БЛОК УПРАВЛЕНИЯ СРЕДСТВАМИ БЕЗОПАСНОСТИ ДЛЯ АВТОМОБИЛЯ
AUTOMOTIVE SAFETY SYSTEM CONTROL UNIT

Уровень техники
Настоящее изобретение относится к блоку управления средствами безопасности для автомобиля и к соответствующему способу сборки подобного блока управления согласно ограничительным частям соответствующих независимых пунктов формулы изобретения.
Из ЕР 0927508 В1 известен блок управления подушками безопасности, у которого монтажная рейка с контактными штырями размещена таким образом, что ответная часть штекерного разъема после ее присоединения к блоку управления оказывается расположена параллельно поверхности печатной платы.
Краткое изложение сущности изобретения
Преимущество предлагаемого в изобретении блока управления средствами безопасности для автомобиля, соответственно предлагаемого в изобретении способа сборки подобного блока управления с отличительными признаками, представленными в соответствующих независимых пунктах формулы изобретения, перед известным из уровня техники решением состоит в возможности упростить и удешевить изготовление такого блока управления. Подобное преимущество обусловлено, в частности, использованием пластмассового дна для заключения в него печатной платы. Соединительную (или сочленяемую) часть штекерного разъема в предпочтительном варианте размещают на печатной плате. Такая соединительная часть штекерного разъема затем доступна для электрического соединения с ответной частью штекерного разъема через отверстие в пластмассовой крышке. Сказанное означает, что электрические сигналы могут через соединительную часть штекерного разъема передаваться на печатную плату и к соответствующим смонтированным на ней электрическим компонентам и наоборот.
Соединительную часть штекерного разъема можно изготавливать более простым путем, чем согласно уровню техники, поскольку для нее не требуется предусматривать отдельный пластмассовый корпус.
Согласно настоящему изобретению блок управления средствами безопасности для автомобиля представляет собой электрический прибор, который обрабатывает сигналы датчиков и в зависимости от результатов обработки таких сигналов при необходимости формирует управляющие сигналы на срабатывание или активизацию средств безопасности. Под сигналами датчиков подразумеваются, например, сигналы датчиков ускорения, сигналы датчиков корпусного шума, сигналы датчиков поворотного движения кузова автомобиля относительно вертикальной оси вращения, например, сигналы датчиков поворотного ускорения кузова автомобиля относительно вертикальной оси вращения, сигналы датчиков давления воздуха, например для распознания бокового удара, а также сигналы датчиков системы стабилизации курсовой устойчивости автомобиля и сигналы иных датчиков, инициирующие срабатывание средств безопасности. Средства безопасности могут при этом представлять собой, например, надувные подушки безопасности, преднатяжители ремней безопасности, соответственно активные подголовники. Подобные средства безопасности активизируются при подаче управляющего сигнала, т.е., например, при подаче электрического тока на пиротехнические элементы, инициирующего их срабатывание, либо электрического тока на электромагнитные приводы, инициирующего их приведение в действие.
Печатная плата представляет собой типичную печатную плату, в которую вставлены или к которой приклеены, соответственно припаяны электрические компоненты. Наиболее экономичной в этом отношении является прежде всего известная технология поверхностного монтажа. В соответствии с этим на печатной плате расположены электрические компоненты и электрически соединяющие их между собой проводники (токопроводящие дорожки).
Пластмассовая крышка и пластмассовое дно выполнены из пластмассы, которая прежде всего повышает электромагнитную совместимость блока управления. Крышку и дно можно при этом изготавливать из таких материалов, как PBT-GF30 и РА66 GF30, доля стекловолокна в которых может варьироваться. При необходимости в состав таких материалов для улучшения их электроэкранирующих свойств, т.е. для улучшения электромагнитной совместимости, можно вводить соответствующие добавки.
Пластмассовая крышка и пластмассовое дно выполнены припасованными друг к другу и при этом охватывают по меньшей мере одну печатную плату. В собранном состоянии блок управления после подсоединения ответной части штекерного разъема к другой его - соединительной - части на печатной плате через отверстие в пластмассовой крышке непроницаем для водяных капель. Направление сборки при этом ориентировано перпендикулярно печатной плате. Дополнительно повысить водонепроницаемость можно с помощью уплотнений, которые в собранном состоянии блока управления охватывают ответную часть штекерного разъема. Уплотнения при этом расположены в отверстии в пластмассовой крышке.
По меньшей мере одна соединительная часть штекерного разъема выполнена, например, в виде монтажной рейки с контактными штырями для обеспечения электрического соединения с по меньшей мере одним другим компонентом автомобиля, например, с помощью жгута проводов. Соединительная часть штекерного разъема может также представлять собой штекерную панель с контактными штырями, которая в этом случае предпочтительно по технологии поверхностного монтажа припаяна или приклеена к печатной плате.
Отверстие в пластмассовой крышке имеет прямоугольную или иную форму для максимально плотного охвата ответной части штекерного разъема.
Различные предпочтительные варианты выполнения блока управления, соответственно варианты осуществления способа сборки блока управления, заявленных в независимых пунктах формулы изобретения, представлены в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения.
В одном из таких предпочтительных вариантов по меньшей мере одна соединительная часть штекерного разъема обеспечивает возможность электрического соединения в направлении сборки блока управления. Такое направление сборки блока управления ориентировано перпендикулярно печатной плате, т.е. "пронизывает" печатную плату, рассматриваемую как плоскость. Благодаря этому появляется возможность более простого выполнения соединительной части штекерного разъема, поскольку для обеспечения электрического соединения ответная часть штекерного разъема вставляется не в направлении, параллельном плоскости печатной платы, как это известно из уровня техники, а в направлении, перпендикулярном плоскости печатной платы. Благодаря этому удается прежде всего удешевить изготовление предлагаемого в изобретении блока управления.
В следующем предпочтительном варианте пластмассовая крышка выполнена таким образом, что ответная часть штекерного разъема, сочленяемая с по меньшей мере одной его соединительной частью на печатной плате, располагается заподлицо с пластмассовой крышкой. Такое расположение ответной части штекерного разъема заподлицо с пластмассовой крышкой позволяет упростить монтаж предлагаемого в изобретении блока управления на автомобиле и обеспечивает также эффективную защиту блока управления от проникновения в него воды. Выражение "расположение заподлицо" означает при этом, что поверхность пластмассовой крышки располагается в той же плоскости, что и верхняя сторона ответной части штекерного разъема после ее сочленения с соединительной частью штекерного разъема на печатной плате. Эта ответная часть штекерного разъема служит, в частности, для присоединения жгута проводов к блоку управления. Соединительная часть штекерного разъема в обычном словоупотреблении известна также как заказной интерфейс, т.е. интерфейс, отвечающий требованиям заказчика. Через такую соединительную часть штекерного разъема подаются, например, управляющие сигналы на пиротехнические элементы средств безопасности. Через нее считываются данные с датчиков, а также данные с других блоков управления, таких, например, как блок управления в системе стабилизации курсовой устойчивости автомобиля.
Для указанного выше расположения ответной части штекерного разъема заподлицо с пластмассовой крышкой в ней в еще одном предпочтительном варианте можно предусмотреть уступ, расположенный в зоне монтажной рейки с контактными штырями. Благодаря такому уступу ответная часть штекерного разъема и крышка корпуса располагаются заподлицо, и поэтому после размещения водонепроницаемой накладки на крышке в корпус блока управления, образованный пластмассовой крышкой и пластмассовым дном, не может проникать вода через отверстие в крышке.
Водонепроницаемая накладка может представлять собой предварительно изготовленную липкую ленту, которая охватывает наружный контур корпуса соответствующей формы и не допускает проникновение водяных капель ни в зону штекерного разъема, ни в зону резьбовых соединений.
Благодаря подобной мере достигается класс защиты от проникновения воды по меньше мере IP52. Тем самым исключается опасность проникновения водяных капель в блок управления.
Как уже указывалось выше, соединительную часть штекерного разъема предпочтительно выполнять в виде по меньшей мере одной монтажной рейки с контактными штырями, при этом пластмассовая крышка выполнена таким образом, что по меньшей мере одно отверстие в ней и по меньшей мере одна монтажная рейка с контактными штырями устанавливаются в положение, в котором обеспечивается возможность электрического соединения. Для этого пластмассовую крышку можно выполнить в виде воронки. Благодаря выполнению крышки корпуса в виде такой воронки обеспечивается фиксация указанной монтажной рейки с контактными штырями, которая выполнена, например, по технологии поверхностного монтажа, в крышке, которая обеспечивает установку печатной платы вместе с ответной частью штекерного разъема в требуемое положение. Сочленение ответной части штекерного разъема с его соединительной частью в пластмассовой крышке в отличие от уровня техники осуществляется в вертикальном, а не в горизонтальном направлении.
В еще одном предпочтительном варианте монтажная рейка с контактными штырями имеет по меньшей мере два пластмассовых штыря для восприятия сил. Такие пластмассовые штыри, например, вставлены в печатную плату и служат также для закрепления монтажной рейки с контактными штырями. Под указанными силами подразумеваются прежде всего силы, возникающие при подсоединении ответной части штекерного разъема к его соединительной части в корпусе. Наличие подобных пластмассовых штырей повышает надежность предлагаемого в изобретении блока управления.
В следующем предпочтительном варианте ответную часть штекерного разъема соединяют с по меньшей мере одной соединительной частью штекерного разъема путем разъемного контактного соединения. Этому, как указано выше, может способствовать соответствующее позиционирование сочленяемых частей штекерного разъема.
Монтажная рейка с контактными штырями в предпочтительном варианте может быть закреплена на печатной плате по технологии интрузивной пайки ("through-hole soldering"), по технологии интрузивной пайки оплавлением ("through-hole reflow soldering") или по технологии запрессовывания.
Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере некоторых вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - блок-схема предлагаемого в изобретении блока управления с подсоединенными к нему компонентами в автомобиле,
на фиг.2 - схематичный вид печатной платы,
на фиг.3 - вид сбоку и в разрезе предлагаемого в изобретении блока управления,
на фиг.4 - еще один вид сбоку и в разрезе предлагаемого в изобретении блока управления и
на фиг.5 - блок-схема, на которой представлены стадии предлагаемого в изобретении способа.
На фиг.1 в виде блок-схемы показан предлагаемый в изобретении блок управления с подсоединенными к нему компонентами в автомобиле FZ. К предлагаемому в изобретении блоку AB-ECU управления подсоединен блок DCU управления имеющимися в нем датчиками S, например датчиками поворотного ускорения и/или поворотного движения кузова автомобиля относительно вертикальной оси вращения, которые передают свои данные через первый интерфейс IF1 в блок управления AB-ECU подушками безопасности. Такой интерфейс может представлять собой шинный интерфейс или прямое соединение. Эти данные в блоке AB-ECU управления подушками безопасности принимаются вторым интерфейсом IF2 и преобразуются во внутренний формат блока управления, например протокол последовательного периферийного интерфейса. Данные от датчиков при этом поступают одновременно в схему обработки, а именно в микроконтроллер µС, и в так называемый контроллер SCON средств безопасности ("safety controller"), вследствие чего обработка данных от датчиков происходит в двух независимых каналах обработки. Только в том случае, когда полученные в обоих каналах результаты обработки данных указывают на необходимость активизации средств PS безопасности, таких как надувные подушки безопасности, схема FLIC управления, в которую поступают результаты обработки данных, соответственно управляющие сигналы от микроконтроллера µС соответственно от контроллера SCON средств безопасности, активизирует средства безопасности. При этом, например, на пиротехнические элементы подается инициирующий их срабатывание электрический ток.
Такая функциональная базовая структура может варьироваться по своему исполнению, например, датчики могут быть расположены и в блоке управления AB-ECU подушками безопасности. Помимо этого при обработке могут учитываться еще и данные от других блоков управления, например, через CAN-трансивер. При обработке по соответствующим алгоритмам сигнал, например, сигнал ускорения, обычным путем прагматически интегрируется вычислительными методами и сравнивается с переменными или постоянными пороговыми значениями с целью принятия решения о необходимости активизации средств безопасности. При использовании переменного порогового значения его наиболее предпочтительно согласовывать с самим сигналом ускорения. Контроллер SCON средств безопасности обычно имеет более простое исполнение, чем микроконтроллер µС. Однако в качестве контроллера средств безопасности могут использоваться и столь же сложные структуры, что и микроконтроллер. Поэтому обычно контроллер средств безопасности имеет пороговые схемы обработки, которые, как правило, работают с постоянными пороговыми значениями и выполняемая которыми обработка поэтому не столь же точна, как обработка, выполняемая более сложным программным обеспечением.
Схема FLIC управления имеет соответствующие электронные схемы обработки для возможности обработки управляющих сигналов, поступающих от микроконтроллера µС и контроллера SCON средств безопасности. В настоящем описании представлены только те компоненты, которые необходимы для пояснения сущности изобретения. Для работы блока AB-ECU управления необходимы и другие компоненты.
Блок управления подушками безопасности обычно размещают в зоне туннеля в днище или полу кузова автомобиля. Однако блок управления при отсутствии в нем датчиков можно также размещать в других местах. При этом при выборе места для размещения блока управления необходимо лишь учитывать, что при аварии он во всяком случае должен разрушаться в последней фазе аварии.
На фиг.2 показана печатная плата 20, которая может использоваться в предлагаемом в изобретении блоке управления. Такая печатная плата 20, которая предназначена прежде всего для размещения на ней компонентов поверхностного монтажа и поэтому имеет лишь отверстия для ее закрепления, соответственно фиксации на пластмассовом дне, соответственно в сочетании с пластмассовой крышкой, имеет расположенные на ней различные электрические компоненты 21 и монтажную рейку 22 с контактными штырями, соединяемую с соответствующей ответной частью штекерного разъема в пластмассовой крышке. Компоненты 21, а также монтажную рейку 22 с контактными штырями фиксируют на печатной плате пайкой оплавлением припоя (расплавлением полуды) и таким путем прочно припаивают к ней. Монтажная рейка 22 с контактными штырями выполнена в данном случае по технологии поверхностного монтажа. Сказанное означает, что она может быть выполнена компактной без крупного пластмассового корпуса.
Монтажную рейку с контактными штырями можно изготавливать и закреплять по технологии интрузивной пайки ("through-hole soldering"), по технологии интрузивной пайки оплавлением ("through-hole reflow soldering") или по технологии запрессовывания.
На фиг.3 в виде сбоку и в разрезе показан предлагаемый в изобретении блок управления с его корпусом 32 и ответной частью 31 штекерного разъема, которая соединяет жгут 36 проводов с соединительной частью штекерного разъема на печатной плате через отверстие в пластмассовой крышке.
Направление сочленения штекерного разъема и направление приложения силы ориентированы при этом перпендикулярно печатной плате, как это обозначено стрелкой 30. Монтажная рейка 35 с контактными штырями в качестве соединительной части штекерного разъема имеет пластмассовые штыри 34, предназначенные для восприятия сил, прикладываемых при подсоединении ответной части штекерного разъема. Одна только возможность сочленения штекерного разъема не горизонтально, т.е. параллельно печатной плате, а, как в данном случае, вертикально (перпендикулярно печатной плате) уже обеспечивает значительную экономию затрат.
На фиг.4 в еще одном виде сбоку и в разрезе показан предлагаемый в изобретении блок управления. Вследствие встраивания монтажной рейки с контактными штырями в корпус, т.е. вследствие размещения в нем одной части штекерного разъема, и вследствие перпендикулярного сочленения ответной части штекерного разъема существует опасность проникновения водяных капель внутрь блока управления. С целью обеспечить класс защиты от проникновения воды по меньше мере IP52 корпус выполнен с со ступенькой или уступом в зоне контактной монтажной рейки с контактными штырями. С этим уступом заподлицо расположены ответная часть штекерного разъема и крышка корпуса, и поэтому благодаря установке водонепроницаемой накладки вода не может проникать в корпус через отверстие в крышке. Водонепроницаемая накладка обозначена на чертеже позицией 41, а уступ в крышке корпуса - позицией 40.
На фиг.5 показана блок-схема, на которой представлены стадии предлагаемого в изобретении способа сборки блока управления. Сначала на стадии 500 на печатной плате располагают электрические компоненты и закрепляют их, например, припаиванием или приклеиванием.
На стадии 501 на печатной плате располагают также монтажную рейку с контактными штырями в качестве соединительной части штекерного разъема и закрепляют на печатной плате припаиванием или приклеиванием.
На стадии 502 в пластмассовой крышке выполняют отверстие, через которое к монтажной рейке с контактными штырями подсоединяют ответную часть штекерного разъема. Такое отверстие уже может быть выполнено в пластмассовой крышке в процессе ее изготовления литьем под давлением или иным способом.
На стадии 503 смонтированную печатную плату располагают между пластмассовой крышкой и пластмассовым дном. Для окончательного закрепления печатной платы используют, например, соединительные средства, обеспечивающие соединение с силовым или геометрическим замыканием.