DE19929775A1 - Vorrichtung zum Lenken mit elektrischer Energie - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung zum Lenken mit elektrischer Energie umfaßt einen Kühlkörper, eine Leistungsleiterplatte, die berührend mit dem Kühlkörper verbunden ist, und die Teile für große Ströme sowie darauf angeordnete Verbindungselemente aufweist, ein Gehäuse mit großen Teilen, das mit dem Kühlkörper derart verbunden ist, daß die Leistungsleiterplatte überdeckt ist, einer Steuerleiterplatte, die mit Steuerkomponenten aufgebaut ist und mit dem Gehäuse derart verbunden ist, daß die Leistungsleiterplatte in senkrechter Richtung überdeckt ist, und Führungen auf dem Gehäuse zum Aufnehmen der Verbindungselemente zur Positionierung des Gehäuses gegenüber der Leistungsleiterplatte.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Lenken mit elektrischer Energie zur hilfsweisen Energieversorgung einer Lenkvorrichtung eines Kraftfahrzeugs durch das Drehmoment eines Motors und betrifft insbesondere den Aufbau einer entsprechenden Schaltung.

2. Beschreibung des betreffenden Standes der Technik

Wie in Fig. 8 gezeigt, umfaßt ein Fahrzeug mit einer Vorrichtung zum Lenken mit elektrischer Energie im allgemeinen: einen Drehmomentsensor 50 zum Erfassen eines Lenkdrehmomentes eines Lenkrades 30; einen Geschwindigkeitssensor 51 zum Erfassen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs; und eine Vorrichtung zum Lenken mit elektrischer Energie 100 zum Ansteuern eines Motors 40, der ein Zusatzdrehmoment in einer vorgegebenen Richtung in Abhängigkeit eines Lenkdrehmomentes und der Fahrzeuggeschwindigkeit ausgibt.

Fig. 9 zeigt einen Schaltplan einer typischen Vorrichtung zum Lenken mit elektrischer Energie, wobei Teile davon als Blockdiagramm dargestellt sind.

Gemäß Fig. 9 gibt der Motor 40 ein Zusatzdrehmoment an das Lenkrad (nicht gezeigt) eines Fahrzeugs ab, und eine Batterie 41 führt einen Motorstrom IM zum Antreiben des Motors 40 zu.

Ein Kondensator 42 mit großer Kapazität (ungefähr 3600 µF) dämpft die Welligkeiten in dem Motorstrom IM, ein Meßwiderstand 43 erfaßt den Motorstrom IM, eine Brückenschaltung 44 umfaßt mehrere Halbleiterschalter Q1 bis Q4 (z. B. Feldeffekt Transistoren (FETs)) zum Schalten des Motorstroms IM in Abhängigkeit von dem Betrag und der Richtung des Zusatzdrehmomentes, und eine Spule 49 ist zur Unterdrückung elektromagnetischer Störkomponenten vorgesehen.

Die Leitung L1 verbindet ein Ende des Kondensators 42 mit Masse, die Leitungsführungen P1 und P2 sind sowohl zur Brückenverbindung der Halbleiterschalter Q1 bis Q4, als auch zur Verbindung des Meßwiderstandes 43 zu der Brückenschaltung 44 vorgesehen, und die Leitungsführung P3 bildet einen Ausgangsanschluß für die Brückenschaltung 44.

Der Stecker 45 umfaßt mehrere Anschlußklemmen zum Verbinden des Motors 40 und der Batterie 41 mit der Brückenschaltung 44, die Leitungsführung L2 verbindet den Motor 40 und die Batterie 41 mit dem Stecker 45, das normalerweise geöffnete Relais 46 unterbricht den Motorstrom IM immer, wenn dies erforderlich ist, die Leitungsführung P4 verbindet das Relais 46, den Kondensator 42 und den Meßwiderstand 43, und die Leitungsführung PS verbindet den Stecker 45 mit Masse. Die Leitungsführung P3 bildet einen Ausgangsanschluß für die Brückenschaltung 44 und ist mit dem Stecker 45 verbunden.

Die Steuerschaltung 47 steuert sowohl den Motor 40 über die Brückenschaltung 44, als auch das Relais 46, die Leitung L3 verbindet die Steuerschaltung 47 mit der Erregerspule des Relais 46, die Leitungen L4 verbinden die Steuerschaltung 47 mit der Brückenschaltung 44, das Motorstromerfassungsmittel 48 erfaßt den Motorstrom IM über ein Ende des Meßwiderstandes 43, und die Steuerschaltung 47 sowie das Motorstromerfassungsmittel 48 sind Peripheriebauteile eines weiter unten beschriebenen Mikrocomputers.

Ein Drehmomentsensor 50 erfaßt das Lenkdrehmoment des Lenkrads, und der Geschwindigkeitssensor 51 erfaßt die Geschwindigkeit V des Fahrzeugs. Der Mikrocomputer (ECU) 55 berechnet das Zusatzdrehmoment in Abhängigkeit von dem Lenkdrehmoment T und der Fahrzeuggeschwindigkeit V und erfaßt die Rückführung des Motorstroms M zum Erzeugen eines Steuersignals, das einem Zusatzdrehmoment entspricht, und der Mikrocomputer gibt eine Drehrichtungsanweisung D0 und eine Stromsteuergröße I0 zum Steuern der Brückenschaltung 44 an die Steuerschaltung 47 als ein Steuersignal aus.

Der Mikrocomputer 55 umfaßt: ein Motorstrombestimmungsmittel 56 zum Erzeugen einer Drehrichtungsanweisung D0 für den Motor 40 und eine Motorstromanweisung Im, die einem Zusatzdrehmoment entspricht; ein Vergleichsmittel 57 zum Berechnen der Stromabweichung ΔI zwischen der Motorstromanweisung Im und dem Motorstrom IM; ein PID Berechnungsmittel 58 zum Berechnen eines Ausgleichs eines P- Gliedes (Proportional), eines I-Gliedes (Integral) und eines D-Gliedes (Differential) aus der Stromabweichung ΔI, um eine Stromsteuergröße I0 entsprechend dem PWM Taktverhältnis zu erzeugen.

Auch wenn nicht gezeigt, umfaßt der Mikrocomputer 55 allgemein bekannte Funktionen zur Eigenfehlerdiagnose neben einem Analog-Digitalwandler (ADC), einer PWM (Pulse-Width- Modulation) Taktschaltung etc. und führt fortlaufend eine Eigenfehlerdiagnose durch, um sicherzustellen, daß das System in einem normalen Betriebszustand arbeitet. Falls eine Anomalität auftritt, wird das Relais 46 durch die Steuerschaltung 47 geöffnet, wodurch der Motorstrom IM unterbrochen wird. Die Leitung L5 verbindet den Mikrocomputer 55 mit der Steuerschaltung 47.

Im allgemeinen sind die Schaltungselemente 42 bis 44 und 49, die Leitungsführungen P1 bis P5 und die Leitungen L1 und L2, die sich zwischen dem Motor 40 und der Batterie 41 befinden, vergrößert, um den großen Motorstrom IM ohne Berücksichtigung von Wärmeabstrahlung (thermischer Widerstand)und der Beständigkeit etc. zu bewältigen, worauf weiter unten eingegangen wird. Auf der anderen Seite sind der Mikrocomputer 55, die Peripheriebauteile einschließlich der Steuerschaltung 47 und der Motorstromerfassungsschaltung 48, sowie die Leitungen L3 bis L5 in ihrer Größe reduziert, da eine große Bauteildichte erforderlich ist, um darin die kleinen Ströme auszuwerten.

Fig. 10 ist eine Draufsicht, die die Schaltungsanordnung einer allgemeinen Vorrichtung zum Lenken mit elektrischer Energie zeigt, wobei die Bezeichnungen Q1 bis Q4, 42, 43, 45, 46, 49 und 55 den Bezeichnungen gemäß Fig. 9 entsprechen. In diesem Fall bestehen die Halbleiterschalter Q1 bis Q4 jeweils aus einem paar von FETs, die mit Kunstharzmasse umhüllt sind, der Kondensator mit großer Kapazität 42 besteht aus drei Kondensatoren und der Mikrocomputer 55 besteht aus einem einzelnen integrierten Schaltkreis (IC). Um die Darstellung darüber hinaus nicht unnötig zu komplizieren, wurde auf die Darstellung von Peripheriebauteilen, Leitungsführungen, Leitungen etc. verzichtet, so daß nur die repräsentativen Elemente gezeigt sind.

Gemäß Fig. 10 übernimmt der kastenförmige Metallrahmen 1 sowohl die Aufgabe einer Abschirmungsplatte, als auch eines Kühlkörpers, eine isolierte Leiterplatte ist auf dem Boden des Metallrahmens 1 befestigt, und Kühlkörper 3, beispielsweise aus Aluminium, sind jeweils mit einer Seite mit der inneren Oberfläche des Metallrahmens 1 verbunden. Die Bauelemente 42, 43, 46, 49, 55, etc. sind jeweils auf der isolierten Leiterplatte 2 befestigt und die Halbleiterschalter Q1 bis Q4 sind jeweils auf der anderen Seite des Kühlkörpers 3 befestigt.

Leitungsstreifen 4a bis 4e entsprechen den Leitungsführungen P1 bis PS etc. und sind als Leitungsstreifen breiter und dicker als die Leitungsführungen auf der isolierten Leiterplatte 2 ausgebildet, um den großen Strom zu bewältigen.

Im folgenden wird der Betrieb einer herkömmlichen Vorrichtung zum Lenken mit elektrischer Energie gemäß Fig. 10 mit Bezugnahme auf Fig. 9 beschrieben.

Der Mikrocomputer 55 erfaßt das Lenkdrehmoment T und die Fahrzeuggeschwindigkeit V von dem Drehmomentsensor 50 und dem Geschwindigkeitssensor 51 und erhält die Rückführungseingangsgröße hinsichtlich des Motorstroms IM von dem Meßwiderstand 43, um eine Drehrichtungsanweisung D0 zum Lenken und eine Stromsteuergröße I0 entsprechend des Zusatzdrehmomentes zu erzeugen und gibt diese Größen an die Steuerschaltung 47 über die Leitungen L5 aus.

Bei normalen Fahrbedingungen schließt die Steuerschaltung 47 das üblicherweise geöffnete Relais 46 aufgrund einer über die Leitung L3 geführten Anweisung und erzeugt ein PWM Ansteuersignal, sobald die Drehrichtungsanweisung D0 und die Stromsteuergröße I0 empfangen wurden, und gibt diese Größen an die Halbleiterschalter Q1 bis Q4 der Brückenschaltung 44 über die Leitung L4 aus.

Der Motor 40 wird damit durch den Motorstrom IM angetrieben, der seitens der Batterie 41 über die externe Leitung L2, den Stecker 45, die Spule 49, das Relais 46, die Leitungsführung P4, den Meßwiderstand 43, die Leitungsführung P1, die Brückenschaltung 44, die Leitungsführung P3, den Stecker 45 und die externe Leitung L2 zugeführt wird, wobei ein vorgegebenes Zusatzdrehmoment in einer vorgegebenen Richtung ausgegeben wird.

Zu diesem Zeitpunkt wird der Motorstrom IM derart gesteuert, daß dieser mit der Motorstromanweisung Im übereinstimmt, und zwar aufgrund der Erfassung des Motorstroms IM über den Meßwiderstand 43 und das Motorstromerfassungsmittel 48 sowie aufgrund der Rückführung dieser Information zu dem Vergleichsmittel 47 in dem Computer 55. Der Motorstrom IM weist darüber hinaus Welligkeiten infolge der Schaltvorgänge der Brückenschaltung während der Ansteuerung durch die PWM auf, allerdings werden diese geglättet und reguliert durch den Kondensator mit der hohen Kapazität 42. Zusätzlich verhindert die Spule 49, daß Störkomponenten, die durch die Schaltvorgänge der Brückenschaltung während der Ansteuerung seitens der PWM entstehen, nach außen gelangen und sich zu Funkstörungen entwickeln.

Der Wert des durch die Vorrichtung zum Lenken mit elektrischer Energie gesteuerten Motorstroms IM beträgt selbst in einem leichten Fahrzeug ungefähr 25 A und kann in einem kleinen Fahrzeug ungefähr 60 bis 80 A erreichen. Es ist daher erforderlich, ein Aufheizen der Halbleiterschalter Q1 bis Q4, die die Brückenschaltung 44 bilden, zu verhindern, solange diese eingeschaltet sind und während die PWM schaltet, was durch Vergrößerung der Komponenten zur Bewältigung des Motorstroms IM als auch durch parallele Verschaltung der jeweils gezeigten Komponenten erfolgen kann.

Darüber hinaus wird ein Kühlkörper 3 benötigt, um die Wärme abzuleiten, die durch die Halbleiterschalter Q1 bis Q4 erzeugt wird, wobei der Kühlkörper 3 vergrößert werden muß, je größer der Motorstrom IM und die Anzahl der Halbleiterschalter Q1 bis Q4 ist.

Darüber hinaus vergrößert sich die Leitungslänge der Leitungsführungen P1, P2 und P4 von den Anschlußklemmen des Steckers 45 zur Masse über die Spule 49, das Relais 46, den Meßwiderstand 43 und die Brückenschaltung 44 sowie die Leitungslänge der Leitungsführung P3 von der Brückenschaltung 44 zu dem Motor 40 im gleichen Verhältnis, wie sich der Motorstrom IM und die Anzahl der Halbleiterschalter Q1 bis Q4 sowie der Kühlkörper vergrößern.

In einer herkömmlichen Vorrichtung zum Lenken mit elektrischer Energie werden daher breite und dicke Leitungsstreifen 4a bis 4e gemäß Fig. 10 verwendet, die speziell für große Ströme ausgelegt sind, da die Gefahr besteht, daß die Leitungsführungen P1 bis P4 ihre thermische Beständigkeit verlieren, wenn die Temperaturen infolge von Spannungsabfällen in jeder der Leitungsführungen P1 bis P4 drastisch ansteigen. Dies führt schließlich zu einer Vergrößerung der isolierten Leiterplatte 2.

Darüber hinaus vergrößern sich auch der Kondensator 42, der Meßwiderstand 43, das Relais 46 und die Spule 49 bei einem Anstieg des Motorstroms IM, so daß die Unterbringung dieser Bauteile auf der isolierten Leiterplatte 2 ebenfalls zu einer Vergrößerung der isolierten Leiterplatte 2 führt, um genügend Platz für den Einbau zur Verfügung zu stellen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die oben beschriebenen Probleme zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Lenken mit elektrischer Energie bereitzustellen, die kleinere Abmessungen aufweist, und zwar durch Aufteilen der Leiterplatte in zwei Leiterplatten, die aus einer Leiterplatte zum Aufbringen von Bauteilen mit kleinen Strömen und einer Leiterplatte zum Aufbringen von Bauteilen mit großen Strömen bestehen, wie auch der Vereinfachung des Zusammenbaus durch geeignete Positioniermechanismen zwischen den Leiterplatten und einem Gehäuse zur Unterbringung großer Teile, wobei die beiden Leiterplatten oberhalb und unterhalb des dazwischen liegenden Gehäuses angeordnet sind.

Zur Lösung der obengenannten Aufgabe umfaßt eine Vorrichtung zum Lenken mit elektrischer Energie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung:
Einen Motor zum Ausgeben eines Zusatzdrehmomentes an ein Lenkrad eines Fahrzeugs;
eine Batterie zum Zuführen eines Motorstroms zum Antreiben des Motors;
einen Drehmomentsensor zum Erfassen des Lenkdrehmomentes des Lenkrades;
einen Geschwindigkeitssensor zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs;
eine Leistungsschaltung, die mit einer Brückenschaltung aufgebaut ist, mit mehreren Halbleiterschaltern zum Schalten des Motorstroms gemäß dem vorgegebenen Zusatzmoment;
ein Gehäuse mit Leitungsstreifen, die zum Ausbilden von Leitungsführungsmustern in einer isolierenden Harzmasse eingekapselt sind, und mit einem Stecker zur elektrischen Verbindung zu dem Motor und der Batterie, die in dem Gehäuse integriert sind, wobei das Gehäuse mit Kondensatoren zur Dämpfung von Welligkeiten in dem Motorstrom aufgebaut ist,
eine Spule zum Verhindern der nach außen gerichteten Abgabe von Störkomponenten, die durch die Brückenschaltung während der Schaltvorgänge entstehen,
ein Leistungsrelais zum Verbinden und Unterbrechen des Motorstroms zur Versorgung der Brückenschaltung seitens der Batterie, und
ein Motorrelais zum Verbinden und Unterbrechen des Motorstroms zur Versorgung des Motors seitens der Brückenschaltung;
eine Steuerschaltung, die mit einem Mikrocomputer und mit Peripheriebauteilen zur Erzeugung eines Steuersignals zum Steuern der Brückenschaltung in Abhängigkeit von dem Lenkdrehmoment des Lenkrades und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs aufgebaut ist;
Verbindungselemente, die in einer aufrechten Position auf der Leistungsschaltung angeordnet sind, mit mehreren Anschlußklemmen zum Herstellen einer elektrischen Verbindung von der Leistungsschaltung zu dem Gehäuse und zu der Steuerschaltung; und
einen Kühlkörper,
wobei die Vorrichtung einen lagenartigen Aufbau derart aufweist, daß die Leistungsschaltung an dem Kühlkörper in sich berührender Weise befestigt ist, wobei das Gehäuse an dem Kühlkörper derart befestigt ist, daß die Leistungsschaltung überdeckt ist, und wobei die Steuerschaltung an dem Gehäuse derart befestigt ist, daß die Leistungsschaltung in senkrechter Richtung überdeckt ist, und
mit Führungen, die in dem Gehäuse zur Aufnahme der Verbindungselemente und zur Positionierung des Gehäuses bezüglich der Leistungsschaltung ausgebildet sind.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt in einem Blockdiagramm Teile einer Vorrichtung zum Lenken mit elektrischer Energie gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 zeigt eine perspektivische Darstellung aufgelöster Einzelteile einer Vorrichtung zum Lenken mit elektrischer Energie gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 zeigt die Seitenansicht eines teilweisen Ausschnitts einer Vorrichtung zum Lenken mit elektrischer Energie gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt zur Erläuterung des Verfahrens zum Zusammenbauen eines Gehäuses einer Vorrichtung zum Lenken elektrischer Energie gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt einer Vorrichtung zum Lenken mit elektrischer Energie gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung vor dem Zusammenbau mit einem Gehäuse;

Fig. 6 zeigt eine Unteransicht mit in ein Gehäuse eingebauten Teilen einer Vorrichtung zum Lenken mit elektrischer Energie gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 zeigt eine Draufsicht mit in ein Gehäuse eingebauten Teilen einer Vorrichtung zum Lenken mit elektrischer Energie gemäß dem Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 zeigt ein Blockdiagramm einer typischerweise in ein Fahrzeug eingebauten Vorrichtung zum Lenken mit elektrischer Energie;

Fig. 9 zeigt ein Schaltbild einer herkömmlichen Vorrichtung zum Lenken mit elektrischer Energie, wobei Teile davon als Blockdiagramm dargestellt sind; und

Fig. 10 zeigt eine Draufsicht einer Schaltungsanordnung einer herkömmlichen Vorrichtung zum Lenken mit elektrischer Energie.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im folgenden mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Ausführungsbeispiel 1

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm von Teilen einer Vorrichtung zum Lenken mit elektrischer Energie gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung, wobei die sich entsprechenden Teile zu einer herkömmlichen Vorrichtung gemäß Fig. 9 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind und auf eine Beschreibung dieser Teile verzichtet wird.

Gemäß Fig. 1 ist ein Motorrelais 60 zum Verbinden und Unterbrechen des Motorstroms zwischen dem Motor 40 und der Steuerschaltung 47 angeordnet. Die Schaltungselemente 42 bis 44, 46, 49 und 60, die Leitungsführungen P1 bis P5 und die Leitungen L1 und L2 sind zwischen dem Motor 40 und der Batterie 41 angeordnet und sind zur Bewältigung des großen Motorstroms IM ohne Berücksichtigung von Wärmestrahlung und Beständigkeit etc. vergrößert. Auf der anderen Seite sind der Mikrocomputer 55, die Peripheriebauteile einschließlich der Steuerschaltung 47 und der Motorstromerfassungsschaltung 48 sowie den Leitungen L3 bis L5 in ihrer Größe verringert, da eine hohe Packungsdichte zur Auswertung der kleinen Ströme erforderlich ist.

Da die restliche Schaltungsanordnung der herkömmlichen Schaltungsanordnung gemäß Fig. 9 entspricht und die Betriebsweise ebenfalls die gleiche ist, wird auf eine detaillierte Beschreibung hiervon verzichtet.

Fig. 2 zeigt eine perspektivische Darstellung aufgelöster Einzelteile einer Vorrichtung zum Lenken mit elektrischer Energie gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung, Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht eines teilweisen Ausschnitts einer Vorrichtung zum Lenken mit elektrischer Energie gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung, Fig. 4 zeigt einen Querschnitt zur Erläuterung des Verfahrens zum Zusammenbauen der Vorrichtung zum Lenken mit elektrischer Energie in ein Gehäuse gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung und Fig. 5 zeigt einen Querschnitt der Vorrichtung zum Lenken mit elektrischer Energie gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung, bevor diese in ein Gehäuse eingebaut wird.

Gemäß den Fig. 2 bis 5 besteht die Steuerleiterplatte 61 aus einer isolierten Leiterplatte. Der Mikrocomputer 55 und die Peripheriebauteile einschließlich der Steuerschaltung 47 und der Motorstromerfassungsschaltung 48 (Teile für kleine Ströme) sind auf den Leitungsführungen (L3 bis L5 etc.) auf der Steuerleiterplatte 61 befestigt und gelötet. Außerdem ist ein Sensorsignalstecker 61a auf der Steuerleiterplatte 61 angeordnet, worüber der Mikrocomputer 55 mit Informationen über das Lenkdrehmoment T und die Fahrzeuggeschwindigkeit V seitens des Drehmomentsensors 50 und des Geschwindigkeitssensors 51 gespeist wird.

Eine Metalleiterplatte, die als Leistungsleiterplatte dient, besteht beispielsweise aus einer HITT Leiterplatte (Handelsname DENKI KAGAKO KOGYO K. K.) und weist eine äußere Form auf, die grundsätzlich der der Steuerleiterplatte 61 entspricht, und weist darüber hinaus Leitungsführungen (P1 bis P4 etc.) auf, die darauf als 10 µm Kupferführungen auf einer 80 µm isolierenden Schicht auf einer 3 mm Aluminiumleiterplatte aufgebracht sind. Die Wärmeabstrahlung der Metalleiterplatte 62 wird verbessert, indem auf der Rückseite ein Kühlkörper 63 derart befestigt wird, daß dieser in berührender Verbindung mit ungefähr einer Hälfte des Kühlkörpers 63 steht. Darüber hinaus sind die Teile mit großen Strömen, wie etwa die Halbleiterschalter Q1 bis Q5 als Teil der Brückenschaltung 44, der Meßwiderstand 43, etc. auf den Leitungsführungen (P1 bis P4, etc.) auf der Metalleiterplatte 62 befestigt und gelötet. Die Leitungsführungen, die auf der Metalleiterplatte 62 ausgebildet sind, weisen eine ausreichende Querschnittsfläche auf, um große Ströme leiten zu können, wodurch das Aufbringen von Schaltungselementen möglich wird, durch die der Motorstrom IM fließt.

Ein Gehäuse 64 weist eine äußere Form auf, die im wesentlichen mit derjenigen des Kühlkörpers 63 übereinstimmt, und weist weiterhin einen Stecker 45 auf, der als integraler Bestandteil darin derart ausgebildet ist, daß dieser an einer Seite hervorsteht, und weiterhin ist das Gehäuse auf dem Kühlkörper 63 derart befestigt, daß die Metalleiterplatte 62 überdeckt ist. Darüber hinaus ist die Steuerleiterplatte 61 auf einer Seite des Gehäuses 64 derart befestigt, daß die Metalleiterplatte 62 in senkrechter Richtung überdeckt ist.

Das Gehäuse 64 umfaßt in eine isolierende Harzmasse eingekapselte Leitungsstreifen und weist die folgenden Bestandteile auf: eine Ausnehmung 64a zur Unterbringung des Kondensators mit einer Öffnung an der Oberflächenseite und einer Ausnehmung 64b zur Unterbringung der Spule mit einer Öffnung an der Unterflächenseite sind nebeneinander in waagerechte Richtung angeordnet; mehrere Schlitze 64c sind zwischen den Ausnehmungen 64a, 64b derart angeordnet, daß sich ein Durchgang in senkrechter Richtung bildet; Führungen 64b zur Aufnahme von weiter unten beschriebenen Verbindungselementen sind in nach unten zeigender Richtung angeordnet; und ein Stecker 45 ist derart angeordnet, daß dieser von einer Seite der Ausnehmungen 64b hervorragt. Die Leitungsstreifen sind teilweise in anderen Teilen als die Leitungsführungen verbunden und sind in eine isolierende Harzmasse derart eingekapselt, daß die teilweise verbundenen, überschüssigen Teilstücke hervorragen, wobei die hervorragenden, überschüssigen Teilstücke sodann geschlitzt oder abgeschnitten werden (Schnitt mit Führungsgestänge), um so eine Leitungsführung zur Verbindung der Schaltungselemente, wie etwa den Relais 46, 60, den Kondensatoren 42, der Spule 49, etc., zwischen dem Motor 40 und der Batterie 41 herzustellen. Weiterhin sind Teile der Leitungsführungen freigelegt, um Elektroden zur Verbindung der Anschlüsse der obengenannten Schaltungselemente zu bilden, und andere Teile erstrecken sich in den Stecker 45, um die Leitungen L2 auszubilden. Zusätzlich sind Teile der Leitungsführungen innerhalb der Schlitze 64c freigelegt, um die Verbindungsanschlußklemmen Ch, die gehäuseseitigen Leistungsanschlußklemmen Ph und die Motoranschlußklemmen Mh auszubilden. Schließlich sind die Elektroden zur Verbindung der Anschlußklemmen der Relais 46, 60, der Verbindungsanschlußklemmen Ch, der Leistungsanschlußklemmen Ph und der Motoranschlußklemmen Mh derart angeordnet, daß diese die Steuerleiterplatte 61 in senkrechter Richtung nicht überdecken.

Als nächstes sind die Kondensatoren 42 in einem der Ausnehmungen 64a untergebracht und gegenüber den freigelegten Elektroden verlötet, und das Leistungsrelais 46, das Motorrelais 60 und die Spule 49 sind in der anderen Ausnehmung 64b untergebracht und sind darin gegenüber den freigelegten Elektroden verlötet.

Ein aus Eisen bestehendes Gehäuse 65 ist auf dem Kühlkörper 63 derart befestigt, daß dieser die Metalleiterplatte 62, das Gehäuse 64 und die Steuerleiterplatte 61 überdeckt. Wie in Fig. 3 gezeigt, sind die Kanten des Kühlkörpers 63 als geneigte Oberflächen 63a (Bereiche zur Aufnehmung des Gehäuses) breiter werdend von der Oberseite zur Unterseite ausgebildet, wobei die unteren Kanten des Gehäuses 65 geführt und Stück für Stück durch die geneigten Oberflächen 63a derart aufgeweitet werden, daß diese auf dem Kühlkörper 63 mit einer Preßpassung zusammengesetzt sind, worauf das Gehäuse 65 gegenüber dem Kühlkörper 63 durch Rastnasen 65a gesichert ist.

Die Verbindungselemente 66 sind durch mehrere, in eine isolierende Harzmasse eingekapselte Leitungen und Leitungsstreifen ausgebildet, wobei die Leitungen und Leitungsstreifen sich jenseits der senkrechten Kanten eines im wesentlichen rechteckigen, quaderförmigen Kunststoffsockels 66a erstrecken, um so die Verbindungsanschlußklemmen Cm, die metalleiterplattenseitigen Leistungsanschlußklemmen Pm und die Motoranschlußklemmen Mm auszubilden. Außerdem sind die Einschubbereiche 66b zum Einschieben der Führungen 64d des Gehäuses 64 in den Kunststoffsockel 66a ausgebildet. Die Verbindungselemente 66 sind in aufrechter Position entlang den Kanten der Metalleiterplatte 62 sowie in der Mitte des Kühlkörpers 63 angeordnet und befestigt, wobei die unteren Enden der Verbindungsanschlußklemmen Cm, der metalleiterplattenseitigen Leistungsanschlußklemmen Pm und der Motoranschlußklemmen Mm mit den Leitungsführungen der Metalleiterplatte 62 verlötet sind. Wenn das Gehäuse 63 auf dem Kühlkörper 63 aufgesetzt wird, gelangen die Führungen 64d über die Einschubbereiche 66b der Verbindungselemente 66 und positionieren das Gehäuse 64 gegenüber dem Kühlkörper 63, wobei die unteren Enden der Verbindungsanschlußklemmen Cm, der metalleiterplattenseitigen Leistungsanschlußklemmen Pm und die Motoranschlußklemmen Mm jeweils durch die Schlitze 64c in dem Gehäuse 64 eingeführt werden. Hierbei passen die oberen Enden der metalleiterplattenseitigen Leistungsanschlußklemmen Pm und der Motoranschlußklemmen Mm paarweise mit den gehäuseseitigen Leistungsanschlußklemmen Ph und den Motoranschlußklemmen Mh innerhalb jeweils einer der Schlitze 64c paarweise zusammen und werden durch Löten miteinander verbunden. Die Verbindungsanschlußklemmen Cm, Ch ragen aus den Schlitzen 64c heraus und werden jeweils durch Löcher in der Steuerleiterplatte 61 eingeführt und verlötet, sobald die Steuerleiterplatte aufgesetzt ist. Jedes der zusammengesetzten Teile auf der Steuerleiterplatte 61, der Metalleiterplatte 62 und dem Gehäuse 64 sind sodann mit der Batterie 41 und dem Motor 40 über den Stecker 45 elektrisch verbunden.

Um eine Vorrichtung zum Lenken mit elektrischer Energie mit dieser Konstruktion zusammenzufügen, wird jede der Elektroden auf der Steuerleiterplatte 61 zunächst mit einem Lötmittel beschichtet und die Teile, wie der Mikrocomputer 55 mit seinen Peripheriebauteilen etc., werden darauf angeordnet, woraufhin eine Schmelzvorrichtung verwendet wird, um die Steuerleiterplatte 61 von unten oder die Umgebungsatmosphäre als ganzes zu erhitzen, um so das Lötmittel zu schmelzen und die Teile auf der Steuerleiterplatte 61 zu verlöten. In entsprechender Weise wird jede der Elektroden auf der Metalleiterplatte 62 mit einem Lötmittel beschichtet und Teile wie die Halbleiterschalter Q1 bis Q4, der Meßwiderstand 43, etc. darauf angeordnet, woraufhin die Verbindungselemente 66 auf die Metalleiterplatte 62 aufgesetzt und durch Nieten 70 gesichert werden und sodann eine Schmelzvorrichtung verwendet wird, um das Lötmittel zu schmelzen und die Teile mit der Metalleiterplatte 62 zu verlöten. Als nächstes wird die mit den Verbindungselementen 66 gefertigte Metalleiterplatte 62 durch Nieten 70 mit dem Kühlkörper 63 verbunden.

Weiterhin werden die Kondensatoren 42 in einer der Ausnehmungen 64a untergebracht und mit den darin freigelegten Elektroden durch Schweißen oder Löten mit einem Roboter verbunden, und das Leistungsrelais 46, das Motorrelais 60 und die Spule 49 werden in der anderen Ausnehmung 64b untergebracht und mit den darin freigelegten Elektroden durch Schweißen oder Löten mit einem Roboter verbunden, wodurch jedes dieser Teile auf dem Gehäuse 64 befestigt ist.

Sodann wird das Gehäuse 64 auf den Kühlkörper 63 von oben derart aufgesetzt, daß die Metalleiterplatte 62 überdeckt wird, und wird mit Nieten 70 gesichert. Da hierbei die Führungen 64d des Gehäuses 64 über die Einschubbereiche 66b der Verbindungselemente 66 wie in Fig. 4 gezeigt zur Lage kommen, sobald das Gehäuse 64 auf den Kühlkörper 63 aufgesetzt wird, ist das Gehäuse 64 gegenüber der Metalleiterplatte 62 positioniert. Daher werden die oberen Enden der metalleiterplattenseitigen Verbindungsanschlußklemmen Cm, der Leistungsansehlußklemmen Pm und der Motoranschlußklemmen Mm stoßfrei in die Schlitze 64 des Gehäuses 64 eingeführt.

Als nächstes wird die Steuerleiterplatte 61 auf das Gehäuse 64 wie in Fig. 5 gezeigt aufgesetzt. Hierbei werden die Verbindungsanschlußklemmen Cm, Ch gehäuseseitig und metalleiterplattenseitig jeweils durch Löcher in die Steuerleiterplatte 61 eingeführt. Die Verbindungsanschlußklemmen Cm, Ch werden sodann mit den Elektroden der Steuerleiterplatte 61 und die Leistungsanschlußklemmen Ph, Pm und die Motoranschlußklemmen Mh, Mm werden jeweils miteinander durch Schweißen oder Roboterlöten miteinander verbunden. Als nächstes wird das Gehäuse 65 auf den Kühlkörper 63 derart aufgesetzt, daß die Metalleiterplatte 62, das Gehäuse 64 und die Steuerleiterplatte 61 überdeckt sind. Wie in Fig. 3 gezeigt, werden hierbei die unteren Kanten des Gehäuses 65 geführt und Stück für Stück durch die geneigten Oberflächen 63a aufgeweitet, so daß dieses auf dem Kühlkörper mit einem Preßsitz aufsitzt, wobei dann das Gehäuse 65 gegenüber dem Kühlkörper 63 durch Rastnasen 65 befestigt und damit der Schaltungszusammenbau abgeschlossen ist. Durch die umgebende Metalleiterplatte 62, das Gehäuse 64 und die Steuerleiterplatte 61 mit dem Gehäuse 65 wird eine Fehlfunktion der Vorrichtung aufgrund elektromagnetischer Störkomponenten verhindert, was die Zuverlässigkeit der Vorrichtung steigert.

Da gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 somit nur die Teile für kleine Ströme, wie etwa der Mikrocomputer 55 und dessen Peripheriebauteile etc., auf der Steuerleiterplatte 61 montiert werden, ist es nicht erforderlich, die Breite oder Dicke der Leitungsführungen zu erhöhen, so daß die Teile mit einer hohen Packungsdichte zusammengesetzt werden können, was die Verringerung der Baugröße der Schaltung ermöglicht.

Da die Teile für große Ströme, wie etwa die Halbleiterschalter Q1 bis Q4, der Meßwiderstand 43, etc., auf der Metalleiterplatte montiert sind, und die Metalleiterplatte 62 in sich berührender Weise mit dem Kühlkörper 63 verbunden ist, wird die Wärme, die durch die Teile für große Ströme und die Leitungsführungen erzeugt wird, wirkungsvoll über die Metalleiterplatte zu dem Kühlkörper 63 abgeleitet und durch den Kühlkörper gegenüber der Umgebungsluft abgestrahlt, was sogar bei einer Metalleiterplatte 62 mit reduzierter Größe Temperaturerhöhungen verhindert und gleichzeitig sicherstellt, daß die Leitungsführungen nicht ihre thermische Widerstandsfähigkeit oder Beständigkeit verlieren.

Da die großen Teile, wie etwa die Kondensatoren 42, der Stecker 45, die Relais 46, 60, die Spule 49, etc., die eine Menge Bauraum benötigen und daher auf der Metalleiterplatte 62 schwierig zu montieren sind, an dem Gehäuse 64 montiert sind, das als Zwischenschicht zwischen der Steuerleiterplatte 61 und der Metalleiterplatte 62 angeordnet ist, und gleichzeitig elektrisch mit den Anschlußklemmen der Verbindungselemente 66 verbunden sind, die auf der Metalleiterplatte 62 aufgesetzt sind, wird der Freiheitsgrad beim Schaltungsentwurf zwischen den Leitungsführungen auf der Metalleiterplatte und den Anschlußklemmen der Kondensatoren 42 und den Relais 46, 60 erhöht, so daß die Länge der Leitungsführungen wirksam gekürzt und packungsdicht ausgeführt werden kann. Da darüber hinaus die Steuerleiterplatte 61 und die Metalleiterplatte 62 über und unter dem Gehäuse 64 angeordnet sind, wird der benötigte Platz wirkungsvoll verringert, und so eine Verringerung der Baugröße erreicht.

Da die Einschubbereiche 66b an den Verbindungselementen 66 angeordnet sind, die auf der Metalleiterplatte 62 aufgesetzt sind, und Führungen 64d an dem Gehäuse 64 angeordnet sind, wird die Zentrierung zwischen dem Kühlkörper 63, der Metalleiterplatte 62 und dem Gehäuse 64 dadurch erreicht, daß die Einschubbereiche 66b und die Führungen 64d während des Zusammenbaus des Gehäuses 64 zusammengeschoben werden, wodurch der Zusammenbau vereinfacht wird und die oberen Enden der Verbindungsanschlußklemmen Cm, der Leistungsanschlußklemmen Pm und der Motoranschlußklemmen Mm auf den Verbindungselementen 66 jeweils stoßfrei in die Schlitze 64c des Gehäuses 64 eingeführt werden.

Da die Metalleiterplatte 62 und das Gehäuse 64 getrennt mit dem Kühlkörper 63 verbunden sind, kann der Zusammenbau des Gehäuses 64 auf dem Kühlkörper 63. nach dem Zusammenbau der Teile auf der Metalleiterplatte 62 erfolgen. Hierdurch können die auf der Metalleiterplatte 62 montierten Teile leicht geprüft werden, was die Zuverlässigkeit erhöht.

Da der Zusammenbau der Teile auf der Metalleiterplatte 62 und der Steuerleiterplatte 61 (im Schmelzprozeß) und der Zusammenbau der Teile an dem Gehäuse (Schweiß- oder Roboterlötprozeß) einzeln durchgeführt werden kann, kann die Produktivität erhöht werden.

Da die Seiten des Kühlkörpers 63 als geneigte Oberflächen 63a ausgebildet sind und die unteren Kanten des Gehäuses 65 geführt und Stück für Stück durch die geneigten Oberflächen 63a aufgeweitet werden, ist das Gehäuse 65 mit einem Preßsitz mit dem Kühlkörper 63 verbunden. Daher wird der Zusammenbau des Gehäuses 65 auf dem Kühlkörper 63 verbessert und mögliches Rattern unterdrückt, so daß eine Geräuschentwicklung aufgrund Vibrationen verhindert wird.

Da die Kondensatoren 42 zwischen der Steuerleiterplatte 61 und der Metalleiterplatte 62 angeordnet sind, entsteht ein breiter Bauraum in waagerechter Richtung zur Montage der Kondensatoren 42, so daß lange Kondensatoren 42 seitwärts montiert werden können, was die Höhe der Schaltungsanordnung verringert und eine Verringerung der Baugröße ermöglicht.

Da die Elektroden in dem Gehäuse 64 zur Verbindung mit den Relais 46, 60, den Leistungsanschlußklemmen Ph und den Motoranschlußklemmen Mh in Positionen angeordnet sind, die die Steuerleiterplatte 61 in senkrechter Richtung nicht überdecken, wie dies durch die gestrichelte Linie A in Fig. 5 angedeutet ist, ist es nicht erforderlich, Isolierabstände in senkrechter Richtung vorzusehen, um die Isolation der Steuerleiterplatte 61 gegenüber den Verbindungen zwischen den Anschlußklemmen der Relais 46, 60 und der Elektroden des Gehäuses 64 oder gegenüber den Verbindungen der Leistungsanschlußklemmen Ph, Pm oder der Motoranschlußklemmen Mh, Mm vorzusehen, wodurch eine Verringerung der Bauhöhe erreicht werden kann.

Es wurde zwar eine HITT Leiterplatte als Metalleiterplatte 62 verwendet, allerdings ist die Metalleiterplatte 62 nicht auf eine HITT Leiterplatte beschränkt, so daß jede Leiterplatte verwendet werden kann, auf der Leitungsführungen auf einer Metallbasis, wie etwa Aluminium, auf einer isolierenden Schicht ausgebildet sind. Darüber hinaus können das Leistungsrelais 46 oder das Motorrelais 60 für sich allein verwendet werden.

Ausführungsbeispiel 2

Fig. 6 zeigt eine Unteransicht von in einem Gehäuse montierten Bauteilen einer Vorrichtung zum Lenken mit elektrischer Energie gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung.

Gemäß Fig. 6 sind die Ausnehmungen 64a, die eine Öffnung auf der Oberflächenseite aufweisen, und die Ausnehmungen 64b, die eine Öffnung auf der Unterflächenseite aufweisen, nebeneinander in waagerechte Richtung in dem Gehäuse 64 angeordnet. Schlitze 71 sind an dem Boden der Ausnehmungen 64a angeordnet, und eine ringförmige Auskragung 72 ist an der Unterfläche des Gehäuses 64 derart angeordnet, daß diese die Schlitze 71 umgibt. Zusätzlich ist eine ringförmige Auskragung 73 auf dem Boden der Ausnehmung 64b, die zur Unterbringung der Spule 49 dient, derart angeordnet, daß die Spule 49 umgeben ist. Die Spule 49 ist in der Nähe des Steckers 55 des Gehäuses 64 angeordnet. Der schattierte Bereich in der Figur besteht aus einem Kleber 74.

Darüber hinaus gleicht der übrige Teil des Aufbaus demjenigen gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel 1.

Da gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 die Ausnehmung 64a zur Unterbringung des Kondensators 42 und die Ausnehmung 64b zur Unterbringung der Spule 49 mit Öffnungen ausgebildet sind, die in entgegengesetzte Richtungen zeigen, und die Schlitze 71 an dem Boden der Ausnehmung 64a angeordnet sind, können die Kondensatoren 42 und die Spule 49 in die Ausnehmungen 64a, 64b von entgegengesetzten Seiten eingeführt werden, woraufhin dann Kleber 74 in die Ausnehmung 64a seitens der Unterflächenseite des Gehäuses durch die Schlitze 71 eingeführt wird, wobei der Kleber 74 sich zwischen der Ausnehmung 74b und der Spule 49 von der Unterflächenseite des Gehäuses 64 verteilt und aushärtet. Die Kondensatoren 42 und die Spule 49 sind damit vorübergehend gegenüber dem Gehäuse 64 über den Kleber 74 verbunden, woraufhin dann die Anschlußklemmen der Kondensatoren 42 und der Spule 49 mit den Elektroden der Leitungsführungen durch Schweißen oder Roboterlöten verbunden werden.

Da gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 die Kondensatoren 42 und die Spule 49 vorübergehend mit dem Gehäuse 64 verbunden sind, kann der Kleber 74 seitens der Unterflächenseite des Gehäuses 64 aufgebracht werden, also nur von einer Seite, so daß es nicht erforderlich ist, das Gehäuse 64 zu wenden, was die vorübergehende Befestigung der Kondensatoren 42 und der Spule 49 erleichtert.

Da die Kondensatoren 42 und die Spule 49 vorübergehend gesichert sind, können die Kondensatoren 42 und die Spule 49 während der Verbindung durch Schweißen oder Roboterlöten nicht herausfallen, was die Verbindung dieser Bauteile vereinfacht.

Da die Auskragungen 72 an der Unterfläche des Gehäuses 64 derart angeordnet sind, daß diese die Schlitze 71 umgeben, verhindern die Auskragungen 72 das Verlaufen des aufgebrachten Klebers 74, wodurch das Aufbringen des Klebers 74 verbessert wird.

Da darüber hinaus die Auskragungen 73 an dem Boden der Ausnehmung 64b zur Unterbringung der Spule 49 derart angeordnet sind, daß diese die Spule 49 umgeben, verhindern die Auskragungen 73 das Verläufen des aufgebrachten Klebers 74, wodurch das Aufbringen des Klebers 74 verbessert wird.

Ausführungsbeispiel 3

Fig. 7 zeigt eine Draufsicht von in ein Gehäuse montierten Bauteilen einer Vorrichtung zum Lenken mit elektrischer Energie gemäß dem Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung.

Gemäß Fig. 7 ist ein Kondensator 75 zum Verhindern elektrischer Störkomponenten auf der Oberfläche des Gehäuses 64 gegenüber der Spule 49 montiert, die in der Ausnehmung 64b untergebracht ist, und überstehende und abgeschnittene überschüssige Teilstücke 76 der in isolierende Harzmasse eingekapselten Leitungsstreifen sind in einem Bereich zwischen der Spule 49 und dem Kondensator 75 angeordnet. Darüber hinaus sind das Leistungsrelais 46 und das Motorrelais 60 innerhalb der Ausnehmung 64b nebeneinander aneinandergrenzend angeordnet, wobei diese um die Hälfte der Breite der Spulenanschlußklemmen 46a, 60a der Relais 46, 60 gegeneinander versetzt sind. Die Breite der Elektroden 77 der Leitungsstreifen des Gehäuses 64 zur elektrischen Verbindung der Spulenanschlußklemmen 46a, 60a sind als die halbe Breite der Spulenanschlußklemmen 46a, 60a ausgebildet.

Darüber hinaus gleicht der übrige Aufbau dem gemäß demjenigen obigen Ausführungsbeispiel 2.

Da gemäß dem Ausführungsbeispiel 3 die überschüssigen Teilbereiche 76 durch den Kondensator 75 überdeckt sind, kann der Kleber 74, der zwischen der Ausnehmung 74b und der Spule 49 seitens der Unterflächenseite des Gehäuses 64 einläuft, sich nicht über die Oberflächenseite der überschüssigen Teilbereiche 76 verlaufen, wodurch der Kleber 74 daran gehindert wird, nicht beabsichtigte Teile zu verkleben.

Da das Leistungsrelais 46 und das Motorrelais 60 um die Hälfte der Breite der Spulenanschlußklemmen 46a, 60a gegeneinander versetzt sind und die Breite der Elektroden 77 der Leitungsstreifen des Gehäuses 64 auf die Hälfte der Breite der Spulenanschlußklemmen 46a, 60a ausgebildet ist, können die Spulenanschlußklemmen 46a, 60a und die Elektroden 77, ohne sich gegeneinander zu beeinflussen, miteinander verbunden werden, was das Verbinden dieser Teile verbessert.

Die vorliegende Erfindung ist in der oben beschriebenen Weise aufgebaut und zeigt die weiter unten beschriebenen Wirkungen.

Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt die Vorrichtung zum Lenken mit elektrischer Energie:
Einen Motor zum Ausgeben eines Zusatzdrehmomentes an ein Lenkrad eines Fahrzeugs;
eine Batterie zum Zuführen eines Motorstroms zum Antreiben des Motors;
einen Drehmomentsensor zum Erfassen des Lenkdrehmomentes des Lenkrades;
einen Geschwindigkeitssensor zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs;
eine Leistungsschaltung, die mit einer Brückenschaltung aufgebaut ist, mit mehreren Halbleiterschaltern zum Schalten des Motorstroms gemäß dem vorgegebenen Zusatzmoment;
ein Gehäuse mit Leitungsstreifen, die zum Ausbilden von Leitungsführungsmustern in einer isolierenden Harzmasse eingekapselt sind, und mit einem Stecker zur elektrischen Verbindung zu dem Motor und der Batterie, die in dem Gehäuse integriert sind, wobei das Gehäuse mit Kondensatoren zur Dämpfung von Welligkeiten in dem Motorstrom aufgebaut ist,
eine Spule zum Verhindern der nach außen gerichteten Abgabe von Störkomponenten, die durch die Brückenschaltung während der Schaltvorgänge entstehen,
ein Leistungsrelais zum Verbinden und Unterbrechen des Motorstroms zur Versorgung der Brückenschaltung seitens der Batterie, und
ein Motorrelais zum Verbinden und Unterbrechen des Motorstroms zur Versorgung des Motors seitens der Brückenschaltung;
eine Steuerschaltung, die mit einem Mikrocomputer und mit Peripheriebauteilen zur Erzeugung eines Steuersignals zum Steuern der Brückenschaltung in Abhängigkeit von dem Lenkdrehmoment des Lenkrades und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs aufgebaut ist;
Verbindungselemente, die in einer aufrechten Position auf der Leistungsschaltung angeordnet sind, mit mehreren Anschlußklemmen zum Herstellen einer elektrischen Verbindung von der Leistungsschaltung zu dem Gehäuse und zu der Steuerschaltung; und
einen Kühlkörper,
wobei die Vorrichtung einen lagenartigen Aufbau derart aufweist, daß die Leistungsschaltung an dem Kühlkörper in sich berührender Weise befestigt ist, wobei das Gehäuse an dem Kühlkörper derart befestigt ist, daß die Leistungsschaltung überdeckt ist, und wobei die Steuerschaltung an dem Gehäuse derart befestigt ist, daß die Leistungsschaltung in senkrechter Richtung überdeckt ist, und
mit Führungen, die in dem Gehäuse zur Aufnahme der Verbindungselemente und zur Positionierung des Gehäuses bezüglich der Leistungsschaltung ausgebildet sind.

Folglich ist die Leiterplatte zur Montage der Bauteile in zwei Leiterplatten aufgeteilt, die aus einer Leiterplatte zum Montieren der Teile für die kleinen Ströme und einer Leiterplatte zum Montieren der Teile für die großen Ströme bestehen, wodurch eine Verringerung der Baugröße erreicht wird, wobei die beiden Leiterplatten oberhalb und unterhalb eines Gehäuses zum Montieren großer Bauteile angeordnet sind und wobei das Gehäuse auf der Leistungsleiterplatte über Führungen angeordnet sind, wodurch eine Vorrichtung zum Lenken mit elektrischer Energie geschaffen wird, die einen vereinfachten Zusammenbau ermöglicht.

Da die Leistungsleiterplatte und das Gehäuse gegenüber dem Kühlkörper getrennt verbunden sind, kann auch das Montieren der Bauteile auf der Leistungsleiterplatte und von Teilen auf dem Gehäuse getrennt durchführt werden, was die einzelnen Vorgänge erleichtert.

Da die Kanten des Kühlkörpers als geneigte Oberflächen von der Oberseite zur Unterseite aufweitend derart ausgebildet sind, daß die unteren Kanten des Metallgehäuses zum Überdecken und elektromagnetischen Abschirmen der Steuerleiterplatte das Gehäuse und die Leistungsleiterplatte Stück für Stück durch die geneigten Oberflächen aufweiten, so daß gegenüber dem Kühlkörper ein Preßsitz entsteht, wird der Zusammenbau des Gehäuses vereinfacht und ein Rattern zwischen dem Gehäuse und dem Kühlkörper unterdrückt, wodurch Geräuschentwicklungen infolge von Vibrationen vermieden werden.

Da die Ausnehmung zur Unterbringung der Spule in der Nähe des Steckers derart angeordnet ist, daß dieser eine Öffnung an der Oberfläche oder der Unterfläche aufweist, und ringförmige Auskragungen an dem Boden der Ausnehmung zur Unterbringung der Spule zum Verhindern des Verlaufens von Klebstoff angeordnet sind, kann der Klebstoff während des Einbaus der Spule nicht verlaufen, was die Vorgänge verbessert.

Da die Ausnehmung zur Unterbringung des Kondensators in dem Gehäuse derart angeordnet ist, daß eine Öffnung an der gegenüberliegenden Seite der Öffnung der Ausnehmung zur Unterbringung der Spule entsteht, und Schlitze an dem Boden der Ausnehmung zur Unterbringung der Kondensatoren angeordnet sind, kann Kleber zu der Spule oder den Kondensatoren von derselben Seite zugeführt werden, was die Vorgänge vereinfacht.

Da die Leistungsleiterplatte und die Steuerleiterplatte an einer Seite des Kühlkörpers angeordnet sind, sind die Kondensatoren in dem Gehäuse zwischen der Leistungsleiterplatte und der Steuerleiterplatte angeordnet, und da die Spule, das Leistungsrelais und das Motorrelais in dem Gehäuse derart montiert sind, daß diese auf der gegenüberliegenden Seite des Kühlkörpers angeordnet sind, können Kondensatoren seitwärts angeordnet sein, wodurch die Bauhöhe der Anordnung verringert und eine Verringerung der Baugröße ermöglicht wird.

Da die Verbindungen zwischen den Anschlußklemmen der Verbindungselemente und dem Leistungsrelais des Gehäuses und zwischen den Anschlußklemmen der Verbindungselemente und dem Motorrelais des Gehäuses derart angeordnet sind, daß diese die Steuerleiterplatte in senkrechter Richtung überdecken, ist es nicht erforderlich, einen isolierenden Abstand zwischen der Steuerleiterplatte und den Verbindungen vorzusehen, wodurch die Bauhöhe der Anordnung verringert und eine Verringerung der Baugröße ermöglicht wird.

Da die Ausnehmung zur Unterbringung der Spule in dem Gehäuse derart angeordnet ist, daß dieser eine Öffnung an der Oberfläche und an der Unterfläche aufweist, und da der Kondensator zum Verhindern elektrischer Störkomponenten an der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses von der Ausnehmung zur Unterbringung der Spule montiert ist, sind die Leitungsführungen durch eingekapselte Leitungsstreifen ausgebildet, die teilweise in anderen Teilen verbunden sind als die Leitungsführungen in der isolierenden Harzmasse, so daß die teilweise verbundenen, überschüssigen Teilstücke hervorstehen, wobei die hervorstehenden überschüssigen Teilstücke sodann geschlitzt oder abgeschnitten werden und die hervorstehenden und geschlitzten oder abgeschnittenen überschüssigen Teilstücke in einem Bereich zwischen der in der Ausnehmung untergebrachten Spule und dem Kondensator zum Verhindern elektrischer Störkomponenten untergebracht sind, wobei der Kleber zum Anbringen der Spule nicht verlaufen kann, wodurch verhindert werden kann, daß der Kleber nicht vorgesehende Bauteile verklebt.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Lenken mit elektrischer Energie, umfassend:
einen Motor (40) zum Ausgeben eines Zusatzdrehmomentes an ein Lenkrad (30) eines Fahrzeugs;
eine Batterie (41) zum Zuführen eines Motorstroms (IM) zum Antreiben des Motors;
einen Drehmomentsensor (50) zum Erfassen des Lenkdrehmomentes (T) des Lenkrades;
einen Geschwindigkeitssensor (51) zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit (V) des Fahrzeugs;
eine Leistungsschaltung (62), die mit einer Brückenschaltung (44) aufgebaut ist, mit mehreren Halbleiterschaltern (Q1, Q2, Q3, Q4) zum Schalten des Motorstroms gemäß dem vorgegebenen Zusatzmoment;
ein Gehäuse (64) mit Leitungsstreifen, die zum Ausbilden von Leitungsführungsmustern in einer isolierenden Harzmasse eingekapselt sind, und mit einem Stecker (45) zur elektrischen Verbindung zu dem Motor und der Batterie, die in dem Gehäuse integriert sind, wobei das Gehäuse mit Kondensatoren (42) zur Dämpfung von Welligkeiten in dem Motorstrom aufgebaut ist,
eine Spule (49) zum Verhindern der nach außen gerichteten Abgabe von Störkomponenten, die durch die Brückenschaltung während der Schaltvorgänge entstehen,
ein Leistungsrelais (46) zum Verbinden und Unterbrechen des Motorstroms zur Versorgung der Brückenschaltung seitens der Batterie, und
ein Motorrelais (60) zum Verbinden und Unterbrechen des Motorstroms zur Versorgung des Motors seitens der Brückenschaltung;
eine Steuerschaltung (61), die mit einem Microcomputer (55) und mit Peripheriebauteilen zur Erzeugung eines Steuersignals zum Steuern der Brückenschaltung in Abhängigkeit von dem Lenkdrehmoment des Lenkrades und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs aufgebaut ist;
Verbindungselemente (66), die in einer aufrechten Position auf der Leistungsschaltung angeordnet sind, mit mehreren Anschlußklemmen zum Herstellen einer elektrischen Verbindung von der Leistungsschaltung zu dem Gehäuse und zu der Steuerschaltung; und
ein Kühlkörper (63),
wobei die Vorrichtung einen lagenartigen Aufbau derart aufweist, daß die Leistungsschaltung (62) an dem Kühlkörper (63) in sich berührender Weise befestigt ist, wobei das Gehäuse (64) an dem Kühlkörper derart befestigt ist, daß die Leistungsschaltung überdeckt ist, und wobei die Steuerschaltung (61) an dem Gehäuse derart befestigt ist, daß die Leistungsschaltung in senkrechter Richtung überdeckt ist, und
mit Führungen (64d), die in dem Gehäuse zur Aufnahme der Verbindungselemente (66) und zur Positionierung des Gehäuses bezüglich der Leistungsschaltung ausgebildet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Leistungsschaltung (62) und das Gehäuse (64) getrennt an dem Kühlkörper (63) befestigt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Seitenflächen des Kühlkörpers (63) als geneigte Oberflächen (63a), die breiter werdend von der Oberseite zur Unterseite abgekantet sind, ausgebildet sind, wobei die Kanten der Unterseite eines Metallgehäuses (65) zum Überdecken und zur elektromagnetischen Abschirmung der Steuerschaltung (61) vorgesehen sind, und wobei das Gehäuse (64) und die Leistungsschaltung (62) Stück für Stück durch die geneigten Oberflächen derart aufgeweitet werden, daß diese mit dem Kühlkörper in einer Preßpassung zusammengesetzt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ausnehmung (64b) zur Unterbringung der Spule (49) in der Nähe des Steckers (45) des Gehäuses (64) derart angeordnet ist, daß eine Öffnung an der Oberfläche oder an der Unterfläche entsteht, und wobei ringförmige Auskragungen (73) zum Verhindern des Verlaufens von Klebstoff an der Unterseite der Ausnehmungen zur Unterbringung der Spule vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Ausnehmung (64a) zur Unterbringung der Kondensatoren (42) in dem Gehäuse (64) derart angeordnet ist, daß eine Öffnung entgegengesetzt von der Öffnung der Ausnehmung (64b) zur Unterbringung der Spule entsteht, und wobei Schlitze (71) an der Unterseite der Ausnehmung zur Unterbringung der Kondensatoren angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 5, wobei die Leistungsschaltung (62) und die Steuerschaltung (61) an einer Seite des Kühlkörpers (63) angeordnet sind, und wobei die Kondensatoren (42) in dem Gehäuse (64) derart befestigt sind, daß diese zwischen der Leistungsschaltung und der Steuerschaltung angeordnet sind, und wobei die Spule (49), das Leistungsrelais (46) und das Motorrelais (60) in dem Gehäuse derart befestigt sind, daß diese auf der anderen Seite des Kühlkörpers angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 6, wobei die Verbindungen zwischen den Anschlußklemmen (Pm) der Verbindungselemente (66) und dem Leistungsrelais (46) des Gehäuses (64) und zwischen den Anschlußklemmen (Mm) der Verbindungselemente und dem Motorrelais (60) des Gehäuses derart angeordnet sind, daß diese die Steuerschaltung in senkrechter Richtung nicht überdecken.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei:
eine Ausnehmung (64b) zur Unterbringung der Spule (49) in dem Gehäuse (64) derart angeordnet ist, daß diese eine Öffnung an der Oberfläche oder an der Unterfläche aufweist;
ein Kondensator (75) zum Verhindern von elektrischem Rauschen ist auf der entgegengesetzten Seite des Gehäuses von der Ausnehmung zur Unterbringung der Spule befestigt;
die Leitungsführungsmuster sind durch eingekapselte Leitungsstreifen ausgebildet, die teilweise in anderen Abschnitten als die Leitungsführungsmuster in der isolierenden Harzmasse verbunden sind, und zwar derart, daß teilweise verbundene überschüssige Teilstücke (76) freigelegt sind, wobei die freigelegten überschüssigen Teilstücke daraufhin geschlitzt oder abgeschnitten werden; und
die freigelegten und geschlitzten oder abgeschnittenen überschüssigen Teilstücke in einem Bereich zwischen der in der betreffenden Ausnehmung untergebrachten Spule und dem Kondensator zum Verhindern des elektrischen Rauschens angeordnet sind.