DE19600676C2 - Elektromotorische Leistungslenkvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromotorische Leistungslenkungsvorrichtung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.

Eine elektromotorische Leistungslenkungsvorrichtung, die in üblicher Weise zu diesem Zweck verwendet wird, ist im allgemeinen derart aufgebaut, wie in Fig. 3 gezeigt. Insbesondere weist eine übliche motorisierte Leistungslenkvorrichtung ein Getriebegehäuse 1 auf, in welchem eine Zahnstangenwelle und eine Ritzelwelle angeordnet sind, sowie ein Motorgehäuse 3, und ist mit einer Steuereinrichtung 5 verbunden, die in einem Raum 4 angeordnet ist, während sie vom Motorraum ge­ trennt ist.

Die Steuereinrichtung 5 weist eine Steuerschaltung zum Berechnen eines Strom­ wertes auf, der zu einem Elektromotor in Abhängigkeit eines Eingangsdrehmo­ ments während des Lenkens geleitet wird, und eine Antriebsschaltung zum Zufüh­ ren eines Stroms zum Elektromotor entsprechend dem berechneten Stromwert.

Die oben beschriebene, übliche Motorleistungslenkvorrichtung ist derart aufge­ baut, dass das Getriebegehäuse 1 und die Steuereinrichtung 5 voneinander ge­ trennt angeordnet sind. Eine derartige Konstruktion erfordert, dass dazwischen eine Vielzahl von Leitungen 6 vorgesehen sind, was bei einer großen Baugröße der Vorrichtung und einem großen Raumbedarf sowie zu einer Erhöhung der Her­ stellungskosten führt.

Aus der US 4834202 A, der DE 38 21 789 A1 und der DE 38 01 846 A1 geht eine motorisierte Leistungsvorrichtung hervor, welche aufweist:
ein Antriebsschaltungsboard mit einer darauf vorgesehenen Antriebsschaltung,
ein Antriebsschaltungsgehäuse, in welchem das Antriebsschaltungsboard ange­ ordnet ist,
ein Steuerschaltungsboard, auf dem eine Steuerschaltung zum Ausgeben eines Steuersignals zur Antriebsschaltung, angeordnet
ein Steuerschaltungsgehäuse, in dem das Steuerschaltungsboard angeordnet ist,
wobei das Antriebsschaltungsgehäuse und das Steuerschaltungsgehäuse be­ nachbart zueinander zugeordnet sind,
ein Getriebegehäuse, das mechanisch mit dem Antriebsschaltungsgehäuse ver­ bunden ist,
wobei ein Elektromotor mit eine Bürste vorgesehen ist, die Antriebsschaltung ei­ nen Ausgabeabschnitt aufweist, das Antriebsschaltungsgehäuse zwischen dem Getriebegehäuse und dem Elektromotor angeordnet ist, und wobei der Ausgabe­ abschnitt der Antriebsschaltung und die Bürste des Elektromotors miteinander ü­ ber einen Litzendraht verbunden sind.

Bei diesem Stand der Technik ist das Antriebsschaltungsgehäuse unterhalb des Zahnstangenweltengehäuseabschnittes angeordnet, so dass Vibrationen des Fahrzeugs aufgrund seiner Fahrt direkt auf das Antriebsschaltungsgehsuse über­ tragen werden und dasselbe mit Straßenschmutz verunreinigt wird.

Die Erfindung wurde unter Berücksichtigung der vorstehenden Nachteile des Standes der Technik geschaffen.

Dementsprechend ist es ein Ziel der Erfindung, eine elektromotorische Leistungs­ lenkvorrichtung zu schaffen, mit der sowohl der Raumbedarf als auch die Kosten verringert werden können.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine elektromotorische Leistungsvor­ richtung zu schaffen, welche eine zufriedenstellende Wärmeableitung ermöglicht.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine elektromotorische Leistungs­ lenkvorrichtung zu schaffen, die eine Vereinfachung des Verdrahtungsaufbaus ermöglicht.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein elektromotorische Leistungs­ lenkvorrichtung zu schaffen, mit welcher die Baugröße der Vorrichtung verringert werden kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine elektromotorische Leistungslenkvor­ richtung mit den im Patentanspruch 1 genannten Merkmalen zur Lösung der vor­ stehend dargelegten Aufgaben geschaffen.

Eine derartige Konstruktion beseitigt die Anordnung irgendeiner externen Verdrah­ tung zwischen dem Antriebsschaltungsgehäuse und dem Steuerschaltungsgehäu­ se, was zu einer Größenverringerung der Vorrichtung und zu einer Verringerung ihrer Herstellungskosten führt. Auch ermöglicht sie, dass die Wärme, die vom Steuerschaltungsgehäuse und dem Antriebsschaltungsgehäuse erzeugt wird, auf wirksame Weise abgeleitet wird, während sie über das Getriebegehäuse übertra­ gen wird.

Zwischen dem Antriebsschaltungsgehäuse und dem Getriebegehäuse kann ir­ gendein zusätzliches Teil angeordnet werden, solange das Antriebsschaltungsge­ häuse mit dem Getriebegehäuse verbunden ist.

Das Getriebegehäuse kann auch durch eine Vielzahl von Teilen gebildet werden, die voneinander getrennt ausgebildet sind.

Ferner können das Antriebsschaltungsgehäuse und das Steuerschaltungsgehäu­ se unabhängig voneinander ausgebildet sein. Alternativ können sie einstückig mit­ einander in einer Weise ausgebildet sein, dass sie intern voneinander getrennt sind.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen das Antriebs­ schaltungsgehäuse und das Steuerschaltungsgehäuse jeweils aus einem Material mit erhöhter thermischer Leitfähigkeit.

Das Abführen von Wärme zum Getriebegehäuse kann somit auf zufriedenstellen­ de Weise bewirkt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Antriebswelle des Elektromotors der elektromotorischen Leistungsvorrichtung durch das Antriebs­ schaltungsboard in dem Antriebsschaltungsgehäuse mit einer Getriebegehäuse­ seite verbunden und der Ausgabeabschnitt des Antriebsschaltungsboards mit ei­ ner Bürste des Elektromotors über einen Litzendraht unmittelbar verbunden.

Eine derartige Konstruktion erlaubt einen vereinfachten Aufbau der Verdrahtung zum Verbinden der Antriebsschaltung und der Bürste.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläu­ tert. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Darstellung eines wesentlichen Teils einer Ausführungsform einer elektromotorischen Leistungslenkvorrichtung gemäß der Erfindung.

Fig. 2 eine teilweise geschnittene vergrößerte Darstellung eines Schaltungsge­ häuses und eines Motorgehäuses, welche einen wesentlichen Teil der elektromo­ torischen Leistungslenkvorrichtung von Fig. 1 bilden und,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer üblichen elektromotorischen Leis­ tungslenkvorrichtung.

Im folgenden wird eine elektromotorische Leistungslenkvorrichtung gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Leis­ tungslenkvorrichtung. Die elektromotorische Leistungslenkvorrichtung der darge­ stellten Ausführungsform weist eine Getriebegehäuse C1 auf, welches einen Wel­ lengehäuseabschnitt 11 enthält, einen Ritzelgehäuseabschnitt 12 und einen An­ triebsgehäuseabschnitt 13. Die Gehäuseabschnitte 11 und 13 sind jeweils aus Aluminium hergestellt.

Der Wellengehäuseabschnitt 11 weist eine Zahnstangenwelle 14 auf, die darin derart abgestützt angeordnet ist, dass sie in axialer Richtung bewegbar ist. Die Zahnstangenwelle 14 ist an jedem ihrer beiden Enden mit einem Gelenkarm 15 versehen, über den die Zahnstangen­ welle 14 wirkungsmäßig mit jedem der (nicht gezeigten) Vorderräder verbunden ist.

Der Ritzelgehäuseabschnitt 12 weist eine Ritzelwelle 16 auf, die darin abgestützt angeordnet ist. An der Ritzel­ welle 16 ist ein (nicht gezeigtes) Ritzel befestigt, das mit einer (nicht gezeigten) Zahnstange kämmt, welche auf der Zahnstangenwelle 14 ausgebildet ist. Die Ritzelwelle 16 ist wirkungsmäßig mit einem (nicht gezeigten) Lenkrad verbunden. Ein Drehen des Lenkrades verursacht somit ein Drehen des Ritzels, während dem das Lenkdreh­ moment aufgrund einer Erhöhung des Widerstands auf einer Räderseite erfaßt wird.

Der Antriebsgehäuseabschnitt 13 weist ein Untersetzungsgetriebe 17 und ein (nicht gezeigtes) Ritzel auf, das darin gehaltert ist. Das Untersetzungsgetriebe 17 ist wirkungsmäßig mit einem Elektromotor M verbunden, der im folgenden detailliert beschrieben wird, so daß das Ritzel mittels eines Ausgangs des Elektromotors M gedreht wird. Das Ritzel ist mit der auf der Zahnstangenwelle 14 ausgebildeten Zahnstange in Eingriff.

Eine Antriebskraft des Elektromotors M wird somit über das Untersetzungsgetriebe 17 auf das Ritzel übertragen, was zu einem Drehen des Ritzels führt. Die Umdrehung des Ritzels verursacht dann die Bewegung der Zahnstangenwelle 14 in einer vorbestimmten Richtung, um hierdurch das Lenken der Vorderräder auszuführen. Es ist daher zu beachten, daß die Antriebskraft des Elektro­ motors M derart wirkt, dass die Lenkkraft unterstützt wird.

Eine derartige Bewegung der Zahnstangenwelle 14 durch die Antriebskraft des Elektromotors M, wie obenstehend beschrieben, bewirkt, dass das Ritzel und das Lenkrad, das auf einer Seite des Ritzelgehäuseabschnitts 12 angeordnet ist, in gleicher Weise entsprechend in Lenkrichtung gedreht werden. Dies ermöglicht es, dass ein Fahrer das Lenkrad betätigt, ohne dass die Lenkbelastung störend be­ merkt wird.

Die elektromotorische Leistungslenkvorrichtung der dargestellten Ausführungs­ form weist auch ein Schaltungsgehäuse C2 aus Aluminium auf, das mit dem An­ triebsgehäuseabschnitt 13 des Getriebegehäuses C1 verbunden ist. Das Schal­ tungsgehäuse C2 weist einen Antriebsschaltungsgehäuseabschnitt 18 und einen Steuer­ schaltungsgehäuseabschnitt 19 auf, die einstückig miteinander ausgebildet und voneinander im Schaltungsgehäuse C2 getrennt sind. Beide Schaltungsgehäuse 18 und 19 sind miteinander derart verbunden, dass sie einen T-förmigen Abschnitt bilden und der Antriebsschaltungsgehäuseabschnitt 18, der eine Antriebsschal­ tung aufweist, die viel Wärme im Vergleich zur darin angeordneten Steuerungs­ schaltung erzeugt, ist direkt am Getriebegehäuse C1 befestigt, wodurch eine er­ höhte Wärmeableitung bewirkt wird, wie im folgenden beschrieben wird.

Der Antriebsschaltungsgehäuseabschnitt 18 ist, wie in Fig. 2 gezeigt, an einem zentralen Bereich mit einem Verbindungsloch 20 ausgebildet, und dementsprechend ist der Antriebsgehäuseabschnitt 13 mit einem Vorsprung 21 versehen, so daß der Vorsprung 21 des Antriebsgehäuse­ abschnitts 13 in das Verbindungsloch 20 des Antriebs­ schaltungsgehäuseabschnitts 18 eingesetzt ist. Dies führt dazu, daß der Antriebsschaltungsgehäuseabschnitt 18 und daher das Schaltungsgehäuse C2 mechanisch am Getriebe­ gehäuse C1 befestigt sind.

Am derart mit dem Getriebegehäuse C1 verbundenen Antriebsschaltungsgehäuseabschnitt 18 ist ein Antriebs­ schaltungsboard 22 befestigt, auf dem eine Antriebs­ schaltung zum Steuern einer Ausgabe des Elektromotors M beispielsweise durch eine gedruckte Schaltung vorgesehen ist. Ein Motorgehäuse 23 für den Elektromotor M ist dann am Antriebsschaltungsboard 22 befestigt.

An einem Ende des Antriebsschaltungsgehäuseabschnitts 18 ist auch ein Konnektor 24 befestigt. Der Konnektor 24 weist ein Schutzgehäuse 25 auf, das aus einem Harz­ material besteht und an einem Umfang des Konnektors 24 angeordnet ist, um einen Kurzschluß zu vermeiden, sowie einen Anschluß 26, der im Schutzgehäuse 25 angeordnet ist. Der Anschluß 26 ist mit der oben beschriebenen Antriebsschaltung verbunden, die auf dem Antriebsschal­ tungsboard 22 aufgedruckt ist. Der Anschluß 26 wird auf dem Schutzgehäuse 25 auch über eine Feder 27 gehalten, so daß eine Relativdrehung zwischen dem Anschluß 26 und dem Schutzgehäuse 25 verhindert werden kann.

Ferner ist ein Dichtungsring 28 zwischen dem Anschluß 26 und dem Schutzgehäuse 25 angeordnet, um hierdurch den Antriebsschaltungsgehäuseabschnitt 18 genügend wasser­ dicht auszugestalten, um zu verhindern, daß Wasser in den Gehäuseabschnitt 18 eintritt. Zum gleichen Zweck ist ein Dichtungsring 29 zwischen dem Schutzgehäuse 25 und dem Antriebsschaltungsgehäuseabschnitt 18 angeordnet.

Der Elektromotor M ist im Motorgehäuse 23 aufgenommen und weist eine Ausgangswelle 30 auf, die derart angeordnet ist, daß sie sich durch den Antriebsschaltungsgehäuse­ abschnitt 18 in den Vorsprung 21 des Getriebegehäuses C1 erstreckt und an ihrem distalen Ende in einem Lager 31 gehaltert ist, das im Vorsprung 21 vorgesehen ist.

An einem Bereich der Ausgangswelle 30 des Elektromotors M, der im Motorgehäuse 23 angeordnet ist, ist ein Kommutator 32 befestigt, sowie ein Bürstengehäuse 33 in einer Weise, daß es in der Nähe des Kommutators 32 angeordnet ist. Das Bürstengehäuse 33 ist auf dem Antriebsschaltungsboard 22 mittels eines Isolators 34 befestigt.

Das Bürstengehäuse 33 weist eine darin aufgenommene Bürste 35 auf. Die Bürste 35 wird konstant elastisch in Richtung des oder gegen den Kommutator 32 mittels der elastischen Kraft einer Feder 36 gedrängt. Dies verhindert auf wirksame Weise, daß die Bürste 35 vom Kommutator 32 getrennt wird, um hierdurch eine stabile Umdrehung des Elektromotors M sicherzustellen.

Die Bürste 35 ist mittels eines Litzendrahts 37 mit einem Ausgangsabschnitt der Antriebsschaltung auf dem Antriebs­ schaltungsboard 22 verbunden. Wie aus Fig. 2 leicht ersichtlich, ist der Litzendraht 37 in reduzierter Länge ausgebildet. Dies wird allein aufgrund der charakteristischen Ausbildung der dargestellten Aus­ führungsform erreicht, wobei das Antriebsschaltungsboard 22 direkt am Motorgehäuse 23 befestigt und das Bürsten­ gehäuse 33 über den Isolator 34 am Antriebsschaltungs­ board 22 befestigt ist.

Der Antriebsschaltungsgehäuseabschnitt 18 ist derart angeordnet, daß er an einer Seite, die dem Konnektor 24 gegenüberliegt, an den Steuerschaltungsgehäuseabschnitt 19 angrenzt. Ein Steuerschaltungsboard 38 ist am Steuerschaltungsgehäuseabschnitt 19 befestigt. Die Steuerschaltung am Steuerschaltungsboard 38 und die Antriebsschaltung am Antriebsschaltungsboard 22 sind miteinander über eine Leitung 39 verbunden.

Bei der dargestellten Ausführungsform sind der Antriebs­ schaltungsgehäuseabschnitt 18 und der Steuerschaltungs­ gehäuseabschnitt 19 einstückig miteinander ausgebildet. Alternativ können beide getrennt voneinander hergestellt und anschließend mechanisch miteinander verbunden werden.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 die Betriebsweise der motorisierten Leistungslenk­ vorrichtung der dargestellten Ausführungsform, die in der oben beschriebenen Weise hergestellt ist, beschrieben.

Wird das Lenkrad gedreht, um ein Drehmoment auf die Welle 16 aufzubringen, berechnet die Steuerungsschaltung ein Ausgangsdrehmoment des Elektromotors M in Abhängigkeit des aufgebrachten Drehmoments, was zu einem Betätigen der Antriebsschaltung führt. Anschließend wird der Elektromotor M in Abhängigkeit der Berechnung der Antriebsschaltung angetrieben, um hierdurch das Ritzel zu dre­ hen, das im Antriebsgehäuseabschnitt 13 angeordnet ist, so dass die Zahnstangen­ welle 14 in einer vorbestimmten Richtung bewegt wird.

Eine derartige Bewegung der Zahnstangenwelle 14 wird dann über die Gelenkar­ me 15 zu den Vorderrädern übertragen, was zum Lenken der Vorderräder führt.

Eine derartige Steuerbetätigung würde im allgemeinen bewirken, dass die Steuer­ schaltung und die Antriebsschaltung Wärme erzeugen. Die derart erzeugte Wär­ me wird jedoch über das Schaltungsgehäuse C2 zum Getriebegehäuse C1 gelei­ tet, was dazu führt, dass sie nach außen abgegeben oder zerstreut wird. Insbe­ sondere ist das Getriebegehäuse C1 an einer Stelle mit niedriger Temperatur im Motorraum angeordnet, so dass die Wärmeableitung auf effektivere Weise durch­ geführt werden kann.

Die elektromotorische Leistungslenkvorrichtung der dargestellten Ausführungs­ form bewirkt somit, dass die Wärme, die vom Steuerschaltungsgehäuseabschnitt 19 und dem Antriebsschaltungsgehäuseabschnitt 18 erzeugt wird, über das Ge­ triebegehäuse C1 abgegeben wird, das aus Aluminium besteht und inhärent eine erhöhte Wärmeableitung aufweist, um hierdurch zu verhindern, daß die Steuerschaltung und/oder Antriebsschaltung auf eine übermäßig hohe Temperatur erwärmt werden. Die dargestellte Ausführungsform erlaubt somit, daß sowohl der Steuerschaltungsgehäuseabschnitt 19 als auch der Antriebsschaltungsgehäuseabschnitt 18 in unmittelbarer Nähe zueinander im Motorraum angeordnet werden, was zu einer bedeutenden Vereinfachung eines Verdrahtungsaufbaus für die Schaltungen führt.

Auch sind sowohl der Antriebsschaltungsgehäuseabschnitt 18 als auch der Steuerschaltungsgehäuseabschnitt 19 jeweils aus Aluminium hergestellt und weisen eine erhöhte thermische Leitfähigkeit auf, so daß die Übertragung der Wärme zum Getriebegehäuse C1 wesentlich verbessert wird.

Ferner wird die Bürste 35 des Elektromotors M konstant gegen den Kommutator 32 durch die elastische Kraft der Feder 36 gedrängt, wodurch verhindert wird, daß sie vom Kommutator 32 getrennt wird, so daß der Antrieb oder die Umdrehung des Elektromotors M bedeutend stabilisiert wird.

Ferner ist der Antriebsschaltungsgehäuseabschnitt 18 senkrecht zum Steuerschaltungsgehäuseabschnitt 19 angeordnet, so daß der Steuerschaltungsgehäuseabschnitt 19 seitlich vom Antriebsgehäuseabschnitt 13 angeordnet werden kann, wie in Fig. 1 gezeigt. Der Stand der Technik verursacht notwendigerweise einen Totraum seitlich eines derartigen Antriebsgehäuseabschnitts. Die vorstehend beschriebene Anordnung des Steuerschaltungs­ gehäuseabschnitts in der elektromotorischen Leistungslenkvorrichtung beseitigt einen derartigen Totraum.

Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich, ist die elektromotorische Leistungslenkvor­ richtung der Erfindung derart aufgebaut, dass das Steuerschaltungsgehäuse in der Nähe des Antriebsschaltungsgehäuses angeordnet ist. Ein derartiger Aufbau der vorliegenden Erfindung beseitigt die Anordnung irgendeiner externen Verdrah­ tung zwischen dem Steuerschaltungsgehäuse und dem Antriebsschaltungsgehäu­ se, was zu einer verringerten Größe der Vorrichtung und zu einer Verringerung ihrer Herstellkosten führt.

Auch sind sowohl das Steuerschaltungsgehäuse als auch das Antriebsschal­ tungsgehäuse aus einem Material hergestellt, welches eine erhöhte thermische Leitfähigkeit aufweist, so dass das Ableiten von Wärme zum Getriebegehäuse in zufriedenstellender Weise erreicht werden kann.

Ferner erlaubt die vorliegende Erfindung, dass die Verdrahtung zum Verbinden der Antriebsschaltung mit der Bürste vereinfacht wird.

Während eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben worden ist, sind vielerlei Modifikationen und Verän­ derungen im Lichte der obenstehenden Lehre möglich. Innerhalb des Umfangs der nachstehenden Ansprüche kann die Erfindung ohne weiteres auf andere Weise als gemäß der spezifischen Beschreibung ausgeübt werden.

Claims (3)

1. Elektromotorische Leistungslenkvorrichtung mit einem Getriebegehäuse (C1), welches einen Zahnstangen­ wellengehäuseabschnitt (11) enthält, einem oberhalb des Getriebegehäuses (C1) angeordneten Elektromotor (M) und mit einem Antriebsschaltungsgehäuse (18) mit einer darauf vorgesehenen Antriebsschaltung, in welchem ein Antriebs­ schaltungsboard (22) angeordnet ist, sowie mit einem Steuerschaltungsgehäuse (19), in welchem ein Steuer­ schaltungsboard (38) angeordnet ist und auf welchem eine Steuerschaltung zum Ausgeben eines Steuersignals zur Antriebsschaltung vorgesehen ist, wobei das Steuer­ schaltungsgehäuse (19) und der Endabschnitt des Antriebsschaltungsgehäuses (18) zueinander benachbart angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsschaltungsgehäuse (18) zwischen dem Getriebe­ gehäuse (C1) und dem Elektromotor (M) angeordnet ist und sowohl das Antriebsschaltungsgehäuse (18) als auch das Steuerschaltungsgehäuse (19) oberhalb des Lenkstangen­ wellengetriebeabschnitts (11) angeordnet sind.

2. Elektromotorische Leistungslenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebs­ schaltungsgehäuse (18) und das Steuerschaltungsgehäuse (19) jeweils aus einem Material mit erhöhter thermischer Leitfähigkeit bestehen.

3. Elektrische Leistungslenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Antriebswelle (30) des Elektromotors (M) durch das Antriebsschaltungsboard (22) in dem Antriebsschaltungs­ gehäuse (18) mit einer Getriebegehäuseseite (C1) verbunden ist, und der Ausgabeabschnitt des Antriebs­ schaltungsboards (22) mit einer Bürste (35) des Elektro­ motors (M) über einen Litzendraht (37) unmittelbar verbunden ist.