DE102017124284A1

DE102017124284A1 - In eine controllerplatine integrierter drehmomentsensor und eps-system, das diese enthält

Info

Publication number: DE102017124284A1
Application number: DE102017124284.8A
Authority: DE
Inventors: Eric D. Pattok; Travis L. Palmer
Original assignee: Steering Solutions IP Holding Corp
Current assignee: Steering Solutions IP Holding Corp
Priority date: 2016-10-19
Filing date: 2017-10-18
Publication date: 2018-04-19
Also published as: US20180106693A1; CN107963119B; US10288506B2; CN107963119A

Abstract

Ein elektrisches Servolenkungssystem enthält ein Systemgehäuse, einen Elektromotor, eine Lenkwellenanordnung und eine elektronische Steuerungseinheit. Der Elektromotor ist innerhalb eines Motorgehäuses angeordnet, das innerhalb des Systemgehäuses angeordnet und daran angebracht ist. Die Lenkwellenanordnung weist einen Torsionsstab auf, der sich zumindest teilweise durch das Systemgehäuse und das Motorgehäuse hindurch erstreckt. Die elektronische Steuerungseinheit weist eine gedruckte Leiterplatte und einen Drehmomentsensor auf. Die gedruckte Leiterplatte ist innerhalb des Systemgehäuses angeordnet und daran angebracht. Der Drehmomentsensor ist auf der gedruckten Leiterplatte angeordnet und er ist angeordnet, um ein Signal bereitzustellen, das eine Winkelverschiebung des Torsionsstabs anzeigt.

Description

QUERVERWEISE AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 62/410,276, die am 19. Oktober 2016 eingereicht wurde und deren Offenbarungsgehalt durch Bezugnahme hier vollständig mit aufgenommen ist.
HINTERGRUND
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein einen Motor einer synchronen Permanentmagnetmaschine und insbesondere einen Controller für einen Motor einer synchronen Permanentmagnetmaschine und noch spezieller eine Platine mit einem integrierten Drehmomentsensor und einem Controller für einen Controller eines Motors einer synchronen Permanentmagnetmaschine.
Motorsysteme mit synchronen Permanentmagnetmaschinen (PMSM-Motorsysteme) werden in vielen Anwendungen genutzt, etwa in verschiedenen Anwendungen von elektrischen Servolenkungssystemen (EPS-Systemen), wo sie verwendet werden, um ein Unterstützungsdrehmoment für das Lenkungssystem bereitzustellen. Bei EPS-Anwendungen enthalten PMSM-Motorsysteme einen Positionssensor an einer Lenksäulenwelle und sie können außerdem einen Drehmomentsensor in der Nähe der Welle enthalten, für welche die Unterstützung durch den PMSM-Motor bereitgestellt wird. Die Positions- und Drehmomentsensoren können in separate Vorrichtungen integriert sein, die auf eine gedruckte Leiterplatte montiert sind. Dies erfordert typischerweise mehrere separate gedruckte Leiterplatten.
Folglich ist es wünschenswert, einen effizienteren und kompakteren PMSM-Motor und Controller bereitzustellen.
ZUSAMMENFASSUNG
In mindestens einer Ausführungsform wird ein elektrisches Servolenkungssystem bereitgestellt. Das elektrische Servolenkungssystem enthält ein Systemgehäuse, einen Elektromotor, eine erste Welle, eine zweite Welle, eine Rotoranordnung und eine elektronische Steuerungseinheit. Das Systemgehäuse definiert eine Systemgehäusebohrung entlang einer Lenksäulenachse. Der Elektromotor ist innerhalb eines Motorgehäuses angeordnet, das innerhalb des Systemgehäuses angeordnet ist, wobei das Motorgehäuse einen Motorgehäusehohlraum definiert. Die erste Welle erstreckt sich durch die Systemgehäusebohrung hindurch und sie erstreckt sich entlang der Lenksäulenachse in den Motorgehäusehohlraum hinein. Die zweite Welle ist mit der ersten Welle wirksam verbunden und erstreckt sich entlang der Lenksäulenachse durch den Motorgehäusehohlraum hindurch. Die Rotoranordnung ist um die erste Welle herum angeordnet und innerhalb der Systemgehäusebohrung untergebracht. Die elektronische Steuerungseinheit steht in Kommunikation mit dem Elektromotor und enthält eine gedruckte Leiterplatte und einen Drehmomentsensor. Die gedruckte Leiterplatte ist zwischen einer Innenoberfläche des Systemgehäuses und einer Außenoberfläche des Motorgehäuses angeordnet. Der Drehmomentsensor ist auf der gedruckten Leiterplatte angeordnet.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale ist die gedruckte Leiterplatte zumindest teilweise um die Rotoranordnung herum angeordnet.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale ist eine Motorerfassungsplatine an einem Ende des Elektromotors angeordnet und steht in Kommunikation mit der elektronischen Steuerungseinheit.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale umfasst die elektronische Steuerungseinheit ferner eine Steuerungslogikvorrichtung, die an der gedruckten Leiterplatte angeordnet ist und mit dem Drehmomentsensor in Kommunikation steht.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale ist ein Torsionsstab innerhalb der ersten Welle und der zweiten Welle angeordnet und erstreckt sich dazwischen.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale ist der Drehmomentsensor angeordnet, um ein Signal für die Steuerungslogikvorrichtung bereitzustellen, das eine Winkelverschiebung des Torsionsstabs in Ansprechen auf eine Drehung der ersten Welle anzeigt.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale enthält die Rotoranordnung einen ersten Rotor, der sich zwischen einem ersten Ende des ersten Rotors, das von der ersten Welle beabstandet ist, und einem zweiten Ende des ersten Rotors erstreckt.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale steht das zweite Ende des ersten Rotors in Eingriff mit der zweiten Welle.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale enthält der erste Rotor einen ersten Flansch des ersten Rotors, der an dem ersten Ende des ersten Rotors angeordnet ist.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale ist die gedruckte Leiterplatte nahe bei dem ersten Flansch des ersten Rotors angeordnet.
In mindestens einer Ausführungsform wird ein elektrisches Servolenkungssystem bereitgestellt. Das elektrische Servolenkungssystem enthält ein Systemgehäuse, einen Elektromotor, eine Lenkwellenanordnung und eine elektronische Steuerungseinheit. Der Elektromotor ist innerhalb eines Motorgehäuses angeordnet, das innerhalb des Systemgehäuses angeordnet und daran angebracht ist. Die Lenkwellenanordnung weist einen Torsionsstab auf, der sich zumindest teilweise durch das Systemgehäuse und durch das Motorgehäuse hindurch erstreckt. Die elektronische Steuerungseinheit weist eine gedruckte Leiterplatte und einen Drehmomentsensor auf. Die gedruckte Leiterplatte ist innerhalb des Systemgehäuses angeordnet und daran angebracht. Der Drehmomentsensor ist auf der gedruckten Leiterplatte angeordnet und ist so angeordnet, dass er ein Signal bereitstellt, das eine Winkelverschiebung des Torsionsstabs anzeigt.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale ist eine Motorerfassungsplatine nahe bei einem Ende des Motorgehäuses angeordnet und von der elektronischen Steuerungseinheit beabstandet.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale ist die Motorerfassungsplatine angeordnet, um ein Signal für die elektronische Steuerungseinheit bereitzustellen, das eine Drehposition des Elektromotors anzeigt.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale ist die Motorerfassungsplatine an einem Ende des Elektromotors angeordnet.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale ist eine Rotoranordnung innerhalb des Systemgehäuses angeordnet und weist einen ersten Rotor auf, der um einen zweiten Rotor herum angeordnet ist, welcher mit der Lenkwellenanordnung in Eingriff steht.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale enthält der erste Rotor einen ersten Sensorring und einen zweiten Sensorring, der von dem ersten Sensorring beabstandet ist.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale ist ein Teil der gedruckten Leiterplatte zwischen dem ersten Sensorring und dem zweiten Sensorring angeordnet.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale definiert die gedruckte Leiterplatte eine Ausnehmung, durch welche sich die Rotoranordnung hindurch erstreckt.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale enthält der Drehmomentsensor eine Vielzahl von Drehmomenterfassungselementen, die auf entgegengesetzten Seiten der Ausnehmung angeordnet sind.
Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier beschriebenen Merkmale umfasst die elektronische Steuerungseinheit ferner eine Steuerungslogikvorrichtung, die an der gedruckten Leiterplatte angeordnet ist und mit dem Drehmomentsensor in Kommunikation steht.
Diese und andere Vorteile und Merkmale werden aus der folgenden Beschreibung besser ersichtlich werden, wenn sie in Verbindung mit den Zeichnungen gelesen wird.
Figurenliste
Der Gegenstand, der als die vorliegende Offenbarung betrachtet wird, wird speziell dargelegt und in den Ansprüchen am Ende der Beschreibung separat beansprucht. Die vorstehenden und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der folgenden genauen Beschreibung, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird, in denen:

1 eine Seitenansicht eines Teils eines elektrischen Servolenkungssystems ist;
2 eine perspektivische Ansicht des elektrischen Servolenkungssystems ist;
3 eine erste perspektivische Teilansicht einer elektronischen Steuerungseinheit ist, die innerhalb eines Systemgehäuses angeordnet ist;
4 eine zweite perspektivische Teilansicht der elektronischen Steuerungseinheit ist, die innerhalb des Systemgehäuses angeordnet ist; und
5 eine Draufsicht auf die elektronische Steuerungseinheit ist.

GENAUE BESCHREIBUNG
Mit Bezug nun auf die Figuren, bei denen die vorliegende Offenbarung mit Bezugnahme auf spezielle Ausführungsformen beschrieben wird, ohne diese einzuschränken. Mit Bezug auf 1 und 2 kann ein elektronisches Servolenkungssystem 10 zur Verwendung als elektronisches Servolenkungssystem mit Lenksäulenunterstützung (CEPS-System), als elektronisches Servolenkungssystem mit Zahnstangenunterstützung (REPS-System) oder als ein anderes Servolenkungsunterstützungssystem ausgestaltet sein, das zum Bereitstellen einer Lenkungsunterstützungslast oder eines Lenkungsunterstützungsdrehmoments in der Lage ist. Das elektronische Servolenkungssystem 10 enthält ein Systemgehäuse 20, ein Motorgehäuse 22, das innerhalb des Systemgehäuses 20 angeordnet ist, einen Elektromotor 24, eine Rotoranordnung 26 und eine elektronische Steuerungseinheit 28.
Eine Lenksäulenanordnung 30 erstreckt sich zumindest teilweise durch eine erste Bohrung 31a des Systemgehäuses und durch eine zweite Bohrung 31 b des Systemgehäuses durch das Systemgehäuse 20 hindurch. Die Lenksäulenanordnung 30 enthält einen Säulenmantel 32, eine erste Welle 34, eine zweite Welle 36 und einen Torsionsstab 38. Die erste Welle 34, die zweite Welle 36 und der Torsionsstab 38 können eine Lenkwellenanordnung umfassen, die sich entlang einer Lenksäulenachse 40 durch den Säulenmantel 32 hindurch erstreckt.
Der Säulenmantel 32 ist ein hohles Element, durch welches hindurch sich die erste Welle 34 und/oder die zweite Welle 36 entlang der Lenksäulenachse 40 erstreckt/erstrecken. Der Säulenmantel 32 erstreckt sich in die Systemgehäusebohrung 31 hinein und ist mit einer Innenoberfläche der Systemgehäusebohrung 31 wirksam verbunden. In mindestens einer Ausführungsform grenzt der Säulenmantel 32 an einen Rückhalteflansch 39 an, der nahe bei einer Endwand 41 des Systemgehäuses 20 angeordnet ist, und erstreckt sich von der ersten Bohrung 31a des Systemgehäuses zu der Lenksäulenachse 40.
Die erste Welle 34 erstreckt sich durch den Säulenmantel 32 entlang der Lenksäulenachse 40 hindurch und ist mit einem Lenkrad verbunden. Mithilfe des Lenkrads kann eine Fahrerlenkungseingabe oder ein Eingabedrehmoment auf die erste Welle 34 aufgebracht werden. Die erste Welle 34 definiert einen ersten Hohlraum 42, der sich von einem ersten Ende der ersten Welle 34 aus zu dem Lenkrad hin erstreckt.
Die zweite Welle 36 ist mit der ersten Welle 34 wirksam verbunden und erstreckt sich durch das Systemgehäuse 20 hindurch zu einem Lenkungsmechanismus hin. Die zweite Welle 36 erstreckt sich durch das Motorgehäuse 22 hindurch und ist von dem Säulenmantel 32 beabstandet. Die zweite Welle 36 ist mit mindestens einem Teil des Lenkungsmechanismus durch ein Joch 44 wirksam verbunden, das an einem Ende der zweiten Welle 36 angeordnet ist. Die zweite Welle 36 definiert einen zweiten Hohlraum 46, der sich von einem Ende der zweiten Welle 36 aus zu dem Joch 44 hin erstreckt. Zumindest ein Teil der ersten Welle 34 ist innerhalb des zweiten Hohlraums 46 angeordnet.
Der Torsionsstab 38 ist innerhalb der ersten Welle 34 und der zweiten Welle 36 angeordnet und erstreckt sich dazwischen, um eine Verbindung zwischen der ersten Welle 34 und der zweiten Welle 36 zu ermöglichen. Der Torsionsstab 38 ist innerhalb des ersten Hohlraums 42 der ersten Welle 34 angeordnet, und er ist innerhalb des zweiten Hohlraums 46 der zweiten Welle 36 angeordnet. Die erste Welle 34 und die zweite Welle 36 sind relativ zueinander um die Lenksäulenachse 40 herum über einen vorbestimmten Winkeldrehbereich hinweg drehbar und üben eine Winkeldrehung auf den Torsionsstab 38 aus.
Das Motorgehäuse 22 ist innerhalb des Systemgehäuses 20 angeordnet und ist von dem Säulenmantel 32 beabstandet. Das Motorgehäuse 22 erstreckt sich entlang einer Motorgehäuseachse 50, die quer zu der Lenksäulenachse 40 angeordnet ist, zwischen einem ersten Ende 52 des Motorgehäuses und einem zweiten Ende 54 des Motorgehäuses.
Das Motorgehäuse 22 definiert einen ersten Hohlraum 56 des Motorgehäuses und einen zweiten Hohlraum 58 des Motorgehäuses. Der erste Hohlraum 56 des Motorgehäuses erstreckt sich von dem zweiten Ende 54 des Motorgehäuses aus zu dem ersten Ende 52 des Motorgehäuses hin und er ist um die Lenksäulenachse 40 herum angeordnet. Der erste Hohlraum 56 des Motorgehäuses ist zur Aufnahme eines Schneckenrads 60 angeordnet, das um die zweite Welle 36 herum angeordnet ist und durch eine Schneckenradmontageplatte 62 wirksam mit dieser verbunden ist. Die Schneckenradmontageplatte 62 ist innerhalb des Schneckenrads 60 angeordnet und sie ist um die zweite Welle 36 herum angeordnet. Der zweite Hohlraum 58 des Motorgehäuses ist um die Lenksäulenachse 40 herum angeordnet und er ist koaxial mit der zweiten Bohrung 31b des Systemgehäuses angeordnet.
Der Elektromotor 24 ist zumindest teilweise innerhalb des Motorgehäuses 22 angeordnet und er ist mit dem Schneckenrad 60 zum Antreiben verbunden. In Ansprechen darauf, dass mithilfe des Lenkrads das Fahrereingabedrehmoment auf die erste Welle 34 aufgebracht wird, wird das Schneckenrad 60 durch den Elektromotor 24 angetrieben und bringt ein Unterstützungsdrehmoment auf die zweite Welle 36 auf.
Der Elektromotor 24 enthält einen Kühlkörper 66, der an dem Elektromotor 24 angebracht ist und ausgestaltet ist, um Wärme von diesem zu entfernen. Der Kühlkörper 66 ist an oder nahe bei dem ersten Ende 52 des Motorgehäuses angeordnet.
Die Rotoranordnung 26 erstreckt sich durch die zweite Bohrung 31b des Systemgehäuses und durch den zweiten Hohlraum 58 des Motorgehäuses hindurch und sie erstreckt sich in den ersten Hohlraum 56 des Motorgehäuses hinein. Die Rotoranordnung 26 enthält einen ersten Rotor 70, der um einen zweiten Rotor 72 herum angeordnet ist.
Der erste Rotor 70 ist innerhalb der zweiten Bohrung 31b des Systemgehäuses angeordnet und davon beabstandet. Der erste Rotor 70 erstreckt sich zwischen einem ersten Ende 80 des ersten Rotors, das nahe bei der Endwand 41 angeordnet ist, und einem zweiten Ende 82 des ersten Rotors, das entlang der Lenksäulenachse 40 angeordnet ist. Das erste Ende 80 des ersten Rotors ist von der ersten Welle 34 und von der zweiten Welle 36 beabstandet und steht mit keiner von diesen in Eingriff. Das zweite Ende 82 des ersten Rotors steht in Eingriff mit der zweiten Welle 36 und ist damit wirksam verbunden.
Der erste Rotor 70 enthält einen ersten Flansch 84 des ersten Rotors, der an dem ersten Ende 80 des ersten Rotors angeordnet ist, und einen zweiten Flansch 86 des ersten Rotors, der zwischen dem ersten Flansch 84 des ersten Rotors und dem zweiten Ende 82 des ersten Rotors angeordnet ist. Der erste Flansch 84 des ersten Rotors und der zweite Flansch 86 des ersten Rotors erstrecken sich relativ zu der Lenksäulenachse 40 in radialer Richtung zu der zweiten Bohrung 31b des Systemgehäuses hin. Der erste Flansch 84 des ersten Rotors ist nahe bei der Endwand 41 angeordnet, aber von dieser beabstandet.
Der erste Rotor 70 enthält außerdem einen ersten Sensorring 90 und einen zweiten Sensorring 92, die um den ersten Rotor 70 herum angeordnet sind. Der erste Sensorring 90 ist in der Nähe des ersten Flansches 84 des ersten Rotors angeordnet und kann an diesen angrenzen. Der zweite Sensorring 92 ist von dem ersten Sensorring 92 beabstandet und er ist nahe bei dem zweiten Flansch 86 des ersten Rotors angeordnet und kann an diesen angrenzen, wie in 2 gezeigt ist.
Der zweite Rotor 72 steht in Eingriff mit der ersten Welle 34. Der zweite Rotor 72 erstreckt sich zwischen einem ersten Ende 100 des zweiten Rotors, das nahe bei der Endwand 41 angeordnet ist, und einem zweiten Ende 102 des zweiten Rotors, das an einen Teil des zweiten Endes 82 des ersten Rotors angrenzt, etwa an den ersten Flansch 84 des ersten Rotors. Ein Ende der zweiten Welle 36 erstreckt sich in das zweite Ende 102 des zweiten Rotors hinein.
Eine Motorerfassungsplatine 96 ist entgegengesetzt zu dem Kühlkörper 66 angeordnet und sie ist nahe bei dem zweiten Ende 54 des Motorgehäuses angeordnet. Die Motorerfassungsplatine 96 ist von der elektronischen Steuerungseinheit 28 beabstandet und sie ist an einem Ende des Elektromotors 24 angeordnet. In mindestens einer Ausführungsform kann die Motorerfassungsplatine 96 seitlich an dem Elektromotor 24 montiert sein. Die Motorerfassungsplatine 96 enthält einen Motorpositionssensor, der angeordnet ist, um ein Signal, das eine Winkel- oder Drehposition einer Motorwelle des Elektromotors 24 anzeigt, für die elektronische Steuerungseinheit 28 bereitzustellen.
Die Lenkwellenanordnung ist durch eine Lageranordnung 110 in dem Systemgehäuse 20 drehbar gelagert. Die Lageranordnung 110 ist um die zweite Welle 36 herum angeordnet und sie ist relativ zu der Lenksäulenachse 40 von der Rotoranordnung 26 in axialer Richtung beabstandet. Die Lageranordnung 110 ist in axialer Richtung zwischen dem Schneckenrad 60 und der Rotoranordnung 26 angeordnet. Die Lageranordnung 110 enthält eine innere Lagerlauffläche 112, die auf die zweite Welle 36 aufgepresst ist, eine äußere Lagerlauffläche 114, die um die innere Lagerlauffläche 112 herum angeordnet ist, und mindestens ein Walzenelement 116, das zwischen der inneren Lagerlauffläche 112 und der äußeren Lagerlauffläche 114 angeordnet ist.
Die Lageranordnung 110 enthält eine Lagerbuchse 120, die in radialer Richtung zwischen der äußeren Lagerlauffläche 114 und dem zweiten Hohlraum 58 des Motorgehäuses und/oder der zweiten Bohrung 31b des Systemgehäuses angeordnet ist. Die Lagerbuchse 120 ist mit ersten Rückhaltemerkmalen 122, etwa Absätzen, versehen, die sich um Enden der äußeren Lagerlauffläche 114 herum erstrecken. Die Lagerbuchse 120 ist ferner mit einem zweiten Rückhaltemerkmal 124, etwa einem Vorsprung, versehen, das sich in eine Kerbe 126 hinein erstreckt, die durch oder innerhalb der zweiten Bohrung 31b des Systemgehäuses definiert ist.
Die elektronische Steuerungseinheit 28 ist als Platine mit integriertem Drehmomentsensor und Controller ausgestaltet, die angeordnet ist, um ein Drehmoment zu überwachen, das auf die erste Welle 34 aufgebracht wird, und um den Elektromotor 24 mit Leistung zu versorgen/zu steuern. Die elektronische Steuerungseinheit 28 ist relativ zu dem Elektromotor 24 stromaufwärts angeordnet (z.B. näher beim Lenkrad) und von diesem beabstandet. Die elektronische Steuerungseinheit 28 ist ausgestaltet, um das Versorgen mit Leistung und Steuern des Elektromotors 24 und das Überwachen von Drehmoment zu ermöglichen, das auf die erste Welle 34 und/oder die zweite Welle 36 und/oder den Torsionsstab 38 aufgebracht werden kann. Die elektronische Steuerungseinheit 28 enthält eine gedruckte Leiterplatte 130, drehmomenterfassende integrierte Schaltungsvorrichtungen oder einen Drehmomentsensor 132, und eine Vielzahl elektronischer Komponenten 134.
Die gedruckte Leiterplatte 130 ist innerhalb des Systemgehäuses 20 angeordnet und daran angebracht. Die gedruckte Leiterplatte 130 ist in axialer Richtung zwischen einer Innenoberfläche des Systemgehäuses 20 und einer Außenoberfläche des Motorgehäuses 22 angeordnet. Die gedruckte Leiterplatte 130 enthält eine erste Oberfläche 140 und eine zweite Oberfläche 142, die entgegengesetzt zu der ersten Oberfläche 140 angeordnet ist. Die erste Oberfläche 140 ist der Endwand 41 des Systemgehäuses 20 zugewandt und die zweite Oberfläche 142 ist dem Motorgehäuse 22 zugewandt. Die erste Oberfläche 140 und die zweite Oberfläche 142 erstrecken sich jeweils zwischen einem ersten Ende 144 der gedruckten Leiterplatte und einem zweiten Ende 146 der gedruckten Leiterplatte entlang einer Achse, die im Wesentlichen parallel zu der Motorgehäuseachse 50 angeordnet ist. In mindestens einer Ausführungsform enthält die gedruckte Leiterplatte 130 eine angeschrägte Seite 148, die sich von dem ersten Ende 144 der gedruckten Leiterplatte aus zu dem zweiten Ende 146 der gedruckten Leiterplatte hin erstreckt. Die angeschrägte Seite 148 ist derart angeschrägt, dass sich die angeschrägte Seite 148 zunehmend näher zu einer entgegengesetzten Seite der gedruckten Leiterplatte 130 in eine Richtung nähert, die sich von dem zweiten Ende 146 der gedruckten Leiterplatte zu dem ersten Ende 144 der gedruckten Leiterplatte hin erstreckt.
Mindestens ein Teil der gedruckten Leiterplatte 130 in der Nähe des ersten Endes 144 der gedruckten Leiterplatte erstreckt sich zu dem ersten Rotor 70 hin und ist von dem ersten Rotor 70 beabstandet. Ein Teil der gedruckten Leiterplatte 130 ist zwischen dem ersten Flansch 84 des ersten Rotors und dem zweiten Flansch 86 des ersten Rotors angeordnet. Mit anderen Worten ist ein Teil der gedruckten Leiterplatte 130 zwischen dem ersten Sensorring 90 und dem zweiten Sensorring 92 angeordnet. Ein Teil der gedruckten Leiterplatte 130 ist in der Nähe des ersten Flansches 84 des ersten Rotors und des ersten Sensorrings 90 angeordnet, sodass der erste Sensorring zwischen dem Teil der gedruckten Leiterplatte 130 und dem ersten Flansch 84 des ersten Rotors angeordnet ist.
Mit Bezug auf 3 kann sich die Vielzahl der elektronischen Komponenten 134 von der ersten Oberfläche 140 aus durch die zweite Oberfläche 142 der gedruckten Leiterplatte 130 hindurch erstrecken. Die Vielzahl der elektronischen Komponenten 134 ist nahe bei dem zweiten Ende 146 der gedruckten Leiterplatte angeordnet.
Mit Bezug auf 3-5 definiert die gedruckte Leiterplatte 130 eine Ausnehmung 150, die zwischen dem ersten Ende 144 der gedruckten Leiterplatte und dem zweiten Ende 146 der gedruckten Leiterplatte angeordnet ist. Die Ausnehmung 150 erstreckt sich von einer ersten Seite der gedruckten Leiterplatte 130 aus zu der angeschrägten Seite 148 der gedruckten Leiterplatte 130 hin. Die Ausnehmung 150 ist so dimensioniert, dass die gedruckte Leiterplatte 130 zumindest teilweise um den ersten Rotor 70 der Rotoranordnung 26 herum angeordnet ist.
Die Rotoranordnung 26, die erste Welle 34, die zweite Welle 36 und/oder der Torsionsstab 38 erstrecken sich durch die Ausnehmung 150 hindurch. Die Ausnehmung 150 enthält eine erste Seitenwand 152, eine zweite Seitenwand 154 und eine bogenförmige Endwand 156. Die erste Seitenwand 152 ist der zweiten Seitenwand 154 gegenüberliegend angeordnet und beide erstrecken sich von einer Seite der gedruckten Leiterplatte 130 aus zu der bogenförmigen Endwand 156 hin, die sich zwischen der ersten Seitenwand 152 und der zweiten Seitenwand 154 erstreckt, wie in 4 und 5 gezeigt ist. Enden der ersten Seitenwand 152 und der zweiten Seitenwand 154, die in der Nähe der Seite der gedruckten Leiterplatte 130 angeordnet sind, sind mit einem abgeschrägten Abschnitt 158 versehen. Der abgeschrägte Abschnitt 158 erstreckt sich zwischen der Seite der gedruckten Leiterplatte 130 und im Wesentlichen geraden Abschnitten der jeweiligen ersten und zweiten Seitenwände 152, 154.
Mit Bezug auf 4 und 5 ist der Drehmomentsensor 132 auf der gedruckten Leiterplatte 130 angeordnet und kann sich durch die gedruckte Leiterplatte 130 hindurch erstrecken. Der Drehmomentsensor 132 kann eine Vielzahl von Drehmomenterfassungselementen enthalten, die an einander gegenüberliegenden Seiten der Ausnehmung 150 angeordnet sind, sodass ein erstes Drehmomenterfassungselement nahe bei der ersten Seitenwand 152 angeordnet ist und ein zweites Drehmomenterfassungselement nahe bei der zweiten Seitenwand 154 angeordnet ist. Der Drehmomentsensor 132 ist zwischen dem ersten Sensorring 90 und dem zweiten Sensorring 92 angeordnet und er ist von dem Schneckenrad 60 vollständig beabstandet.
Der Drehmomentsensor 132 kann Halleffekt-Sensoren enthalten, die ausgestaltet sind, um Änderungen bei einem Magnetfluss zu erfassen, die mit einer Winkelverschiebung oder Drehung des Torsionsstabs 38 oder der ersten Welle 34 verbunden sind, welche aus einer Lenkungseingabe von einem Fahrer an die erste Welle 34 resultiert. Ein Signal, das die erfasste, detektierte oder gemessene Winkelverschiebung des Torsionsstabs 38 anzeigt, kann durch den Drehmomentsensor 132 für mindestens eine aus der Vielzahl der elektronischen Komponenten 134 und für eine Steuerungslogikvorrichtung 170 bereitgestellt werden, um ein Befehlssignal für den Elektromotor 24 bereitzustellen, um ein Motorunterstützungsdrehmoment über das Schneckenrad 60 auf die zweite Welle 36 in Ansprechen auf eine Drehung der ersten Welle 34 und/oder des Torsionsstabs 38 aufzubringen.
Mit Bezug auf 5 ist die Steuerungslogikvorrichtung 170 an der ersten Oberfläche 140 und/oder der zweiten Oberfläche 142 der gedruckten Leiterplatte 130 angeordnet und sie ist nahe bei der bogenförmigen Endwand 156 der Ausnehmung 150 angeordnet. Die Steuerungslogikvorrichtung 170 steht in Kommunikation mit dem Drehmomentsensor 132. Die Steuerungslogikvorrichtung 170 kann eine integrierte Steuerungslogikschaltung sein. Die Steuerungslogikvorrichtung 170 und der Drehmomentsensor 132 sind von der Vielzahl der elektronischen Komponenten 134 beabstandet.
Die Vielzahl der elektronischen Komponenten 134 kann auf einer zweiten gedruckten Leiterplatte 180 angeordnet sein, die auf der zweiten Oberfläche 142 der gedruckten Leiterplatte 130 der elektronischen Steuerungseinheit 28 angeordnet oder damit wirksam verbunden ist. Die zweite gedruckte Leiterplatte 180 ist in der Nähe des zweiten Endes 146 der gedruckten Leiterplatte angeordnet.
Obwohl die vorliegende Offenbarung im Detail in Verbindung mit nur einer begrenzten Anzahl von Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es leicht zu verstehen, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf diese offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist. Stattdessen kann die vorliegende Offenbarung modifiziert werden, um eine beliebige Anzahl von Variationen, Veränderungen, Substitutionen oder äquivalenten Anordnungen aufzunehmen, die hier im Vorstehenden nicht beschrieben sind, welche aber mit dem Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung übereinstimmen. Obwohl verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben wurden, ist es außerdem zu verstehen, dass Aspekte der vorliegenden Offenbarung nur einige der beschriebenen Ausführungsformen enthalten können. Folglich darf die vorliegende Offenbarung nicht so aufgefasst werden, dass sie auf die vorstehende Beschreibung begrenzt ist.

Claims

Nachdem die vorliegende Offenbarung beschrieben wurde, wird beansprucht:
Elektrisches Servolenkungssystem, umfassend: ein Systemgehäuse; einen Elektromotor, der innerhalb eines Motorgehäuses angeordnet ist, das innerhalb des Systemgehäuses angeordnet und daran angebracht ist; eine Lenkwellenanordnung mit einem Torsionsstab, der sich zumindest teilweise durch das Systemgehäuse und das Motorgehäuse hindurch erstreckt; und eine elektronische Steuerungseinheit, umfassend: eine gedruckte Leiterplatte, die innerhalb des Systemgehäuses angeordnet und daran angebracht ist, und einen Drehmomentsensor, der auf der gedruckten Leiterplatte angeordnet ist und angeordnet ist, um ein Signal bereitzustellen, das eine Winkelverschiebung des Torsionsstabs anzeigt.
Elektrisches Servolenkungssystem nach Anspruch 1, das ferner eine Motorerfassungsplatine umfasst, die nahe bei einem Ende des Motorgehäuses angeordnet ist und von der elektronischen Steuerungseinheit beabstandet ist.
Elektrisches Servolenkungssystem nach Anspruch 2, wobei die Motorerfassungsplatine angeordnet ist, um ein Signal bereitzustellen, das eine Drehposition des Elektromotors für die elektronische Steuerungseinheit anzeigt.
Elektrisches Servolenkungssystem nach Anspruch 2, wobei die Motorerfassungsplatine an einem Ende des Elektromotors angeordnet ist.
Elektrisches Servolenkungssystem nach Anspruch 1, ferner eine Rotoranordnung umfassend, die innerhalb des Systemgehäuses angeordnet ist und einen ersten Rotor aufweist, der um einen zweiten Rotor herum angeordnet ist, welcher mit der Lenkwellenanordnung in Eingriff steht.
Elektrisches Servolenkungssystem nach Anspruch 5, wobei der erste Rotor einen ersten Sensorring und einen zweiten Sensorring, der von dem ersten Sensorring beabstandet ist, enthält.
Elektrisches Servolenkungssystem nach Anspruch 6, wobei ein Teil der gedruckten Leiterplatte zwischen dem ersten Sensorring und dem zweiten Sensorring angeordnet ist.
Elektrisches Servolenkungssystem nach Anspruch 5, wobei der erste Rotor einen ersten Flansch des ersten Rotors enthält.
Elektrisches Servolenkungssystem nach Anspruch 8, wobei die gedruckte Leiterplatte nahe bei dem ersten Flansch des ersten Rotors angeordnet ist.
Elektrisches Servolenkungssystem nach Anspruch 5, wobei die gedruckte Leiterplatte eine Ausnehmung definiert, durch welche hindurch sich die Rotoranordnung erstreckt.
Elektrisches Servolenkungssystem nach Anspruch 10, wobei der Drehmomentsensor eine Vielzahl von Drehmomenterfassungselementen enthält, die an einander entgegengesetzten Seiten der Ausnehmung angeordnet sind.
Elektrisches Servolenkungssystem nach Anspruch 10, wobei die elektronische Steuerungseinheit ferner eine Steuerungslogikvorrichtung umfasst, die auf der gedruckten Leiterplatte angeordnet ist.
Elektrisches Servolenkungssystem nach Anspruch 12, wobei die Steuerungslogikvorrichtung mit dem Drehmomentsensor in Kommunikation steht.
Elektrisches Servolenkungssystem nach Anspruch 13, wobei die Steuerungslogikvorrichtung angeordnet ist, um das Signal zu empfangen, das eine Winkelverschiebung des Torsionsstabs anzeigt.