CN115720426A - 具有控制装置的驱动单元 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种驱动单元,其特别是用于车辆翻板的驱动,包括壳体(3)、设置在壳体中的电机(2)、用于控制电机的控制装置(11),控制装置包括具有顶侧和底侧的第一印刷电路板(12),以及具有顶侧和底侧的第二印刷电路板(13),第一印刷电路板设置在电机之上,第二印刷电路板设置在第一印刷电路板之上。驱动单元还包括设置在第一印刷电路板上的供电单元(19),其包括至少一个第一滤波器(20)和霍尔传感器(21),驱动单元还包括设置在第二印刷电路板上的控制单元(23),其包括至少一个微控制器(24)和调压器(26)。驱动单元的空间节省且简单的设计方式通过将至少一个极性反向保护装置(29)设置在第一印刷电路板的底侧来实现。
Description
技术领域
本发明涉及一种驱动单元,其特别是用于车辆翻板的驱动,包括壳体、电机和控制装置。
背景技术
在线性驱动器中使用的驱动单元,例如用于驱动地转动车辆翻板、特别是后挡板或车门,在实践中是已知的。通常,用于线性驱动器的驱动单元由于车辆中已经存在的电气***而设计为电动机,其由车辆中的相应供电线从外部供应电流并且可选地连接到用于控制电动机的控制线路。因此,这种驱动装置通常包括外部印刷电路板,该印刷电路板包括控制装置或控制单元并且布置在驱动单元之外。控制装置的连接以及与外部电源的连接的缺点是长的电缆导管,这相应地不利地占用了车辆中的安装空间。
DE102005059051A1示出了一种用于可枢转的车辆翻板的驱动单元,该驱动单元包括壳体并且在壳体中设置有电机。电机控制器设置在壳体的顶侧,电机控制器包括三个印刷电路板,它们以所谓的夹层结构一个接一个地布置,在各个印刷电路板的顶侧和/或底侧布置有各种构件。用于监测电机运行状态的霍尔传感器和干扰抑制滤波器布置在第一印刷电路板上,第一印刷电路板布置在靠近壳体的顶侧。微控制器、调压器、CAN接口和类似构件布置在第二印刷电路板上,第二印刷电路板布置在第一印刷电路板之上。H桥和极性反向保护装置和/或关于电磁干扰的另外的滤波器布置在第三印刷电路板上,第三印刷电路板布置在第二印刷电路板之上。该驱动单元的缺点是必须使用叠置的三个印刷电路板,驱动单元的剩余结构长度因此被不利地限制减小。此外,驱动单元的生产成本因此增加。
US2005/0212475A1示出了一种驱动单元,该驱动单元包括壳体、布置在壳体中的电机以及配置用于控制电动机的控制装置,该控制装置包括具有顶侧和底侧的第一印刷电路板,以及具有顶侧和底侧的第二印刷电路板。第一印刷电路板布置在电机之上,第二印刷电路板布置在第一印刷电路板之上。供电单元设置在第一印刷电路板的底侧,霍尔传感器设置在第一印刷电路板的顶侧。
DE202006020411U1公开了一种用于电接触的装置以及至少一个第一印刷电路板和第二印刷电路板,每个都配备有电子元件并布置在壳体中,其中第一印刷电路板布置在第二印刷电路板之上。
DE102020208631A1示出了一种用于诸如电动***工具的电气设备的电子单元,该电子单元包括具有顶侧和底侧的第一印刷电路板,以及具有顶侧和底侧的第二印刷电路板,第二印刷电路板设置在第一印刷电路板之上。第一印刷电路板设计为供电板,第二印刷电路板设计为控制板。微处理器和其它集成电路布置在第二印刷电路板上。
DE102019130651A1示出了一种用于驱动车辆翻板的驱动单元,其包括伸缩壳体、设置在壳体中的电机和构造成能够控制电机并且设计为电机电路板的控制装置。电机电路板设置在电机之上。电机电路板和电机通过电连接件和电缆线束彼此连接并且与车辆的车载电气***连接。
DE102017205917A1示出了一种用于动力转向装置的控制装置,其中动力转向装置包括布置在壳体中的电机。控制装置包括具有顶侧和底侧的第一印刷电路板,以及具有顶侧和底侧的第二印刷电路板,其中第二印刷电路板设置在第一印刷电路板之上。第一印刷电路板上设置有霍尔传感器和由电感和电容组成的第一滤波器,第二印刷电路板上设置有控制单元,控制单元包括微控制器和调压器。另外,在第一印刷电路板上设置有极性反向保护继电器。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有控制装置的驱动单元,该控制装置以节省空间和简单的方式设计。
根据本发明,该目的通过具有权利要求1的特征的驱动单元来实现。
根据本发明的一个方面,提供了一种驱动单元,其特别是用于车辆翻板的驱动,包括壳体、布置在壳体中的电机、控制装置,该控制装置配置用于控制电机,包括具有顶侧和底侧的第一印刷电路板以及具有顶侧和底侧的第二印刷电路板,其中第一印刷电路板设置在电机之上,第二印刷电路板设置在第一印刷电路板之上。驱动单元还包括设置在第一印刷电路板上的供电单元,该供电单元包括至少一个第一滤波器和霍尔传感器。此外,驱动单元包括控制单元,其设置在第二印刷电路板上,包括至少一个微控制器和调压器。根据本发明的驱动单元的特征在于,至少一个极性反向保护装置设置在第一印刷电路板上。这有利地使得供电单元和控制单元或控制装置可以紧凑地布置在驱动单元上,并且因此驱动单元能够以特别节省空间和简单的方式构造。特别是,实现了对两个印刷电路板上存在的空间的更好利用,从而现有技术中已知的供电单元和控制单元的功能仅通过两个而不是三个印刷电路板来实现。
在一个优选的实施例中规定,极性反向保护装置设置在第一印刷电路板的底侧。有利地,存在于第一印刷电路板上的空间被更好地利用,使得供电单元作为一个整体以节省空间的方式设计。此外,有利地实现了布置在第一印刷电路板上的构件彼此间隔得更远,从而减少了它们之间的相互影响。
在有利的其它发展中,控制单元包括车辆总线收发器。有利地实现了布置在第二印刷电路板上的控制单元与可能存在于车辆中的驱动单元之外的其它控制装置之间的通信。在优选的其它发展中规定,微控制器、车辆总线收发器和调压器布置在第二印刷电路板的顶侧。由此有利地实现了控制单元的敏感构件远离第一印刷电路板或存在于其上的供电单元。
第一印刷电路板通过插头连接器方便地连接到第二印刷电路板。插头连接器优选地包括接触针条和接触插座。在一个特别优选的实施例中,接触针条布置在第一印刷电路板的顶侧,接触插座布置在第二印刷电路板的底侧。在一个替代实施例中,接触针条布置在第二印刷电路板的底侧,接触插座布置在第一印刷电路板的顶侧。有利地,第一印刷电路板和第二印刷电路板之间的电连接通过将接触针条和接触插座插接在一起而特别容易且可靠地建立。进一步有利的是,不需要用于电连接第一印刷电路板和第二印刷电路板的附加电缆。此外,由于与电缆相比更强的机械强度,插头连接器还同时用作第一印刷电路板和第二印刷电路板之间的间隔件。有利地,不需要另外的构件、特别是在第一印刷电路板的顶侧或第二印刷电路板的底侧不需要另外的构件,从而更有效地利用印刷电路板上的可用空间。
电机驱动器优选地布置在第一印刷电路板上。电机驱动器在输入侧连接到微控制器,在输出侧连接到电机,从而将微控制器提供的供电指令转换成相应的电流强度和电压来驱动电机。
在一个特别优选的实施例中,第二印刷电路板在边缘区域具有用于供电电缆对通过的第一凹部和第二凹部。供电电缆方便地连接到第一印刷电路板或布置在第一印刷电路板上的供电单元。在有利的其它发展中,第二印刷电路板在边缘区域还具有至少一个第三凹部,其用于控制电缆对通过。
通过第一凹部、第二凹部和第三凹部有利地实现了供电电缆或控制电缆可以以节省空间的方式铺设,特别是在径向方向上不需要超出第二印刷电路板的总周边的空间。进一步有利地,附加的防护控制壳体可以可选地布置在控制装置之上,其中控制壳体在顶侧具有相应的凹部,其用于供电电缆对或控制电缆对通过。
特别优选地,第一印刷电路板具有两个第一圆孔,它们被设置用于电连接到供电电缆对。此外,所述第一印刷电路板具有两个第二圆孔,所述第二圆孔用于电连接到控制电缆对。有利地,两个第二圆孔布置在两个第一圆孔之间。有利地,因此可以选择用于包括供电电缆和控制电缆的电缆线束的对称结构,这对于要连接的电缆的清晰布置也是有利的。特别优选地,第一圆孔分别布置在第一凹部和第二凹部下方。进一步优选地,两个第二圆孔设置在第三凹部下方。有利地,供电电缆和控制电缆可以被引导通过第二印刷电路板而不弯曲并且可以***到圆孔中。
在有利的其它发展中,霍尔传感器或霍尔传感器的至少一个测量探针布置在第一印刷电路板的底侧。在驱动单元的一个有利实施例中,环形磁体布置在壳体至少,环形磁体可以通过耦合到电机的驱动轴被可旋转地驱动。有利地,环形磁铁与驱动轴旋转固定地连接。有利地,由此可以以特别紧凑的方式测量电机的转速。
有利地,壳体在上端包括向上密封壳体的盖元件。有利地,布置在壳体中的电机因此被保护免受湿气和灰尘的侵入。特别优选地,驱动单元还包括用于将控制装置电连接到电机的连接装置。在一个有利的实施例中,连接装置布置在壳体的上端。连接装置优选地布置在盖元件的区域中。连接装置通过电机或壳体方便地定位控制装置,使得控制装置与电机的驱动轴或驱动单元的驱动轴同心地对准。
在一个优选实施例中,连接装置包括第一接触销、第二接触销和第三接触销。接触销合适地穿过壳体上端的盖元件。有利地,接触销在其面对第一印刷电路板的上端具有锥形接触部分,该接触部分邻接其下面的较宽的中心部分。在有利的其它发展中,第一印刷电路板具有与接触部分相匹配的接触孔并且连接装置的接触销可以***到该接触孔中。
有利地,接触销在接触部分中具有与相应接触孔相匹配的截面,其中接触销的中心部分中的截面具有比接触孔更大的面积,从而第一印刷电路板机械支撑在接触销的中心部分。
有利地,第一印刷电路板或控制装置不仅通过连接装置电连接到电机,而且还限定了第一印刷电路板和电机之间的固定距离、特别是第一印刷电路板和环形磁铁之间的距离,环形磁铁电机通过前述的接触销设计设置在电机与第一印刷电路板之间。这特别是确保了布置在第一印刷电路板上的霍尔传感器定位在距环形磁体的确定的、最佳的距离处,从而实现了用于测量电机转速的良好测量精度。
本发明的其它优点、改进和特性从以下描述的优选示例性实施例的从属权利要求中清楚易懂。
附图说明
下面参考附图使用优选示例性实施例更详细地解释本发明。
图1以透视图示出驱动单元的一个优选示例性实施例;
图2以局部分解图示出了图1中的驱动单元;
图3从改良的视角示出了图2中的驱动单元。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的驱动单元1的一个优选示例性实施例的透视图。驱动单元1包括设计为电动机的电机2和容纳电机2的壳体3。盖元件4布置在壳体3的上端3a处,从而保护布置在壳体3中的电机2免受湿气和污垢的侵入。为此,盖元件4被压入空心圆柱形壳体3的敞开的上端3a中。环形磁铁5设置在盖元件4之上,并且其可以经由与电机2耦合的驱动轴6旋转,该驱动轴以旋转固定的方式连接到环形磁铁5。
控制装置11借助于连接装置7经由盖元件4或电机2固定地布置,控制装置11包括具有顶侧12a的第一印刷电路板12和具有顶侧13a的第二印刷电路板13。连接装置7用于将控制装置11电连接到电机2,从而可以将控制电机2所需的控制信号或电流和电压发送到电机2。此外,连接装置7有利地将控制装置11定位在电机2或壳体3之上,使得控制装置11与电机2的驱动轴6同心地定向。
控制装置11经由电缆线束14连接到车辆,控制装置11的主电源供电和控制信号到控制装置11的发送都经由电缆线束14执行。为此,电缆线束14包括供电电缆对15和控制电缆对16。电缆线束14电连接到第一印刷电路板12。
图2以局部分解图示出图1中的驱动单元1。在该视图中,可以看出连接装置7包括第一导电接触销8、第二导电接触销9和第三导电接触销10,它们被引导垂直地通过盖元件4。接触销8、9、10均在其上端具有锥形接触部分8a、9a、10a,这些接触部分与较宽的中心部分8b、9b、10b相邻。有利地,接触销8、9、10可以容易地***设置在第一印刷电路板12上的接触孔17中。接触孔17具有对应于接触销8、9、10在接触部分8a、9a、10a中的截面的条形形状。
接触孔17的宽度小于接触销8、9、10的与锥形接触部分8a、9a、10a相邻的中心部分8b、9b、10b的宽度。因此,如果第一印刷电路板12***接触销8、9、10中,则第一印刷电路板12可以被支撑在相应的中心部分8b、9b、10b上。有利地,以这种方式确保第一印刷电路板12布置在可旋转的环形磁铁5上方限定的距离处,同时第一印刷电路板12与电机2之间存在电连接。
第一印刷电路板12可以经由插头连接器18电连接到第二印刷电路板13。插头连接器18包括设置在第一印刷电路板12的顶侧12a的接触针条18a,以及设置在第二印刷电路板13的底侧的接触插座18b,以用于在第一印刷电路板12和第二印刷电路板13之间建立电连接。通过插头连接器18将两个印刷电路板12、13插接在一起,使得控制装置11的安装有利地以不复杂的方式实现。进一步有利地,插头连接器18同时用作第一印刷电路板12和第二印刷电路板13之间的间隔件。
供电单元19设置在第一印刷电路板12上。供电单元19包括滤波器20、霍尔传感器21和电机驱动器22。控制单元23设置在第二印刷电路板13上。控制单元包括微控制器24、车辆总线收发器25和调压器26,所有这些都布置在第二印刷电路板的顶侧13a。
图3从改良的视角示出了图2中的驱动单元1,其中可以看到第一印刷电路板12的底侧12b和第二印刷电路板13的底侧13b。在该视图中可以看出,霍尔传感器的测量探头21a布置在第一印刷电路板12的底侧12b,因此它有利地定位在距环形磁体5的距离较小处,以实现测量电机2的电机转速所需的测量精度。此外,为***接触销8、9、10而设置的接触孔17布置在第一印刷电路板12的底侧12b。此外,在第一印刷电路板12的底侧12b设置有极性反向保护装置29。在此处所示的示例性实施例中,极性反向保护装置29被设计为电极极性反向保护装置。有利地,当以错误极性施加电压时,特别是在没有提供机械反向极性保护装置或至少在其发生故障的情况下,都确保了对安装在驱动单元中的构件的保护。
第一印刷电路板12还具有两个第一圆孔27,它们设置用于连接供电电缆对15。此外,第一印刷电路板12具有设置在两个第一圆孔27之间的两个第二圆孔28,它们设置用于连接到控制电缆对16。在这里所示的示例性实施例中,第一圆孔27的直径大于第二圆孔28的直径,因为供电电缆对15的直径大于控制电缆对16的直径。
第二印刷电路板13具有大致圆形形状。在边缘区域,第二印刷电路板13具有第一凹部30和第二凹部31,它们设置用于供电电缆对15通过。此外,第二印刷电路板13具有第三凹部32,其设置用于控制电缆对16通过。第三凹部32布置在第一凹部30和第二凹部31之间。有利地,驱动单元1的整个外径不被电缆线束14改变,使得驱动单元1的设计节省空间。第一凹部30和第二凹部31有利地布置在第一圆孔27上方,第三凹部32布置在第二圆孔28上方,使得如果供电电缆和控制电缆从上方***第一圆孔27或第二圆孔28时不会产生机械弯曲。
上面已经参照示例性实施例解释了本发明,其中,控制装置11布置成在壳体3的上端3a处敞开。应当理解,控制装置11可以包括控制壳体,其围绕控制装置11用于电磁屏蔽或机械保护。
Claims (10)
1.一种驱动单元,其特别是用于车辆翻板的驱动,包括
壳体(3),
设置在所述壳体中的电机(2),
用于控制所述电机(2)的控制装置(11),所述控制装置包括具有顶侧(12a)和底侧(12b)的第一印刷电路板(12),以及具有顶侧(13a)和底侧(13b)的第二印刷电路板(13),所述第一印刷电路板(12)设置在所述电机(2)之上,所述第二印刷电路板(13)设置在所述第一印刷电路板(12)之上,
设置在所述第一印刷电路板(12)上的供电单元(19),所述供电单元包括至少一个第一滤波器(20)和霍尔传感器(21),以及
设置在所述第二印刷电路板(13)上的控制单元(23),所述控制单元(23)包括至少一个微控制器(24)和调压器(26),
其特征在于,
至少一个极性反向保护装置(29)设置在所述第一印刷电路板(12)的底侧(12b)。
2.根据权利要求1所述的驱动单元,其特征在于,所述控制单元包括车辆总线收发器(25)。
3.根据权利要求2所述的驱动单元,其特征在于,所述微控制器(24)、所述车辆总线收发器(25)和所述调压器(26)布置在所述第二印刷电路板的顶侧(13a)。
4.根据权利要求1所述的驱动单元,其特征在于,所述第一印刷电路板(12)经由插头连接器(18)连接到所述第二印刷电路板(13)。
5.根据权利要求4所述的驱动单元,其特征在于,所述插头连接器(18)包括接触针条(18a)和接触插座(18b)。
6.根据权利要求5所述的驱动单元,其特征在于,所述接触针条(18a)设置在所述第一印刷电路板(12)的顶侧(12a),所述接触插座(18b)设置在所述第二印刷电路板(13)的底侧(13b)。
7.根据权利要求5所述的驱动单元,其特征在于,所述接触针条(18a)设置在所述第二印刷电路板(13)的底侧(13b),所述接触插座(18b)设置在第一印刷电路板(12)的顶侧(12a)。
8.根据权利要求1所述的驱动单元,其特征在于,电机驱动器(22)布置在所述第一印刷电路板(12)上。
9.根据权利要求1所述的驱动单元,其特征在于,所述第二印刷电路板(13)在边缘区域具有用于供电电缆对(15)通过的第一凹部(30)和第二凹部(31)。
10.根据权利要求9所述的驱动单元,其特征在于,所述第二印刷电路板(13)在边缘区域具有用于控制电缆对(16)通过的第三凹部(32)。
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