РУЛЕВАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2020 года по МПК B62D5/04 H02K11/20 

Изобретение касается приводного компонента, в частности рулевой системы для автомобиля.

Множество современных рулевых систем для автомобилей имеют электродвигатель, который создает по меньшей мере часть управляющего (рулевого) усилия. У транспортных средств, движущихся полностью автоматизированным образом, рулевая система отвечает даже за все рулевое усилие. Рулевые системы, в зависимости от случая применения, должны иметь уровень возврата или быть выполнены по меньшей мере частично дублируемыми (резервируемыми). Одной из проблем рулевых систем является попадание жидкости, в частности воды. Эта жидкость может, например, проникать через электродвигатель и затем приводить там к выходу из строя управляющего устройства, соответственно, его силовой электроники.

Из DE 10 2015 105 609 A1 известен сенсор для монтажа внутри приводного компонента, в частности комбинации электродвигателя и передачи, имеющий проводящую дорожку для образования емкости и изолирующий материал, в котором помещается эта проводящая дорожка, причем эта проводящая дорожка расположена на детекторной стороне сенсора, которая в смонтированном состоянии по меньшей мере частично ограничивает внутреннее пространство приводного компонента. Посредством сенсора может обнаруживаться попадающая жидкость, так как емкость изменяется в зависимости от попадающей жидкости.

В основе изобретения лежит техническая проблема, создать приводной компонент, имеющий упрощенную сенсорику для регистрации жидкости.

Решение этой технической проблемы получается с помощью приводного компонента с признаками п.1 формулы изобретения. Другие предпочтительные варианты осуществления изобретения следуют из зависимых пунктов формулы изобретения.

Приводной компонент включает в себя электродвигатель и по меньшей мере одно управляющее устройство, причем этот электродвигатель имеет по меньшей мере одну обмотку, причем эта обмотка имеет точки подключения для силовой электроники указанного по меньшей мере одного управляющего устройства, при этом приводной компонент имеет по меньшей мере одну сенсорику для регистрации жидкости, причем эта сенсорика имеет блок оценки и управления, который соединен с точками подключения указанной по меньшей мере одной обмотки, причем этот блок оценки и управления выполнен таким образом, чтобы создавать тестирующий сигнал и регистрировать изменение импеданса. Благодаря этому может экономиться отдельный сенсорный элемент, при этом сенсорный элемент образуется упомянутой и так уже имеющейся по меньшей мере одной обмоткой и паразитной емкостью между точками подключения, при этом регистрируется изменение емкости проникающей жидкостью и тем самым результирующий импеданс. При этом одной из предпочтительных областей применения является рулевая система для автомобиля.

В одном варианте осуществления тестирующий сигнал представляет собой частоту возбуждения колебательного контура, который образуется указанной по меньшей мере одной обмоткой и по меньшей мере одной паразитной емкостью между точками подключения указанной по меньшей мере одной обмотки при определенных условиях. Например, паразитная емкость определяется в сухом состоянии, причем затем настраивается резонансная частота для колебательного контура. Если затем колебательный контур возбуждается, и блок оценки и управления регистрирует колебание, то жидкость не проникла. Если, напротив, констатируется отсутствие экранирования, это говорит о проникшей жидкости. Преимуществом по сравнению с чистым изменением импеданса является более высокая чувствительность.

В одном другом варианте осуществления электродвигатель имеет по меньшей мере три обмотки, при этом приводной компонент имеет по меньшей мере две сенсорики, при этом соответствующие блоки оценки и управления расположены в различных точках подключения обмоток. Наряду с дублированием (резервированием), таким образом также исследуются на жидкость различные области. Если полное дублирование играет очень большую роль, то может быть также предусмотрено, чтобы две сенсорики имели один общий блок оценки и управления, который тогда попеременно активирует оба импеданса, соответственно, колебательных контура. Указанные по меньшей мере три обмотки предпочтительно расположены по схеме звезды. При этом следует заметить, что в принципе электродвигатель может также иметь только две обмотки.

В одном другом варианте осуществления блок оценки и управления выполнен таким образом, что он может селективно соединяться или разъединяться с точками подключения, причем это предпочтительно осуществляется через реле. Таким образом, блок оценки и управления может защищаться от высоких рабочих токов. При этом блок оценки и управления может представлять собой совершенно отдельный блок, но также может быть интегрирован в управляющее устройство.

В одном другом варианте осуществления блок оценки и управления выполнен таким образом, чтобы соединяться с точками подключения перед началом движения. Тогда если регистрируется проникающая жидкость, то может генерироваться предупреждающее сообщение и/или блокироваться ввод в действие. Преимущество измерения перед началом движения в том, то это измерение не подвергается негативному влиянию вращающихся частей (например, ротора).

Одной предпочтительной областью применения является рулевая система для автомобиля, движущегося полностью или частично автоматизированным образом.

Ниже изобретение поясняется подробнее на одном из предпочтительных примеров осуществления. На единственной фигуре показано схематичное частичное изображение рулевой системы автомобиля.

На фиг.1 изображена часть рулевой (управляющей) системы 1 в качестве приводного компонента 100, причем эта рулевая система 1 имеет электродвигатель 2, у которого изображены три обмотки W1, W2, W3 ротора, имеющие каждая индуктивность L1–L3. Эти три обмотки W1–W3 по схеме звезды соединены с точкой S звезды. Каждая обмотка W имеет точку AP1–AP3 подключения. Между обмотками W1–W3 образуются паразитные емкости C12, C13 и C23, причем их значение зависит от попадающей жидкости, так как она действует как диэлектрик. Также рулевая система 1 имеет по меньшей мере одно управляющее устройство 3 и силовую электронику 4, причем эта силовая электроника 4 имеет три выхода A1–A3, которые соединены с ответными точками AP1–AP3 подключения. Также рулевая система 1 имеет первый блок 5 оценки и управления и второй блок 6 оценки и управления, которые могут селективно соединяться с точками AP1–AP3 подключения через реле R5, соответственно, R6.

Если теперь посмотреть из точек AP3 и AP2 подключения, соответственно, из точек AP1 и AP2 подключения как соединительных клемм соответственно в схему, то образуется комплексная LC(индуктивно–емкостная)–схема с резонансной частотой. При этом при принятой симметрии индуктивностей L1–L3 и паразитных емкостей C12, C23, C13 эти две резонансные частоты равны. При этом резонансная частота может, например, при определенных условиях определяться эмпирически или же рассчитываться при знании паразитных емкостей C12, C23, C13.

Итак, перед началом движения первый блок 5 оценки и управления или управляющее устройство 3 замыкает реле 5, и блок 5 оценки и управления создает тестирующий сигнал в виде частоты возбуждения для колебательного контура с учетом паразитных емкостей C12, C23, C13 в сухом состоянии. Если затем блок 5 оценки и управления регистрирует колебание, то это знак отсутствия жидкости. Если, напротив, колебание не регистрируется, это говорит о проникшей жидкости. После этого реле R5 могут размыкаться, а реле R6 замыкаться, и измерение повторяться. Затем результаты E1, E2 сообщаются управляющему устройству 3, которое затем при зарегистрированной жидкости выдает предупреждение и/или блокирует ввод в действие рулевой системы 1.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Приводная часть рулевой системы для автомобиля содержит электродвигатель и управляющее устройство. Электродвигатель имеет обмотку, которая включает точки подключения для силовой электроники управляющего устройства. Приводная часть дополнительно имеет сенсорику для регистрации жидкости, которая содержит блок оценки и управления, соединенный с точками подключения обмотки. Блок оценки и управления выполнен таким образом, чтобы создавать тестирующий сигнал и регистрировать изменение импеданса. Достигается улучшение определения попадания жидкости в приводную часть рулевой системы. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Приводная часть (100), в частности рулевая система (1) для автомобиля, включающая в себя электродвигатель (2) и по меньшей мере одно управляющее устройство (3), причем этот электродвигатель (2) имеет по меньшей мере одну обмотку (W1–W3), причем эта обмотка (W1–W3) имеет точки (AP1–AP2) подключения для силовой электроники (4) указанного по меньшей мере одного управляющего устройства (3), при этом приводная часть (100) имеет по меньшей мере одну сенсорику для регистрации жидкости,

причем эта сенсорика имеет блок (5, 6) оценки и управления, который соединен с точками (AP2, AP3; AP1, AP2) подключения указанной по меньшей мере одной обмотки (W1–W3), причем этот блок (5, 6) оценки и управления выполнен таким образом, чтобы создавать тестирующий сигнал и регистрировать изменение импеданса,

отличающаяся тем, что тестирующий сигнал представляет собой частоту возбуждения колебательного контура, который образуется указанной по меньшей мере одной обмоткой (W1–W3) и по меньшей мере одной паразитной емкостью (C12, C23, C13) между подключениями (AP1–AP3) указанной по меньшей мере одной обмотки (W1–W3) при определенных условиях.

2. Приводная часть по п.1, отличающаяся тем, что электродвигатель (2) имеет по меньшей мере три обмотки (W1–W3), при этом приводная часть (100) имеет по меньшей мере две сенсорики, при этом соответствующие блоки (5, 6) оценки и управления расположены в различных точках (AP1–AP3) подключения обмоток (W1–W3).

3. Приводная часть по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что блок (5, 6) оценки и управления выполнен таким образом, что он может селективно соединяться или разъединяться с точками (AP1–AP3) подключения.

4. Приводная часть по п.3, отличающаяся тем, что блок (5, 6) оценки и управления соединен с точками (AP1–AP3) подключения через реле (R5, R6).

5. Приводная часть по п.3 или 4, отличающаяся тем, что блок (5, 6) оценки и управления выполнен таким образом, чтобы соединяться с точками (AP1–AP3) подключения перед началом движения.

6. Приводная часть по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что эта приводная часть (100) выполнена в виде рулевой системы (1) для автомобиля, движущегося полностью или частично автоматизированным образом.