СИЛОВОЙ УЗЕЛ ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ
STEERING ELECTRIC SYSTEM POWER ASSEMBLY

Изобретение относится к силовому узлу для электрической системы рулевого управления, к способу сборки такого силового узла и к стыковочному устройству для силового узла.
В электрической системе рулевого управления с помощью силового узла, или Powerpack, причем силовой узел представляет собой блок из мотора и прибора управления, создается опорный момент. При этом в приборе управления (электронном блоке управления ЭБУ) за счет потерь при коммутации и прохождении тока выделяется большое количество тепла, в частности, на оконечном каскаде. Оконечный каскад обычно собран из силовых полупроводниковых приборов, максимальная температура запирающего слоя которых не должна превышаться во избежание повреждения оконечного каскада. Кроме того, тепло от прибора управления отводится через мотор. При этом тепловой поток с оконечного каскада через опорную плиту и фланец мотора поступает в корпус мотора.
Максимальная теплоотдача оконечного каскада типичным образом всегда бывает лишь весьма кратковременной, то есть длится несколько секунд. Поэтому для оконечного каскада необходим особенно хороший локальный теплоотвод с тем, чтобы тепло за счет кратковременной высокой мощности потерь могло быть отведено возможно скорее, а основная температура опорной плиты была возможно более низкой. По этой причине необходимо возможно более низкое тепловое сопротивление фланца мотора.
Известно, что прибор управления должен привинчиваться к корпусу мотора. При свинчивании прибора управления с мотором происходит лишь локальный нагрев в местах свинчивания, то есть на прижимаемых поверхностях свинчивания. Электрическое соединение мотора и прибора управления обычно происходит с помощью штекерного разъема.
В представленном силовом узле для электрической системы рулевого управления, содержащей мотор и прибор управления, предусмотрено, чтобы прибор управления соединялся с мотором посредством горячей посадки. Таким образом, процесс резьбовое соединение не требуется.
Эта горячая посадка обеспечивает большую поверхность прилегания между прибором управления и мотором и плотное, а также прочное, прижатие прилегающих поверхностей друг к другу. Таким образом, между прибором управления и мотором обеспечивается хороший теплообмен.
В одном из вариантов выполнения прибор управления соединен с корпусом мотора. Этот корпус мотора обычно имеет специальную форму, например периферийный фланец, в который может быть вставлен прибор управления. Таким образом, прибор управления жестко соединен с корпусом мотора и тем самым с мотором.
В силовом узле может быть предусмотрено, чтобы корпус мотора состоял из алюминиевой отливки, полученной литьем под давлением. Этот материал предлагается благодаря своим хорошим свойствам теплопроводности и хорошей обрабатываемости.
Кроме того, прибор управления может содержать опорную плиту. В этом случае на ней обычно устанавливается оконечный каскад прибора управления, особенно выделяющий тепло. В этом случае опорная плита типичным образом соединена с мотором, то есть с его корпусом, непосредственно.
Затем тепло, выделяемое оконечным каскадом, через опорную плиту прибора управления передается мотору или корпусу мотора.
Представленный способ служит для сборки или стыковки силового узла, содержащего мотор и прибор управления. При этом способ используется, в частности, для сборки силового узла вышеописанного типа. При этом соединение прибора управления с мотором осуществляется посредством горячей посадки.
Перед стыковкой мотора с прибором управления между мотором и прибором управления может быть достигнута разность температур.
Эта разность температур в одном из вариантов выполнения способа может быть достигнута путем по меньшей мере частичного нагрева мотора. Так, например, нагрет может быть корпус мотора, если он соединяется с прибором управления. Если прибор управления содержит опорную плиту, то она типичным образом соединяется с корпусом мотора. При этом в результате нагрева мотора достигается то, что на нем может быть установлена опорная плита. После охлаждения корпуса мотора образуется горячая посадка.
В принципе, можно также охладить прибор управления.
Для нагрева мотора может быть использована индукционная катушка. Благодаря ей мотор или участки мотора, предназначенные для регулирования температуры, могут нагреваться бесконтактным способом.
Мотор или корпус мотора может нагреваться до 90-180°С, например до 120°С. Эта температура зависит от размеров мотора и прибора управления.
Представленное стыковое устройство для силового узла электрической системы рулевого управления с мотором и прибором управления служит, в частности, для силового узла вышеописанного типа. Узел содержит первое приемное приспособление для мотора, второе приемное приспособление для прибора управления и подвижное устройство для изменения расстояния между обоими приемными приспособлениями. Кроме того, для установления разности температур между мотором и прибором управления предусмотрено устройство регулирования температуры.
В этом случае с помощью подвижного устройства могут перемещаться, например, приемное приспособление для прибора управления и/или приемное приспособление для мотора, то есть в процессе стыковки они могут перемещаться навстречу друг другу.
В одном из вариантов выполнения может быть дополнительно предусмотрен температурный датчик, например пирометр. С его помощью может производиться бесконтактное измерение температуры. Перед процессом стыковки измерение температуры может проводиться для последующего управления температурой в зависимости от исходной температуры. Понятно, что может быть предусмотрено и регулирование температуры.
В качестве устройства регулирования температуры может служить индукционная установка.
Другие преимущества и вариант выполнения изобретения вытекают из описания и приложенных чертежей.
Понятно, что признаки, показанные выше, и признаки, которые еще будут показаны, если они не выходят за рамки изобретения, могут быть использованы не только в указанных, но и в других комбинациях или самостоятельно.
Изобретение представлено на примере выполнения с чертежами и ниже подробно описано со ссылкой на чертежи.
Фиг.1 изображает схематически пример выполнения силового узла согласно изобретению,
фиг.2 - исполнение приемного приспособления для прибора управления,
фиг.3 - частичный разрез стыковочного устройства.
Изображение показывает вариант выполнения силового узла, везде обозначенного позицией 10. Виден корпус 12 более подробно не показанного мотора, используемого в электрической системе рулевого управления. Этот корпус 12 мотора содержит выступающий вверх фланец 14, который в виде сверху имеет замкнутую форму и таким образом является кольцевым.
В корпусе 14 мотора установлен прибор 16 управления с опорной плитой 18 и с расположенным на ней оконечным каскадом 20. Эта опорная плита 18 вставлена в корпус 12 мотора и соединена с ним посредством горячей посадки. При работе оконечный каскад 20 выделяет тепло и отдает его, как показано стрелкой 21, корпусу 12 мотора.
Опорная плита 18 прибора управления 16 рассчитана таким образом, что ее диаметр больше, чем у корпуса 12 мотора на участке фланца 14. При этом предлагается сделать диаметр опорной плиты 18 примерно на 0,03-0,1 мм больше диаметра корпуса мотора. Перед установкой опорной плиты 18 в корпус 12 мотора корпус мотора нагревается, например, до 120°, так что корпус 12 мотора расширяется, и диаметр корпуса 12 мотора на участке фланца 14 увеличивается. Затем опорная плата 18 устанавливается в расширенный корпус 12 мотора. При последующем охлаждении диаметр корпуса 12 мотора уменьшается и плотно сдавливает опорную плиту прибора 16 управления, благодаря чему достигается горячая посадка.
При горячей посадке между опорной плитой 18 прибора управления и фланцем 14 мотора поверхность прижатия увеличивается в несколько раз. Тепловое сопротивление между прибором 16 управления и мотором при горячей посадке в результате сильного давления прижима и при большой поверхности прижатия по сравнению с обычным свинчиванием заметно уменьшается. Таким образом, при использовании горячей посадки тепло от оконечного каскада 20 может отводиться очень хорошо. В результате основная температура опорной плиты 18 может удерживаться на очень низком уровне.
Благодаря большой массе мотора по сравнению с прибором 16 управления мотор представляет собой большую теплоемкость, которая за короткое время в состоянии поглотить у прибора 16 управления очень большое количество тепла. Условием эффективного использования тепловой емкости мотора является минимально возможный термический переход между прибором 16 управления и мотором, достигаемый с помощью горячей посадки.
На фиг.1 показан вариант выполнения, в котором наружный диаметр 22 опорной плиты 18 прибора управления больше внутреннего диаметра 24 корпуса 12 мотора. Благодаря нагреву корпуса 12 мотора установка опорной плиты 18 прибора управления может быть осуществлена в рамках окружного фланца 18 корпуса 12 мотора. Последующее охлаждение корпуса мотора обеспечивает горячую посадку.
Само собой разумеется, что корпус 12 мотора и опорную плиту 18 можно также выполнить таким образом, чтобы корпус 12 мотора был вставлен в опорную плиту 18 прибора управления и чтобы таким образом вариант выполнения стал противоположным по сравнению с фиг.1. В этом случае внутренний диаметр 26 опорной плиты 18 в результате нагревания становится больше наружного диаметра 28 корпуса 12 мотора, и она может быть надета на него. В этом случае последующее охлаждение опорной плиты 18 обеспечивает горячую посадку.
На фиг.2 приемное приспособление 50 для прибора 52 управления изображено в качестве компонента стыковочного устройства согласно изобретению. Это приемное приспособление имеет форму, соответствующую размерам прибора управления, то есть опорной плите прибора 52 управления, так что последний может надежно удерживаться в приемном приспособлении.
Кроме того, изображено подвижное устройство 54, с помощью которого приемное приспособление 50 может перемещаться в вертикальном направлении.
На фиг.3 изображен частичный разрез стыковочного устройства, везде обозначенного позицией 70. Видно приемное приспособление 72 для мотора 74, на нижней стороне которого предусмотрены штыри 76 для электрического контакта. Кроме того, предусмотрены направляющие штанги 76, по которым приемное приспособление 72 для мотора 74 может перемещаться в вертикальном направлении.
Ниже приводится описание возможного принципа действия стыковочного устройства.
Сначала в приемное приспособление для мотора устанавливается мотор. Для его выравнивания в радиальном и аксиальном направлениях относительно прибора управления, или его опорной плиты, он устанавливается в приемном приспособлении для мотора на фланце А крепления подшипника по наружном диаметру.
На следующем этапе опорная плита, или крышка электронного блока управления (ЭБУ), вручную устанавливается в приемном приспособлении для прибора управления. Защита от проворота при установке обеспечивается за счет геометрии крышки электронного блока управления (ЭБУ). Червяки с шаровой пружинной опорой удерживают крышку электронного управляющего устройства (ЭБУ) в приемном приспособлении и после стыковки обеспечивают приемному приспособлению почти беспрепятственное выдвижение из крышки электронного блока управления (ЭБУ). Для последующего нахождения углового положения мотора в приемном приспособлении для электронного блока управления (ЭБУ) положение приемного приспособления предварительно отцентровано с помощью пружин. Эти пружины дополнительно обеспечивают необходимый зазор для предоставления парам штифтов во время стыковки возможности ориентации для нахождения друг друга.
Предварительная центровка с помощью пружин при последующей подгонке по форме (подвижная крышка системы шин busbar cover = крепление штырей мотора) обеспечивает фиксацию местоположения, так что система шин (busbar) для обеспечения постоянства положения мотора относительно крышки электронного блока управления (ЭБУ) должна перемещаться плавно. Это положение необходимо для дальнейшего монтажа/контроля силового узла (Power Pack). Кулисный камень, центрированный с помощью пружины, плотно свинченный с крышкой электронного блока управления (ЭБУ), служит для компенсации несоосности (оси X/Y) и для центрирования мотора относительно крышки электронного блока управления (ЭБУ). Несоосности возникают в результате суммарных допусков при изготовлении и монтаже мотора и электронного блока управления (ЭБУ). Путем снятия фасок при посадке с допуском с помощью подпружиненного кулисного камня обеспечивается центровка X/Y электронного блока управления (ЭБУ) относительно мотора.
С этого момента, как только оператор нажмет на кнопки пуска и устранит фоторелейный барьер, машина осуществляет стыковку полностью автоматически.
Затем мотор с помощью цилиндра выдвигается несколько выше края индуктора. Это положение установлено экспериментально.
Затем крышка электронного блока управления (ЭБУ) в форсированном режиме работы перемещается на некоторое расстояние от края мотора, при котором повреждение электронных компонентов индуктивностью во время нагрева исключено.
Вслед за этим в местах мотора, в которых осуществляется регулирование температуры, установлены температурные датчики. Возможно также использование пирометров.
Температурные датчики служат для установления факта достаточности расширения для беспрепятственной стыковки и факта отсутствия повреждений в результате перегрева.
Индукционная установка с помощью различных устройств нагревает участок стыковки мотора, который расширяется и обеспечивает беспрепятственную стыковку (параметры заданных значений и временные параметры при использовании пирометров регулируют заданные значения). Стыковка, не требующая больших усилий, необходима для обеспечения парам штырей возможности найти друг друга без труда. После того как пары штырей сошлись, контактное кольцо контактирует с участком стыковки.
Для предотвращения повреждения деталей при движении в направлении блокировки с помощью датчика усилия осуществляется устанавливаемый контроль отключения усилия подхода, и при достижении оси происходит остановка. Окончание стыковки контролируется и оценивается через устанавливаемое окно путь/сила.
Как только температура участка стыковки упадет ниже устанавливаемой температуры, а соотношение заданного и фактического значений окажется в норме, установка займет исходное положение, и стыкованные детали смогут быть сняты. В противном случае оператор для съема стыкуемых деталей сначала должен регистрировать сигнал ошибки.