которого установлен вентилятор, содержащий крыльчатку и электродвигатель, помещенный в кожух из эластичного материала, выполненный в форме стакана, по внутреннему диаметру которого проходит ребро, а по наружному - фланец со сквозными крепежными отверстиями и выступ с каналом и расположенными в нем выводами электродвигателя вентилятора. Корпус имеет опоры с выступами, на которые при помощи крепежных отверстий кожуха монтируется вентилятор в сборе, причем концы выступов имеют расширения, дополнительно фиксирующие кожух на выступах опор. На стороне корпуса противоположной вентилятору размещена печатная плата с электронными компонентами и отверстием, напротив которого расположена головка термочувствительного элемента. Корпус вместе с печатной платой закрыт крышкой с отверстием напротив термочувствительного элемента; по периметру отверстия проходит ребро, ограничивающее область всасывания; на противоположных сторонах крышки имеются два крепежных элемента со сквозными отверстиями. Подключение датчика в систему кондиционирования салона автомобиля осуществляется при помощи жгута проводов с разъемом, электрически связанного с электродвигателем, печатной платой и термочувствительным элементом.
Этот датчик предназначен для установки в светильник освещения салона автомобиля. Оболочка светильника, выступающая в салон, имеет сквозные отверстия, через которые воздух поступает в область всасывания, ограниченную ребром на крышке
датчика, омывает термочувствительный элемент и выбрасывается крыльчаткой вентилятора в пространство между обивкой салона и панелью кузова.
Габаритные и присоединительные размеры датчика жестко определены конструкцией светильника и изменяться не могут.
Применение бесколлекторного электродвигателя, повлекшее за собой увеличение площади печатной платы для схемы управления электродвигателем, и размещение печатной платы в "традиционном" месте - на стороне основания, противоположной вентилятору (во всех трех прототипах), привело к появлению дополнительной детали, - крышки корпуса, и не позволило использовать отведенный по вертикали габарит для повышения производительности вентилятора путем, например, увеличения высоты лопаток крыльчатки. Наличие двух стенок (самого корпуса и крышки) не позволяет при заданной ширине датчика увеличить и диаметр крыльчатки.
Велико расстояние от торца ребра на крышке датчика до крыльчатки; воздушный поток последовательно проходит через отверстия в крышке, печатной плате и основании корпуса, - на краях отверстий возникают завихрения, увеличивающие сопротивление прохождению воздуха, - снижается производительность вентилятора.
Кроме того, полученная при этом производительность недостаточно полно использована для достижения основной цели конструкции датчика, - уменьшения времени реакции на изменение температуры воздуха, что положительно повлияло бы на устойчивость системы ее автоматического регулирования. Причиной является то обстоятельство, что большая часть воздушного потока через датчик проходит на значительном удалении от головки термочувствительного элемента из-за чрезмерной величины сечения воздушного канала в месте ее расположения; играет свою роль и несовпадение оси воздушного потока с местом расположения головки.
Техническая задача, решаемая предлагаемой полезной моделью, - оптимизация конструкции датчика температуры в рамках жестких ограничений по габаритным размерам, обеспечивающая при заданном уровне шума достижение максимальной производительности вентилятора и, как следствие, минимального времени реакции датчика на изменение температуры воздуха. Достигнута также максимальная простота конструкции и надежное функционирование во время и после различного рода механических воздействий; получена возможность сохранить значение времени реакции датчика на скачкообразное изменение температуры при увеличении производительности вентилятора в соответствии с требованиями некоторых конкретных применений.
Поставленная задача решается следующим образом.
Датчик температуры воздуха в салоне автомобиля, содержит корпус с всасывающим отверстием, вентилятор, состоящий из электродвигателя и крыльчатки, термочувствительный элемент, печатную плату с электрическими компонентами; напротив среза всасывающего отверстия размещена крыльчатка вентилятора, а в самом отверстии - термочувствительный элемент, отличающийся тем, что печатная плата с электрическими компонентами размещена в отсеке корпуса в плоскости, параллельной оси вентилятора.
Печатная плата с электрическими компонентами установлена в пазах, выполненных в противоположных торцах отсека корпуса, и может быть дополнительно зафиксирована в них клеевыми точками.
На длинной стенке отсека корпуса и противоположной стенке корпуса имеются элементы крепления со сквозными отверстиями.
На корпусе вокруг всасывающего отверстия со стороны противоположной вентилятору имеется ребро, ограничивающее область всасывания.
Датчик температуры имеет жгут проводов с разъемом, электрически связанный с электродвигателем, печатной платой и термочувствительным элементом, а проводники жгута дополнительно пропущены через ряд отверстий или пазов в стенках отсека корпуса.
Выводы термочувствительного элемента от печатной платы до всасывающего отверстия проложены в открытом канале по дну корпуса и фиксируются выступом; возможна дополнительная фиксация их клеевой точкой.
Головка термочувствительного элемента может быть помещена в термоизолирующий колпачок.
Электродвигатель вентилятора помещен в кожух из эластичного материала, по внутреннему диаметру которого выполнено ребро, а на внешнем диаметре - элементы крепления вентилятора на корпусе, а также выступ с внутренним каналом и расположенными в нем выводами электродвигателя.
Элементы крепления кожуха имеют сквозные крепежные отверстия, а корпус - опоры с выступами, на которые при помощи элементов кожуха с отверстиями монтируется вентилятор в сборе.
Концы выступов могут иметь расширения, дополнительно фиксирующие элементы крепления кожуха на опорах корпуса.
Сущность полезной модели заключается в том, что печатная плата с электрическими компонентами размещена в отсеке корпуса в плоскости параллельной оси вентилятора, что позволило:
- весь датчик смонтировать на одной детали, - корпусе, отказавшись от крышки;
- элементы крепления датчика со сквозными отверстиями расположить на противоположных сторонах корпуса, что увеличивает общую жесткость конструкции при креплении датчика в объекте;
- ребро, ограничивающее область всасывания, расположить на корпусе вокруг всасывающего отверстия со стороны противоположной вентилятору;
- до минимума сократить длину воздушного канала от крыльчатки до торца ребра, ограничивающего область всасывания;
- использовать вертикальный габарит датчика на увеличение высоты лопаток крыльчатки;
- увеличить диаметр крыльчатки на толщину двух стенок неиспользуемой крышки;
- поместить головку термочувствительного элемента во всасывающем отверстии меньшего диаметра и на оси воздушного потока.
Увеличение диаметра и высоты лопаток крыльчатки, даже при полном использовании для этой цели предельно допустимых размеров датчика, не создает проблем с электродвигателем; наиболее приемлемые и доступные из них по совокупности параметров (размеры, мощность, стоимость и т.п.) остаются недогруженными.
Использование сравнительно низкооборотного электродвигателя в сочетании с креплением его с помощью кожуха из эластичного материала, например резины, позволило добиться низкого уровня шума работающего датчика.
То, что проводники жгута дополнительно пропущены через ряд отверстий или пазов в стенках отсека корпуса, выводы электродвигателя размещены во внутреннем канале выступа кожуха, а выводы термочувствительного элемента от печатной платы до всасывающего отверстия проложены в открытом канале по дну корпуса, зафиксированы выступом и дополнительно клеевой точкой надежно защищает их от внешних механических воздействий.
Размещение головки термочувствительного элемента в термоизолирующем колпачке позволяет сохранить значение времени реакции датчика на скачкообразное изменение температуры при увеличении производительности вентилятора в соответствии с требованиями некоторых конкретных применений.
Крепление печатной платы с электрическими компонентами при помощи пазов и дополнительной фиксации клеевыми точками обеспечивает необходимую устойчивость относительно механических воздействий в реальных условиях эксплуатации.
Крыльчатка вентилятора защищена со всех четырех сторон стенками корпуса; воздух засасывается через всасывающее отверстие, выбрасывается крыльчаткой в
пространство, ограниченное стенками корпуса, меняет направление на 90° и выходит с противоположной стороны датчика параллельно оси вентилятора.
Таким образом, достигнуто решение поставленной технической задачи и получено оптимальное сочетание параметров заявляемого датчика в целом.
Устройство заявляемого датчика иллюстрируется чертежами.
На Фиг.3 изображен датчик температуры воздуха в сборе, где выносками обозначены:
1 - корпус;
2 - всасывающее отверстие;
3 - элементы крепления датчика со сквозными отверстиями;
4 - печатная плата с электрическими компонентами;
5 - отсек корпуса;
6 - пазы отсека корпуса;
7 - клеевые точки;
8 - жгут проводов с разъемом;
9 - отверстия или пазы в стенках отсека корпуса;
10 - термочувствительный элемент;
11 - термоизолирующий колпачок;
12 - электродвигатель;
13 - крыльчатка;
14 - кожух из эластичного материала;
15 - ребро по внутреннему диаметру кожуха;
16 - элементы крепления кожуха со сквозными крепежными отверстиями;
17 - выступ кожуха с внутренним каналом и выводами электродвигателя;
18 - опоры с выступами;
19 - расширения концов выступов;
20 - открытый канал по дну корпуса;
21 - фиксирующий выступ;
22 - ребро, ограничивающее область всасывания;
Датчик температуры воздуха в салоне автомобиля (Фиг.3), содержит корпус 1 с всасывающим отверстием 2, вентилятор, состоящий из электродвигателя 12 и крыльчатки 13, термочувствительный элемент 10, печатную плату 4 с электрическими компонентами; напротив среза всасывающего отверстия 2 размещена крыльчатка 13 вентилятора, а в самом отверстии 2 - термочувствительный элемент 10, отличающийся тем, что печатная
плата 4 с электрическими компонентами размещена в отсеке 5 корпуса в плоскости, параллельной оси вентилятора.
Печатная плата 4 с электрическими компонентами установлена в пазах 6, выполненных в противоположных торцах отсека 5 корпуса, и может быть дополнительно зафиксирована в них клеевыми точками 7.
На длинной стенке отсека 5 корпуса 1 и противоположной стенке корпуса 1 имеются элементы крепления 3 со сквозными отверстиями.
Датчик температуры имеет жгут 8 проводов с разъемом, электрически связанный с электродвигателем 12, печатной платой 4 и термочувствительным элементом 10, а проводники жгута 8 дополнительно пропущены через ряд отверстий или пазов 9 в стенках отсека корпуса 5.
Выводы термочувствительного элемента 10 от печатной платы 4 до всасывающего отверстия 2 проложены в открытом канале 20 по дну корпуса 1 и фиксируются выступом 21; возможна дополнительная фиксация их клеевой точкой 7. Такое решение защищает выводы от случайных механических воздействий с внешней стороны корпуса 1, а канал 20 и фиксирующий выступ 21 предотвращают попадание их в зазор между крыльчаткой 13 и дном корпуса 1.
Головка термочувствительного элемента 10 может быть помещена в термоизолирующий колпачок 11. Размещение головки термочувствительного элемента 10 в термоизолирующем колпачке 11 позволяет сохранить значение времени реакции датчика на скачкообразное изменение температуры при увеличении производительности вентилятора в соответствии с требованиями некоторых конкретных применений.
Электродвигатель 12 вентилятора помещен в кожух 14 из эластичного материала, по внутреннему диаметру которого выполнено ребро 15, фиксирующее электродвигатель в осевом направлении, а на внешнем диаметре - элементы 16 крепления вентилятора на корпусе 1, а также выступ 17 с внутренним каналом и расположенными в нем выводами электродвигателя 12.
Элементы 16 крепления кожуха 14 имеют сквозные крепежные отверстия, а корпус 1 - опоры 18 с выступами, на которые при помощи элементов 16 кожуха 14 с отверстиями монтируется вентилятор в сборе.
Концы выступов могут иметь расширения 19, дополнительно фиксирующие элементы 16 крепления кожуха 14 на опорах 18 корпуса 1.
Датчик температуры воздуха в салоне автомобиля устанавливается, например, в светильник освещения салона автомобиля. Оболочка светильника, выступающая в салон, имеет сквозные отверстия, через которые воздух поступает в область всасывания,
ограниченную ребром на крышке датчика, омывает термочувствительный элемент и выбрасывается крыльчаткой вентилятора в пространство между обивкой салона и панелью кузова. Термочувствительный элемент выдает сигнал, соответствующий температуре воздушного потока.
Испытания опытного образца заявляемого датчика температуры воздуха в салоне автомобиля показали значительное увеличение производительности вентилятора и, как следствие, уменьшение времени реакции на скачкообразное изменение температуры воздуха по сравнению с датчиком температуры воздуха 11186-8128050-01, серийно выпускаемым ОАО «Автоэлектроника» г.Калуга.