DE10239297B4

DE10239297B4 - Elektrische Servolenkungsvorrichtung

Info

Publication number: DE10239297B4
Application number: DE10239297A
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Tominaga; Tadayuki Fujimoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-03-14
Filing date: 2002-08-27
Publication date: 2006-05-04
Anticipated expiration: 2022-08-28
Also published as: DE10239297A1; JP3638269B2; US6906483B2; US20030173920A1; JP2003267233A

Abstract

Elektrische Servolenkungsvorrichtung, welche mit einem Elektromotor (30), der zur Ausgabe eines Hilfsdrehmoments an ein Lenkrad eines Fahrzeugs angepasst ist, und einer Steuereinheit (60) ausgestattet ist, um den Antrieb des Elektromotors (30) zu steuern,
wobei die Steuereinheit (60) aufweist:
ein Leistungssubstrat (61), an welchem eine Brückenschaltung (10) angeordnet ist, welche eine Vielzahl von Halbleiterschaltelementen zum Verschalten des Stroms, welcher dem Elektromotor (30) zugeführt wird, in Übereinstimmung mit einem Hilfsdrehmoment des Lenkrads aufweist;
Kondensatoren (7) zur Absorbierung von Welligkeiten, welche der Strom beinhaltet;
ein Steuersubstrat (63), an welchem ein Mikrocomputer (13) angeordnet ist, welcher ein Antriebssignal zur Steuerung des Brückenschaltkreises (10) auf der Basis von zumindest dem Lenkdrehmoment des Lenkrads erzeugt;
einen Leistungsverbinder (68a), welcher mit einer Batterie (4) des Fahrzeugs elektrisch verbunden ist;
einen Signalverbinder (68b), welcher zur Ein- und Ausgabe von Signalen durch eine externe Verkabelung angepasst ist;
eine Vielzahl von Motoranschlüssen (Mm),...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
2. Stand der Technik
Im allgemeinen wird bei Fahrzeugen, wie beispielsweise Automobilen, welche mit einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung ausgestattet sind, das Drehmoment, welches auf eine Lenkwelle durch die Lenkbemühungen eines Bedieners auf ein Lenkrad wirkt, durch einen Drehmomentsensor erfasst, so dass eine Steuereinheit den Strom steuern kann, welcher zu einem Elektromotor zugeführt wird, welcher mit der Lenkwelle in Übereinstimmung mit dem Lenkdrehmoment operativ verbunden ist, welches dabei erfasst wird, wobei dadurch veranlasst wird, dass der Elektromotor einen erforderlichen Betrag des Lenkhilfsdrehmoments zu einer Lenkwelle über eine Geschwindigkeitsreduktionseinrichtung ausgibt.
12 zeigt ein Blockdiagramm einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung, welche einen bürstenlosen Motor als Elektromotor verwendet.
Diese elektrische Servolenkungsvorrichtung weist einen Elektromotor 1, welcher ein Hilfsdrehmoment zu einem nicht gezeigten Lenkrad eines Fahrzeugs ausgibt, eine Steuereinheit 6, welche den Betrieb des Elektromotors 1 steuert, eine Batterie 4, welche Strom zuführt, um den Elektromotor 1 anzutreiben, einen Drehmomentsensor 5, welcher das Lenkdrehmoment des Lenkrads erfasst, einen Motorverbinder 15, welcher die Steuereinheit 6 zu dem Elektromotor 1 elektrisch verbindet, einen Leistungsverbinder 16, welcher die Batterie 4 mit der Steuereinheit 6 elektrisch verbindet, und einen Signalverbinder 17 auf, welcher eine elektrische Verbindung zwischen dem Elektromotor 1, dem Drehmomentsensor 5 und der Steuereinheit 6 bereitstellt.
Der Elektromotor 1 umfasst eine Ankerwicklung 2, welche in drei Phasen mit einem nicht gezeigten Stator und einem Drehpositionssensor 3 verbunden ist, um die Drehposition eines nicht gezeigten Rotors zu erfassen.
Die Steuereinheit 6 umfasst drei Kondensatoren 7 mit großen Kapazitäten (beispielsweise in etwa 2200 μF × 3), um Welligkeitskomponenten eines Motorstroms IM zu absorbieren, welcher durch den Elektromotor 1 strömt, ein Paar Feldschwächungswiderstände 8 zur Erfassung des Motorstroms IM, eine Dreiphasen-Brückenschaltung 10, welche aus einer Vielzahl von Halbleiterschaltelementen aufgebaut ist (beispielsweise FET) Q1-Q6, um den Motorstrom IM gemäß der Höhe und Richtung des Hilfsdrehmoments zu schalten, eine Wicklung 11 zur Entfernung eines elektromagnetischen Geräusches und einen Steuerschaltkreis 12.
Der Steuerschaltkreis 12 umfasst einen Stromdetektor 9, welcher über die seriell verbundenen Feldschwächungswiderstände 8 verbunden ist, um einen Strom zu erfassen, welcher. durch den Elektromotor 1 fließt, und einen Mikrocomputer 13 zur Berechnung des Hilfsdrehmoments, welches durch den Elektromotor 1 erzeugt worden ist, das auf einen Steuerdrehmomentsignal von dem Drehmomentsensor 5 basiert, wobei der Mikrocomputer 13 ebenso den Strom berechnet, welcher dem Hilfsdrehmoment durch Rückführung des Motorstroms IM und der Drehposition des Rotors entspricht, welche durch den Drehpositionssensor 3 erfasst wird. Der Mikrocomputer 13 gibt ein Antriebssignal zu der Brückenschaltung 10 über einen Antriebsschaltkreis 14 aus, so dass die Brückenschaltung 10 gesteuert wird.
Zusätzlich weist der Mikrocomputer 13, obwohl er nicht gezeigt ist, einen AD-Konverter, einen PWM Zeitschaltkreis und ähnliches, eine wohlbekannte Selbstdiagnosefunktion zur Selbstdiagnostizierung zu jeder Zeit auf, ob das System normal arbeitet, und zur Unterbrechung des Motorstroms IM, wenn eine Abnormalität auftritt.
13 ist eine Querschnittsansicht von essentiellen Abschnitten der elektrischen Servolenkungsvorrichtung mit der Schaltkreisstruktur, welche in 12 gezeigt ist. Hierzu ist zu erwähnen, dass nur bedeutende Schaltkreiselemente dargestellt sind, um eine Unübersichtlichkeit der Zeichnung zu vermeiden, wobei periphere Schaltkreiselemente, Verkabelungsmuster, Leitungskabel usw. weggelassen worden sind.
In dieser Figur ist eine isolierte Platine 19 an dem Boden eines boxenförmigen Metallrahmens 18 angebracht, welcher die Funktion eines Schutzbrettes bzw. einer Abschirmungsplatte und eines Kühlkörpers gleichzeitig aufweist. Beispielsweise ist ein Kühlkörper 20 aus Aluminium hergestellt und an einer Endfläche der inneren Fläche des Metallrahmens 18 angebracht.
Die Kondensatoren 7, die Feldschwächungswiderstände 8, die Wicklung 11, der Mikrocomputer 13 usw. sind an der isolierten Platine 19 angebracht. Ebenso sind an der isolierten Platine bzw. Schaltkreisplatine 19 eine Vielzahl von Leitungsplatten 21a-21e angebracht, welche jeweils eine große Breite und eine große Dicke neben den vorstehend erwähnten Leitungsmustern aufweisen. Zusätzlich sind Halbleiterschaltelemente Q1-Q6 an einer Endfläche des Kühlkörpers 20 fest angebracht.
Nun wird der Betrieb der elektrischen Servolenkungsvorrichtung im folgenden beschrieben, welche gemäß dem Vorstehenden aufgebaut ist.
Der Mikrocomputer 13 empfängt ein Ausgabesignal von dem Drehmomentsensor 5, welches das Lenkdrehmoment repräsentiert, ein Ausgangssignal von dem Drehpositionssensor 3, welches die Drehposition des Rotors des Elektromotors 1 repräsentiert, und den Motorstrom IM, welcher von den Feldschwächungswiderständen 8 über den Stromdetektor 9 zurückzuführen ist, und erzeugt eine Anweisung der Drehrichtung für die Servolenkung sowie eine Stromsteuerquantität, welche dem Hilfsdrehmoment entspricht, welche zu dem Antriebsschaltkreis 14 zugeführt werden bzw. dorthin eingegeben werden. Wenn die Anweisung zur Drehrichtung und die Stromsteuerquantität von dem Mikrocomputer 13 eingegeben worden sind, erzeugt der Antriebsschaltkreis 14 ein PWM Antriebssignal und führt dieses zu den Halbleiterschaltelementen Q1-Q6 der Brückenschaltung 10 zu. Als Folge davon fließt ein Strom von der Batterie 4 zu dem Elektromotor 1 über eine externe Verkabelung, dem Leistungsverbinder 16, der Wicklung 11, dem Brückenschaltkreis 10, dem Motorverbinder 15 sowie weitere externe Kabel, so dass der Elektromotor 1 eine geforderte Quantität des Hilfsdrehmoments in der gewünschten Richtung erzeugt.
Zu dieser Zeit wird der Motorstrom IM, welcher durch den Elektromotor fließt, mittels der Feldschwächungswiderstände 8 und des Stromdetektors 9 erfasst, und zu dem Mikrocomputer 13 zurückgeführt, so dass dieser derart gesteuert wird, um gleich einer Anweisung hinsichtlich des Motorstroms IM zu sein. Zusätzlich weist der Motorstrom IM Welligkreiskomponenten auf, welche durch die Schaltoperation der Brückenschaltung 10 erzeugt werden, wenn die Brückenschaltung 10 angetrieben wird, um in einer PWM Art und Weise betrieben zu werden, jedoch ist diese derart gesteuert, dass sie mittels der Kondensatoren 17 mit großer Kapazität geglättet wird. Darüber hinaus dient die Wicklung 11 dazu, dass das Geräusch unterdrückt wird, welches von dem vorstehend erwähnten Umschalten der Brückenschaltung 10 während des PWM Betriebs erzeugt werden würde, um nach außen abgegeben zu werden, und ein Funkrauschen zu erzeugen.
Bei der elektrischen Servolenkungsvorrichtung, wie vorstehend beschrieben, ist der Wert des Motorstroms IM auf in etwa 25-30 A zu steuern, in dem Fall für leichte Fahrzeuge, jedoch erreicht dieser Werte, wie beispielsweise 60-80 A bei Kompaktautos.
Die Steuereinheit 6 der elektrischen Servolenkungsvorrichtung wird in den Fahrzeugraum einer hervorragenden Umgebung des Fahrzeugs installiert, welche von dem Motorraum entfernt ist, wo der Elektromotor 1 und die Batterie 4 angeordnet sind.
Dementsprechend ist eine Vielzahl langer Kabel erforderlich, um die elektrische Verbindung zwischen der Steuereinheit 6 und dem Elektromotor 1 bereitzustellen. Als Folge davon tritt ein Problem auf, dass die Kosten der Herstellungen hoch werden und das Gewicht des Fahrzeugs zunimmt.
Wenn zusätzlich die Länge der Kabel vergrößert ist, tritt ein weiteres Problem dahingehend auf, dass ein Leistungsverlust zunimmt und Funkrauschen aufgrund des PWM Betriebs der Brückenschaltung 10 erzeugt wird und ebenso zunimmt. Ebenso kann das erhöhte Funkrauschen eine Fehlfunktion der anderen Steuervorrichtungen hervorrufen.
Darüber hinaus nimmt die Größe der Halbleiterschaltelemente Q1-Q6, welche die Brückenschaltung 10 der Steuereinheit 6 bilden, gemäß der Zunahme der Höhe des Motorstroms IM zu. Es ist ebenso notwendig, die Erzeugung von Wärme zur Zeit der Vielzahl der Halbleiterschaltelemente Q1-Q6 zu steuern, welche eingeschaltet werden oder dem PWM Schaltbetrieb durch Anordnung von diesen parallel zueinander ausgesetzt werden. Somit ist die Größe des Kühlkörpers 1 zu erhöhen, um die Wärmestrahlung von den Halbleiterschaltelementen Q1-Q6 zu verbessern. Darüber hinaus nimmt die Größe der entsprechenden elektronischen Elemente, welche in verschiedenen Teilen der Vorrichtung verwendet werden, in Proportion zu der Zunahme des Motorstroms IM zu, und somit ist es erforderlich, die Länge und ein Leitungsmuster physikalisch und praktisch zu erhöhen, welches sich von den Anschlüssen des Leistungsverbinders 16 zu dem Boden mittels der Wicklung 10, des Brückenschaltkreises 11 sowie der Feldschwächungswiderstände 8 erstreckt, sowie die Länge eines Leitungsmusters zunimmt, welche sich von dem Brückenschaltkreis 10 zu dem Motorverbinder 15 erstreckt.
Als Folge von verschiedenen Gründen, wie vorstehend erläutert, treten die folgenden zusätzlichen Probleme auf. Zum einen wird die Größe der Steuereinheit 6 notwendiger Weise erhöht; der Betrag des Motorstroms IM nimmt durch den Spannungsabfall in den entsprechenden Leitungsmustern ab; sowie die Standfestigkeit bzw. Haltbarkeit der Leistungskabel wird durch die erzeugte Hitze reduziert.

DE 198 09 421 A1 zeigt eine elektrische Servolenkungsvorrichtung, welche mit einem Elektromotor, der zur Ausgabe eines Hilfsdrehmoments an ein Lenkrad eines Fahrzeugs angepasst ist, und einer Steuereinheit ausgestattet ist, um den Antrieb des Elektromotors zu steuern, wobei die Steuereinheit aufweist:
ein Leistungssubstrat, an welchem eine Brückenschaltung angeordnet ist, welche eine Vielzahl von Halbleiterschaltelementen zum Verschalten des Stroms, welcher dem Elektromotor zugeführt wird, in Übereinstimmung mit einem Hilfsdrehmoment des Lenkrads aufweist;
Kondensatoren zur Absorbierung von Welligkeiten, welche der Strom beinhaltet;
ein Steuersubstrat, an welchem ein Mikrocomputer angeordnet ist, welcher ein Antriebssignal zur Steuerung des Brückenschaltkreises auf der Basis von zumindest dem Lenkdrehmoment des Lenkrads erzeugt;
einen Leistungsverbinder, welcher mit einer Batterie des Fahrzeugs elektrisch verbunden ist;
einen Signalverbinder, welcher zur Ein- und Ausgabe von Signalen durch eine externe Verkabelung angepasst ist; eine Vielzahl von Motoranschlüssen, welche mit dem Elektromotor elektrisch verbunden sind; und
ein Gehäuse und eine Abdeckung, in welchem das Leistungssubstrat und das Steuersubstrat aufgenommen sind;
wobei das Leistungssubstrat, der Leistungsverbinder und der Signalverbinder in dem Gehäuse parallel zueinander in einer axialen Richtung des Elektromotors angeordnet sind, wobei die Motoranschlüsse von der Abdeckung nach außen hervorragen.

Die vorliegende Erfindung ist vorgenommen worden, um die vorstehend erwähnten verschiedenen Probleme zu lösen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Servolenkungsvorrichtung bereitzustellen, welche zur Reduzierung des Einflusses von Funkrauschen fähig ist, was durch PWM Antrieb verursacht wird, wobei die Kosten und das Gewicht davon vermindert werden und eine hohe Ausgangsleistung erzeugt wird.

Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, umfasst die vorliegende Erfindung eine elektrische Servolenkungsvorrichtung, welche mit einem Elektromotor, der zur Ausgabe eines Hilfsdrehmoments zu einem Lenkrad eines Fahrzeugs angepasst ist, und einer Steuereinheit ausgestattet ist, um den Antrieb des Elektromotors zu steuern. Die Steuereinheit weist auf: ein Leistungssubstrat, an welchem eine Brückenschaltung angebracht ist, welche eine Vielzahl von Halbleiterschaltelementen zum Schalten des Stroms aufweist, welcher zu dem Elektromotor in Übereinstimmung mit einem Drehmoment zugeführt wird, welches das Lenkrad unterstützt; Kondensatoren zur Absorbierung von Schwankungen, die in dem Strom auftreten; ein Steuersubstrat, an welchem ein Mikrocomputer angebracht ist, welcher ein Antriebssignal zur Steuerung der Brückenschaltung aufweist, welches auf zumindest dem Lenkdrehmoment des Lenkrads basiert; einen Leistungsverbinder, welcher elektrisch mit einer Batterie des Fahrzeugs verbunden ist; einen Signalverbinder, welcher zur Eingabe und Ausgabe von Signalen durch externe Kabel angepasst ist; eine Vielzahl von Motoranschlüssen, welche mit dem Elektromotor elektrisch verbunden sind; ein großes Stromsubstrat bzw. Großstromsubstrat, an welchem zumindest die Kondensatoren angebracht sind und welches Leitungsplatten aufweist, welche Leitungskabel bilden, und Motoranschlüsse aufweist, welche daran mit einem Isolierungsharz einsetzgeformt sind; und ein Gehäuse sowie eine Abdeckung, in welchem das Leistungssubstrat, das Steuersubstrat und das große Stromsubstrat aufgenommen sind. Das Leistungssubstrat, der Leistungsverbinder und der Signalverbinder sind in dem Gehäuse parallel zueinander in axialer Richtung des Elektromotors angeordnet, wobei die Motoranschlüsse von der Abdeckung nach außen hervorstehen.

Gemäß der vorstehenden Anordnung ist es möglich, die Höhe oder Größe in vertikaler Richtung der Vorrichtung zu reduzieren, ohne dass irgendwelche Interferenzen zwischen dem Leistungssubstrat, dem Leistungsverbinder und dem Signalverbinder hervorgerufen werden. Zusätzlich ist das Gehäuse an der gegenüberliegenden Seite des Wärme erzeugenden Elektromotors angeordnet, so dass die Wärme im Inneren der Steuereinheit effektiv abgestrahlt bzw. abgegeben werden kann. Als Folge davon wird die Haltbarkeit und Wärmebeständigkeit der Vorrichtung verbessert.

Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für einen Fachmann aufgrund der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ersichtlich, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen in Betracht zu ziehen sind.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Querschnittsansicht, welche eine elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 ist ein Blockdiagramm der elektrischen Servolenkungsvorrichtung von 1.
3 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung von 1.
4 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Steuereinheit, welche in 1 gezeigt ist.
5 ist eine Querschnittsansicht der Steuereinheit von 1.
6 ist eine Draufsicht eines großen Stromsubstrats von 4, wenn dies aus einer Seite davon betrachtet ist.
7 ist eine rückwärtige Ansicht des großen Stromsubstrats von 6.
8 ist eine Querschnittsansicht eines Teils der Steuereinheit von 1.
9 ist eine Querschnittsansicht eines Teils der Steuereinheit von 1.
10 ist eine Querschnittsansicht eines Teils einer Modifikation der Steuereinheit von 1.
11 ist eine Querschnittsansicht, welche ein Teil einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
12 ist ein Blockdiagramm, welches eine bekannte elektrische Servolenkungsvorrichtung zeigt.
13 ist eine Querschnittsdraufsicht von essentiellen Abschnitten der bekannten elektrischen Servolenkungsvorrichtung mit einer Schaltkreisstruktur, wie in 12 gezeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nun werden die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im einzelnen beschrieben, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird.
In den entsprechenden Figuren, auf welche im weiteren Bezug genommen wird, werden die gleichen Symbole bzw. Bezugszeichen für gleiche oder entsprechende Teile oder Elemente verwendet, wie sie für die bekannte Vorrichtung vorgesehen sind, die in den 12 und 13 dargestellt ist.
Ausführungsform 1.
1 ist eine Querschnittsansicht, welche eine elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. 2 ist ein Blockdiagramm einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung von 1. 3 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der elektrischen Servolenkungsvorrichtung von 1. 4 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Steuereinheit 60 von 1. 5 ist eine Querschnittsansicht der Steuereinheit 60 von 1. 6 ist eine Draufsicht eines großen Stromsubstrates 62 von 4, wenn dies aus einer Seite davon gesehen wird. 7 ist eine rückwärtige Ansicht von 6. Die 8 und 9 sind Querschnittsansichten eines Teils der Steuereinheit 60 von 1.
Die dargestellte elektrische Servolenkungsvorrichtung weist einen Elektromotor 30, welcher ein Hilfsdrehmoment zu dem nicht gezeigten Lenkrad eines Fahrzeugs ausgibt, eine Steuereinheit 60, welche den Betrieb des Elektromotors 30 steuert, eine Batterie 40, welche einen Strom zu dem Elektromotor 30 zum Antrieb davon zuführt, einen Drehmomentsensor 5, welcher das Lenkmoment des Lenkrads erfasst, und Verbinder 68, 74 und 74 auf, um die ausgegebenen Signale zu empfangen.
Der Elektromotor 30 in Form eines Dreiphasen-bürstenlosen Motors weist eine Ausgangswelle 32, einen Rotor 33 mit einem Permanentmagneten 31, der acht magnetische Pole aufweist, die fest an der Ausgangswelle 32 angebracht sind, einen Stator 36, welcher um den Rotor 36 angebracht ist und einen Drehpositionssensor 3 auf, welcher an der Ausgangsseite der Ausgangswelle 32 zur Erfassung der Drehposition des Rotors 33 angeordnet ist.
Der Stator 36 weist zwölf vorspringende Pole 34, die gegenüber dem äußeren Umfang des Permanentmagneten 31 angeordnet sind, Isolatoren 35, welche an den gegenüberliegenden Seiten der vorspringenden Pole 34 angebracht sind, und einer Ankerwicklung 2 auf, welche um die Isolatoren 35 gewickelt ist und welche aus Wicklungskomponenten 2u, 2v, 2w von drei Phasen U, V und W aufgebaut ist. Die Ankerwicklung 2 weist drei Enden von drei Phasen auf, welche mit drei Wicklungsanschlüssen 37 jeweils verbunden sind, die sich in axialer Richtung der Ausgangswelle 32 erstrecken.
Der Drehpositionssensor 3 weist einen Resolver auf und hat einen Rotor 3a sowie einen Stator 3b. Die Ausgangsseitenform oder das Profil des Rotors 3a ist in einer speziellen Kurve bzw. Biegung ausgebildet, so dass der Kehrwert bzw. magnetische Leitwert eines diametralen oder radialen Spalts, welcher zwischen dem Stator 3b und dem Rotor 3a definiert ist, wie eine Sinuskurve in Übereinstimmung mit dem Winkel der Drehung des Rotors 3a im Hinblick auf den Stator 3b sich ändert. Eine Erregerwicklung und zwei Ausgangsspulen sind um den Stator 3b gewickelt, so dass eine Änderung in dem diametralen Spalte erfasst wird (d.h. eine Änderung des radialen Abstands) zwischen dem Rotor 3a und dem Stator 3b, um Ausgangsspannungen der beiden Phasen zu erzeugen, welche sich in einer Sinuskurve bzw. einer Kosinuskurve ändern.
Ein Geschwindigkeitsreduktionszahnrad 50 ist an dem Elektromotor 30 fest angebracht. Das Geschwindigkeitsreduktionszahnrad 50 weist ein Zahnradgehäuse 51 auf, welches mit einem Halter 39 des Elektromotors 30 verbunden ist, ein Schneckenzahnrad 52 auf, welches in dem Getriebegehäuse 51 zur Reduzierung der Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle 32 angeordnet ist, ein Schneckenrad 53, welches in kämmendem Eingriff mit dem Schneckenzahnrad 52 ist. Das Schneckenzahnrad 52 ist an einem Ende mit einem äußeren Steg ausgebildet, und wobei eine Kupplung 38 mit einem inneren Steg, welcher an der Innenfläche ausgebildet ist, an einem Ende der Ausgangswelle 32 eingepresst ist, so dass das Stegende des Schneckenzahnrads 52 in die Kupplung 38 eingepasst ist, um für einen Stegeingriff zu sorgen, durch welchen das Drehmoment des Elektromotors 30 zu dem Geschwindigkeitsreduktionsgetriebe 50 übertragen wird.
Die Steuereinheit 60 weist drei Kondensatoren 7 mit großen Kapazitäten auf (beispielsweise in etwa 220 μF × 3), um Welligkeitskomponenten eines Motorstroms IM zu absorbieren, welche durch den Elektromotor 1 fliegt, ein Paar von Feldschwächungswiderständen 8 auf, um den Motorstrom IM zu erfassen, eine Dreiphasen-Brückenschaltung 10 auf, welche aus einer Vielzahl von Halbleiterschaltelementen Q1-Q6 (beispielsweise FETs) aufgebaut ist, um den Motorstrom IM gemäß der Höhe und Richtung des Hilfsdrehmoments zu schalten, eine Spule 11 zur Unterdrückung vom elektromagnetischen Rauschen und einen Steuerschaltkreis 12 auf.
Der Steuerschaltkreis 12 weist einen Stromdetektor 9, welcher die serielle verbundenen Feldschwächungswiderstände 8 zur Erfassung eines Motorstroms IM verbindet, welcher durch den Elektromotor 1 fließt, und einen Mikrocomputer 13 auf, um das Hilfsdrehmoment zu berechnen, welches durch den Elektromotor basierend auf einem Lenkdrehmomentsignal von dem Drehmomentsensor 5 erzeugt wird, wobei der Mikrocomputer 13 ebenso den Strom berechnet, welcher dem Hilfsdrehmoment durch Zurückführung des Motorstroms IM und der Drehposition des Rotors entspricht, welche von dem Drehpositionssensor 3 erfasst wird. Der Mikrocomputer 13 gibt ein Antriebssignal zu der Brückenschaltung 10 durch den Antriebsschaltkreis 14 aus, so dass die Brückenschaltung 10 gesteuert wird.
Die Steuereinheit 60 weist ein Metallsubstrat 61, welches als Leistungssubstrat wirkt, in großes Stromsubstrat 62 mit einer Vielzahl von Leitungskabeln und Leitungsplatten, welche mit einem Isolationsharz einsetz-geformt sind, ein Steuersubstrat 63 in Form eines isolierten Schaltkreisbrettes bzw. einer isoliteren Platine, ein Gehäuse 64, welches aus Aluminium mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit aufgebaut ist, und eine Abdeckung 65 auf, welche mit dem Gehäuse 64 verbunden ist und darin das Metallsubstrat 61, das große Stromsubstrat 62, das Steuersubstrat 63 usw. beinhaltet.
Das Gehäuse 64 und die Abdeckung 65 sind parallel zur axialen Richtung des Elektromotors 30 angeordnet, wobei die Abdeckung 65 an dem Halter 39 des Elektromotors 30 fixiert ist.
Das Metallsubstrat 61 ist aus einem HITT Substrat beispielsweise aufgebaut (ein Markenname von Denki Kagaku Kogyo K.K.). Dies bedeutet, dass die Kabelmuster bzw. Verkabelungsmuster an einem Aluminiumsubstrat mit einer Dicke von 2 mm und als Kupfermuster mit einer Dicke von 100 μm durch eine Isolierungsschicht mit einer Dicke von 80 μm aufgebaut sind. Zusätzlich sind an dem Verkabelungsmustern an dem Metallsubstrat 61 durch Verlöten Schaltelemente Q1-Q6, welche gemeinsam die Brückenschaltung 10 zur Umschaltung des Stromes bilden, welcher dem Elektromotor 30 zugeführt wird, große Stromteile, wie beispielsweise Feldschwächungswiderstände 8 usw., um den Strom zu erfassen, welcher durch den Elektromotor 30 fließt, und ein Verbindungselement 66 angebracht ist, welches für eine elektrische Verbindung zwischen dem Metallsubstrat 61 und dem groben Stromsubstrat 62 sorgt.
Das Verbindungselement 66 weist eine Vielzahl von Verbindungsanschlüssen Cm auf, welche durch Einsetzformen ausgebildet sind, um für eine elektrische Verbindung zwischen dem Metallsubstrat 61 und dem groben Stromsubstrat 62 sowie zwischen dem Metallsubstrat 61 und dem Steuersubstrat 63 zu sorgen. Jede der Verbindungsanschlüsse Cm des Verbindungselements 66 weist Endabschnitte Cm1, Cm2 auf, welche in Form eines L angeordnet sind, wenn man dies in Richtung rechtwinklig zu dem Metallsubstrat 61 betrachtet, wie in 4 gezeigt.
Die Verkabelungsmuster, welche an dem Metallsubstrat 61 ausgebildet sind, weisen jeweils eine Querschnittskapazität auf, welche ausreichend ist, um einen großen Strom aufzunehmen oder zu widerstehen, welcher dadurch hindurchfließt, so dass die Schaltkreiselemente angebracht werden können, welche für einen großen Strom verwendet werden, der durch den Elektromotor 30 strömt.
Periphere oder umgebende Schaltkreiselemente (geringe Stromelemente) einschließlich des Mikrocomputers 13 des Antriebsschaltkreises 14 und des Stromdetektors 9 sind über Verlöten an dem Verkabelungsmuster an dem Steuersubstrat 63 angebracht.
Die Verkabelungsmuster an dem großen Stromsubstrat 62 sind durch eine Vielzahl von Leitungskabeln und Leitungsplatten durch Einsetzgießen eines Isolationsharzes ausgebildet. Die Vielzahl von Leitungskabeln und Leitungsplatten sind von dem Isolierungsharz an Stellen zur elektrischen Verbindung exponiert.
Jeder der Sensoranschlüsse Sm zum Versenden eines Signals von dem Drehpositionssensor 30 zu dem Mikrocomputer 13 weist einen Endabschnitt Sm2 auf, welcher von dem Isolierungsharz exponiert ist, um mit dem Steuersubstrat 63 elektrisch verbunden zu werden, und wobei der andere Endabschnitt Sm1, welcher von einer Öffnung 65a in Form einer Öffnung, die in der Abdeckung 65 ausgebildet ist, herausragt, um mit dem Drehpositionssensor 3 des Elektromotors 30 elektrisch verbunden zu werden.
Eine Vielzahl von Leiterplatten 110 ist zur elektrischen Verbindung zwischen dem Brückenschaltkreis 10 und einem Leistungsverbinder 68a, welche im weiteren mit Einzelheiten beschrieben werden, parallel zueinander in der Nähe des Zentrums des großen Stromsubstrats 62 angeordnet, wie in den 6 und 7 gezeigt. Die Leiterplatten 110 sind über Verschweißen mit den drei Kondensatoren 7 elektrisch verbunden, welche an einer Seite angeordnet sind, die über den Motoranschlüssen Mm liegt.
Die Motoranschlüsse Mm ragen von der Öffnung 65a in Form einer Öffnung hervor, welche in der Abdeckung 65 ausgebildet ist, so dass diese in den Elektromotor 30 einzusetzen sind, wobei sie mit den Windungsanschlüssen 37 jeweils elektrisch verbunden werden. Die Motoranschlüsse Mm weisen drei Pfade auf, die parallel zueinander angeordnet sind. Die Motorrelais 67 in Form von Schaltern zur Herstellung der Unterbrechung der Stromversorgung des Motorstroms IM von dem Brückenschaltkreis 10 zu dem Elektromotor 30 sind in Serie mit zwei der äußeren der drei Pfade verbunden. Diese Schalter sind mit den Pfaden durch Verschweißen verbunden, wie in 1 gezeigt. Deren Schweißpunkte bzw. Schweißstellen sind an einer Seite diametral oder radial gegenüber der Seite des Elektromotors 30 angeordnet, an welcher die Schalter mit den Motoranschlüssen Mm verbunden sind.
Der Gehäuseseitenverbinder 68, welcher an dem Gehäuse 64 fest angebracht ist, weist einen Leistungsverbinder 68a, welcher mit der Batterie des Fahrzeugs elektrisch verbunden ist, einen Signalverbinder 68b zum Empfang und zur Ausgabe von Signalen von und zu der Fahrzeugseite durch eine externe Verkabelung und einen Drehmomentsensorverbinder 68c auf, um ein Signal von dem Drehmomentsensor 5 zu empfangen. Der Leistungsverbinder 68a, der Signalverbinder 68b und der Drehmomentsensorverbinder 68c sind aus einem Isolationsharz ausgebildet und in eine integrale Einheit geformt. Es ist zu erwähnen, dass der Drehmomentsensorverbinder 68c nicht notwendiger Weise integriert mit dem Signalverbinder 68b ausgebildet ist, d.h., dass diese auch separat voneinander ausgebildet sein können.
Der Gehäuseseitenverbinder 68 ist in die Öffnung 64a in dem Gehäuse 64 von außen eingesetzt und an dem Gehäuse 64 fest angebracht. Der Gehäuseseitenverbinder 68 ist mit einem Vorsprung 68d ausgebildet. Wie in 5 gezeigt, ist ein Spalt oder ein Zwischenraum zwischen der inneren Wandoberfläche der Öffnung 64a in dem Gehäuse 64 und der Seitenoberfläche des Vorsprungs 68d ausgebildet. Ein Haftharz in Form eines Silikonhaftmittels bzw. Silikonadhäsionsmittels 69 wird in den Spalt eingefüllt, so dass isolierende Harzabschnitte des Gehäuses 64 und der Gehäuseseitenverbinder 68 miteinander durch die Adhäsion gekoppelt sind. Der Leistungsverbinder 68 weist Anschlüsse 68e auf, welche elektrisch mit den Leiterplatten 110 des großen Stromsubstrats 62 durch Verschweißen verbunden sind.
Hierzu ist zu erwähnen, dass in dem Fall, in welchem kein Vorsprung 68d vorgesehen ist, ein Adhäsionsharz in einen Spalt oder Zwischenraum zwischen dem Gehäuseseitenverbinder und einer Öffnung eingefüllt wird, welche nach der Montage des Gehäuseseitenverbinders 68 an dem Gehäuse 64 gebildet wird.
Das Gehäuse 64 weist Kühlfinnen 64c auf, welche an der äußeren Seitenoberfläche davon ausgebildet sind.
Das Metallsubstrat 61 ist an der Innenseite des Gehäuses 64 in engem Kontakt damit angebracht, so dass die Strahlung der Wärme, welche durch das Metallsubstrat 61 erzeugt wird, unter der Wirkung der Kühlfinnen 64c erhöht wird. Das große Stromsubstrat 62 ist in dem Gehäuse 64 aufgenommen und an diesem sicher befestigt, wobei dadurch das Metallsubstrat 61 abgedeckt wird. Zusätzlich ist das Steuersubstrat 63 derart angeordnet, dass es über dem großen Stromsubstrat 62 angeordnet ist bzw. dieses überdeckt. Als Folge davon bildet das Metallsubstrat 61, das große Stromsubstrat 62 und das Steuersubstrat 63 gemeinsam eine laminierte Struktur mit drei Schichten. Im Gegensatz dazu sind das Metallsubstrat 61 und der Gehäuseseitenverbinder 68 in dem Gehäuse 64 derart angeordnet, dass diese sich nicht gegenseitig abdecken, sondern parallel zu der Ausgangswelle 32 angeordnet sind.
Die Endabschnitte Cm1, Cm2 von jedem der Vielzahl von Verbindungsanschlüssen Cm sind in Form eines L an dem Metallsubstrat 61 angeordnet. Jedoch ist eine Endabschnitt Cm an einer Seite der L-förmigen Konfiguration von jedem Verbindungsanschluss Cm in der Nähe der Anschlüsse 68b1, 68c1 des Signalverbinders 68b und des Drehmomentsensorverbinders 68c angeordnet und parallel zu diesen vorgesehen. Der Endabschnitt Sm2 von jedem der Sensoranschlüsse Sm ist in Ausrichtung mit dem anderen Endabschnitt Cm2 an der anderen Seite der L-förmigen Konfiguration jedes Verbindungsanschlusses Cm angeordnet. Die Endabschnitte Cm1, Cm2 von jedem Verbindungsanschluss Cm, der eine Endabschnitt Sm2 von jedem der Sensoranschlüsse Sm, die Anschlüsse 68b1 des Signalverbinders 68b und die Anschlüsse 68c1 des Drehmomentsensorverbinders 68c sind in entsprechende Durchgangsöffnungen 100, 101 eingesetzt und mit diesen verlötet, welche in dem Steuersubstrat 63 ausgebildet sind.
Ein Gummiring 70 ist in einer Nut 64d eingesetzt, welche um die Öffnung des Gehäuses 64 ausgebildet ist, und wobei die Abdeckung 65 an dem Gehäuse 64 mittels Schrauben 71 fest angebracht ist. Als Folge davon erhält man eine Luftdichtigkeit an den passenden Oberflächen des Gehäuses 64 und der Abdeckung 65. Zu dieser Zeit sind die passenden Oberflächen zwischen dem Steuersubstrat 63 und dem Metallsubstrat 61 angeordnet bzw. lokalisiert, wie aus 5 zu sehen.
Wie in 5 gezeigt, weist die Abdeckung 65 innere Kühlungsfinnen 65b und äußere Kühlungsfinnen 65c auf, welche in der Art und Weise ausgebildet sind, dass diese Kühlungsfinnen 65b, 65c derart angeordnet sind, dass sie einander nicht behindern bzw. übereinander liegen, wenn man sie aus diametraler oder radialer Richtung des Elektromotors 30 betrachtet. Die inneren Kühlungsfinnen 65b funktionieren derart, dass sie die Wärmeübertragung durch natürliche Konvektion durchführen, wohingegen die äußeren Kühlungsfinnen 65c derart funktionieren, dass sie den Wärmeübergang in einem Zustand durchführen, in welchem eine erzwungene Konvektion zusätzlich zur natürlichen Konvektion vorliegt. Aus diesem Grund weisen die inneren Kühlungsfinnen 65b einen Abstand oder ein Intervall auf, welches größer ist als die äußeren Kühlungsfinnen 64c, um eine sanfte natürliche Konvektion bei den inneren Kühlungsfinnen 65b zu ermöglichen bzw. zu gewährleisten.
Es ist zu betonen, dass bei dieser Ausführungsform die Kühlungsfinnen 65b, 65c derart angeordnet sind, dass sie verschoben oder in einer Richtung rechtwinklig zu der Achse des Elektromotors 30 versetzt werden können, jedoch können sie ausgebildet sein, um versetzt oder voneinander in axialer Richtung des Elektromotors 30 verschoben zu werden.
Ein Deckel aus einem Isolierharz ist an der äußeren Seite der Abdeckung 65 mittels Schrauben 73 derart angebracht, um die Öffnung 65a der Abdeckung 65 abzudecken. Wie in 9 gezeigt, weist der Deckel 72 drei Durchgangsöffnungen 72g auf, welche darin ausgebildet sind, wobei durch diese die Motoranschlüsse Mm elektrisch mit der Ankerwicklung 2 verbunden werden und sich daraus erstrecken. Jeder der Motoranschlüsse Mm ist an dessen mittlerem Abschnitt mit einem niedrigen Steifigkeitsabschnitt Mmb mit geringer Breite ausgebildet.
Darüber hinaus weist der Deckel 72, wie in 8 gezeigt, eine Vielzahl von Eindringöffnungen 72f auf, welche darin ausgebildet sind und durch welche die Endabschnitte Sm1 der Sensoranschlüsse Sm elektrisch mit dem Drehpositionssensor 30 verbunden sind, die sich dadurch erstrecken, und wobei der Deckel 72 ebenso ein Verbindergehäuse 72a aufweist, welches außerhalb der Eindringöffnungen 72f ausgebildet ist, so dass die Endabschnitte Sm1 der Sensoranschlüsse Sm in die Eindringöffnungen 72f eingesetzt sind, wobei somit ein Sensorverbinder 74 konstruiert wird.
Wie in 9 gezeigt, wenn der Deckel 72 an der Abdeckung 65 angebracht ist, wird darüber hinaus ein Spalt oder ein Zwischenraum zwischen dem äußeren Umfang des Deckels 72 und der Öffnung 65a sowie Spalte oder Zwischenräume um die Eindringöffnungen 72g ausgebildet.
Jedoch ist ein Haftharz in Form eines Silikonhaftmittels 75 in diese Spalten eingefüllt, um die Luftdichtigkeit der passenden Abschnitte des Deckels 72 und der Abdeckung 65 sicherzustellen. Es ist zu erwähnen, dass wenn die Motoranschlüsse Mm in engem Kontakt mit den Eindringöffnungen 72g sind, das Haftharz in die Umgebungen dieser Abschnitte der Motoranschlüsse Mm eingefüllt wird, welche von dem Deckel 72 hervorragen.
Das Großstromsubstrat 62 weist einen ersten konkaven Abschnitt 62a, welcher in einem Abschnitt davon ausgebildet ist, in welchem die Endabschnitte Sm1 der Sensoranschlüsse Sm in Richtung des Sensorverbinders 74 hervorragen bzw. hervorstehen, und einen zweiten konkaven Abschnitt 62b auf, welcher außerhalb des ersten konkaven Abschnitts 62a ausgebildet ist. Das Verbindergehäuse 72a hat einen konvexen Abschnitt 72b in der Nähe der Eindringöffnungen 72f für die Endabschnitte Sm1 der Sensoranschlüsse Sm, wobei der konvexe Abschnitt 72b in den ersten konkaven Abschnitt 62a mit einem Spalt oder einem dazwischen ausgebildeten Zwischenraum eingesetzt wird. Ein Haftharz in Form eines Silikonhaftmittels 76 wird in den ersten konkaven Abschnitt 62a eingefüllt, bevor der Deckel 72 montiert wird. Wenn der konvexe Abschnitt 72b des Verbindergehäuses 72a in den ersten konkaven Abschnitt 62a eingesetzt wird, verursacht das Silikonhaftmittel 76, dass es nach außen von dem ersten konkaven Abschnitt 62a in den zweiten konkaven Abschnitt 62b fließt, so dass das Silikonhaftmittel 76 in den Spalt zwischen dem ersten konkaven Abschnitt 62a und dem konvexen Abschnitt 62b eingefüllt wird. Als Folge wird die Luftdichtigkeit der passenden Abschnitte der Sensoranschlüsse Sm und des Deckels 72 sichergestellt.
Der Deckel 72 ist ebenso mit einer Vielzahl von Ventilationsöffnungen 72c ausgeformt, um eine Fluidkommunikation zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Steuereinheit 60 vorzusehen. Ein Wasser-Repellentfilter bzw. Wasser abstoßender Filter 77, welcher die Passage von Luft ermöglicht, jedoch die Passage bzw. das Hindurchlassen von Wasser verhindert, wird an der inneren Fläche des Deckels 72 von innen wärmeverschweißt, so dass die Ventilationsöffnungen 72c abgedeckt werden. Zusätzlich werden die Ventilationsöffnungen 72c in dem konvexen Abschnitt 72e ausgebildet, welcher nach außen von der Oberfläche des Silikonhaftmittels 75 hervorragt, welches die Abdeckung 65 und den Deckel 72 miteinander verbindet oder verklebt, um zu verhindern, dass das Silikonhaftmittel 75 in die Ventilationsöffnungen 72c einfließt, um diese zu verschließen.
Hierzu ist zu erwähnen, dass eine Wand 72d von der Oberfläche des Silikonhaftmittels 75 hervorragt, und wobei die Wand 72d in der Umgebung der Ventilationsöffnungen 72c ausgebildet sein kann, wie in 10 gezeigt.
Nun wird auf den Zusammenbau bzw. das Herstellungsverfahren der elektrischen Servolenkungsvorrichtung Bezug genommen, welche wie vorstehend konstruiert ist.
Wenn der Elektromotor zusammengebaut wird, wird zuallererst der Permanentmagnet 31 an der Ausgangswelle 32 des Elektromotors 30 fest angebracht, und daraufhin wird die Ausgangswelle 32 magnetisiert, um acht Pole durch einen Magnetisierer zu bilden. Danach wird ein inneres Element eines Lagers 40 über die Ausgangswelle 32 gepresst, wobei somit der Rotor 33 gebildet wird.
Daraufhin wird die Dreiphasen-Ankerwicklung 2 um die zwölf herausragenden Pole 34 des Stators 36 über den Isolator 35 in der Art und Weise gewickelt, dass die Wicklungskomponenten 2u, 2v, 2w der drei Phasen U, V und W in deren Positionen durch einen elektrischen Winkel von 120° entfernt voneinander verschaltet bzw. versetzt. In dieser Art und Weise werden vier Windungen für jede der U-, V- und W-Phasen und somit zwölf Wicklungen insgesamt gebildet. Dann werden die Windungsstartenden und die Windungsabschlussenden der entsprechenden Wicklungen der U-Phase miteinander verbunden, um eine Ankerwicklungskomponente 2u der U-Phase zu bilden. Gleichzeitig werden die Ankerwicklungskomponenten 2v, 2w der V-Phase und der W-Phase gebildet. Die Wicklungsabschlussenden der Ankerwicklungskomponenten 2u-2b der U-, V- und W-Phasen werden miteinander verbunden, um neutrale Punkte auszubilden, und wobei die Wicklungsstartenden der Ankerwicklungskomponenten 2u-2b der U-, V- und W-Phasen jeweils mit den Wicklungsanschlüssen 37 verbunden werden.
Daraufhin wird der somit gebildete Stator 36 in ein Joch 41 eingepresst.
Als nächstes wird das äußere Element bzw. der äußere Ring des Lagers 42 an dem Halter 39 sicher befestigt, und dann wird die Ausgangswelle 32 des Rotors 33 in das innere Element bzw. den inneren Ring des Lagers 42 eingepresst. Der Rotor 3a des Rotations-Positionssensors 3 und die Kupplung 38 werden über die Ausgangswelle 32 eingepresst bzw. in passenden Eingriff gebracht. Zusätzlich wird der Stator 3b des Drehpositionssensors 3 an dem Halter 39 sicher befestigt. Danach wird das Joch 41 mit dem Stator 36, der darin ausgebildet ist, durch nicht gezeigte Schrauben an dem Halter 39 mit einem Gummiring 34 eingepresst bzw. fest angebracht, wobei der Gummiring 43 an dem äußeren Umfangsende davon angebracht ist.
Als nächstes wird auf den Zusammenbau der Steuereinheit 60 Bezug genommen.
Als erstes werden die Teile, wie beispielsweise der Mikrocomputer 13, dessen Umgebung oder Umfangsschaltkreiselemente usw. an dem Steuersubstrat 63 mit den entsprechenden Elektroden angeordnet, welche mit einem Randzinn beschichtet sind. Daraufhin wird durch Erwärmen des Steuersubstrats 63 von dessen einer Seite oder durch Erwärmen der gesamten atmosphärischen Umgebung des Steuersubstrats 63 durch die Verwendung einer Rückflussvorrichtung das Randzinn geschmolzen, um entsprechende Teile mit entsprechenden Elektroden an dem Steuersubstrat 63 zu verlöten.
Ähnliche und gleiche Teile wie bei den Halbleiterschaltelementen Q1-Q6, die Feldschwächungswiderstände 8 usw. werden an dem Metallsubstrat 61 mit deren Elektroden angeordnet, welche mit einem Rahmlötzinn bzw. weichem Lötzinn beschichtet sind, und wobei das Verbindungselement 66 an dem Metallsubstrat 61 mittels Schrauben 78 platzier ist und an diesem fest angebracht ist. Dann wird das Rahmlötzinn unter Verwendung einer Rückflussvorrichtung geschmolzen, um die entsprechenden Teile und das Verbindungselement 66 zu den entsprechenden Elektroden des Metallsubstrats 61 zu verlöten.
An dem Grosstromsubstrat 62 sind Wicklung bzw. Spule 11, die Kondensatoren 7, die Motorwelle 67 usw. an vorbestimmten Positionen angeordnet. Diese elektronischen Teile sind mit Leiterplatten 110 und Motoranschlüssen Mm mittels Verschweißen gekoppelt. Zu dieser Zeit wird eine Gruppe von Leiterplatten 110 in der Nähe des Zentrums des Großstromsubstrats 62 parallel zueinander angeordnet. In dieser Art und Weise wird eine Gruppe von Motoranschlüssen Mm in der Art und Weise aufgebaut, dass deren drei Pfade angrenzend und parallel zueinander angeordnet sind.
Zusätzlich werden die Kondensatoren 7 an dem Großstromsubstrat 62 an einer Seite angebracht, welche gegenüber den Motoranschlüssen Mm liegt, die mit den Motorrelais 67 verbunden werden, welche ebenso in Serie mit zwei der äußeren der drei Pfade verbunden sind.
Als nächstes wird der gehäuseseitige Verbinder 68 in die Öffnung 64a in dem Gehäuse 64 von außen eingepasst und an dem Gehäuse 64 mittels Schrauben 79 sicher befestigt. Zu dieser Zeit wird das Silikonhaftmittel 69 in den Spalt zwischen der inneren Wandfläche der Öffnung 64a in dem Gehäuse 64 und dem Vorsprung 68d des gehäuseseitigen Verbinders 68 eingefüllt, und somit werden die Isolierungsharzabschnitte des Gehäuses 64 und der gehäuseseitige Verbinder 68 angeheftet oder miteinander über das Silikonhaftmittel 69 verbunden bzw. verklebt.
Als nächstes wird das Metallsubstrat 61 an dem Gehäuse 64 von der Öffnungsseite davon platziert und durch Schrauben 80 daran sicher befestigt. Dann wird das Großstromsubstrat 62 über Schrauben 81 an dem Metallsubstrat 61 angeordnet und an diesem sicher befestigt. Zu dieser Zeit wird das Metallsubstrat 61 an dem Gehäuse 64 mittels der Schrauben 80, 81 fixiert, welche an den vier Ecken des Gehäuses 64 angeordnet sind. Als Folge davon wird das Metallsubstrat 61 in engem Kontakt mit dem Gehäuse 64 gedrängt bzw. gebracht. Daraufhin werden die Anschlüsse 68i des Leistungsverbinders 68a mit den Leiterplatten 110 an dem Großstromsubstrat 62 mittels Verschweißen elektrisch verbunden. Zusätzlich werden die Leiterplatten 110 der Motoranschlüsse Mm an dem Großstromsubstrat 62 mit den Verbindungsanschlüssen Cm des Verbindungselements 66 an dem Metallsubstrat 61 mittels Verschweißen jeweils elektrisch verbunden.
Daraufhin wird das Steuersubstrat 63 an einem oberen Abschnitt des Großstromsubstrats 62 angeordnet, und die Verbindungsanschlüsse Cm, die Anschlüsse 68b1 des Signalverbinders 68b, die Anschlüsse 168c1 des Drehmomentsensorverbinders 68c, die Sensoranschlüsse Sm des Großstromsubstrats 62 usw. werden in die Durchgangsöffnungen 100, 101 in dem Steuersubstrat 63 eingesetzt und gemeinsam mittels Verlöten mit Teildüsenströmen verbunden.
Zu dieser Zeit werden die Anschlüsse, welche in die Durchgangsöffnungen 100, 101 des Steuersubstrats 63 eingesetzt sind, jeweils in Form eines L angeordnet. Ein Endabschnitt Cm an einer Seite der L-förmigen Konfiguration von jedem der Vielzahl von Verbindungsanschlüssen Cm wird in der Nähe der Anschlüsse 68b1 des Signalverbinders 68b und der Anschlüsse 68c1 der Drehmomentsensorverbinder 68c angeordnet und parallel mit diesen vorgesehen. Ferner werden die Endabschnitte der Anschlüsse, welche in die Durchgangsöffnungen 100, 101 des Steuersubstrats 63 eingesetzt sind, an zwei Seiten des Steuersubstrats 63 konzentriert, und wobei die passenden Oberflächen des Gehäuses 64 und der Abdeckung 65 zwischen dem Steuersubstrat 63 und dem Metallsubstrat 61 in diametraler oder radialer Richtung der Ausgangswelle 62 lokalisiert sind.
Als nächstes wird der Gummiring 70 in die Nut 64d eingesetzt, welche an dem äußeren Umfang der Öffnung in dem Gehäuse 64 ausgebildet ist, und wobei die Abdeckung 65 an dem Gehäuse 64 mittels der Schrauben 71 sicher befestigt wird, wobei das Silikonhaftmittel 76 in den ersten konkaven Abschnitt 62a des Großstromsubstrats 62 einzufüllen ist. Zu dieser Zeit wird die Luftdichtigkeit der passenden Oberflächen des Gehäuses 64 und der Abdeckung 65 sichergestellt. Daraufhin wird der Wasser-Repellentfilter 77 mit der inneren Fläche des Deckels 72 derart wärmeverschweißt, dass dieser die Ventilationsöffnungen 72c abdeckt, welche dorthin durch ausgebildet sind, und wobei eine der Endabschnitte Sm1 der Sensoranschlüsse Sm in die Eindringöffnungen 72f in dem Deckel eingesetzt werden. Nachdem die Motoranschlüsse Mm in die Eindringöffnungen 72g eingesetzt worden sind, wird der Deckel 72 an der Abdeckung 65 mittels der Schrauben 73 fixiert. Zu dieser Zeit wird das Silikonhaftmittel 76 dazu gezwungen, aus dem ersten konkaven Abschnitt 62a zu dem zweiten konkaven Abschnitt 62c in Übereinstimmung mit dem Einsetzen des konkaven Abschnitts 72b des Deckels 72 in den ersten konkaven Abschnitt 62a zu fließen, wobei das Silikonhaftmittel 76 in den Spalt zwischen dem ersten konkaven Abschnitt 62a und dem konvexen Abschnitt 72b eingefüllt wird.
Da darüber hinaus das Verbindergehäuse 72a an dem äußeren Umfang der Eindringöffnungen 72f ausgebildet ist, durch welche sich die Endabschnitte Sm1 der Sensoranschlüsse Sm erstrecken, werden die Sensoranschlüsse Sm in die Eindringöffnungen 72f eingesetzt, um den Sensorverbinder 72 zu bilden.
Ferner werden durch Anbringung des Deckels 72 an der Abdeckung 65 Spalten oder Zwischenräume um die Eindringöffnungen 72 und zwischen dem äußeren Umfang des Deckels 72 und der Öffnung 65a ausgebildet, wobei jedoch ein haftendes Harz in Form eines Silikonhaftmittels 75 in diese Spalten oder Zwischenräume eingefüllt wird.
Zu dieser Zeit werden die Ventilationsöffnungen 72 in dem konvexen Abschnitt 72i ausgebildet, welcher von der Oberfläche des Silikonhaftmittels 75 nach außen hervorspringt, welches die Abdeckung 65 und den Deckel 72 miteinander verbindet, so dass das Silikonhaftmittel 75 daran gehindert wird, in die Ventilationsöffnungen 72c zu fließen, so dass diese geschlossen oder blockiert werden.
Dann wird der Elektromotor 30 und die Steuereinheit 60, welche somit getrennt voneinander zusammengebaut worden sind, miteinander zusammengebaut. Wie in 3 gezeigt, wird der Gummiring 82 in den Halter 39 des Elektromotors 30 eingesetzt, und wobei die Steuereinheit 60 an dem Halter 39 mittels der Schrauben 83 sicher befestigt wird, woraufhin dann der Verbinder 74a an der Seite des Elektromotors 30 und der Verbinder 74 an der Steuereinheit 60 des Drehpositionssensors 3 in passenden Eingriff miteinander platziert wird, um eine elektrische Verbindung dazwischen herzustellen.
Daraufhin werden die Wicklungsanschlüsse 37 des Elektromotors 30 und die Motoranschlüsse Mm der Steuereinheit 60 fest miteinander durch Schrauben 84 gekoppelt und miteinander elektrisch verbunden. Selbst wenn dabei Spalten oder Zwischenräume in axialer Richtung der Ausgangsräume 32 zwischen den Wicklungsanschlüssen 37 und den Motoranschlüssen Mm aufgrund der reduzierten Zusammenbaugenauigkeit oder ähnlichem erzeugt werden, bevor diese verbunden werden, können die Niedrigfestigkeitsabschnitte Mmb der Motoranschlüsse Mm in leichter Art und Weise verformt werden, wobei es dadurch möglicht wird, dass die Wicklungsanschlüsse 37 und die Motoranschlüsse Mm elektrisch miteinander verbunden werden.
Wie vorstehend beschrieben, wird gemäß der elektrischen Servolenkungsvorrichtung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine externe Verkabelung und ein Verbinder zur elektrischen Verbindung des Elektromotors 30 und der Steuereinheit 60 miteinander überflüssig, da die Steuereinheit 60 an dem Halter 69 des Elektromotors 30 mittels Schrauben 83 sicher befestigt ist, wodurch es somit möglich wird, die Herstellungskosten der Vorrichtung zu reduzieren und den elektrischen Leistungsverlust ebenso zu reduzieren sowie ein Funkrauschen zu unterdrücken.
Zusätzlich wird die Steuereinheit 60 an dem Halter 39 des Elektromotors 30 mittels Schrauben 83 sicher befestigt, und wobei der Verbinder 74a an der Elektromotorseite 30 und der Verbinder 74 an der Steuereinheit 60 des Drehpositionssensors 3 in passenden Eingriff miteinander gebracht wird, um für eine elektrische Verbindung dazwischen zu sorgen. Bei dieser Anordnung wird die externe Verkabelung für die elektrische Verbindung des Elektromotors 30 und der Steuereinheit 60 miteinander unerheblich bzw. überflüssig, und somit werden die Herstellungskosten der Vorrichtung reduziert.
Darüber hinaus werden nur Geringstromelemente, wie beispielsweise der Mikrocomputer 13, dessen Umgebung oder periphere Schaltkreiselemente usw. an dem Steuersubstrat 63 angebracht, und somit ist es nicht erforderlich, die Breite und/oder Dicke von jedem Verkabelungsmuster zu erhöhen, welches an dem Steuersubstrat 63 ausgebildet ist, wobei somit eine hohe Montagedichte der Teile und auch eine Reduktion der Größe des Substrats möglich ist.
Ferner werden Großstromteile, wie beispielsweise die Halbleiterschaltelemente Q1-Q6, die Feldschwächungswiderstände 8 usw. an dem Metallsubstrat 61 angebracht, und wobei das Metallsubstrat 61 an dem Gehäuse 64 angebracht ist bzw. montiert ist, welches aus Aluminium aufgebaut ist und Kühlungsfinnen 64c aufweist, welche dabei in engem Kontakt damit sind, wobei das Gehäuse 64 an einer Stelle angeordnet ist, welche von dem Wärme erzeugenden Elektromotor 30 entfernt ist und an der gegenüberliegenden Seite davon angeordnet ist. Bei einer derartigen Anordnung kann die Wärme, welche von den Großstromteilen und den Verkabelungsmustern an dem Metallsubstrat 61 erzeugt werden, effektiv von dem Gehäuse 64 zur Umgebung abgestrahlt werden. Selbst wenn die Größe des Metallsubstrats 61 vermindert wird, ist es als Folge davon möglich, einen Temperaturanstieg des Metallsubstrats 61 zu unterdrücken, wobei dadurch eine Verschlechterung der Wärmewiderstandsfähigkeit und der Haltbarkeit der Verkabelungsmuster verhindert wird, welche daran ausgebildet sind.
Zusätzlich sind die inneren und äußeren Kühlungsfinnen 65b, 65c der Abdeckung 65 aus Aluminium aufgebaut und verschieb- oder versetzbar voneinander in Richtung der Oberfläche der Abdeckung 65, wenn man dies in diametraler oder radialer Richtung des Elektromotors 30 betrachtet, wobei der Abstand oder das Intervall der inneren Kühlungsfinnen 65b größer ist als derjenige der äußeren Kühlungsfinnen 65c. Bei einer derartigen Anordnung wird die Wärme, welche in der Steuereinheit 60 erzeugt wird, von den inneren Kühlungsfinnen 65b durch natürliche Konvektion aufgenommen, und wobei diese zur Umgebung von den äußeren Kühlungsfinnen 65c über eine erzwungene Konvektion mittels eines Strahlungslüfters und/oder umlaufenden Windströmungen abgestrahlt wird. Als Folge davon wird ein Temperaturanstieg in der Steuereinheit 60 unterdrückt, was somit die Wärmewiderstandsfähigkeit und die Haltbarkeit der inneren Teile verbessert, wie beispielsweise elektronische Elemente an dem Steuersubstrat 63.
Darüber hinaus wird der Leistungsverbinder 68a, der Signalverbinder 68b und der Drehmomentsensor 68c aus einem Isolierungsharz ausgebildet und in eine integrale Einheit geformt, wobei es somit möglich wird, die Größe des Gehäuseseitenverbinders 68 zu reduzieren. Zusätzlich wird der Gehäuseseitenverbinder 68 und das Metallsubstrat 61 in dem Gehäuse 64 derart angeordnet, dass sich diese nicht überdecken bzw. überlappen, sondern parallel zur Ausgangswelle 32 angeordnet sind. Daher kann die Höhe der Vorrichtung vermindert werden, um die Gesamtgröße davon zu reduzieren.
Ferner wird der Verbinder 68 in die Öffnung 64a in dem Gehäuse 64 von außen eingesetzt und an dem Gehäuse 64 mittels der Schrauben 79 sicher befestigt, und wobei das Silikonhaftmittel 69 in die Öffnung 64a in dem Gehäuse 64 eingefüllt wird, wobei dadurch die Isolierungsharzabschnitte des Gehäuses 64 und der Verbinder 68 miteinander verbunden oder verklebt werden. Bei einer derartigen Anordnung wird das Eindringen von Wasser oder ähnlichem in das Gehäuse 64 von außen verhindert, wobei somit die Haltbarkeit der Vorrichtung verbessert wird.
Zusätzlich wird eine Gruppe von Leistungsanschlüssen Pm angrenzend und parallel zueinander in der Nähe des Zentrums des Großstromsubstrats 62 angeordnet, und wobei drei Pfade für die Gruppe der Motoranschlüsse Mm ebenso angrenzend und parallel zueinander angeordnet werden. Bei einer derartigen Anordnung fließt der Strom innerhalb einer Gruppe in wechselnder Art und Weise, wobei die Erzeugung eines elektromagnetischen Rauschens unterdrückt wird, um ein Funkrauschen zu vermeiden.
Wie in 7 gezeigt, werden die Kondensatoren 7 mit der einen Seite der Motoranschlüsse Mm jeweils verbunden, welche an der anderen Seite davon mit den Motorrelais 67 jeweils verbunden sind, und wobei die Motorrelais 67 in Serie mit zwei äußeren der drei Pfade jeweils verbunden sind. Diese Anordnung dient dazu, dass die Größe der Vorrichtung reduziert wird.
Ferner werden die Motorrelais 67 durch Verschweißen mit dem Pfad verbunden, welcher für die Verbindung zwischen dem Brückenschaltkreis 10 und dem Elektromotor 30 sorgt, und wobei die Schweißstellen 67a der Motorrelais 67 an einer Seite angeordnet sind, welche der Höhe nach gegenüber der Seite angeordnet sind, an welcher die Motorrelais 67 mit den Motoranschlüssen Mm verbunden sind. Dementsprechend wird ein großer Arbeitsraum sichergestellt, wobei somit der Schweißvorgang und eine verbesserte Bewerkstelligung gewährleistet wird.
Darüber hinaus werden die Anschlüsse 68e des Leistungsverbinders 68a mit den Leiterplatten 110 an dem Großstromsubstrat 62 verbunden, und wobei die Leistungsanschlüsse Pm und die Motoranschlüsse Mm an dem Großstromsubstrat 62 elektrisch mit den Verbindungsanschlüssen cm des Verbindungselements 66 jeweils an dem Substrat 61 verbunden werden. Diese Verbindungen werden nicht durch Verlöten, sondern durch Verschweißen durchgeführt, und somit wird die Verlässlichkeit der Vorrichtung verbessert, da ein Verschweißen eine höhere Widerstandsfestigkeit hinsichtlich Temperaturänderungen im Vergleich zu einem Verlöten aufweist.
Zusätzlich wird das Metallsubstrat 61 an dem Gehäuse 64 sicher befestigt, wobei diese in engem Kontakt miteinander sind, und wobei das Großstromsubstrat 62 ebenso derart fixiert wird, dass das Metallsubstrat 61 abgedeckt wird, wobei das Steuersubstrat 63 derart angeordnet wird, dass dieses das Großstromsubstrat 62 überlagert. Als Folge davon bildet das Metallsubstrat 61, das Großstromsubstrat 62 und das Steuersubstrat 63 gemeinsam eine laminierte Struktur einschließlich dreier Schichten, wobei somit die Zusammenbaufähigkeit der Vorrichtung verbessert wird.
Darüber hinaus befinden sich die passenden Oberflächen des Gehäuses 64 und der Abdeckung 65 zwischen dem Steuersubstrat 63 und dem Substrat 61, und wobei es somit leichter wird, die Endabschnitte der Anschlüsse in die Durchgangsöffnungen 100, 101 einzusetzen, wobei somit die Bewerkstelligung bzw. Arbeitsfähigkeit verbessert wird.
Ferner werden die Endabschnitte Cm1 der Verbindungsanschlüsse Cm, die Anschlüsse 68b1 des Signalverbinders 68b, die Anschlüsse 68c1 des Drehmomentsensorverbinders 68c und die Endabschnitte Sm1 der Sensoranschlüsse Sm in die Durchgangsöffnungen 100, 101 in dem Steuersubstrat 63 eingesetzt, welche jeweils in Form eines L ausgebildet sind, und wobei an einer Seite der L-förmigen Anordnung die Endabschnitte Cm1 der Verbindungsanschlüsse Cm parallel zu und in der Nähe von den Anschlüssen 68b1, 68c1 des Signalverbinders 68b und des Drehmomentsensorverbinders 68c angeordnet sind. Bei einer derartigen Anordnung ist es einfach, die Anschlüsse in die Durchgangsöffnungen 100 in dem Steuersubstrat 63 einzusetzen, wobei somit die Bewerkstelligung bzw. Verarbeitung verbessert wird.
Darüber hinaus werden die Endabschnitt Cm1 der Verbindungsanschlüsse Cm, die Anschlüsse 68b1 der Signalverbinder 68b, die Anschlüsse 68c1 des Drehmomentsensorverbinders 68c und die Endabschnitte Sm2 der Sensoranschlüsse Sm, welche in die Durchgangsöffnungen 100, 101 in dem Steuersubstrat 63 eingesetzt sind, an zwei Seiten des Steuersubstrats 63 konzentriert, und wobei die passenden Oberflächen des Gehäuses 64 und die Abdeckung 65 zwischen dem Steuersubstrat 63 und dem Metallsubstrat 61 lokalisiert sind. Bei einer derartigen Anordnung wird es einfach, die Endabschnitte der Anschlüsse in die Durchgangsöffnungen 100, 101 einzusetzen, wobei die Verarbeitungsfähigkeit verbessert wird.
Darüber hinaus wird das Silikonhaftmittel 76 in den ersten konkaven Abschnitt 62a des Großstromsubstrats 62 eingefüllt, und wobei die Motoranschlüsse Mm und die Endabschnitte Sm1 der Sensoranschlüsse Sm in die Eindringöffnungen 72f, 72g des Deckels 72 jeweils eingesetzt werden. Daraufhin wird der Deckel 72 an der Abdeckung 65 mittels Schrauben 73 angebracht, wobei der konvexe Abschnitt 72b des Deckels 72 in den ersten konkaven Abschnitt 62a des Großstromsubstrats 62 eingesetzt wird, wobei das Silikonhaftmittel 76 dazu gezwungen wird, aus dem ersten konkaven Abschnitt 62a zu dem zweiten konkaven Abschnitt 62b zu fließen, um in dem Spalt zwischen dem ersten konkaven Abschnitt 62a und dem konvexen Abschnitt 62b eingefüllt zu werden. Als Folge davon wird die Luftdichtigkeit der passenden Abschnitte der Sensoranschlüsse Sm und des Deckels 72 sichergestellt, wobei es dadurch verhindert wird, dass Wasser oder ähnliches in die Vorrichtung von außen eindringt, wobei somit die Verlässlichkeit der Vorrichtung verbessert wird.
Zusätzlich ist das Verbindergehäuse 72a an dem äußeren Umfang der Eindringöffnungen 72f in den Deckel für die Sensoranschlüsse Sm ausgebildet, und wobei die Sensoranschlüsse Sm in die Eindringöffnungen 72f eingesetzt sind, um den Sensorverbinder 74 zu bilden. Dementsprechend ist es nicht erforderlich, den Sensorverbinder 74 und den Deckel 72 separat voneinander auszubilden, wobei somit die Herstellungskosten der Vorrichtung reduziert werden.
Durch Anbringung des Deckels 72 an der Abdeckung 65 wird ein Spalt oder ein Zwischenraum zwischen dem äußeren Umfang des Deckels 72 und der Öffnung 65a sowie Spalte und Zwischenräume um die Eindringöffnungen 72g ausgebildet, wobei jedoch ein Haftharz in Form eines Silikonhaftmittels 75 in diese Spalten eingefüllt wird, so dass die Luftdichtigkeit der passenden Abschnitte des Deckels 72 und der Abdeckung 65 sichergestellt ist, wobei es somit verhindert wird, dass Wasser oder ähnliches in die Vorrichtung von außen eindringt, um die Verlässlichkeit der Vorrichtung zu erhöhen.
Darüber hinaus werden Ventilationsöffnungen 72c in dem konvexen Abschnitt 72e ausgebildet, welcher höher als die Oberfläche des Silikonhaftmittels 75 liegt, welches die Abdeckung 65 und den Deckel 72 miteinander verbindet, so dass das Silikonhaftmittel 75 daran gehindert wird, in die Ventilationsöffnungen 72c zu fließen, um diese zu schließen.
Zusätzlich wird das Silikonhaftmittel 76, welches von dem ersten konkaven Abschnitt 62 ausströmt, durch den zweiten konkaven Abschnitt 72b aufgenommen, und somit wird das Silikonhaftmittel 76 daran gehindert, sich über die inneren Teile auszubreiten, wie beispielsweise die Motorrelais 67 usw., wodurch die Verlässlichkeit der Vorrichtung verbessert wird.
Ferner ist der Deckel mit Ventilationsöffnungen 72c versehen, und wobei der Wasser-Repellentfilter 77 an die innere Seite des Deckels 72 wärmeverschweißt ist, so dass dieser die Ventilationsöffnungen 72c abdeckt. Bei dieser Anordnung ist es möglich, das Wasser an dem Eindringen von einem nicht gezeigten Steuerrad über ein Getriebegehäuse 51, den Elektromotor 30 usw. in die Steuereinheit 60 gehindert wird, wobei darin eine Vielzahl von elektronischen Teilen untergebracht wind, wobei als Folge davon die Verlässlichkeit der Vorrichtung erhöht wird.
Ferner sind die Ventilationsöffnungen 72c innerhalb der Wand 72d höher als die Oberfläche des Silikonhaftmittels 75 ausgebildet, welches die Abdeckung 65 und den Deckel 72 miteinander verbindet, so dass das Silikonhaftmittel 75 daran gehindert wird, in die Ventilationsöffnung 72c zu fließen, um diese zu schließen, wobei dadurch die Verlässlichkeit der Vorrichtung erhöht wird.
Aufgrund der Anordnung der Ventilationsöffnungen 72c, welche im Inneren der Wand 72d höher als die Oberfläche des Silikonhaftmittels 75 angeordnet sind, welches die Abdeckung 65 und der Deckel 72 miteinander verbindet, ist es darüber hinaus möglich, die Menge der Verwendung des Silikonhaftmittels 75 zu vermindern, wobei somit die Herstellungskosten der Vorrichtung reduziert werden.
Zusätzlich hat jeder der Motoranschlüsse Mm einen niedrigen Festigkeitsabschnitt Mmb, welcher in einem Abschnitt ausgebildet ist, der von dem Deckel 72 hervorragt und sich nach oben bis zu einer Stelle erstreckt, wo dieser mit dem Elektromotor 30 elektrisch verbunden ist. Selbst wenn Spalte oder Zwischenräume zwischen den Motoranschlüssen Mm und den Windungsanschlüssen 37 des Elektromotors 30 erzeugt werden, können bei dieser Anordnung die Niedrigfestigkeitsabschnitte Mmb der Motoranschlüsse Mm leicht verformt werden, wobei somit eine ex....? Spannung in den Wicklungsanschlüssen 37 des Elektromotors 30 verhindert wird. Als Folge davon wird die Verlässlichkeit der Vorrichtung verbessert.
Ausführungsform 2
11 ist eine Querschnittsansicht, welche einen Teil einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. In dieser Ausführungsform ist eine Mutter 85 zu dem Abschnitt einsetz-geformt, welcher mit dem Elektromotor 30 elektrisch verbunden ist, wobei dadurch der Deckel 72 gebildet wird.
Die Konstruktion dieser Ausführungsform ist außer dem Vorstehenden ähnlich zu der Konstruktion der Konstruktion der elektrischen Servolenkungsvorrichtung gemäß der vorstehend erwähnten ersten Ausführungsform.
In der zweiten Ausführungsform, wenn der Elektromotor 30 und die Steuereinheit 60 separat voneinander zusammengebaut werden und in eine integrale Einheit kombiniert werden, werden die Wicklungsanschlüsse 37 des Elektromotors 30, die Motoranschlüsse Mm der Steuereinheit 60 und die Mutter 85 in dieser Reihenfolge von der linken Seite in axialer Richtung des Elektromotors 30 in 11 angeordnet, und diese werden miteinander mittels der Schrauben 84 fest gekoppelt, um eine gegenseitige elektrische Verbindung dazwischen bereitzustellen.
Zusätzlich werden in Fällen, wo die Steuereinheit 60 an einer Stelle entfernt von dem Elektromotor 30 angeordnet ist, die Anschlüsse, welche mit einer externen Verkabelung angebracht sind, an der Mutter der Kappe 72 der Steuereinheit 60 mittels der Schrauben unter Verwendung der externen Verkabelung sicher befestigt, ohne die Struktur der Steuereinheit 60 zu ändern, wobei die Anschlüsse der externen Verkabelung und die Motoranschlüsse Mm elektrisch miteinander verbunden werden.
Gemäß der elektrisch Servolenkungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform wird die Mutter 85 zu dem Abschnitt des Deckels 72 einsetz-geformt, welcher mit dem Elektromotor 30 elektrisch verbunden ist. Somit können in den Fällen, in welchen die Steuereinheit 60 an einer Stelle entfernt von dem Elektromotor 30 angeordnet ist, die Steuereinheit 60 und der Elektromotor 30 voneinander entfernt durch ein festes Anbringen der Anschlüsse, welche zur externen Verkabelung angebracht sind, an der Mutter 85 der Kappe 72 der Steuereinheit 60 durch die Schrauben unter Verwendung der externen Verkabelung elektrisch miteinander verbunden werden, ohne die Struktur der Steuereinheit 60 zu verändern.
Obwohl bei der vorstehend erwähnten ersten und zweiten Ausführungsform die Anzahl der Pole des Permanentmagneten 31 als acht und die Anzahl der hervorspringenden Pole des Stators 36 als zwölf angenommen worden ist, ist die Anzahl dieser Pole nicht auf diese Kombination limitiert, sondern kann jegliche andere Kombination aufweisen, wenn dies gewünscht ist.
Zusätzlich ist die elektrische Servolenkungsvorrichtung in dem Motorraum des Fahrzeugs angeordnet bzw. installiert, und zur Sicherstellung der Wasserdichtigkeit sind die Gummiringe 73, 70, 82 und das Silikonhaftmittel verwendet worden, wobei der Wasser-Repellentfilter 77 an die Innenseite des Deckels 72 geschweißt worden ist, so dass die Ventilöffnungen 72c abgedeckt werden. Jedoch kann die elektrische Servolenkungsvorrichtung in den Fahrzeuginnenraum des Fahrzeugs installiert werden. In diesem Fall können die Gummiringe 73, 70, 82 das Silikonhaftmittel und der Wasser-Repellentfilter 77 weggelassen werden.
Darüber hinaus wird ein HITT Substrat als Metallsubstrat 61 verwendet, wobei jedoch das Metallsubstrat 61 nicht auf dieses HITT Substrat limitiert ist. Somit kann das Metallsubstrat 61 eine Metallbasis mit exzellenter thermischer Leitfähigkeit wie beispielsweise Aluminium mit Kabelmustern aufweisen, welche daran über eine Isolierungsschicht ausgeformt sind. Alternativ kann es ein Substrat von jeglichem anderen Metall mit exzellenter thermischer Leitfähigkeit wie beispielsweise Kupfer aufweisen, oder es kann ein keramisches Substrat aufweisen.
Ferner wird der Resolver als Drehpositionssensor 3 verwendet, welche jedoch nicht darauf limitiert ist. Der Drehpositionssensor 3 kann ein anderes magnetisches Erfassungselement aufweisen, wie beispielsweise ein magnetresistives Element (MR), ein großes magnet-resistives Element (GMR), ein Hall-Element, ein Hall-IC usw.
Darüber hinaus ist der Elektromotor 30 nicht auf den bürstenlosen Motor begrenzt, sondern kann ein Induktionsmotor, ein geschalteter Reluktanzmotor (SR), ein Gleichstrom-Bürstenmotor usw. sein.
Zusätzlich können die drei Motorrelais 67 als Schalter angebracht sein.
Darüber hinaus können die Schrauben dazu verwendet werden, die entsprechenden Teile zu fixieren, wobei jedoch auch andere Befestigungseinrichtungen verwendet werden können, wie beispielsweise Nieten usw..
Wie vorstehend beschrieben, ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine elektrische Servolenkungsvorrichtung bereitgestellt, welche mit einem Elektromotor, der zur Ausgabe eines Hilfsdrehmoments zu einem Lenkrad eines Fahrzeugs angepasst ist, und mit einer Steuereinheit ausgestattet ist, um den Antrieb des Elektromotors zu steuern. Die Steuereinheit weist auf: ein Leistungssubstrat, an welchem ein Brückenschaltkreis angebracht ist, welcher eine Vielzahl von Halbleiterschaltelementen zum Umschalten des Stromes aufweist, welcher zu dem Elektromotor in Übereinstimmung mit einem Drehmoment zugeführt wird, welches das Lenkrad unterstützt; Kondensatoren zum Absorbieren von Welligkeiten, welche in dem Strom vorhanden sind; ein Steuersubstrat, an welchem ein Mikrocomputer angebracht ist, welcher ein Antriebssignal zur Steuerung des Brückenschaltkreises erzeugt, welches auf zumindest dem Lenkdrehmoment des Lenkrads basiert; ein Leistungsverbinder, welcher mit einer Batterie des Fahrzeugs elektrisch verbunden ist; ein Signalverbinder, welcher zur Ein- und Ausgabe von Signalen durch eine externe Verkabelung angepasst ist; eine Vielzahl von Motoranschlüssen, welche elektrisch mit dem Elektromotor verbunden sind; ein Großstromsubstrat, an welchem zumindest die Kondensatoren angebracht sind, und welches Leiterplatten aufweist, die Verkabelungsmuster bilden, und wobei daran Motoranschlüsse mit einem Isolierungsharz einsetz-geformt sind; sowie ein Gehäuse und eine Abdeckung, in welchen das Leistungssubstrat, das Steuersubstrat und das Großstromsubstrat aufgenommen sind. Das Leistungssubstrat, der Leistungsverbinder und der Signalverbinder sind in dem Gehäuse parallel zueinander in axialer Richtung des Elektromotors angeordnet, wobei die Motoranschlüsse nach außen von der Abdeckung hervorragen. Bei der vorstehenden Anordnung ist es möglicht, die Höhe und die Größe in vertikaler Richtung der Vorrichtung zu reduzieren, ohne jegliche Interferenzen zwischen dem Leistungssubstrat, dem Leistungsverbinder und dem Signalverbinder zu erzeugen. Zusätzlich ist das Gehäuse an der gegenüberliegenden Seite des Wärme erzeugenden Elektromotors angeordnet, so dass die Wärme innerhalb der Steuereinheit effektiv abgestrahlt wird, wobei somit die Haltbarkeit und die Wärmewiderstandsfähigkeit der Vorrichtung verbessert wird.
Vorzugsweise ist die Abdeckung fest an dem Gehäuse parallel zur axialen Richtung des Metalls angebracht, und wobei die Motoranschlüsse in den Elektromotor eingesetzt sind und elektrisch mit dem Elektromotor verbunden sind. Dementsprechend ist der Elektromotor und die Steuereinheit in separaten Prozessen zusammengebaut und diese werden miteinander kombiniert, um eine integrale Einheit in einem endgültigen Montageprozess zu bilden, wobei die Montagefähigkeit verbessert wird. Zusätzlich wird eine externe Verkabelung und einer Verbinder zur elektrischen Verbindung des Elektromotors und der Steuereinheit miteinander unnötig, wobei es somit möglich wird, die Herstellungskosten der Vorrichtung zu reduzieren und einen elektrischen Leistungsverlust ebenso zu reduzieren und ein Funkrauschen zu unterdrücken.
Vorzugsweise ist die Abdeckung und das Gehäuse aus einem metallischen Material mit hoher thermischer Leitfähigkeit aufgebaut. Dementsprechend wird die Wärme innerhalb der Steuereinheit effektiv abgestrahlt, wobei somit die Haltbarkeit und die Wärmewiderstandsfähigkeit der Vorrichtung verbessert wird.
Vorzugsweise ist die Abdeckung und das Gehäuse aus Aluminium aufgebaut, und wobei diese somit mit geringen Kosten bei reduziertem Gewicht produziert werden können.
Vorzugsweise sind die Kühlungsfinnen an den Oberflächen der Abdeckung des Gehäuses ausgebildet. Somit wird eine große Wärmestrahlungsfläche vorgesehen, so dass die Wärme innerhalb der Steuereinheit effektiv abgestrahlt wird, wobei somit die Haltbarkeit und die Wärmewiderstandsfähigkeit der Vorrichtung verbessert wird.
Vorzugsweise ist die Abdeckung an dessen inneren und äußeren Flächen mit inneren und äußeren Kühlungsfinnen jeweils versehen, so dass die Wärme, welche in der Steuereinheit erzeugt wird, durch die inneren Kühlungsfinnen durch natürliche Konvektion aufgenommen wird und sanft zur Umgebung von den äußeren Kühlungsfinnen durch einen Strahlungslüfter und/oder umlaufende Winde durch erzwungene Konvektion abgestrahlt wird. Als Folge davon wird ein Temperaturanstieg in der Steuereinheit unterdrückt, wobei somit die Wärmewiderstandsfähigkeit und die Haltbarkeit der inneren Teile verbessert wird, wie beispielsweise elektronische Elemente an dem Steuersubstrat.
Vorzugsweise sind die inneren und äußeren Kühlungsfinnen der Abdeckung versetzbar oder verschiebbar voneinander in einer Richtung der Ebene oder Oberfläche der Abdeckung angeordnet, wenn man diese in diametraler oder radialer Richtung des Elektromotors betrachtet, so dass diese sich nicht in der vorstehenden Richtung überlappen können bzw. gegenseitig abdecken können.
Dementsprechend ist der Widerstand des Wärmepfads zwischen den inneren Kühlungsfinnen und den äußeren Kühlungsfinnen begrenzt, so dass die Wärme, welche von den inneren Kühlungsfinnen aufgenommen wird, effektiv an die Umgebung von den äußeren Kühlungsfinnen abgestrahlt werden kann.
Vorzugsweise ist der Abstand oder das Intervall der inneren Kühlungsfinnen größer als derjenige der äußeren Kühlungsfinnen. Die inneren Kühlungsfinnen funktionieren derart, dass sie den Wärmeübergang durch natürliche Konvektion bewerkstelligen, wohingegen die äußeren Kühlungsfinnen derart funktionieren, dass sie den Wärmeübergang in einen Zustand einschließlich der erzwungenen Konvektion und zusätzlich mit der natürlichen Konvektion durchführen. Jedoch ist die natürliche Konvektion bei den inneren Kühlungsfinnen sanft ausgeführt, so dass die Wärme, welche durch die inneren Kühlungsfinnen abgestrahlt wird, von den äußeren Kühlungsfinnen zur Umgebung effektiver abgestrahlt werden kann.
Vorzugsweise ist der Leistungsverbinder und der Signalverbinder aus einem einzelnen Verbinder aufgebaut, welcher aus einem Isolierharz integriert geformt ist. Dies dient zur Reduktion der gesamten Verbindergröße.
Vorzugsweise weist der Verbinder einen Gehäuseseitenverbinder, welcher fest an der anderen Seite des Gehäuses mit Öffnungen fixiert ist, in welche die Anschlüsse des Leistungsverbinders und die Anschlüsse des Signalverbinders von außen eingesetzt sind. Somit kann der Gehäuseseitenverbinder in einfacher Art und Weise an dem Gehäuse fixiert werden.
Vorzugsweise wird ein Haftharz in die Spalten zwischen den Öffnungen und dem Gehäuseseitenverbinder eingefüllt, welche nach dem Anbringen des Gehäuseseitenverbinders an dem Gehäuse entstehen. Dementsprechend wird das Eindringen von Wasser oder ähnlichem in das Gehäuse von außen verhindert, wobei somit die Wasserdichtigkeit der Vorrichtung verbessert wird.
Vorzugsweise sind Leiterplatten, welche mit dem Leistungsverbinder verbunden sind, parallel zueinander im wesentlichen im Zentrum des Großstromsubstrats angeordnet, und wobei die Kondensatoren an der gegenüberliegenden Seite der Motoranschlüsse angeordnet sind, wobei die Leiterplatten dazwischen liegen. Bei einer derartigen Anordnung fließt der Strom in eine Leistungssystemgruppe in abwechselnder Art und Weise bzw. hin und her, und wobei die Kondensatoren die Stromwelligkeiten effektiv absorbieren. Dementsprechend wird die Erzeugung von elektromagnetischem Rauschen unterdrückt, um ein Funkrauschen zu vermeiden.
Vorzugsweise sind die Leiterplatten mit den Anschlüssen des Leistungsverbinders mittels Verschweißen verbunden, und somit wird die mechanische Festigkeit und die Widerstandsfähigkeit gegen Temperaturschwankungen der verbundenen Abschnitte verbessert, wobei somit die Verlässlichkeit der Vorrichtung gesteigert wird.
Vorzugsweise ist ein Schalter zum Ein- und Ausschalten eines Stroms, welcher zu dem Elektromotor durch die Motoranschlüsse zugeführt wird, in zumindest einem der Pfade angeordnet, welcher zwischen der Brückenschaltung und dem Elektromotor verbunden ist. Somit wird die Stromversorgung zu dem Elektromotor in einer verlässlichen Art und Weise mittels des Schalters ein- und ausgeschaltet.
Vorzugsweise sind Schalter jeweils zum Ein- und Ausschalten eines Stroms, welcher dem Dreiphasen-Bürstenmotor durch die Motoranschlüsse zugeführt wird, in zumindest zwei der drei parallelen Pfade angeordnet, welche zwischen dem Dreiphasen-Bürstenmotor und der Brückenschaltung verbunden sind. Somit wird der Strom, welcher dem Dreiphasen-Bürstenmotor zugeführt wird, in einer verlässlichen Art und Weise jeweils durch die Schalter ein- und ausgeschaltet.
Vorzugsweise sind die Schalter in den beiden der drei parallelen Pfade angeordnet, welche an den gegenüberliegenden äußeren Seiten angeordnet sind. Dementsprechend kann eine andere Leiterplatte zwischen diesen beiden Schaltern angeordnet werden, wobei es somit möglich wird, die Größe der Vorrichtung zu reduzieren.
Vorzugsweise sind die Schalter mit den Pfaden durch Verschweißen verbunden, wobei deren Schweißstellen an einer Seite angeordnet sind, welche in diametraler Richtung des Elektromotors gegenüber der Seite angeordnet ist, an welcher die Schalter mit den Motoranschlüssen verbunden sind. Somit kann der Schweißvorgang in einem Freiraum erleichtert werden, welcher von dem Elektromotor entfernt ist, wobei dadurch die Bewerkstelligung vereinfacht wird.
Vorzugsweise wird das Leistungssubstrat an dem Gehäuse sicher befestigt, während das Großstromsubstrat abgedeckt wird, und wobei das Leistungssubstrat eine laminierte Struktur mit drei Schichten aufweist, in welchen das Großstromsubstrat und das Steuersubstrat an dem Leistungssubstrat in dieser Reihenfolge in Richtung zur Abdeckung überlagert sind, wobei die Abdeckung an dem Gehäuse fixiert ist, um eine innere abgedichtete Struktur aufzuweisen, und wobei das Gehäuse und die Abdeckung passende Oberflächen aufweisen, welche an einer Seite des Leistungssubstrats des Steuersubstrats lokalisiert sind. Bei einer derartigen Anordnung wird der Zusammenbau einfach und es wird ebenso einfach, die Anschlüsse in die Durchgangsöffnungen in dem Steuersubstrat einzusetzen, wobei somit die Montagefähigkeit der Vorrichtung verbessert wird.
Vorzugsweise ist das Leistungssubstrat, die Endabschnitte der Vielzahl von Verbindungsanschlüssen, die mit dem Steuersubstrat verbunden sind, in Form eines L angeordnet, wenn man sie in einer Richtung rechtwinklig zu dem Leistungssubstrat betrachtet. Die Endabschnitte der Verbindungsanschlüsse, welche an einer Seite der L-förmigen Konfiguration angeordnet sind, sind in der Nähe und parallel zu den Anschlüssen des Signalverbinders angebracht bzw. angeordnet. Bei einer derartigen Anordnung ist es einfach, die Anschlüsse in die Durchgangsöffnungen in dem Steuersubstrat einzusetzen, wobei somit die Montagefähigkeit verbessert wird.
Vorzugsweise ist die Abdeckung mit einer Öffnung ausgebildet, durch welche die Motoranschlüsse nach außen von der Abdeckung exponiert sind, wobei ein Deckel eines Isolationsharzes an eine äußere Seite der Abdeckung angebracht ist, und wobei der Deckel eine Durchgangsöffnung aufweist, durch welche die Motoranschlüsse fähig sind, darin einzudringen. Somit wird verhindert, dass Staub, Schmutz und ähnliches in die Steuereinheit eindringt.
Vorzugsweise wird das Haftharz in einen Spalt zwischen dem äußeren Umfang der Abdeckung und der Öffnung sowie der Umgebung dieser Abschnitte der Motoranschlüsse eingefüllt, welche von der Abdeckung hervorragen. Somit wird das Haftharz in die passenden Abschnitte der Abdeckung, der Motoranschlüsse und des Deckels eingefüllt, so dass eine Luftdichtigkeit sichergestellt wird. Dementsprechend wird das Eindringen von Wasser oder ähnlichem in die Steuereinheit von außen verhindert, wobei somit die Wasserwiderstandsfähigkeit der Vorrichtung verbessert wird.
Vorzugsweise weist der Elektromotor einen Dreiphasenbürstenlosen Motor auf, und wobei der Deckel mit einem Verbindergehäuse eines Sensorverbinders ausgebildet ist, welcher mit einem Drehpositionssensor verbunden ist, um eine Drehposition eines Rotors des bürstenlosen Motors zu erfassen. Dementsprechend muss der Sensorverbinder und der Deckel nicht notwendiger Weise separat ausgebildet sein, wobei somit die Herstellungskosten und die Größe der Vorrichtung reduziert werden.
Vorzugsweise ist eine Vielzahl von Sensoranschlüssen, welche für die Verbindung zwischen dem Mikrocomputer und dem Drehpositionssensor sorgen, in das Großstromsubstrat einsetzgeformt, und wobei das Verbindergehäuse mit einer Vielzahl von Eindringöffnungen ausgebildet ist, durch welche sich ein Endabschnitt der Sensoranschlüsse erstreckt, wobei die Endabschnitte der Sensoranschlüsse in die Eindringöffnungen eingesetzt werden, um somit den Sensorverbinder zu bilden bzw. zu konstruieren. Als Folge davon muss der Sensorverbinder und der Deckel nicht getrennt voneinander ausgebildet werden, wobei somit die Herstellungskosten der Vorrichtung vermindert werden.
Vorzugsweise sind die anderen Endabschnitte der Sensoranschlüsse in Ausrichtung mit den Endabschnitten an der anderen Seite der L-förmigen Konfiguration der Verbindungsanschlüsse angeordnet. Somit wird es einfach, die Sensoranschlüsse in die Durchgangsöffnungen in das Steuersubstrat einzusetzen, wobei somit die Montagefähigkeit der Vorrichtung verbessert wird.
Vorzugsweise weist das Großstromsubstrat einen ersten konkaven Abschnitt auf, welcher an einer Stelle ausgebildet ist, die an die einen Endabschnitte der Sensoranschlüsse angrenzt. Der Deckel weist einen konvexen Abschnitt auf, welcher an einer Stelle ausgebildet ist, welche die Eindringöffnungen für die Sensoranschlüsse aufweist, und in welche der erste konkave Abschnitt eingesetzt wird, wobei ein Spalt dazwischen ausgebildet wird, und wobei ein Haftharz in den Spalt eingefüllt wird. Dementsprechend wird das Haftharz in dem Großstromsubstrat in die passenden Abschnitte der Sensoranschlüsse und des Deckels eingefüllt, wobei es möglich wird, die Luftdichtigkeit sicherzustellen und das Eindringen von Wasser und ähnlichem in die Steuereinheit von dem Sensorverbinder zu verhindern. Als Folge davon wird die Verlässlichkeit der Vorrichtung verbessert.
Vorzugsweise weist das Großstromsubstrat einen zweiten konkaven Abschnitt auf, welcher in den Nähe des ersten konkaven Abschnitts ausgebildet ist, und in welchem das Haftharz zum Fließen fähig ist. Somit wird das Silikonhaftmittel, welches von dem ersten konkaven Abschnitt ausströmt, durch den zweiten konkaven Abschnitt aufgefangen, so dass das Silikonhaftmittel daran gehindert wird, sich über die Teile zu erstrecken bzw. verstreue, wie beispielsweise die Schalter usw. im Inneren der Steuereinheit, wobei somit die Verlässlichkeit der Vorrichtung verbessert wird.
Vorzugsweise weist der Deckel Ventilationsöffnungen auf, welche dort hindurch ausgebildet sind, um eine Fluidkommunikation mit der Umgebung bzw. Atmosphäre zu bewerkstelligen. Somit kann ein Druckunterschied zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Steuereinheit durch die Ventilation der Ventilationsöffnungen reduziert werden.
Vorzugsweise sind die Ventilationsöffnungen mit einem Filter ausgestattet, welcher es ermöglicht, dass Luft passiert, jedoch das Eindringen von Wasser verhindert wird. Somit dient der Filter dazu, dass das Eindringen von Wasser oder ähnlichem in die Steuereinheit verhindert wird, welche darin eine Vielzahl von elektronischen Teilen umfasst. Folglich wird die Verlässlichkeit der Vorrichtung verbessert.
Vorzugsweise sind die Ventilationsöffnungen an Stellen ausgebildet, welche von einer Oberfläche eines Haftharzes hervorragen, welches die Abdeckung und den Deckel miteinander verbindet bzw. verklebt. Somit wird das Silikonhaftmittel daran gehindert, in die Ventilationsöffnungen einzufließen, um diese zu schließen, wobei somit die Verlässlichkeit der Vorrichtung verbessert wird.
Vorzugsweise ist der Deckel mit einer Wand ausgebildet, welche von einer Oberfläche eines Haftharzes hervorragt, das die Abdeckung und den Deckel miteinander verbindet bzw. verklebt, und wobei die Ventilationsöffnungen im Inneren der Wand ausgebildet sind. Dementsprechend wird verhindert, dass das Silikonhaftmittel in die Ventilationsöffnungen fließt, um diese zu schließen, wobei somit die Verlässlichkeit der Vorrichtung verbessert wird. Zusätzlich nimmt die Menge des Silikonhaftmittels für die Verwendung ab, wobei somit die Herstellungskosten der Vorrichtung reduziert werden.
Vorzugsweise weist jeder der Motoranschlüsse einen engen Niedrigfestigkeitsabschnitt auf, welcher an dessen mittlerem Abschnitt ausgebildet ist. Selbst wenn Spalten oder Zwischenräume zwischen der Motoranschlüssen und den Wicklungsanschlüssen des Elektromotors erzeugt werden, kann somit der Niedrigfestigkeitsabschnitt der Motoranschlüsse leicht verformt werden, wobei somit die Erzeugung einer extensiven Spannung in den Wicklungsanschlüssen des Elektromotors vermieden wird. Als Folge davon wird die Verlässlichkeit der Vorrichtung verbessert.
Vorzugsweise ist eine Mutter in den Deckel an einer Stelle einsetz-geformt, an welcher der Deckel mit dem Elektromotor elektrisch verbunden ist. Wenn dementsprechend die Steuereinheit an einer Stelle entfernt von dem Elektromotor angeordnet ist, können die Steuereinheit und der Elektromotor miteinander unter Verwendung einer externen Verkabelung elektrisch verbunden werden, ohne die Struktur der Steuereinheit zu ändern. Als Folge kann die Vorrichtung standardisiert werden.
Obwohl die Erfindung in bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist es für den Fachmann ersichtlich, dass die Erfindung auch mit Modifikationen innerhalb des Rahmens und Umfangs der beigefügten Ansprüche durchgeführt werden kann.

Claims

Elektrische Servolenkungsvorrichtung, welche mit einem Elektromotor (30), der zur Ausgabe eines Hilfsdrehmoments an ein Lenkrad eines Fahrzeugs angepasst ist, und einer Steuereinheit (60) ausgestattet ist, um den Antrieb des Elektromotors (30) zu steuern, wobei die Steuereinheit (60) aufweist: ein Leistungssubstrat (61), an welchem eine Brückenschaltung (10) angeordnet ist, welche eine Vielzahl von Halbleiterschaltelementen zum Verschalten des Stroms, welcher dem Elektromotor (30) zugeführt wird, in Übereinstimmung mit einem Hilfsdrehmoment des Lenkrads aufweist; Kondensatoren (7) zur Absorbierung von Welligkeiten, welche der Strom beinhaltet; ein Steuersubstrat (63), an welchem ein Mikrocomputer (13) angeordnet ist, welcher ein Antriebssignal zur Steuerung des Brückenschaltkreises (10) auf der Basis von zumindest dem Lenkdrehmoment des Lenkrads erzeugt; einen Leistungsverbinder (68a), welcher mit einer Batterie (4) des Fahrzeugs elektrisch verbunden ist; einen Signalverbinder (68b), welcher zur Ein- und Ausgabe von Signalen durch eine externe Verkabelung angepasst ist; eine Vielzahl von Motoranschlüssen (Mm), welche mit dem Elektromotor (30) elektrisch verbunden sind; ein Großstromsubstrat (62), an welchem zumindest die Kondensatoren (7) angeordnet sind, und welches Leiterplatten (110) aufweist, welche Leitungsmuster bilden, und wobei die Motoranschlüsse (Mm) darin mit einem Isolationsharz einsetz-geformt sind; und ein Gehäuse (64) und eine Abdeckung (65), in welchem das Leistungssubstrat (61), das Steuersubstrat (63) und das Großstromsubstrat (62) aufgenommen sind; wobei das Leistungssubstrat (61), der Leistungsverbinder (68a) und der Signalverbinder (68b) in dem Gehäuse parallel zueinander in einer axialen Richtung des Elektromotors (30) angeordnet sind, wobei die Motoranschlüsse (Mm) von der Abdeckung (65) nach außen hervorragen.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Abdeckung (65) an dem Gehäuse (64) parallel zu der axialen Richtung des Elektromotors (30) fest angebracht ist, und wobei die Motoranschlüsse (Mm) in den Elektromotor (30) eingesetzt sind und mit dem Elektromotor (30) elektrisch verbunden sind.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Leistungsverbinder (68a) und der Signalverbinder (68b) aus einem einzelnen integralen Verbinder aufgebaut sind, welcher aus einem Isolationsharz integral ausgeformt ist, und wobei der integrale Verbinder einen Gehäuseseitenverbinder (68) aufweist, welcher an der äußeren Seite des Gehäuses (64) fest verbunden ist, welches Öffnungen (72g, 74) aufweist, in welche die Anschlüsse des Leistungsverbinders (68a) und Anschlüsse des Signalverbinders (68b) von außen eingesetzt sind, und wobei ein Haftharz in die Spalten zwischen den Öffnungen (72g, 74) und dem Gehäuseseitenverbinder (68) eingefüllt wird, welche nach der Anbringung des Gehäuseseitenverbinders (68) an dem Gehäuse (64) entstehen.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, wobei die Leiterplatten (110), welche mit dem Leistungsverbinder (68a) verbunden sind, parallel zueinander im wesentlichen im Zentrum des Großstromsubstrats (62) angeordnet sind, und wobei die Kondensatoren (7) an der gegenüberliegenden Seite der Motoranschlüsse (Mm) angeordnet sind, wobei die Leiterplatten (110) dazwischen liegen.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, wobei der Elektromotor (30) einen Dreiphasen-bürstenlosen Motor aufweist, und wobei die Schalter (67), welche jeweils für das Ein- und Ausschalten eines Stroms vorgesehen sind, der zu dem Dreiphasen-bürstenlosen Motor über die Motoranschlüsse (Mm) zugeführt wird, in zumindest zwei der drei parallelen Pfade angeordnet sind, welche für die Verbindung zwischen dem Dreiphasen-bürstenlosen Motor und der Brückenschaltung (10) sorgen.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Schalter (67) in den beiden der drei parallelen Pfade angeordnet sind, welche an den gegenüberliegenden äußeren Seiten angeordnet sind.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Schalter (67) mit den Pfaden durch Verschweißen verbunden sind, wobei deren Schweißstellen an einer Seite angeordnet sind, die in diametraler Richtung des Elektromotors (30) der Seite gegenüberliegen, an welcher die Schalter (67) mit den Motoranschlüssen (Mm) verbunden sind.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-7, wobei das Leistungssubstrat (61) an dem Gehäuse (54) fest angebracht ist, wobei dieses mit dem Großstromsubstrat (62) abgedeckt ist, und wobei das Leistungssubstrat (61) aus einer laminierten Struktur von drei Schichten aufgebaut ist, in welchem das Großstromsubstrat (62) und das Steuersubstrat (63) das Leistungssubstrat (61) in dieser Reihenfolge in einer Richtung zur Abdeckung (65) überlagern, wobei die Abdeckung (65) an dem Gehäuse (64) fixiert ist, um eine integrierte abgedichtete Struktur zu bilden, und wobei das Gehäuse (64) und die Abdeckung (65) passende Oberflächen aufweisen, welche an der Seite des Leistungssubstrats des Steuersubstrats (63) lokalisiert sind.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1-8, wobei die Abdeckung (65) aus einer Öffnung aufgebaut ist, durch welche die Motoranschlüsse (Mm) nach außen von der Abdeckung (65) exponiert sind, wobei ein Deckel (72) eines Isolationsharzes an einer äußeren Seite der Abdeckung (65) angebracht ist, und wobei der Deckel (72) eine Vielzahl von Eindringöffnungen (72g, 72f) aufweist, durch welche sich die Motoranschlüsse (Mm) erstrecken können.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei ein Haftharz in einen Spalt zwischen dem äußeren Umfang der Abdeckung (65) und der Öffnung sowie der Umgebung dieser Abschnitte der Motoranschlüsse (Mm) eingefüllt wird, welche von der Abdeckung (65) herausragen.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Elektromotor (30) einen Dreiphasenbürstenlosen Motor aufweist, und wobei der Deckel (72) mit einem Verbindergehäuse (72a) eines Sensorverbinders (74) ausgebildet ist, welcher mit einem Drehpositionssensor (3) verbunden ist, um eine Drehposition eines Rotors des bürstenlosen Motors zu erfassen.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei eine Vielzahl von Sensoranschlüssen (Sm), welche für eine Verbindung zwischen dem Mikrocomputer (13) und dem Drehpositionssensor (3) sorgen, in das Großstromsubstrat (62) einsetz-geformt sind, und wobei das Verbindergehäuse (72a) mit einer Vielzahl von Eindringöffnungen (72f, 72g) ausgebildet ist, durch welche sich Endabschnitte der Sensoranschlüsse (Sm) erstrecken, wobei die Endabschnitte der Sensoranschlüsse (Sm) in die Eindringöffnungen (72f, 72g) eingesetzt sind, um dadurch den Sensorverbinder (74) zu bilden.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei das Großstromsubstrat (62) einen ersten konkaven Abschnitt (62a) aufweist, welcher an einer Stelle angrenzend an die Endabschnitte der Sensoranschlüsse (Sm) ausgebildet ist, und wobei der Deckel (72) einen konvexen Abschnitt (72b) aufweist, welcher an einer Stelle ausgebildet ist, welche die Eindringöffnungen (72f, 72g) für die Sensoranschlüsse (Sm) umfasst, und in welche der erste konkave Abschnitt (62a) eingesetzt wird, wobei dazwischen ein Spalt ausgebildet wird, und wobei Haftharz in den Spalt eingefüllt wird.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei das Großstromsubstrat (62) einen zweiten konkaven Abschnitt (62b) aufweist, welcher in der Nähe des ersten konkaven Abschnitts (62a) ausgebildet ist, und in welchen das Haftharz fließen kann.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9-14, wobei der Deckel (72) Ventilationsöffnungen (72c) aufweist, welche darin für die Fluidkommunikation mit der Umgebung ausgebildet sind.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Ventilationsöffnungen (72c) mit einem Filter (77) ausgestattet sind, welche die Passage von Luft ermöglicht, jedoch die Passage von Wasser blockiert.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, wobei die Ventilationsöffnungen (72c) an Stellen ausgebildet sind, welche von einer Oberfläche eines Haftharzes herausragen, welches die Abdeckung (65) mit dem Deckel (72) miteinander verbindet.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, wobei der Deckel (72) mit einer Wand (72d) ausgebildet ist, welche von einer Oberfläche eines Haftharzes hervorragt, welches die Abdeckung (65) und den Deckel (72) miteinander verbindet, und wobei die Ventilationsöffnungen (72c) innerhalb der Wand (72d) ausgebildet sind.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1-18, wobei jeder der Motoranschlüsse (Mm) einen engen Niedrigfestigkeitsabschnitt aufweist, der an dessen mittlerem Abschnitt ausgebildet ist.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9-19, wobei eine Mutter (65) an dem Deckel (72) an einer Stelle einsetz-geformt ist, an welcher der Deckel (72) mit dem Elektromotor (30) elektrisch verbunden ist.