DE102006034991A1

DE102006034991A1 - Elektrische Servolenkungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102006034991A1
Application number: DE102006034991A
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Tominaga; Yasushi Yamaguchi; Tadayuki Fujimoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-03-06
Filing date: 2006-07-28
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2026-07-29
Also published as: JP2007237790A; US7635046B2; JP4353951B2; US20070205038A1; DE102006034991B4

Abstract

Eine elektrische Servolenkungsvorrichtung benötigt kein externes Verbindungselement, das zwischen einem Leistungshauptkörper und einem Steuerhauptkörper verbindet, und kann dadurch in der Größe und in den Kosten reduziert werden und die Verlässlichkeit der elektrischen Verbindung zwischen dem Leistungshauptkörper und dem Steuerhauptkörper kann verbessert werden. Hochstromteile, die den Leistungshauptkörper bilden, und Niederstromteile, die den Steuerhauptkörper bilden, sind auf gegenüberliegenden Seiten einer Platine montiert und sind über Leiterschichten der Platine und durch darin eingeformte Löcher elektrisch miteinander verbunden.

Description

1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Servolenkungsvorrichtung, die mit einem Elektromotor zum Ausgeben eines Unterstützungsdrehmoments an ein Lenkrad eines Fahrzeugs und mit einer Steuereinheit zum Steuern des Antriebs des elektrischen Motors ausgestattet ist.

2. Beschreibung des Stands der Technik

In der Vergangenheit war eine elektrische Servolenkungsvorrichtung bekannt, die mit einem Elektromotor zum Ausgeben eines Unterstützungsdrehmoments an das Lenkrad eines Fahrzeugs und mit einer Steuereinheit ausgestattet ist, die auf dem Elektromotor montiert ist, um den Antrieb des Elektromotors zu Steuern (vgl. beispielsweise ein erstes Patentdokument: japanische Patentanmeldung, Offenlegungsschrift Nr. 2005-212722).

Die Steuereinheit der elektrischen Servolenkungsvorrichtung umfasst eine Leistungsplatine, auf welcher Hochstromteile wie eine Vielzahl von Halbleiterschaltelementen zum Schalten des Stroms des Elektromotors, Kondensatoren zum Absorbieren von Stromwellen etc. montiert sind, eine Steuerplatine, auf welcher Niederstromteile wie ein Mikrocomputer zum Erzeugen eines Antriebssignals zum Steuern des Antriebs der Halbleiterschaltelemente etc. montiert sind und ein Gehäuse, in welches eine elektrisch leitende Platine, die ein Verdrahtungsmuster bildet, und Motoranschlüsse mit einem isolierenden Harz eingegossen sind. Diese Komponenten bilden eine dreilagige Struktur, in welcher die Leistungsplatine, das Gehäuse und die Steuerplatine in dieser Anordnung übereinander laminiert sind.

In der oben genannten elektrischen Servolenkungsvorrichtung hat die Steuereinheit die dreilagige Struktur, umfassend die Leistungsplatine, das Gehäuse und die Steuerplatine, so dass die Höhe der Steuereinheit insgesamt groß wird, und Verbindungselemente zum elektrischen Verbindung der Leistungsplatine, des Gehäuses und der Steuerplatine miteinander sind notwendig, wodurch die Anzahl der verbundenen Orte anwächst.

Dadurch ergibt sich das folgende Problem. Die Vorrichtung wird in ihrem Abmessungen groß und zusätzliche Teile und Zubehör werden benötigt, um die Vorrichtung zusammensetzen, wodurch die Herstellungskosten anwachsen und die Verlässlichkeit der elektrischen Verbindungen reduziert wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Daher dient die vorliegende Erfindung dazu, das oben genannte Problem zu umgehen und hat zum Ziel, eine elektrische Servolenkungsvorrichtung bereitzustellen, die in ihrer Größe und ihrem Preis reduziert werden kann und in der die Verlässlichkeit der elektrischen Verbindungen verbessert werden kann, indem eine Leistungsplatine, ein Gehäuse und eine Steuerplatine als eine einzige Multischichtplatine oder -substrat ausgebildet werden, wodurch Verbindungselemente zum elektrischen Verbinden der Leistungsplatine, des Gehäuses und der Steuerplatine miteinander unnötig werden.

Mit der oben genannten Aufgabe im Sinn wird nach der vorliegenden Erfindung eine elektrische Servolenkungsvorrichtung bereitgestellt, umfassend einen Elektromotor zum Ausgeben eines Unterstützungsdrehmoments an ein Lenkrad eines Fahrzeugs und eine Steuereinheit zum Steuern des Antriebs des Elektromotors. Die Steuereinheit umfasst: einen Leistungshauptkörper, umfassend eine Vielzahl von Halbleiterschaltelementen zum Schalten eines Stroms, mit dem der Elektromotor der Drehmomentunterstützung des Lenkrechts entsprechend versorgt wird, und eine Vielzahl von Hochstromteilen, umfassend Kondensatoren zum Absorbieren von Wellen im Strom; einen Steuerhauptkörper, der eine Vielzahl von Niederstromteilen umfasst, die ihrerseits einen Mikrocomputer zum Erzeugen von Antriebssignalen zum Steuern des Antriebs der Halbleiterschaltelemente abhängig von dem Lenkdrehmoment des Lenkrads umfassen; eine Platine, die eine Vielzahl von isolierenden Schichten und eine Vielzahl von Leiterschichten hat, die Verdrahtungsmuster bilden und übereinander laminiert sind und eine Vielzahl von Durchbrechungen, die durch sie hindurch eingeformt sind, wobei der Leistungshauptkörper und der Steuerhauptkörper darauf montiert sind; und eine Wärmesenke, welche die Platine aufnimmt und die aus einem Metallmaterial von hoher Leitfähigkeit gemacht ist. Die Hochstromteile und die Niederstromteile sind jeweils auf gegenüberliegenden Flächen der Platine montiert und durch die Leiterschichten und die Durchbrechungen miteinander elektrisch verbunden.

Nach der elektrischen Servolenkungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist es, indem eine Leistungsplatine, ein Gehäuse und eine Steuerplatine als eine einzige Vielschichtplatine gebildet werden, möglich, die Größe und die Kosten der Vorrichtung zu reduzieren und die Verlässlichkeit der elektrischen Verbindungen zu verbessern, wodurch individuelle Verbindungselemente zum elektrischen Verbinden der Leistungsplatine, des Gehäuses und der Steuerplatine miteinander unnötig werden.

Die oben genannten und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, die zusammen mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet werden sollte, noch klarer offenbart.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittsansicht, die eine elektrische Servolenkungsvorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
2 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, die die elektrische Servolenkungsvorrichtung aus 1 zeigt.
3 ist eine Querschnittsansicht, die Halbleiterschaltelemente einer Steuereinheit und ihre Umgebungsbereiche zeigt.
4 ist eine Teilschnittansicht, die ein Verbindungselement zeigt, das einen Elektromotor und die Steuereinheit elektrisch miteinander verbindet.
5 ist eine Teilschnittansicht, die einen Sensorverbinder zeigt, der einstückig mit dem Verbindungselement ausgebildet ist.
6 ist eine Teilansicht von unten, wenn der Sensorverbinder aus 5 von einer Wärmesenke aus betrachtet wird.
7 ist eine Teilschnittansicht, die einen Leistungsverbinder einer Verbindereinheit zeigt.
8 ist eine Teilschnittansicht, die einen Signalverbinder und einen Drehmomentsensorverbinder der Verbindereinheit zeigt.
9 ist eine Teilschnittansicht, die eine Platine der die Halbleiterschaltelemente umgebenden Bereiche zeigt.
Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
Nun wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In den jeweiligen Figuren sind die gleichen oder sich entsprechende Elemente oder Teile durch die gleichen Bezugsnummern oder Buchstaben identifiziert.
Ausführungsbeispiel 1
1 ist eine Querschnittsansicht, die eine elektrische Servolenkungsvorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. 2 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, welche die elektrische Servolenkungsvorrichtung aus 1 zeigt.
In dieser Figur wird in dieser elektrischen Servolenkungsvorrichtung ein Elektromotor 1 in der Form eines dreiphasigen, bürstenlosen Motors verwendet.
Der Elektromotor 1 ist mit einer Ausgangswelle 2, einem Rotor 4 mit einem Permanentmagneten 3, der acht fest mit der Ausgangswelle 2 verbundene magnetische Pole hat, einem um den Rotor 4 herum angeordneten Stator 5 und einem an einer Ausgangsseite der Ausgangswelle 2 angeordneten Rotationspositionssensor 6 zum Detektieren der Rotationsposition des Rotors 4 ausgestattet.
Der Stator 5 hat zwölf vorspringende Pole 7, die dem Außenumfang des Permanentmagneten 3 gegenüber liegen, Isolatoren 8 sind jeweils an diesen vorspringenden Polen 7 befestigt und Armaturwicklungen 9, die um den Isolator 8 gewickelt sind und mit drei Phasen U, V und W verbunden sind. Die Armaturwicklungen haben ihre drei Endbereiche jeweils mit drei Wicklungsanschlüssen 10 verbunden, die sich an der Ausgangsseite der Ausgangswelle 2 in axialer Richtung erstrecken.
Der Rotationspositionssensor 6 ist aus einem Geber aufgebaut und hat einen Rotor 6a und einen Stator 6b. Der Außendurchmesser oder die Kontur des Rotors 6a ist in einer speziellen Kurve geformt, so dass der magnetische Leitwert eines diametralen Spalts oder einer Lücke zwischen dem Stator 6b und dem Rotor 6a sich in einer sinusartigen Weise dem relativen Winkel dazwischen entsprechend verändert. Eine Anregungsspule und zwei Sätze von Ausgangsspulen sind um den Stator 6b gewickelt, um eine Veränderung in der diametralen Lücke zwischen dem Rotor 6a und dem Stator 6b zu detektieren und Zweiphasen-Ausgangsspannung zu erzeugen, die sich in einer Sinuswelle und einer Cosinuswelle verändern.
Der Elektromotor 1 ist fest mit einem Temporeduktionsmechanismus von der Form eines Reduktionsgetriebes 11 verbunden. Das Reduktionsgetriebe 11 umfasst ein Getriebegehäuse 13, an welchem ein Gehäuse 12 des Elektromotors 1 befestigt ist, ein Schneckenrad 15 ist im Getriebegehäuse 13 angeordnet, um die Rotation der Ausgangswelle 2 zu verlangsamen und ein Schneckenrad 15 steht im ineinander greifenden Eingriff mit dem Schneckengetriebe 14. Das Schneckengetriebe 14 ist in einem Endbereich desselben nahe dem Elektromotor 1 als ein Keil ausgebildet. Eine Kupplung 16 mit einem an ihrer Seite eingeformten Keil ist auf einen Endbereich der Ausgangswelle 2 nahe dem Reduktionsgetriebe 11 auf gepresst. Daher sind die Kupplung 16 und ein Endbereich des Schneckengetriebes 14 miteinander über ihre Keile gekoppelt, so dass Drehmoment von dem Elektromotor 1 auf das Reduktionsgetriebe 11 übertragen werden kann.
Die Steuereinheit 20 zum Steuern des Antriebs des Elektromotors ist durch Schrauben 55 fest an einer Klammer 12a gesichert, welche an einen oberen Bereich des Gehäuses 12 des Elektromotors 1 angeformt ist, wie in 2 dargestellt.
Die Steuereinheit 20 umfasst eine Wärmesenke 21 aus Aluminium mit hoher thermischer Leitfähigkeit, eine Platine 22, die in der Wärmesenke 21 angeordnet ist, eine Abdeckung 23, die aus Aluminium gebildet ist, mit der Wärmesenke 21 zusammenwirkt, um die Schaltplatine 22 etc. in ihrem Inneren aufzunehmen.
Die Wärmesenke 21, die Platine 22 und die Abdeckung 23 sind parallel zueinander in der axialen Richtung des Elektromotors angeordnet, und die Wärmesenke 21 ist fest mit der Klammer 12a des Elektromotors 1 durch die Schrauben 55 verbunden. Die Platine 22 ist durch Schrauben 54 fest an der Wärmesenke 21 gesichert, und zwar derart, dass ein Randbereich desselben sandwichartig zwischen der Wärmesenke 21 und der Abdeckung 23 liegt.
Die Platine 22 ist, wie in 3 bis 5 und 7 bis 9 dargestellt, aus einem sechsschichtigen Substrat gebildet und umfasst äußere Leiterschichten 26a, 26f, jeweils in Form einer Kupferschicht mit einer Dicke von 60 μm. An der inneren Seite der äußeren Leiterschichten 26a, 26f sind fünf Zwischenschicht-Isolationsschichten 27a, 27b, 27c, 27d, 27e und vier Leiterschichten 26b, 26c, 26d, 26e aus Kupfer alternierend übereinander laminiert. Die inneren Leiterschichten 26b, 26c, 26d, 26e sind aus einer Kupferschicht mit einer Dicke von 105 μm gebildet, was mehr ist als die Dicke jeder der äußeren Schichten 26a, 26f.
Die Platine 22 hat Durchbrechungen 28a, 28c, 28d, 28e, 28f, 28g, 28h durch sich hindurch geformt. Eine verkupferte Schicht ist an einer inneren Fläche von jeder der Durchbrechungen 28a, 28c bis 28h gebildet. Die verkupferte Schicht ist elektrisch mit den Leiterschichten 26a, 26b, 26c, 26d, 26e, 26f verbunden, die durch die Durchbrechungen 28a, 28c bis 28h frei liegen, so dass individuelle Verdrahtungsmuster gebildet werden.
Hochstromteile wie Halbleiterschaltelemente (beispielsweise FET) Q1 bis Q6, die einen dreiphasigen Brückenschaltkreis zum Schalten des Motorstroms des Elektromotors 1 bilden, Nebenanschlusswiderstände 31, die den Strom des Elektromotors 1 detektieren etc., sind durch Verlöten der äußeren leitenden Schicht 26f der Platine 22 an ihrer Oberfläche nahe der Abdeckung 23 auf die Oberfläche montiert.
Ferner sind Hochstromteile wie Kondensatoren 30 zum Absorbieren von Wellen des Motorstroms, eine Spule 34 zum Vermeiden, dass elektromagnetisches Rauschen, das beim Schalten der Halbleiterschaltelemente Q1 bis Q6 erzeugt wird, nach außen fließt etc., durch Löten auf die äußerste Leiterschicht 26a der Platine 22 auf deren Oberfläche nahe der Wärmesenke 21 oberflächenmontiert.
Ein Leistungshauptkörper 22a, der die Hochstromteile wie die Halbleiterschaltelemente Q1 bis Q6, die Nebenanschlusswiderstände 31, die Kondensatoren 30, die Spule 34 etc. umfasst, ist auf der Platine 22 an der rechten Seite in einer Längsrichtung derselben montiert, wie in 2 dargestellt.
Jedes dieser Hochstromteile, die den Leistungshauptkörper 22a bilden, ist von einem oberflächenmontierbaren Teil gebildet.
Die inneren Leiterschichten 26b, 26c, 26d, 26e der Platine 22 sind jeweils mit einer großen Dicke ausgebildet, so dass sie in der Lage sind, einen hohen Strom zu leiten und eine große Wärmedissipation zu erreichen. Andererseits haben die äußersten Leiterschichten 26a, 26f, auf welchen die Teile montiert sind, jeweils eine geringere Dicke als die inneren Leiterschichten 26b, 26c, 26d, 26e.
3 ist eine Querschnittsansicht, die Halbleiterschaltelemente Q1 bis Q6 der Steuereinheit und ihre Umgebungsbereiche zeigt.
Ein hochgradig thermisch leitfähiges Material in der Form von hochgradig thermisch leitfähigem Harz 33 ist in das Innere der Durchbrechungen 28a, die eine verkupferte Schicht an ihrer Innenfläche angeformt haben, eingefüllt. Ein hochgradig wärmeleitendes Isolationsmaterial in der Form eines thermisch leitfähigen und elektrisch isolierenden Blatts 24 ist zwischen die äußerste Leiterschicht 26a und die Wärmesenke 21 gelegt. Das wärmeleitende und elektrisch isolierende Blatt 24 ist in einem gegenüber den Halbleiterschaltelementen Q1 bis Q6 mit der dazwischen sandwichartig angeordneten Platine 22 breiter ausgebildet. Daher hat das wärmeleitende und elektrisch isolierende Blatt 24 eine größere Fläche als diejenige eines Bereichs, in welchem die Halbleiterschaltelemente Q1 bis Q6 angeordnet sind.
Ferner sind die Halbleiterschaltelemente Q1 bis Q6 auf die äußerste Leiterschicht 26f der Platine 22 jeweils über Wärmedissipationsplatten (Wärmeverteiler) hs verlötet. Ein hochgradig wärmeleitendes Isolationsmaterial in der Form eines thermisch leitfähigen und elektrisch isolierenden Blatts 25 ist in der Nähe der Halbleiterschaltelemente Q1 bis Q6 auf der Leiterschicht 26f angeordnet. Das wärmeleitfähige und elektrisch isolierende Blatt 25 steht in Oberflächenkontakt mit einem vorspringenden Bereich 23a, der auf der Dicke oder oberen Fläche der Abdeckung 23 ausgebildet ist, so dass er in Richtung der Seite der Platine 22 vorspringt.
Daher stehen die Halbleiterschaltelemente Q1 bis Q6 und ihre Randbereiche der Schaltplatine 22 über das wärmeleitfähige und elektrisch isolierende Blatt 25 auf der Seite der Wärmesenke in flächigem Kontakt mit der Wärmesenke 21 und stehen ferner durch das wärmeleitfähige und elektrisch isolierende Blatt 25 an der gegenüberliegenden Seite der Wärmesenke 21 in flächigem Kontakt mit dem vorspringenden Bereich 23a der Abdeckung.
Ein wärmeleitfähiges Blatt 29, welches ein hervorragendes Wärmedissipationsmaterial mit einer hohen Leitfähigkeit und Flexibilität ist, ist zwischen den unteren Flächen der Kondensatoren 30 und der Wärmesenke 21 angeordnet, wie in 2 dargestellt.
Hier ist die Dicke jeder der äußeren Leiterschichten 26a, 26f aus 60 μm eingestellt und die Dicke jeder der inneren Leiterschichten 26b, 26c, 26d, 26e ist auf 105 μm eingestellt, dies ist jedoch ein Beispiel, und es können natürlich andere Werte eingestellt werden.
Ferner kann, wenn eine Erhöhung des Wärmewiderstands der Platine 22 zugelassen wird, das hochgradig wärmeleitfähige Harz 33 nicht in die Durchbrechung 28a eingefüllt werden.
Ein Bindematerial von hoher Wärmeleitfähigkeit und hoher elektrischer Isolation kann anstelle der wärmeleitfähigen und elektrisch isolierenden Blätter 24, 25 verwendet werden.
Auch kann anstelle des wärmeleitfähigen Blatts 29 ein Bindemittel von hoher Wärmeleitfähigkeit verwendet werden.
Das wärmeleitfähige und elektrisch isolierte Blatt 24 muss nicht notwendigerweise über die ganze Erstreckung des Bereichs, in welchem die Halbleiterschaltelemente Q1 bis Q6 angeordnet sind, ausgebildet werden, sondern kann stattdessen in individuellen Flächen angeordnet werden, die jeweils den individuellen Halbleiterschaltelementen Q1 bis Q6 gegenüberliegend angeordnet sind.
Ferner kann anstatt des wärmeleitfähigen und elektrisch isolierenden Blatts 25 ein wärmeleitfähiger Isolator von einer säulenartigen Form mit einer vergrößerten Gesamthöhe verwendet werden, dessen eine Endfläche in flächigem Kontakt mit der flachen Abdeckung und dessen andere Endfläche in flächigem Kontakt mit der Leiterschicht 26f angeordnet ist.
Der Mikrocomputer 22 ist durch Verlöten auf der äußersten Leiterschicht 26f der Platine 22 montiert und Niederstromteile wie umgebende Schaltkreiselemente, die einen Treiberschaltkreis (nicht dargestellt) und einen Motorstrom-Detektionsschaltkreis (nicht dargestellt) umfassen, sind durch Verlöten auf den Leiterschichten 26a, 26f auf den gegenüberliegenden Seiten der Platine 22 montiert.
Ein Steuerhauptkörper 22b, der aus Niederstromteilen wie dem Mikrocomputer 22, seinen umgebenden Schaltkreiselementen etc. zusammengesetzt ist, ist auf der Platine 22 an ihrer linken Seite in ihrer Längsrichtung montiert, wie in 2 dargestellt.
Der Mikrocomputer 32 berechnet abhängig von dem Motorstrom, der in den Motor 1 durch ein Ende des Nebenkreiswiderstands 31 fließt und der von dem Motorstrom-Detektionsschaltkreis (nicht dargestellt) detektiert wird, und von einem Lenkmomentsignal von einem Drehmomentsensor (nicht dargestellt) ein Unterstützungsdrehmoment, und berechnet ein dem Unterstützungsdrehmoment entsprechenden Strom, indem er den Motorstrom und die Rotationsposition des Motors 4, die von dem Rotationspositionssensor 6 detektiert wird, rückgekoppelt wird. Dann gibt der Mikrocomputer 32 Treibersignale zum Steuern der Halbleiterschaltelemente Q1 bis Q6 des Brückenschaltkreises aus.
Zusätzlich weist der Mikrocomputer, obwohl nicht dargestellt, eine bekannte Selbstdiagnosefunktion zusätzlich zu einem Analog/Digital-Wandler, einem Pulsweitenmodulations-Zeitschaltkreis etc. auf und führt jederzeit Selbstdiagnose aus, um zu bestimmen, ob das System normal arbeitet, so dass es den Motorstrom beim Auftreten der Abnormalität unterbrechen kann.
Der Leistungshauptkörper 22a, der aus den Hochstromteilen aufgebaut ist, und der Steuerhauptkörper 22b, der aus den Niederstromteilen aufgebaut ist, sind auf der einzigen Platine 22 montiert, und die individuellen Stromteile sind elektrisch durch die Leiterschichten 26a bis 26f und durch die Löcher 28a, 28c bis 28h miteinander verbunden, wobei eine Signalübertragung zwischen dem Steuerhauptkörper 22b und dem Leistungshauptkörper 22a durch die Leiterschichten 26a bis 26f und durch die Löcher 28a, 28c bis 28h, die in die Platine 22 eingeformt sind, durchgeführt wird.
4 ist eine Teilschnittansicht, die ein Verbindungselement 40 zeigt, welches den Elektromotor 1 und die Steuereinheit 20 elektrisch miteinander verbindet.
In dem Verbindungselement 40 ist ein elektrischer Leiter 41 (im Folgenden einfach als Leiter bezeichnet) in einen isolierten Harzkörper 40a durch miteinander Vergießen verbunden, und der Leiter 41 ist aus einer ersten Leiterplatte 41a und einer zweiten Leiterplatte 41b aufgebaut, welche an ihrem einen Ende durch Schweißen mit der ersten Leiterplatte 41a verbunden ist.
Die erste Leiterplatte 41a hat ihr anderes Ende von dem isolierenden Kunstharzkörper 40a frei liegend, um Presspassungsanschlüsse 41p zu bilden, und die zweite Leiterplatte 41b ist an dem anderen Ende derselben mit Motoranschlüssen Mm ausgebildet.
Die Presspassungsanschlüsse 41p sind in eine Vielzahl von entsprechenden Durchbrüchen 28c eingepresst, von denen jeder an einer Innenfläche eine verkupferte Schicht hat, um eine elektrische Verbindung zwischen der Leiterplatte 41 und den Leiterschichten 26a bis 26f herzustellen.
Andererseits springen die Motoranschlüsse Mm von einem Öffnungsbereich 21a, der in die Wärmesenke 21 eingeformt ist, vor. Die Motoranschlüsse Mm werden in den Elektromotor 1 eingesteckt und elektrisch mit den Wicklungsanschlüssen 10 verbunden, um so eine elektrische Verbindung zwischen dem Elektromotor 1 und der Steuereinheit 20 herzustellen.
Die Presspassungsanschlüsse 41p müssen eine hohe Stärke haben, um in die Durchbrechungen 28c in der Platine 22 eingepresst zu werden. Im Gegensatz dazu sind die Abstände zwischen der Platine 22 und den einzelnen Wicklungsanschlüssen 10 groß, so dass die Motoranschlüsse Mm einen geringen elektrischen Widerstand haben müssen, und die Motoranschlüsse Mm müssen ferner eine geringe Steifigkeit haben, um die Anpassung einer Positionsversetzung zwischen den Motoranschlüssen Mm und den Wicklungsanschlüssen 10 zu erlauben, selbst wenn die Versetzung durch die Montagegenauigkeit der Motoranschlüsse Mm und/oder der Wicklungsanschlüsse 10 bedingt ist.
Daher ist der Leiter 41 aus zwei Elementen aufgebaut, umfassend die erste Leiterplatte 41a und die zweite Leiterplatte 41b, und die erste Leiterplatte 41a ist aus Phosphorbronze von hoher mechanischer Stärke und die zweite Leiterplatte 41b ist aus einer Kupferlegierung mit hoher elektrischer Leitfähigkeit von IACS 80% oder mehr hergestellt. Zudem hat die erste Leiterplatte 41a eine Dicke von 0,8 mm, und die zweite Leiterplatte 41b hat eine Dicke von 0,6 mm.
5 ist eine Teilschnittansicht, die einen einstückig mit dem Verbinderelement 42 ausgebildeten Sensorverbinder 42 zeigt, und 6 ist eine Teilansicht des Sensorverbinders 42 von unten, wenn der Sensorverbinder aus 5 von der Seite der Wärmesenke aus betrachtet wird.
Der Sensorverbinder 42 ist über den Verbinder 43 des Elektromotors 1 mit dem Rotationspositionssensor 6 verbunden, so das ein Signal des Rotationspositionssensors 6 an den Mikrocomputer 32 gesendet werden kann.
Der Sensorverbinder 42 hat sechs Sensoranschlusselemente Sm, die einstückig mit einem isolierten Kunstharzkörper 40a vergossen sind. Jedes der Sensoranschlusselemente Sm ist an einem seiner Enden mit einem Presspassungsanschluss Smp und an seinem anderen Ende mit einem Verbinderanschluss Smc ausgebildet.
Die Presspassungsanschlüsse Smp liegen von dem isolierenden Kunstharzkörper 40a frei und sind in die Durchbrechungen 28d in der Platine 22 eingepresst, wodurch sie elektrisch mit dem Steuerhauptkörper 22b verbunden sind.
Um die Größe der Vorrichtung zu reduzieren, ist der Sensorverbinder 42 so ausgebildet, dass jeder Verbinderanschluss Smc im Querschnitt eine quadratische Form annimmt und eine Anschlussbreite von 0,64 mm und eine Anschlussdicke von 0,64 mm hat.
In diesem Sensorverbinder 42 ist ein Abstand L3 zwischen den benachbarten Verbinderanschlüssen Smc, die in einer Reihe angeordnet sind, auf 2 mm eingestellt, und jeder der Durchbrüche 28d hat einen Lochdurchmesser von 1 mm, in welchen ein entsprechender Presspassungsanschluss Smp eingepresst ist.
Falls jedes Sensoranschlusselement Sm von der Form her linear ist, sind jedoch die Presspassungsanschlüsse Smp ebenfalls in einer Reihe mit Intervallen von 2 mm angeordnet, wenn die Verbinderanschlüsse Smc in einer Reihe mit Intervallen von 2 mm angeordnet sind. In diesem Fall werden die Intervalle zwischen den benachbarten Durchbrüchen 28d ebenfalls auf 2 mm gesetzt, und der Abstand zwischen den inneren Flächen der benachbarten Durchbrüche 28d, die jeweils einen Lochdurchmesser von 1 mm haben, wird 1 mm.
Die Presspassungsanschlüsse Smp werden in die einzelnen Durchbrüche 28d jeweils eingepresst, wobei der Abstand zwischen solchen benachbarten Durchbrüchen 28d kurz ist, die Zwischenschicht-Isolationsschichten 27a bis 27e zwischen den benachbarten Durchbrüchen 28d werden beschädigt und die Isolationsleistungsfähigkeit derselben wird reduziert.
In diesem Ausführungsbeispiel werden durch rechtwinkliges Biegen eines Zwischenbereichs jedes Sensoranschlusselements Sm an zwei Stellen in unterschiedlichen Richtungen die Verbinderanschlüsse Smc in einer Reihe angeordnet, wobei zwei Reihen von Presspassunganschlüssen Smp an den gegenüberliegenden Seiten der Reihe der Verbinderanschlüsse Smc jeweils angeordnet werden, wie in 6 dargestellt.
Dadurch werden ein Abstand L4 zwischen den benachbarten Presspassungsanschlüssen Smp auf den gegenüberliegenden Seiten und ein Abstand L5 zwischen den benachbarten Presspassungsanschlüssen Smp auf der gleichen Seite vergrößert und gleichzeitig wird ein Abstand zwischen den benachbarten Durchbrüchen 28d notwendigerweise ebenfalls vergrößert. Beispielsweise wird der Abstand L5 zwischen den Presspassungsanschlüssen Smp zweimal auf 4 mm vergrößert.
Entsprechend wird der Abstand zwischen den inneren Flächen der benachbarten Durchbrüche 28d mit einem Lochdurchmesser von 1 mm 3 mm groß, so dass Beschädigungen der Zwischenschicht-Isolationsschichten 27a bis 27e zwischen den benachbarten Durchbrüchen 28d reduziert werden können, so dass es möglich wird, die Reduktion der Isolationsleistungsfähigkeit derselben zu verringern.
Hier wird angemerkt, dass die Presspassungsanschlüsse Smp in zwei Reihen auf gegenüberliegenden Seiten der in der einzigen Reihe angeordneten Verbinderanschlüsse Smc am Rand angeordnet werden, sie können jedoch auch beispielsweise in drei Reihen angeordnet werden.
Obwohl der Abstand zwischen den benachbarten Durchbrüchen 28d auf 4 mm eingestellt ist, ist dieser ferner nicht auf eine solche Dimension beschränkt und kann auf einen optimalen Abstand im Hinblick auf andere Faktoren wie das Material der Zwischenschicht-Isolationsschichten 27a bis 27e etc. eingestellt werden.
7 ist eine Teilschnittansicht, die einen Leistungsverbinder 45 einer Verbindereinheit 44 zeigt. 8 ist eine Teilschnittansicht, die einen Signalverbinder 46 und einen Drehmomentsensorverbinder 47 der Verbindereinheit 44 zeigt.
Die Verbindereinheit 44 ist von dem Leistungsverbinder 45, der elektrisch mit einer (nicht dargestellten) Batterie eines Fahrzeugs verbunden ist, dem Signalverbinder, zu und von dem Signale an eine Fahrzeugseite durch eine externe Verdrahtung ein- und ausgegeben werden, und den Drehmomentsensorverbinder 47, von und zu dem ein Signal eines (nicht dargestellten) Drehmomentsensors durch eine externe Verdrahtung ein- und ausgegeben wird, umfasst.
Der Leistungsverbinder 45, der Signalverbinder 46 und der Drehmomentsensorverbinder 47 haben ein Leistungsanschlusselement 45a, ein Signalanschlusselement 46a und jeweils Drehmomentsensoranschlusselemente 47a, die einstückig mit einem Verbindergehäuse 44a der Verbindereinheit 44 durch Einlassgießen vergossen sind.
Wie in den 7 und 8 dargestellt, sind jedes Signalanschlusselement 45a und jedes Drehmomentsensoranschlusselement 47a an ihrem einen Ende jeweils mit Presspassungsanschlüssen 45p, 46p, 47p ausgebildet.
Die Presspassungsanschlüsse 45p, 46p, 47p sind jeweils in die Durchbrüche 28e, 28f, 28g eingepresst, die an ihren inneren Flächen ausgebildete verkupferte Schichten aufweisen.
Wie in 7 dargestellt, sind die Presspassungsanschlüsse 45p jeweils in die Durchbrüche 28e eingepresst, wobei das Leistungsanschlusselement 45a des Leistungsverbinders 45 und die Leiterschichten 26a bis 26f elektrisch miteinander verbunden werden.
Ferner werden die Presspassungsanschlüsse 46p, 47p jeweils in die Durchbrüche 28f, 28g eingepresst, so dass die Signalanschlusselemente 46a des Signalverbinders 46 und die Drehmomentsensoranschlusselemente 47a des Drehmomentsensorverbinders 47 jeweils mit den Leiterschichten 46a, 46f verbunden werden.
Ähnlich zu dem Sensorverbinder 42 sind Anschlüsse der Signalanschlusselemente 46a an einer den Presspassungsanschlüssen 46p gegenüberliegenden Seite und Anschlüsse der Drehmomentsensoranschlusselemente 47a an einer den Presspassungsanschlüssen 47p gegenüberliegenden Seite jeweils in einer Reihe angeordnet, wobei die Presspassungsanschlüsse 46p, 47p jeweils in zwei Reihen angeordnet sind.
Daher können einzelne Abstände zwischen den benachbarten Presspassungsanschlüssen 46p, 47p vergrößert werden und analog können individuelle Abstände zwischen den benachbarten Durchbrüchen 28f, 28g vergrößert werden.
Die Presspassungsanschlüsse 41p des Verbinderelements 40, die Presspassungsanschlüsse Smp des Sensorverbinders 42, die einstückig mit dem Verbinderelement 40 ausgebildet sind, und die Presspassungsanschlüsse 45p, 46p, 47p der Verbindereinheit 44 sind von der Seite des Elektromotors aus in die Durchbrüche 28c, 28d, 28e, 28f, 28g eingepresst.
9 ist eine Teilschnittansicht der Platine 22 um die Halbleiterschaltelemente Q1 bis Q6.
Ein Paar von Wärmedissipationsplatten 35, die jeweils Presspassungsanschlüsse 35p an einem ihrer Enden haben und sind aufrecht auf den gegenüberliegenden Seiten der Halbleiterschaltelemente Q1 bis Q6, die an der kurzen Seite der rechteckigen Platine 22 angeordnet sind, angeordnet.
Die Presspassungsanschlüsse 45p sind in eine Vielzahl von Durchbrüchen 28a eingepresst, die an ihren inneren Flächen verkupferte Schichten haben.
Da die Wärmedissipationsplatten 35 in der Nähe der Halbleiterschaltelemente Q1 bis Q6 angeordnet sind, wird die von den Halbleiterschaltelementen Q1 bis Q6 generierte Wärme über die Leiterschicht 26f, die Durchbrüche 28a, die Leiterschichten 26a bis 26f und die Durchbrüche 28h von den Wärmedissipationsplatten 35 dissipiert.
Die Presspassungsanschlüsse 41p, 45p, durch welche ein starker Strom fließt, haben jeweils eine Länge eines Flächenkontakts, mit welchem sie in Kontakt mit den Durchbrüchen 28c, 28e stehen, die sich bis in die Nähe der Leiterschichten 26b, 26e erstreckt, um in Flächenkontakt mit zumindest zwei inneren Leiterschichten 26c, 26e aus den inneren Schichten der Platine 22 in Kontakt zu treten, wie in 4 oder 7 dargestellt.
Daher werden, selbst wenn Variationen in den eingepressten Positionen der Presspassungsanschlüsse 41p, 45p nach dem Einpressen in die Durchbrüche 28c, 28e eingepresst sind, auftreten, die Presspassungsanschlüsse 41p, 45p in Flächenkontakt mit den Leiterschichten 26c, 26d durch die metallbeschichteten Schichten auf den Innenflächen der Durchbrüche 28c, 28e gebracht, und zwar in einer verlässlichen Weise, solange die Variation oder der Positionsversatz nicht groß ist.
Zudem ist, da die Leiterschichten 26c, 26d mit einer Dicke ausgebildet sind, die größer als diejenige von jedem der äußeren Leiterschichten 26a, 26f ist, der elektrische Widerstand eines Pfads, durch welchen eine großer Strom fließt, klein, und der Spannungsabfall und die Wärmeerzeugung der eingepressten Bereiche oder Verbindungen kann unterdrückt werden.
Bei Öffnungen der Durchbrüche 28c, 28e wird ein Raum zum Aufnehmen von Schabgut oder ausgeschnittenen Spänen, die beim Einpressen der Presspassungsanschlüsse 41p, 45p erzeugt werden, gebildet.
Nun wird Bezug auf einen Zusammenbauvorgang der Servolenkungsvorrichtung, die wie oben aufgebaut ist, genommen.
Als Erstes wird der Elektromotor 1 zusammengebaut, und zu diesem Zweck wird der Permanentmagnet 3 fest mit der Ausgangswelle 2 verbunden und dann durch einen Magnetisierer auf acht Pole magnetisiert, woraufhin ein Innenring eines Lagers 50 auf die Ausgangswelle 2 aufgebracht wird, um den Rotor 4 zu bilden.
Anschließend werden die Armaturwicklungen 9 von U-, V- und W-Phasen jeweils um die 12 vorspringenden Pole 7 des Stators 5 durch die Isolatoren 8 hindurch an Stellen mit einem um 120° voneinander getrennten elektrischen Winkel gewickelt, so dass für jede der U-, V- und W-Phasen vier Wicklungen gebildet werden, so dass insgesamt 12 Wicklungen zur Verfügung stehen. Die jeweiligen U-Phasen-Wicklungsbereiche haben ihre Wicklungs-Anfangsenden und ihre Wicklungs-Schlussenden miteinander verbunden, um eine ganze U-Phasen-Armaturwicklung zu bilden, und die V-Phasen- und die W-Phasen-Armaturwicklungen sind in der gleichen Weise gebildet. Nach dem Aufbau der Armaturwicklungen der U-, V- und W-Phasen werden die Wicklungs-Schlussenden derselben jeweils miteinander verbunden, um einen neutralen Punkt bereitzustellen, wobei die Wicklungs-Anfangsenden der Armaturwicklungen der U-, V- und W-Phasen jeweils mit den Wicklungsanschlüssen 10 verbunden werden.
Dann wird Stator 5 mit den so gebildeten Wicklungen in ein Joch 17 eingepresst.
Anschließend wird, nachdem ein Außenring eines Lagers 41 fest mit dem Gehäuse 12 verbunden wurde, der Stator 6b des Rotationspositionssensors 6 fest mit dem Gehäuse 12 verbunden. Dann wird die Ausgangswelle 2 des Rotors 4 in einen Innenring des Lagers 51 eingesteckt. Nachdem ein Abstandhalter 52 über die Ausgangswelle 2 gepresst wurde, wird die Ausgangswelle 2 an dem Innenring des Lagers 51 befestigt. Ferner werden der Rotor 6a des Rotationspositionssensors 6 und die Kupplung 16 auf die Ausgangswelle 2 aufgepresst und dann wird das Joch 17, in welches der Stator 5 eingebaut ist, eingepasst und mittels Schrauben 53 an dem Gehäuse 12 befestigt.
Als Nächstes wird Bezug auf einen Zusammenbauvorgang der Steuereinheit 20 genommen.
Zuerst werden die Hochstromteile, wie die Halbleiterschaltelemente Q1 bis Q6, die Nebenschlusswiderstände 31 etc., welche den Leistungshauptkörper 22a bilden, und die Niederstromteile, wie den Mikrocomputer 32, seine Umgebungsstromkreiselemente etc., welche den Steuerhauptkörper 22b bilden, auf die Platine 22 montiert, so dass die individuellen Elektroden auf ihrer Oberfläche nahe der Abdeckung 23 mit einer Lötpaste bedeckt sind, und die Lötpaste wird dann unter Verwendung einer Rückflussvorrichtung geschmolzen, so dass die oben genannten jeweiligen Komponententeile mit den Elektroden der Platine 22 verlötet werden.
Genauso werden die Hochstromteile wie Kondensatoren, wie die Kondensatoren 30, die Spule 34 etc, die den Leistungshauptkörper 22a bilden und die Niederstromteile, die den Steuerhauptkörper 22b bilden, auf der Seite der Wärmesenke 21 auf die Oberfläche der Platine 22 montiert und eine Lötpaste, mit welcher Elektroden auf der Fläche der Platine 22 auf der Seite der Wärmesenke bedeckt sind, wird unter Verwendung einer Rückflussvorrichtung geschmolzen, so dass die jeweiligen oben genannten Teile auf die Elektroden der Platine 22 gelötet werden.
Die Presspassungsanschlüsse 41p, Smp, 45p, 46p, 47p, 35p des Anschlusselements 40, des Sensorverbinders 42, der Verbindereinheit 44 und der Wärmedissipationsplatten 35 werden von der Seite der Montagfläche der Kondensatoren 30 aus jeweils in die Durchgangsöffnungen 28c, 28d, 28e, 28f, 28g, 28h der Platine 22 eingepresst.
Anschließend wird die Platine mit den oben genannten, über das wärmeleitfähige und elektrisch isolierende Blatt 24 damit verbundenen Bauteilen auf der Wärmesenke 21 angeordnet und die Abdeckung 23 wird über das wärmeleitfähige und elektrisch isolierende Blatt 25 über dem Öffnungsbereich der Wärmesenke 21 auf der Platine 22 angeordnet und wird mittels Schrauben 54 fest auf der Wärmesenke 21 fixiert.
Anschließend werden der Elektromotor 1 und die Steuereinheit 20, die in der oben genannten Weise getrennt aufgebaut wurden, zusammengebaut.
Als erstes wird die Steuereinheit 20 mit Schrauben 55 fest mit der Klammer 12a des Elektromotors verbunden. Dabei werden der Verbinder 43 auf der Seite des Elektromotors 1 und der Verbinder 42 des Rotationspositionssensors 6 auf der Seite der Steuereinheit miteinander in Eingriff gebracht und elektrisch verbunden.
Schließlich wird der Zusammenbau der elektrischen Servolenkungsvorrichtung durch das Befestigen der Wicklungsanschlüsse 10 des Elektromotors und der Motoranschlüsse Mm der Steuereinheit 20 mittels Schrauben 56 zum elektrischen Verbinden derselben vervollständigt und der Elektromotor 1 und die Steuereinheit 20 sind integral miteinander verbunden.
Wie im oben beschrieben werden nach der elektrischen Servolenkungsvorrichtung nach diesem ersten Ausführungsbeispiel die den Leistungshauptkörper 22a bildenden Hochstromteile und die den Steuerhauptkörper 22b bildenden Niederstromteile jeweils auf den sich gegenüberliegenden Flächen der einzogen Platine 22 montiert und der Leistungshauptkörper 22a und der Steuerhauptkörper 22b sind über die Leiterschichten 26a bis 26f und die Durchgangsöffnungen 28a, 28c bis 28h der Platine 22 elektrisch miteinander verbunden.
Dadurch wird kein externes Verbindungsglied benötigt, das die Verbindung zwischen dem Leistungshauptkörper 22a und dem Steuerhauptkörper 22b herstellt, so dass die Vorrichtung in Größe und Preis reduziert werden kann und dass die Verlässlichkeit der Verbindung zwischen dem Leistungshauptkörper 22a und dem Steuerhauptkörper 22b verbessert werden kann. Entsprechend kann die Länge des elektrischen Pfads, durch welchen der Strom zwischen dem Leistungshauptkörper 22a und dem Steuerhauptkörper 22b fließt, verringert werden, so dass es möglich wird, einen elektrischen Leistungsverlust zu reduzieren und das Entstehen von elektromagnetischem Rauschen zu unterdrücken.
Zudem sind die Halbleiterschaltelemente Q1 bis Q6 auf einer Fläche der Platine 22 auf der Seite der Abdeckung 23 montiert und die Kondensatoren 30 sind auf der Fläche der Platine 22 auf der Seite der Wärmesenke 22 montiert, die der Seite der Abdeckung 23 gegenüberliegt. Dadurch muss die Abdeckung nicht mit einem vorstehenden Bereich, der in seiner Decke eingeformt ist, ausgestattet werden um die Kondensatoren 30 aufzunehmen, die große und breite Bauteile sind, so dass eine Abdeckung 23 mit einer flachen Decke verwendet werden kann, wodurch es möglich wird, die Größe der Vorrichtung insgesamt zu reduzieren.
Ferner ist die Vielzahl von Durchbrüchen 28a, die in einem Gebiet, in welchem die Halbleiterschaltelemente Q1 bis Q6 auf die Platine 22a montiert sind, eingearbeitet sind, an ihren Innenflächen mit jeweils metallbeschichteten Lagen ausgestattet, die elektrisch mit den oben genannten Leiterschichten 26a bis 26f verbunden sind. Daher wird die von den Halbleiterschaltelementen Q1 bis Q6 erzeugte Wärme durch die Durchbrüche 28a in einer geraden Linie geleitet, um zur Wärmesenke 21 abgeführt zu werden, wodurch die Wärmedissipation der Vorrichtung verbessert wird.
Ferner kann die von den Halbleiterschaltelementen Q1 bis Q6 etc. erzeugte Wärme auch zu den Leiterschichten 26a bis 26f durch die Durchbrüche 28a geführt werden, wodurch die Wärme in der Platine 22 gleichmäßig gemacht werden kann, so dass ein Temperaturanstieg von wärmeerzeugenden Stromteilen, welche den Leistungshauptkörper 22a bilden, ebenfalls unterdrückt werden kann.
Da ein hochgradig wärmeleitfähiges Material von der Form eines hochgradig wärmeleitfähigen Harzes 33 in die Durchbrüche 28a eingebracht ist, ist die Wärmeleitfähigkeit in den Durchbrüchen 28a hoch, so dass eine größere Menge von Wärme zu der Wärmesenke 21 abgeführt werden kann, wodurch die Wärmedissipation der Vorrichtung weiter verbessert wird.
Zudem ist die Platine 22 in einer Weise gebildet, dass jede der inneren Leiterschichten 26a bis 26e eine größere Dicke hat als jede der äußeren Leiterschichten 26a, 26f. Dadurch kann elektrischer Leistungsverlust reduziert werden, indem ein großer Strom durch die Leiterschichten 26b bis 26e fließen gelassen wird.
Ferner ist die Dicke jeder der äußersten Leiterschichten 26a, 26f dünner ausgebildet als diejenige jeder der inneren Leiterschichten 26b bis 26e, so dass die Stromteile auf den äußersten Leiterschichten 26a, 26f in einer verlässlichen Weise montiert werden können. Daher wird es möglich, Minuten oder Mikromuster zu bilden und die Teilemontagedichte (Packungsdichte) zu verbessern, wobei die Versorgung mit einem starken Strom und die hohe Packungsdichte miteinander in Einklang gebracht werden können, so dass die äußeren Dimensionen der Platine 22 und dadurch die Größe der Vorrichtung als Ganzes reduziert werden können.
Außerdem ist die Platine 22 durch das wärmeleitfähige und elektrisch isolierende Blatt 24, dessen äußerste Leiterschicht 26a ein hochgradig wärmeleitfähiges Isolationsmaterial ist, fest an der Wärmesenke 21 fixiert. Dadurch kann die Leistungsfähigkeit der Isolation zwischen der Platine 22 und der Wärmesenke 21 sichergestellt werden und Wärme in der Platine 22 kann in einer effizienten Weise auf die Wärmesenke 21 übertragen werden.
Zudem wird, wenn das wärmeleitfähige und elektrisch isolierende Blatt 24 zwischen die jeweiligen Flächen der äußersten Leiterschicht 26a, die den einzelnen Halbleiterschaltelementen Q1 bis Q6 und der Wärmesenke 21 gegenüber angeordnet sind, also wenn das wärmeleitfähige und elektrisch isolierende Blatt 24 nur für die geradlinigen Wärmepfade von den einzelnen Halbleiterschaltelementen Q1 bis Q6 angeordnet ist, die Wärme von den einzelnen Halbleiterschaltelementen Q1 bis Q6 durch das wärmeleitfähige und elektrisch isolierende Blatt 24 effizient auf die Wärmesenke 21 übertragen, so dass der vorteilhafte Effekt, dass das wärmeleitfähige und elektrisch isolierende Blatt 24 verkleinert wird, erreicht wird.
Da die Abdeckung 23 mit der äußersten Leiterschicht 26f durch das wärmeleitfähige und elektrisch isolierende Blatt 25 verbunden ist, wird die von den Halbleiterschaltelementen Q1 bis Q6 etc. erzeugte Wärme zu der Leiterschicht 26f geleitet und von da aus über das wärmeleitfähige und elektrisch isolierende Blatt 25 zu der Abdeckung 23 abgeführt, so dass die Wärmedissipation der Vorrichtung verbessert werden kann.
Ferner ist die Abdeckung 23 mit einem vorspringenden Bereich 23a geformt, der zu der Seite der Platine 22 hin vorspringt, um in flächigem Kontakt mit dem wärmeleitfähigen und elektrisch isolierenden Blatt 25 platziert zu werden, so dass die Abdeckung 23 und die Leiterschicht 26f thermisch miteinander durch eine einfache Konstruktion verbunden sind.
Außerdem sind die Halbleiterschaltelemente Q1 bis Q6 durch Dissipationsplatten (Hs) fest auf der äußersten Leiterschicht 26f montiert und das wärmeleitfähige und elektrisch isolierte Blatt 25 ist in der Nähe der Wärmedissipationsplatten (Hs) angeordnet. Mit einer solchen Anordnung wird die von den Halbleiterschaltelementen Q1 bis Q6 etc. erzeugte Wärme durch die Wärmedissipationsplatten (Hs) zu der Leiterschicht 26f geleitet und von dort aus zu der Abdeckung 23 über das wärmeleitfähige und elektrisch isolierende Blatt 25 zu der Abdeckung 23 abgeführt. Dadurch kann die Wärmedissipation der Vorrichtung verbessert werden.
Außerdem ist die Platine 22 zwischen der Wärmesenke 21 und der Abdeckung 23 eingeklemmt und dadurch fixiert, so dass eine Verwendung von Befestigungsteilen, wie Schrauben oder ähnliches, zum Befestigen der Platine 22 an der Wärmesenke 21 nicht nötig ist, so dass die Herstellungskosten reduziert werden.
Ferner ist es möglich, die Wärmeleitfähigkeit zwischen der Abdeckung 23 und der Leiterschicht 26f und zwischen der Wärmesenke 21 und den Leiterschichten 26a zu verbessern, indem sowohl die Haftung des wärmeleitfähigen und elektrisch isolierenden Blatts 24 an der Wärmesenke 21 und der Leiterschicht 26a als auch die Haftung des wärmeleitfähigen und elektrisch isolierenden Blatts 25 an der Abdeckung 23 und der Leiterschicht 26f verbessert werden.
Außerdem wird, falls die Platine 22 mit ihren Randbereichen um die Halbleiterschaltelemente Q1 bis Q6, die zwischen der Wärmesenke 21 und der Abdeckung 23 eingeklemmt sind, fixiert ist, die von den Halbleiterschaltelementen Q1 bis Q6 erzeugte Wärme von den Leiterschichten 26a, 26f an die Wärmesenke 21 und die Abdeckung 23 über wärmeleitfähige und elektrisch isolierende Blätter 24, 25 abgeführt. Dadurch kann die Wärmedissipation der Vorrichtung verbessert werden.
Da das wärmeleitfähige Blatt 29, welches ein hervorragendes Wärmedissipationsmaterial mit einer großen Wärmeleitfähigkeit ist, zwischen den Kondensatoren 30 und der Wärmesenke 21 angeordnet ist, wird die von den Kondensatoren 30 erzeugte Wärme durch das wärmeleitfähige Blatt 29 zusätzlich zu der Platine 22 an die Wärmesenke 21 abgeführt, wodurch ein Temperaturanstieg der Kondensatoren 30 unterdrückt werden kann und eine Lebensdauer der Kondensatoren 30 verlängert werden kann. Zudem kann die Vibration der Kondensatoren 30 unterdrückt werden, wodurch die Vibrationsbeständigkeit der Vorrichtung verbessert werden kann und die Verlässlichkeit derselben vergrößert werden kann.
Ferner ist das Verbindungselement 40, welches den Elektromotor 1 und die Steuereinheit elektrisch miteinander verbindet, vorgesehen und das Verbindungselement 40 ist mit dem Leiter 41 ausgestattet, dessen eines Ende mit der Platine 22 und dessen anderes Ende mit den Motoranschlüssen elektrisch verbunden ist, die mit den Wicklungsanschlüssen 10 durch die Schrauben 56 verbunden wurden, nachdem sie in das Gehäuse 12 des Elektromotors 1 eingesteckt wurden. Daher werden, indem der Elektromotor 1 mit der daran befestigten Steuereinheit 20 an dem Getriebegehäuse 13 montiert wird, die Verbindungsbereiche zwischen den Motoranschlüssen Mm und den Wicklungsanschlüssen 10 von dem Getriebegehäuse 13 bedeckt, so dass es nicht nötig ist, die Verbindungsbereiche mit einem separaten Teil abzudecken, so dass eine Reduktion der notwendigen Bauteile und der Herstellungskosten ermöglicht wird.
Auch ist der Leiter 41 direkt mit der Platine 22 verbunden, so dass die Zahl der Bauteile verringert werden kann, wodurch eine Reduktion der Herstellungskosten und eine Verbesserung ermöglicht werden kann.
Überdies ist der Leiter 41 an einem seiner Enden mit dem Presspassungsanschlüssen 41p ausgestattet und die Platine 22 hat die Durchbrüche 28c eingeformt, deren Innenflächen mit den metallbeschichteten Lagen ausgestattet ist. Die Presspassungsanschlüsse 41p des Leiters 41 sind in die Durchbrüche 28c in der Platine 22 eingepresst, wobei der Leiter 41 elektrisch mit den Leiterschichten 26a bis 26f der Platine 22 verbunden ist. Dadurch ist die Verbindung zwischen dem Leiter 41 und der Platine 22 durch die Presspassung durch einen Druckkontakt hergestellt, so dass die Verbindungsstärke der Verbindungsbereiche, bezogen auf einen Temperaturwechsel, im Vergleich zu einem Fall, in welchem die Verbindung durch Löten hergestellt ist, verbessert werden kann, so dass die Verlässlichkeit der Vorrichtung verbessert werden kann.
Außerdem kann, da die Verbindung zwischen der Leiterplatte 41 und der Platine 22 nur durch die Presspassung ausgeführt wird, die Zeit zum Zusammenbau verkürzt werden und das zum Zusammenbau benötigte Zubehör kann einfach ausgestaltet werden, wodurch die Montagefreundlichkeit der Vorrichtung verbessert werden kann.
Auch ist der Leiter 41 aus der ersten Leiterplatte 41a und der zweiten Leiterplatte 41b zusammengesetzt. Die erste Leiterplatte 41a ist aus einem Material mit größerer mechanischer Stärke als diejenige der zweiten Leiterplatte 41b gemacht und hat an ihrem einen Ende die Presspassungsanschlüsse 41p angeformt, und die zweite Leiterplatte 41b ist aus einem Material mit höherer elektrischer Leitfähigkeit als die erste Leiterplatte 41a gemacht und ist elektrisch mit dem Elektromotor 1 verbunden. Dadurch sind die Presspassungsanschlüsse 41p der ersten Leiterplatte 41a von größerer Stärke mit der Platine 22 durch die Presspassung in einer verlässlichen Weise unter Druckkontakt mit der Platine 22 verbunden. Andererseits hat die zweite Leiterplatte 41b eine geringere mechanische Stärke und Steifigkeit als die erste Leiterplatte 41a, so dass selbst dann, wenn durch die Montagegenauigkeit der Motoranschlüsse Mm und/oder der Wicklungsanschlüsse 10 ein Versatz zwischen den Motoranschlüssen Mm und den Wicklungsanschlüssen 10 auftritt, dieser Versatz in einer einfachen Weise angepasst werden kann.
Da die zweite Leiterplatte 41b aus einem Material von hoher elektrischer Leitfähigkeit gemacht ist, kann ein elektrischer Leistungsverlust selbst dann reduziert werden, wenn der Abstand zwischen der Platine 22 und den Wicklungsanschlüssen 10 groß ist, und die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung kann verbessert werden.
Ferner ist die erste Leiterplatte 41a aus Phosphorbronze gemacht, was ein Material von hoher mechanischer Stärke ist, das zu einem geringen Preis erhältlich ist, so dass der Zustand des Druckkontakts der Presspassung über eine ausgedehnte Zeitdauer beibehalten werden kann.
Auch ist die zweite Leiterplatte 41b aus einer Kupferlegierung mit einer elektrischen Leitfähigkeit von 80% IACS oder mehr gemacht, was ein Material von hoher elektrischer Leitfähigkeit ist, welches zu einem geringen Preis erhältlich ist, so dass ein elektrischer Leistungsverlust reduziert werden kann.
Außerdem kann, da die zweite Leiterplatte 41b in der Dicke dünner ist als die erste Leiterplatte 41a, die Steifigkeit des Verbinders 41 durch einen einfachen Aufbau verringert werden, so dass eine Abweichung oder Verschiebung in den Montagepositionen der Motoranschlüsse Mm und den Wicklungsanschlüssen 10 in einer einfachen Weise eingestellt werden kann.
Insbesondere hat die erste Leiterplatte 41a, die aus Phosphorbronze hergestellt ist, eine Dicke von ungefähr 0,8 mm, und die zweite Leiterplatte 41b, die aus einer Kupferlegierung mit einer elektrischen Leitfähigkeit von 80% IACS oder mehr gemacht ist, hat eine Dicke von ungefähr 0,6 mm. Daher kann die Abweichung oder Verschiebung in den Montagepositionen der Motoranschlüsse Mm und den Wicklungsanschlüssen 10 einfach eingestellt werden, und der Leiter 41 muss kein großes Element sein, so dass die Größe der Vorrichtung reduziert werden kann.
Da das Verbindungselement 40 einstückig an den Sensorverbinder 42 angeformt ist, der mit dem Rotationspositionssensor 6 verbunden ist, wird die Arbeit zum Montieren des Sensorverbinders 42 an der Platine 22 einfach, und die Montagefreundlichkeit der Vorrichtung kann verbessert werden. Auch kann die benötigte Zahl der Bauteile reduziert werden und dadurch können die Kosten und die Größe der Vorrichtung reduziert werden.
Ferner haben die Sensoranschlussteile Sm des Sensorverbinders 42 jeweils einen Presspassungsanschluss Smp an einem Endbereich angeformt, und die Platine 22 hat die Durchbrüche 28d durchgeformt, die jeweils an ihren Innenflächen mit den metallbeschichteten Lagen ausgestattet sind. Die Presspassungsanschlüsse Smp der Sensoranschlusselemente Sm sind in die Löcher 28d in der Platine 22 eingepresst, wodurch sie elektrisch mit den Leiterschichten 26a, 26f der Platine 22 verbunden werden. Dadurch wird die Verbindung zwischen dem Sensoranschlusselement Sm und der Platine 22 durch Druckkontakt durch die Presspassung hergestellt, so dass die Verbindungsstärke ihrer Verbindungsbereiche gegen Temperaturänderungen im Vergleich zu dem Fall, in dem die Verbindung durch Löten hergestellt ist, verbessert werden kann, wodurch die Verlässlichkeit der Vorrichtung verbessert werden kann.
Außerdem kann, da die Verbindung zwischen dem Sensoranschlusselement und der Platine 22 nur durch Presspassung hergestellt wird, die Zusammenbauzeit verkürzt werden und das Zubehör zum Zusammenbau kann einfach gehalten werden, wodurch die Montagefreundlichkeit der Vorrichtung verbessert wird.
Außerdem ist der Leistungsverbinder 45 mit dem elektrisch mit einer Stromversorgung des Fahrzeugs verbundenen Leistungsanschlusselement 45a versehen, wobei die Presspassungsanschlüsse 45p an einem Ende des Leistungsanschlusselements 45a angeformt sind und die Platine 22 hat die darin eingeformten durchgehenden Löcher 28e mit den an ihren Innenflächen jeweils vorgesehenen metallbeschichteten Lagen. Die Presspassungsanschlüsse 45p des Leistungsanschlusselements 45a sind in die Durchbrüche 28e in der Platine 22 eingepresst, wobei das Leistungsanschlusselement 45a elektrisch mit den Leiterschichten 26a bis 26f der Platine 22 verbunden ist. Dadurch wird die Verbindung zwischen dem Leistungsanschlusselement 45a und der Platine 22 durch die Presspassung durch Druckkontakt hergestellt, so dass die Verbindungsstärke der Verbindungsbereiche derselben gegen Temperaturwechsel im Vergleich zu dem Fall, in welchem die Verbindung durch Löten hergestellt wurde, verbessert wird, wodurch die Verlässlichkeit der Vorrichtung verbessert wird. Zudem kann, da die Verbindung zwischen dem Leistungsanschlusselement 45a und der Platine 22 nur durch die Presspassung hergestellt wird, dadurch die Montagezeit verkürzt werden und das Zubehör für die Montage kann einfach gehalten werden, wodurch die Montagefreundlichkeit der Vorrichtung verbessert wird.
Überdies ist der Signalverbinder 46 vorgesehen, der die Signalanschlusselemente 46a hat und zu und von welchem ein Signal über eine externe Verkabelung ein- und ausgegeben wird, wobei die Presspassungsanschlüsse 46p an einem Ende der Signalanschlusselemente 46a angeformt sind, und die Platine hat die Durchgangsbohrungen 48f durch sich eingeformt, deren innere Flächen jeweils mit den metallbeschichteten Lagen ausgestattet sind. Die Presspassungsanschlüsse 46p der Signalanschlusselemente 46a sind in die Durchgangsbohrungen 28f in die Platine 22 eingepresst, wodurch die Signalanschlusselemente 46a elektrisch mit den Leiterschichten 26a, 26f der Platine 22 verbunden sind. Entsprechend werden die Verbindungen zwischen den Signalanschlusselementen 46a und der Platine 22 durch die Presspassung durch Druckkontakt hergestellt, so dass die Verbindungsstärke der Verbindungsbereiche derselben, bezogen auf Temperaturänderungen, im Vergleich zu dem Fall, in dem die Verbindungen durch Löten hergestellt sind, verbessert werden kann, so dass die Verlässlichkeit der Vorrichtung verbessert werden kann.
Da die Verbindungen zwischen den Signalanschlusselementen 46a und der Platine 22 nur durch die Presspassung hergestellt sind, kann die Montagezeit verkürzt werden und das zur Montage notwendige Zubehör kann einfach gehalten werden, so dass die Montagefreundlichkeit der Vorrichtung verbessert wird.
Ferner ist der Drehmomentsensorverbinder 47 vorgesehen, der die Drehmomentsensoranschlusselemente 47a umfasst und zu und von welchen ein Signal des Drehmomentsensor durch eine externe Verkabelung ein- und ausgegeben wird, wobei die Presspassungsanschlüsse 47p an einem Ende der Drehmomentsensoranschlusselemente 47a angeformt sind, und die Platine 22 hat die Durchgangsbohrungen 28g in sich eingeformt, deren innere Flächen jeweils mit den metallbeschichteten Lagen ausgestattet sind. Die Presspassungsanschlüsse 47p der Drehmomentsensoranschlusselemente 47a sind in die Durchgangsbohrung 28g der Platine 22 eingepresst, wobei die Drehmomentsensoranschlusselemente 47a elektrisch mit den Leiterschichten 26a, 26f der Platine 22 verbunden werden. Daher werden die Verbindungen zwischen den Drehmomentsensoranschlusselementen 47a und der Platine 22 dank der Presspassung durch Druckkontakt hergestellt, so dass die Verbindungsstärke ihrer Verbindungsbereiche gegen Temperaturänderungen im Vergleich zu dem Fall, in welchem die Verbindungen durch Löten hergestellt sind, verbessert werden kann, so dass die Verlässlichkeit der Vorrichtung verbessert werden kann.
Da die Verbindungen zwischen den Drehmomentsensoranschlusselementen 47a und der Platine 22 nur durch die Presspassung hergestellt sind, kann die Montagezeit verkürzt werden und das Zubehör der Montage kann einfach gehalten werden, wodurch die Montagefreundlichkeit der Vorrichtung verbessert wird.
Ferner wird, da das Leistungsanschlusselement 45a, die Signalanschlusselemente 46a und die Drehmomentsensoranschlusselemente 47a einstückig mit dem aus einem isolierenden Kunststoff hergestellten Verbindergehäuse 44a vergossen sind, die Arbeit zum Zusammenbau der Verbindereinheit 44 mit der Platine 22 einfach, und die Montagefreundlichkeit der Vorrichtung kann verbessert werden. Auch kann die Anzahl der nötigen Bauteile reduziert werden und dadurch können die Kosten und die Größe der Vorrichtung reduziert werden.
Außerdem ist die Platine 22 mit den Wärmedissipationsplatten 35 in der Nähe der Halbleiterschaltelemente Q1 bis Q6 ausgestattet und die Wärmedissipationsplatten 35 sind mit den Leiterschichten 26a bis 26f der Platine 22 durch die Durchgangsbohrungen 28h in der Platine 22 verbunden. Dadurch wird die von den Halbleiterschaltelementen Q1 bis Q6 erzeugte Wärme von den Wärmedissipationsplatten 35a über die Leiterschicht 26f durch die Durchgangsbohrungen 28a, die Leiterschichten 26a bis 26e und die Durchgangsbohrungen 28h von den Wärmedissipationsplatten 35 dissipiert, wobei die Wärmedissipation der Vorrichtung verbessert werden kann.
Außerdem haben die Wärmedissipationsplatten 35 jeweils an einem ihrer Enden angeformte Presspassungsanschlüsse 35p, und die Platine 22 hat die Durchgangsbohrungen 28h in sich eingeformt, deren Innenflächen jeweils angeformte, metallbeschichtete Lagen aufweisen, und die Presspassungsanschlüsse 35p der Wärmedissipationsplatten 35 sind in die Durchgangsbohrung 28h in der Platine 22 eingepresst. Dadurch wird die von den Halbleiterschaltelementen Q1 bis Q6 erzeugte Wärme von den Wärmedissipationsplatten 35 durch die Leiterschicht 26f, die Durchgangsbohrung 28a, die Leiterschichten 26a bis 26e, die Durchgangsbohrungen 28h dissipiert, wobei die Wärmedissipation der Vorrichtung verbessert werden kann.
Da die Presspassungsanschlüsse Smp, 35p, 41p, 45p, 46p, 47p von der Seite des Elektromotors 1 aus in die Platine 22 eingeformten Durchbrechungen 28c bis 28h eingepresst sind, kann die Presspassung all der Presspassungsanschlüsse Smp, 35p, 41p, 45p, 46p, 47p in der gleichen Richtung durchgeführt werden, so dass die Montagefreundlichkeit der Vorrichtung verbessert werden kann.
Ferner haben die Presspassungsanschlüsse 35p, 41p, 45p ihre Verbindungsbereiche bezogen auf die Durchbrechungen 28c, 28e, 28h in der Platine 22 gegenüber von zwei Leiterschichten 26c, 26d aus den inneren Schichten der Platine 22 angeordnet. Dadurch kann selbst dann, wenn in den eingepressten Positionen der Presspassungsanschlüsse 35p, 41p, 45p, wenn diese in die Durchbrechungen 28c, 28e, 28h eingepresst sind, Variationen auftreten, die Presspassungsanschlüsse 35p, 41p, 45p in Flächenkontakt mit den Leiterschichten 26c, 26d mit den metallbeschichteten Lagen auf den inneren Flächen der Durchbrechung 28c, 28e, die dazwischen eingeklemmt sind, in einer verlässlichen Weise platziert werden, sofern die Variation oder die Positionsabweichung nicht groß ist. Dadurch wird die Toleranz der Variation der eingepressten Positionen der Presspassungsanschlüsse 35p, 41p, 45p groß und es kann die Montagefreundlichkeit der Vorrichtung verbessert werden.
Da die Presspassungsanschlüsse 35p, 41p, 45p in Flächenkontakt mit den zumindest zwei Leiterschichten 26c, 26d stehen, ist die Querschnittsfläche eines Strompfads, durch welchen elektrischer Strom fließt, groß und dadurch wird der elektrische Widerstand des Strompfads klein, so dass der Spannungsabfall und die Wärmeerzeugung der durch Presspassung verbundenen Bereiche oder Verbindungen unterdrückt werden kann, wodurch die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung verbessert wird.
Ferner ist der Abstand zwischen zwei benachbarten Presspassungsanschlüssen Smp größer als der Abstand zwischen zwei benachbarten Verbinderanschlüssen Smc, und der Abstand zwischen je zwei benachbarten Presspassungsanschlüssen 46p der Signalanschlusselemente 46a des Signalverbinders 46 ist größer als der Abstand zwischen je zwei benachbarten Anschlüssen der Signalanschlusselemente 46a auf einer den Presspassungsanschlüssen 46p gegenüberliegenden Seite. Auch ist ein Abstand zwischen je zwei benachbarten Presspassungsanschlüssen 47p der Drehmomentsensoranschlusselemente 47a des Drehmomentsensorverbinders 47 größer als der Abstand zwischen je zwei benachbarten Anschlüssen der Drehmomentsensoranschlusselemente 47a auf einer den Presspassungsanschlüssen 47p gegenüberliegenden Seite. Dadurch ist es möglich, einer Beschädigung der Zwischenschicht-Isolationsschichten 27a bis 27e zwischen den benachbarten Durchbrechungen 28d, 28f, 28g und damit der Reduktion der Isolationsleistungsfähigkeit vorzubeugen, wodurch die Verlässlichkeit der Presspassungsverbindungen erhöht wird.
Außerdem ist die Spule 34 auf einer Oberfläche der Platine 22, auf welcher die Kondensatoren 30 montiert sind, montiert, um zu vermeiden, dass das beim Schalten der Halbleiterschaltelemente Q1 bis Q6 erzeugte Rauschen nach außen austritt. Dementsprechend besteht kein Bedarf, eine Abdeckung mit einem vorspringenden Bereich vorzusehen, der in seiner Decke eingeformt ist, um die Spule 34, die ein großes und breites Teil ist, aufzunehmen, und die Abdeckung 23 mit einer flachen Decke kann verwendet werden, wodurch es möglich wird, die Größe der Vorrichtung insgesamt zu verringern.
Da die Kondensatoren 30 und die Spule 34 oberflächenmontierte Hochstromteile sind und auf ein und derselben Oberfläche der Platine 22 montiert sind, ist es nicht notwendig, getrennt einen Schritt des Verlötens unter der Verwendung einer Rückflussvorrichtung sowie einen Schritt des Einführens von Leitungen der Kondensatoren 30 und der Spule 34 in die Durchgangsbohrungen der Platine und eines teilweisen Strahllötens durchzuführen, wodurch die Montagefreundlichkeit verbessert werden kann.
Obwohl in dem oben genannten Ausführungsbeispiel die Anzahl der magnetischen Pole des Permanentmagneten 3 acht beträgt und die Anzahl der vorspringenden Pole des Stators 5 zwölf beträgt, ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine solche Kombination beschränkt, sondern jede Kombination der Anzahl der magnetischen Pole und der Anzahl der vorspringenden Pole kann zum Zwecke der Erfindung verwendet werden.
Obwohl die Platine 22 aus einem sechsschichtigen Substrat gebildet ist, kann auch ein anderes Substrat verwendet werden, welches eine andere Anzahl von Schichten umfasst, wie ein vierschichtiges Substrat, ein achtschichtiges Substrat etc.
Obwohl die metallbeschichteten Lagen an den inneren Flächen der Durchgangsöffnungen 28d, 28f, 28g elektrisch mit den äußersten Leiterschichten 26a, 26f der Platine 22 verbunden sind, können sie stattdessen elektrisch mit den inneren Leiterschichten 26b bis 26e verbunden werden.
Außerdem können die metallbeschichteten Lagen an den Innenflächen der Durchgangsöffnungen 28d, 28f, 28g elektrisch mit jeder oder einer Vielzahl von Leiterschichten aus den Leiterschichten 26a bis 26f der Platine 22 verbunden werden.
Obwohl ein Geber als Rotationspositionssensor 6 verwendet wird, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung eines solchen Gebers beschränkt, sondern es können stattdessen andere magnetische Sensorelemente, wie ein magneto-resistives Element, ein Hall-Element, ein integrierter Hall-Schaltkreis oder ähnliches verwendet werden.
Ferner ist der Elektromotor 1 nicht auf einen bürstenlosen Motor beschränkt, sondern stattdessen kann ein Induktionsmotor oder ein geschalteter Reluktanzmotor (SR-Motor) verwendet werden.
Obwohl die Erfindung in den Begriffen eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass die Erfindung mit Modifikationen innerhalb des Geistes und des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche ausgeführt werden kann.

Claims

Elektrische Servolenkungsvorrichtung, umfassend einen Elektromotor (1) zum Ausgeben eines Unterstützungsdrehmoments an ein Lenkrad eines Fahrzeugs und eine Steuereinheit (20) zum Steuern des Antriebs des Elektromotors (1), wobei die Steuereinheit (20) umfasst: einen Leistungshauptkörper (22a), umfassend eine Vielzahl von Halbleiterschaltelementen (Q1 bis Q6) zum Schalten eines Stroms, mit dem der Elektromotor (1) abhängig von dem das Lenkrad unterstützenden Drehmoment versorgt wird, und eine Vielzahl von Hochstromteilen, umfassend Kondensatoren (30) zum Absorbieren von Wellen des Stroms; einen Steuerhauptkörper (23b), der eine Vielzahl von Niederstromteilen umfasst, die einen Mikrocomputer (32) zum Erzeugen von Treibersignalen zum Steuern des Antriebs der Halbleiterschaltelemente (Q1 bis Q6) abhängig von dem Lenkdrehmoment des Lenkrads enthalten; eine Platine (22), die eine Vielzahl von Isolationsschichten (27a bis 27h) und eine Vielzahl von Leiterschichten (26a bis 26f), die Verdrahtungsmuster bilden, umfasst, die eine über der anderen laminiert sind, sowie eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen (28a, 28c bis 28h), die in sie eingeformt sind, wobei der Leistungshauptkörper (22a) und der Steuerhauptkörper (22b) darauf montiert sind; und eine Wärmesenke (21), die die Platine (22) aufnimmt und aus einem Metallmaterial von hoher Leitfähigkeit gemacht ist; und wobei die Hochstromteile und die Niederstromteile jeweils auf den gegenüberliegenden Flächen der Platine (22) montiert sind und miteinander durch die Leiterschichten (26a bis 26f) und die Durchgangsöffnungen (28a, 28c bis 28h) elektrisch verbunden sind.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Halbleiterschaltelemente (Q1 bis Q6) und die Kondensatoren (30) jeweils auf verschiedenen Flächen der Platine (22) montiert sind.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 2, wobei die Halbleiterschaltelemente (Q1 bis Q6) auf einer Seite auf einer Fläche der Platine (22) montiert sind, die der Wärmesenke (21), die fest mit dem Elektromotor (1) verbunden ist, gegenüberliegt.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Vielzahl von Durchgangsöffnungen (28a), die in einem Bereich, in welchem die Halbleiterschaltelemente (Q1 bis Q6) auf die Platine (22a) montiert sind, eingeformt sind, an ihren Innenflächen jeweils mit metallbeschichteten Lagen ausgebildet sind, welche elektrisch mit den Leiterschichten (26a bis 26e) verbunden sind.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei ein Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit in die Durchgangsöffnungen (28a) eingefüllt ist.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Platine (22) in einer Weise ausgebildet ist, dass jede der inneren Leiterschichten (26b bis 26e) eine Dicke hat, die größer ist als jede der äußersten Leiterschichten (26a, 26f).
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die äußerste Leiterschicht der Platine (22) durch ein wärmeleitfähiges und elektrisch isolierendes Material fest mit der Wärmesenke (21) verbunden ist.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei das wärmeleitfähige und elektrisch isolierende Material zwischen den jeweiligen Flächen der äußersten Leiterschicht (26a), welche den einzelnen Halbleiterschaltelementen (Q1 bis Q6) gegenüberliegend angeordnet sind, und der Wärmesenke (21) angeordnet ist.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Steuereinheit (20) mit einer Abdeckung (23) versehen ist, die mit der Wärmesenke (21) zusammenwirkt, um die Platine (22) aufzunehmen, und wobei die Abdeckung (23) über ein wärmeleitfähiges und elektrisch isolierendes Material mit der äußersten Leiterschicht (26f) verbunden ist.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Abdeckung (23) mit einem vorspringenden Bereich (23a) ausgebildet ist, der in Richtung der Platine (22) vorspringt, so dass er in Flächenkontakt mit dem elektrisch isolierenden Material steht.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Halbleiterschaltelemente (Q1 bis Q6) jeweils über Wärmedissipationsplatten (Hs) fest mit der äußersten Leiterschicht (26f) verbunden sind und das elektrisch isolierende Material in der Nähe der Wärmedissipationsplatten (Hs) angeordnet ist.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei das elektrisch isolierende Material wärmeleitfähige und elektrisch isolierende Blätter (24, 25) umfasst.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Platine (22) zwischen der Wärmesenke (21) und der Abdeckung (23) eingeklemmt und von diesen fixiert ist.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Platine (22) mit ihren Randbereichen um die Halbleiterschaltelemente (Q1 bis Q6) fixiert ist, indem sie zwischen der Wärmesenke (21) und der Abdeckung (23) eingeklemmt ist.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, ferner umfassend ein Wärmedissipationsmaterial von hoher Wärmeleitfähigkeit, das zwischen den Kondensatoren (30) und der Wärmesenke (21) angeordnet ist.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 15, wobei das Wärmedissipationsmaterial ein wärmeleitfähiges Blatt (29) umfasst.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, ferner umfassend ein Verbinderelement (40), das den Elektromotor (1) und die Steuereinheit (20) miteinander elektrisch verbindet, wobei das Verbinderelement (40) mit einem elektrischen Leiter (41) ausgestattet ist, der einen Endbereich hat, der elektrisch mit der Platine (22) verbunden ist und dessen anderer Endbereich in den Elektromotor (1) eingesteckt ist, um damit elektrisch verbunden zu sein.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 17, wobei der elektrische Leiter an einem seiner Endbereiche angeformte Presspassungsanschlüsse (41p) umfasst und die Platine (22) Durchgangsöffnungen (28c) durch sich hindurch geformt hat, die jeweils mit metallbeschichteten Lagen auf ihren Innenflächen ausgestattet sind, und die Presspassungsanschlüsse (41p) des Leiters (41) in die Durchgangsöffnungen (28c) in der Platine (22) eingepresst sind, um so eine elektrische Verbindung zwischen dem Leiter (41) und den Leiterschichten (26a bis 26f) der Platine (22) herzustellen.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, wobei der Leiter (41) aus einer ersten Leiterplatte (41a) und einer zweiten Leiterplatte (41b) aufgebaut ist und die erste Leiterplatte (41a) aus einem Material mit größerer mechanischer Stärke als diejenige der zweiten Leiterplatte (41b) hergestellt ist und an ihrem einen Ende mit den Presspassungsanschlüssen (41b) ausgestattet ist und die zweite Leiterplatte (41b) aus einem Material mit größerer elektrischer Leitfähigkeit als diejenige der ersten Leiterplatte (41a) hergestellt ist und an dem anderen Ende mit Motoranschlüssen (Mm) ausgebildet ist, die mit dem Elektromotor (1) elektrisch verbunden sind.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 19, wobei die erste Leiterplatte (41a) aus Phosphorbronze gemacht ist.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 19, wobei die zweite Leiterplatte (41b) aus einer Kupferlegierung mit einer elektrischen Leitfähigkeit von 80% IACS oder mehr gemacht ist.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei die zweite Leiterplatte (41b) in ihrer Dicke dünner ausgebildet ist als die erste Leiterplatte (41a).
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 22, wobei die erste Leiterplatte (41a) eine Dicke von ungefähr 0,8 mm und die zweite Leiterplatte (41b) eine Dicke von ungefähr 0,6 mm hat.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 23, wobei das Verbinderelement (40) einen einstückig angeformten Sensorverbinder (42) hat, der mit einem Rotationspositionssensor (6) zum Detektieren der Rotationsposition eines Rotors (4) des Elektromotors (1) verbunden ist.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 24, wobei der Sensorverbinder (42) Sensoranschlusselemente (Sm) hat, die jeweils an Presspassungsanschluss (Smp) an einem ihrer Endbereiche angeformt haben und die Platine (22) Durchgangsöffnungen (28d) in sich eingeformt hat, die jeweils an ihren Innenflächen mit metallbeschichteten Lagen ausgestattet sind, und die Presspassungsanschlüsse (Smp) der Sensoranschlusselemente (Sm) in die Durchgangsöffnungen (28d) der Platine (22) eingepresst sind, wobei die Presspassungsanschlüsse (Smp) elektrisch mit den Leiterschichten (26a bis 26f) der Platine (22) verbunden sind.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, ferner umfassend einen Leistungsverbinder (45), der ein Leistungsanschlusselement (45a) hat, das elektrisch mit einer Stromversorgung des Fahrzeugs verbunden ist, wobei das Leistungsanschlusselement (45a) Presspassungsanschlüsse (45p) an einem seiner Enden angeformt hat und die Platine (22) Durchgangsöffnungen (28e) in sich eingeformt hat, die jeweils mit metallbeschichteten Lagen an ihren Innenflächen ausgestattet sind, und die Presspassungsanschlüsse (45p) des Leistungsanschlusselements (45a) in die Durchgangsöffnungen (28e) in der Platine (22) eingepresst sind, wobei das Leistungsanschlusselement (95a) elektrisch mit den Leiterelementen (26a bis 26f) der Platine (22) verbunden ist; wobei die elektrische Servolenkungsvorrichtung ferner einen Signalverbinder (46) umfasst, der Signalanschlusselemente (46a) aufweist und zu und von welchem ein Signal durch eine externe Verkabelung ein- und ausgegeben wird, wobei jedes der Signalanschlusselemente (26a) einen an einem seiner Enden angeformten Presspassungsanschluss (46p) hat und die Platine (22) Durchgangsöffnungen (28f) in sich eingeformt hat, die jeweils an ihren Innenflächen mit metallbeschichteten Lagen ausgestattet sind, und wobei die Presspassungsanschlüsse (46p) der Signalanschlusselemente (46a) in die Durchgangsöffnungen (28f) in der Platine (22) eingepresst sind, wobei die Signalanschlusselemente (46a) elektrisch mit den Leiterschichten (26a, 26f) der Platine (22) verbunden werden; und wobei die elektrische Servolenkungsvorrichtung ferner umfasst: einen Drehmomentsensorverbinder (47), der Drehmomentsensoranschlusselemente (47a) hat und zu und von welchem ein Signal von einem Drehmomentsensor durch eine externe Verkabelung ein- und ausgegeben wird, wobei jedes der Drehmomentsensoranschlusselemente (47a) an einem seiner Enden einen Presspassungsanschluss (47p) hat, und die Platine (22) Durchgangsöffnungen (28g) in sich eingeformt hat, die jeweils an ihren Innenflächen mit metallbeschichteten Lagen ausgestattet sind, und die Presspassungsanschlüsse (47p) der Drehmomentsensoranschlusselemente (47a) in die Durchgangsöffnungen (28g) in der Platine eingepresst sind, wodurch die Drehmomentanschlusselemente (47a) elektrisch mit den Leiterschichten (26a, 26f) der Platine (22) verbunden werden.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 26, wobei das Leistungsanschlusselement (45a), die Signalanschlusselemente (46a) und das Drehmomentsensoranschlusselement (47a) einstückig mit einem Verbindergehäuse (44a), das aus einem isolierenden Kunstharz hergestellt ist, vergossen sind.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 27, wobei die Platine (22) mit Wärmedissipationsplatten (35) in der Nähe der Halbleiterschaltelemente (Q1 bis Q6) ausgestattet ist, und die Wärmedissipationsplatten (35) mit den Leiterschichten (26a bis 26f) der Platine (20) über Durchgangsöffnungen (28h), die in die Platine (22) eingeformt sind, verbunden sind.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 28, wobei die Wärmedissipationsplatten (35) jeweils an einem Ende mit Presspassungsanschlüssen (45p) ausgeformt sind und die Platine (22) Durchgangsöffnungen (28h) in sich eingeformt hat, die jeweils an ihren Innenflächen mit metallbeschichteten Lagen versehen sind und die Presspassungsanschlüsse (35p) der Wärmedissipationsplatten (35) in die Durchgangsöffnungen (28h) der Platine eingepresst sind.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 29, wobei die Presspassungsanschlüsse (Smp, 35p, 41p, 45p, 46p, 47p) von einer Seite des Elektromotors aus in die Durchgangsöffnungen (28c bis 28h), die in die Platine (22) eingeformt sind, eingepresst sind.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 30, wobei die Presspassungsanschlüsse (35p, 41p, 45p), ihre Verbindungsbereiche bezogen auf die Durchgangsöffnungen (28c, 28e, 28h) in der Platine (22) wenigstens zwei der Leiterschichten (26c, 26d) aus den inneren Schichten der Platine (22) gegenüberliegend angeordnet haben.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 31, wobei die Sensoranschlusselemente (Sm) des Sensorverbinders (43) jeweils einen Verbinderanschluss (Smc) an einem ihrer Endbereiche angeformt haben und ein Abstand zwischen jeweils benachbarten Presspassungsanschlüssen (Smp) größer ist als sein Abstand zwischen jeweils benachbarten Verbinderanschlüssen (Smc).
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 32, wobei ein Abstand zwischen jeweils benachbarten Presspassungsanschlüssen (46p) der Signalanschlusselemente (46a) des Signalverbinders (46) größer ist als sein Abstand zwischen jeweils benachbarten Anschlüssen der Signalanschlusselemente (46a) an einer den Presspassungsanschlüssen (46p) gegenüberliegenden Seite und ein Abstand zwischen jeweils benachbarten Presspassungsanschlüssen (47p) des Drehmomentsensoranschlusselements (47a) des Drehmomentsensorverbinders (47) größer ist als sein Abstand zwischen jeweils benachbarten Anschlüssen des Drehmomentsensoranschlusselements (47a) an einer den Presspassungsanschlüssen (47p) gegenüberliegenden Seite.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 33, wobei eine Spule zum Vermeiden des Heraustretens eines beim Schalten der Halbleiterschaltelemente (Q1 bis Q6) erzeugten Rauschens nach außen auf einer Oberfläche der Platine (22) montiert ist, auf welcher die Kondensatoren (30) montiert sind.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 34, wobei die Kondensatoren (30) und die Spule (34) oberflächenmontierte Hochstrombauteile umfassen.