DE102017119645B4

DE102017119645B4 - Elektronische Steuereinheit für eine elektromechanische Kraftfahrzeuglenkung mit integrierten Kondensatoren

Info

Publication number: DE102017119645B4
Application number: DE102017119645.5A
Authority: DE
Inventors: Imre Gábor
Original assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Presta AG
Current assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Presta AG
Priority date: 2017-08-28
Filing date: 2017-08-28
Publication date: 2023-03-09
Anticipated expiration: 2037-08-29
Also published as: WO2019042806A1; DE102017119645A1

Abstract

Elektronische Steuereinheit (11) für eine einen Elektromotor (8) zur Unterstützung einer Lenkbewegung eines Fahrers aufweisende elektromechanische Kraftfahrzeuglenkung (1) mit einem Gehäuseteil (11') zum Schutz der elektrischen Bauteile, aufweisend einen Gehäuseboden (11"), und mit in dem Gehäuseteil (11') angeordneten Kondensatoren (16), dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatoren (16) in Halteelementen (20) auf einer Trägerplatte (18) in dem Gehäuseteil (11') gehalten sind, wobei die Trägerplatte (18) und die Halteelemente (20) einstückig hergestellt sind und die Trägerplatte (18) den Gehäuseboden (11") bildet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Steuereinheit mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, eine elektromechanische Kraftfahrzeugservolenkung mit einer elektrischen Steuereinheit und ein Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Steuereinheit mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 7.
Elektromechanische Kraftfahrzeugservolenkungen weisen Servoeinheiten auf, die als Hilfskraftunterstützungseinrichtung an einem Ritzel oder einer Zahnstange des Lenkgetriebes angeordnet sein können. Die Servoeinheit weist dabei zur Berechnung der Lenkunterstützung eine elektronische Steuereinheit auf. Um Spitzen des Motorstroms abzufangen sind in der Steuereinheit Kondensatoren vorgesehen. Diese Kondensatoren werden im Stand der Technik häufig allein über ihre elektrische Kontaktierung und eventuell Hilfsklammern in einem Gehäuse der elektronischen Steuereinheit gehalten. Aus der gattungsbildenden Patentschrift EP 2 233 382 B1 ist beispielsweise eine solche Anordnung bekannt. Ein Nachteil dieser Lösung ist, dass die elektrischen Kontaktierungen hohen Wechselbelastungen im Fahrbetrieb ausgesetzt sind. Vibrationen, Schwingungen und Stöße im Fahrbetrieb übertragen sich auch auf die elektrische Steuerung. Dabei können die elektrischen Kontaktierungen durch diese Wechselbelastungen brechen und der Kontakt unterbrochen werden. Eine Verwendung von Hilfsklammern ist aufwändig und teuer.
Aus der Offenlegungsschrift DE 699 03 057 T2 ist eine elektronische Steuereinheit bekannt, die eine Trägerplatte mit einem Vibrationsclip für einen Kondensator aufweist.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine elektronische Steuereinheit anzugeben, die eine einfache, robuste und kostengünstige Montage und Anordnung der Kondensatoren gewährleistet.
Diese Aufgabe wird von einer elektronischen Steuereinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einer elektromechanischen Kraftfahrzeugservolenkung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 und einem Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Steuereinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.
Demnach ist eine elektronische Steuereinheit für eine einen elektrischen Motor zur Unterstützung einer Lenkbewegung eines Fahrers aufweisende elektromechanische Kraftfahrzeuglenkung vorgesehen, wobei die elektrische Steuereinheit Kondensatoren und ein Gehäuseteil zum Schutz der elektrischen Bauteile, aufweisend einen Gehäuseboden, umfasst, und wobei die Kondensatoren in Halteelementen auf einer Trägerplatte in dem Gehäuseteil gehalten sind, und wobei die Trägerplatte und die Halteelemente einstückig hergestellt sind. Bevorzugt erfolgt die einstückige Herstellung in einem Spritzgussverfahren. Da auf zusätzliche Halteklammer verzichtet werden kann, wird die Steuereinheit kostengünstiger. Die Trägerplatte ist robust und kann auftretenden Wechselbelastungen standhalten. Die Trägerplatte bildet den Gehäuseboden.
Vorzugsweise weist die Trägerplatte Leiterrahmen auf, die den elektrischen Kontakt zu den Kondensatoren herstellen. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Leiterrahmen von der Trägerplatte teilweise umgeben sind und somit bereits während der Herstellung der Trägerplatte in diese eingebracht werden.
Die Kondensatoren sind vorzugsweise dazu eingerichtet, Spannungsspitzen bei der Ansteuerung des elektrischen Motors zu glätten.
Es ist weiterhin eine elektromechanische Kraftfahrzeugservolenkung mit einer zuvor beschriebenen elektrischen Steuereinheit vorgesehen.
Zudem ist ein Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Steuereinheit für eine elektromechanische Kraftfahrzeugservolenkung aufweisend ein Gehäuseteil zum Schutz der elektrischen Bauteile der Steuereinheit, das einen Gehäuseboden umfasst, vorgesehen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:

• Bereitstellen einer Spritzgussform zur Herstellung einer Trägerplatte mit Halteelementen zur Aufnahme von Kondensatoren;
• Einlegen wenigstens eines Leiterrahmens in die Spritzgussform;
• Einspritzen eines Kunststoffes in die Spritzgussform und teilweises Umspritzen des Leiterrahmens;
• Fertigstellen der einstückigen Trägerplatte; und
• Einbringen der Kondensatoren in das jeweilige Halteelement.

Die Trägerplatte bildet den Gehäuseboden.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleichen Funktionen tragen gleiche Bezugszeichen. Es zeigen:

1: eine schematische Darstellung einer elektromechanischen Servolenkung aus dem Stand der Technik;
2: eine räumliche Ansicht einer herkömmlichen Steuereinheit ohne Gehäuse,
3: eine räumliche Darstellung einer erfindungsgemäßen Trägerplatte einer Steuereinheit mit Kondensatoren, sowie
4: eine Draufsicht auf die Trägerplatte der 3.

In der 1 ist eine elektromechanische Kraftfahrzeugservolenkung 1 mit einem Lenkrad 2, das mit einer Lenkwelle 3 drehfest gekoppelt ist, schematisch dargestellt. Über das Lenkrad 2 bringt der Fahrer ein entsprechendes Drehmoment als Lenkbefehl in die Lenkwelle 3 ein. Das Drehmoment wird dann über die Lenkwelle 3 auf ein Lenkritzel 4 übertragen. Das Ritzel 4 kämmt in bekannter Weise mit einem Zahnsegment einer Zahnstange 5. Die Zahnstange 5 ist in einem Lenkungsgehäuse in Richtung ihrer Längsachse verschieblich gelagert. An ihrem freien Ende ist die Zahnstange 5 mit Spurstangen 6 über nicht dargestellte Kugelgelenke verbunden. Die Spurstangen 6 selbst sind in bekannter Weise über Achsschenkel mit je einem gelenkten Rad 7 des Kraftfahrzeugs verbunden. Eine Drehung des Lenkrades 2 führt über die Verbindung der Lenkwelle 3 und des Ritzels 4 zu einer Längsverschiebung der Zahnstange 5 und damit zu einer Verschwenkung der gelenkten Räder 7. Die gelenkten Räder 7 erfahren über eine Fahrbahn 70 eine Rückwirkung, die der Lenkbewegung entgegen wirkt. Zum Verschwenken der Räder 7 ist folglich eine Kraft erforderlich, die ein entsprechendes Drehmoment am Lenkrad 2 erforderlich macht. Ein Elektromotor 8 einer Servoeinheit 9 ist vorgesehen, um den Fahrer bei dieser Lenkbewegung zu unterstützen.
Die Lenkwelle 3 weist eine mit dem Lenkrad 2 verbundene Eingangswelle und eine mit dem Lenkritzel 4 verbundene Ausgangswelle auf. Die Eingangswelle und die Ausgangswelle sind dreheleastisch über einen nicht gezeigten Drehstab miteinander gekoppelt. Eine Drehmomentsensoreinheit 10 erfasst die Verdrehung der Eingangswelle gegenüber der Ausgangswelle als ein Maß des an der Lenkwelle 3 oder des Lenkrades 2 manuell ausgeübten Drehmomentes. In Abhängigkeit des von der Drehmomentsensoreinheit 10 gemessen Drehmoments stellt die Servoeinheit 9 eine Lenkunterstützung für den Fahrer bereit. Die Servoeinheit 9 kann dabei als Hilfskraftunterstützungseinrichtung 9, 90, 91 entweder mit einer Lenkwelle 3, dem Lenkritzel 4 oder der Zahnstange 5 gekoppelt sein. Die jeweilige Hilfskraftunterstützung 9, 90, 91 trägt ein Hilfskraftmoment in die Lenkwelle 3, das Lenkritzel 4 und/oder in die Zahnstange 5 ein, wodurch der Fahrer bei der Lenkarbeit unterstützt wird. Die drei unterschiedlichen in 1 dargestellten Hilfskraftunterstützungseinrichtungen 9, 90, 91 zeigen alternative Positionen für deren Anordnung. Üblicherweise ist nur eine einzige der gezeigten Positionen mit einer Hilfskraftunterstützung belegt. Die Servoeinheit 9 weist zur Berechnung der Lenkunterstützung eine elektronische Steuereinheit 11 auf. Die Servoeinheit 9 hat ein Gehäuse bestehend aus einem ersten Gehäuseteil 8', in dem der Elektromotor 8 angeordnet ist, und einem zweiten Gehäuseteil 11', bestehend aus Gehäuseboden 11" und einem nicht dargestellten Gehäusedeckel, in dem die Steuereinheit 11 mit einer elektrischen Verbinderanordnung 12 angeordnet ist.
Die 2 zeigt den Stand der Technik. Die elektrische Verbinderanordnung 12 weist einen ersten Anschluss 13 zur Stromversorgung der Steuereinheit 11, einen zweiten Anschluss 14 zur Kommunikation der Steuereinheit 11 mit dem Fahrzeug und einen dritten Anschluss 15 zur Übertragung von Informationen der Drehmomentsensoreinheit 10 an die Steuereinheit 11 auf. Die Steuerein-heit 11 beinhaltet Kondensatoren 16, die dazu vorgesehen sind Spannungs-spitzen bei der Motoransteuerung zu glätten. Die Kondensatoren 16 sind mit Halteklammern 17 an dem Gehäuseboden 12" des zweiten Gehäuseteils 12' gehalten.
In den 3 und 4 ist eine erfindungsgemäße Trägerplatte 18 dargestellt. Die Trägerplatte 18 wird über Bohrungen 19 und die Bohrungen 19 durchsetzende Schrauben an dem nicht dargestellten Gehäuseboden des zweiten Gehäuseteils befestigt. Anstelle von Schrauben können auch andere Befestigungsmittel vorgesehen sein. Die Trägerplatte 18 weist Halteelemente 20 auf, die die Kondensatoren 16 aufnehmen und ortsfest an der Trägerplatte 18 halten. Weiterhin sind auf der Seite der elektrischen Anschlusskontakte 21 der Kondensatoren 16 Leiterrahmen 22 an der Trägerplatte 18 vorgesehen, die eine elektrische Verbindung zu den Kondensatoren 16 ermöglichen. Die Trägerplatte 18 mit den Halteelementen 20 wird im Beispiel mittels Spritz-gussverfahren hergestellt. Die Trägerplatte 18 und die Halteelemente 20 sind somit einstückig ausgebildet. Die Leiterrahmen 22 werden dabei mit in die Trägerplatte bei der Herstellung eingegossen. Auf einen zusätzlichen Adapter für die Kondensatoren kann somit verzichtet werden. Dadurch können die Taktzeit und die Herstellungskosten für die Steuereinheit reduziert werden.
Es kann in einer weiteren Ausführungsform auch vorgesehen sein, dass die Trägerplatte den Gehäuseboden bildet. Die Anzahl der notwendigen Teile kann so weiter reduziert werden.

Claims

Elektronische Steuereinheit (11) für eine einen Elektromotor (8) zur Unterstützung einer Lenkbewegung eines Fahrers aufweisende elektromechanische Kraftfahrzeuglenkung (1) mit einem Gehäuseteil (11') zum Schutz der elektrischen Bauteile, aufweisend einen Gehäuseboden (11"), und mit in dem Gehäuseteil (11') angeordneten Kondensatoren (16), dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatoren (16) in Halteelementen (20) auf einer Trägerplatte (18) in dem Gehäuseteil (11') gehalten sind, wobei die Trägerplatte (18) und die Halteelemente (20) einstückig hergestellt sind und die Trägerplatte (18) den Gehäuseboden (11") bildet.
Elektronische Steuereinheit (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (18) Leiterrahmen (22) aufweist.
Elektronische Steuereinheit (11) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterrahmen (22) von der Trägerplatte (18) teilweise umgeben sind.
Elektronische Steuereinheit (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (18) an dem Gehäuseboden (11") befestigt ist.
Elektronische Steuereinheit (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatoren (16) dazu eingerichtet sind, Spannungsspitzen bei der Ansteuerung des Elektromotors (8) zu glätten.
Elektromechanische Kraftfahrzeugservolenkung mit einer elektrischen Steuereinheit (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Steuereinheit (11) für eine elektromechanische Kraftfahrzeugservolenkung aufweisend ein Gehäuseteil (11') zum Schutz der elektrischen Bauteile, das einen Gehäuseboden (11") umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst: • Bereitstellen einer Spritzgussform zur Herstellung des Gehäusebodens (11") mit Halteelementen (20) zur Aufnahme von Kondensatoren (16); • Einlegen wenigstens eines Leiterrahmens (22) in die Spritzgussform; • Einspritzen eines Kunststoffes in die Spritzgussform und teilweises Umspritzen des Leiterrahmens (22); • Fertigstellen des einstückigen Gehäusebodens (11") ; und • Einbringen der Kondensatoren (16) in das jeweilige Halteelement (20).