DE4410061A1 - Schaltkreisanordnung für eine Servolenkung mit Motorantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltkreisanordnung für eine Servolenkung mit Motorantrieb in einem Fahrzeug, die in Abhängigkeit vom Lenkdrehmoment eines Lenkrades und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs ein Hilfsdrehmoment ab­ gibt, indem sie den Betrieb des Motors mittels einer Brückenschaltung steuert. Insbesondere bezieht sich die Er­ findung auf eine Schaltkreisanordnung für eine Servolenkung mit Motorantrieb, die eine Metallgrundplatte mit guten Wär­ meableiteigenschaften hat, wodurch sich die Gesamtgröße und die Herstellungskosten verringern lassen.

Eine typische bekannte Schaltkreisanordnung für eine Servo­ lenkung mit Motorantrieb ist als Schaltbild, teilweise in Blockform, in Fig. 2 dargestellt. Wie Fig. 2 zeigt, übt ein Motor 40 ein Hilfsdrehmoment auf ein hier nicht gezeigtes Lenkrad eines Fahrzeugs aus, und der Motor 40 erhält Motor­ strom IM von einer Stromquelle in Form einer Batterie 41.

Eine Motorstromerfassungseinrichtung mit einem Neben­ schlußwiderstand 43 und einem Motorstromdetektor 48 nimmt eine im Motorstrom IM enthaltene Welligkeitskomponente wahr, die von einer Rauschunterdrückungseinrichtung in Form eines Kondensators 42 von großer Kapazität (etwa 3600 µF) unterdrückt wird. Ein Schalter in Form einer Brückenschal­ tung, die insgesamt mit 44 bezeichnet ist, weist eine Viel­ zahl von Halbleiterschaltvorrichtungen Q1-Q4 (beispiels­ weise Feldeffekttransistoren) auf, um die Polarität der Mo­ torströme IM entsprechend der Größe und Richtung des vom Motor 40 erzeugten Hilfsdrehmoments umzuschalten.

Ein Ende des Kondensators 42 ist über eine Leitung L1 geer­ det. Die Halbleiterschaltvorrichtungen Q1-Q4 sind über Verdrahtungsmuster P1 und P2 zu der Brückenschaltung 44 miteinander verbunden. Über das Verdrahtungsmuster P1 ist auch der Nebenschlußwiderstand 43 mit der Brückenschaltung 44 verbunden. Außerdem dient ein Verdrahtungsmuster P3 als Ausgangsanschluß der Brückenschaltung 44.

Der Motor 40 und die Batterie 41 sind mit der Brückenschal­ tung 44 über einen Verbinder 45, der eine Vielzahl von Lei­ tungsanschlüssen hat, verbunden. An den Verbinder 45 ist der Motor 40 und die Batterie 41 über externe Leitungen L2 angeschlossen. Die Zufuhr von Motorstrom IM wird durch ein normalerweise offenes Relais 46 nach Bedarf unterbrochen. Das Relais 46 ist über ein Verdrahtungsmuster P4 mit dem Nebenschlußwiderstand 43 verbunden, während der Verbinder 45 über ein weiteres Verdrahtungsmuster P5 geerdet ist. Das Verdrahtungsmuster P3, welches als Ausgangsanschluß der Brückenschaltung 44 dient, ist an den Verbinder 45 ange­ schlossen.

Der Motor 40 wird über die Brückenschaltung 44 von einer Ansteuerschaltung 47 angesteuert, die auch das Relais 46 treibt. Die Ansteuerschaltung 47 ist über eine Leitung L3 mit einer Erregerspule des Relais 46 verbunden, während eine Leitung L4 die Ansteuerschaltung 47 mit der Brücken­ schaltung 44 verbindet. Der Motorstromdetektor stellt den Motorstrom IM über ein Ende des Nebenschlußwiderstands 43 fest. Die Ansteuerschaltung 47 und der Motorstromdetektor 48 sind periphere Schaltungsvorrichtungen einer noch näher zu erläuternden Steuereinheit (ECU).

Außerdem sind Vorsehungen getroffen für einen Drehmoment­ sensor 50, der das Lenkdrehmoment T des Lenkrades fest­ stellt und ein entsprechendes Ausgangssignal erzeugt, sowie einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 51, der die Geschwin­ digkeit V des Fahrzeugs feststellt und ein entsprechendes Ausgangssignal abgibt.

Die Steuereinheit ECU in Form eines Mikrorechners 55 be­ rechnet das Hilfsdrehmoment auf der Basis des Lenkdrehmo­ ments T und der Fahrzeuggeschwindigkeit V und erhält außer­ dem über Rückkopplung den Motorstrom IM, um ein Ansteuersi­ gnal entsprechend dem Hilfsdrehmoment zu erzeugen. Vom Mi­ krorechner 55 werden außerdem in die Ansteuerschaltung 47 ein Drehrichtungsbefehl Do und ein Steuerstromwert Io zum Steuern der Brückenschaltung 44 in Form von Antriebssigna­ len oder Ansteuersignalen eingegeben.

Der Mikrorechner 55 weist eine Motorstromerfassungseinrich­ tung 56 auf, die einen Motorstrombefehl Im entsprechend dem Drehrichtungsbefehl Do und dem Hilfsdrehmoment des Motors 40 erzeugt, eine Subtrahiereinrichtung 47, die eine Stromabweichung ΔI zwischen dem Motorstrombefehl Im und dem Motorstrom IM errechnet, sowie einen PID (Proportion, Inte­ gration und Differenzierung) -Rechner 58, der anhand der Stromabweichung ΔI das korrigierte Volumen jeweils im Hin­ blick auf P (Proportion), I (Integration) und D (Differen­ zierung) errechnet und den Steuerstromwert Io erzeugt, wel­ cher einem PWM (Impulsbreitenmodulation)-Tastverhältnis entspricht.

Der Mikrorechner 55 weist außerdem eine nicht dargestellte Selbstprüfungsfunktion und weitere Funktionen auf, bei­ spielsweise einen A/D-Umsetzer sowie eine PWM-Zeitgeber­ schaltung, so daß er ständig prüft, ob das System ordnungs­ gemäß funktioniert. Sollte eine Anomalität im System auf­ treten, so öffnet der Mikrorechner 55 das Relais 46 über die Ansteuerschaltung 47, um den Motorstrom IM zu unterbre­ chen. Der Mikrorechner 55 ist mit der Ansteuerschaltung 47 über eine Leitung L5 verbunden.

Die Schaltkreiskomponenten 42-44, Verdrahtungsmuster P1- P5, Leitungen P1, P2 zwischen dem Motor 40 und der Batterie 41 sind insgesamt in großem Maßstab ausgeführt, damit ihre Eigenschaften, beispielsweise Wärmeableitung (Wärmewider­ stand) und Dauerhaftigkeit ausreichend zur Verfügung ste­ hen, um die große Nachfrage nach Motorstrom IM zu befriedi­ gen. In kleinerem Maßstab sind andererseits der Mikrorech­ ner 55, die peripheren Schaltungsvorrichtungen, einschließ­ lich der Ansteuerschaltung 47 und der Motorstromerfassungs­ einrichtung 48 sowie der Leitungen L3-L5 ausgeführt, da­ mit der geringere Strombedarf und die Bedingungen für eine äußerst dichte oder kompakte Anordnung erfüllt werden kön­ nen.

Fig. 3 ist eine Draufsicht auf eine bekannte Schaltkreisan­ ordnung für eine Servolenkung mit Motorantrieb, die Halb­ leiterschaltvorrichtungen Q1-Q4, Schaltkreiskomponenten 42-45 sowie einen Mikrorechner 55 aufweist, die alle den in Fig. 2 gezeigten Elementen ähneln.

Bei diesem Beispiel bestehen die Halbleiterschaltvorrich­ tungen Q1-Q4 jeweils aus einem Paar Feldeffekttransisto­ ren, die mit Harz beschichtet sind. Es sind drei Kondensa­ toren vorgesehen, um für große Kapazität zu sorgen. Der Mi­ krorechner 55 besteht aus einer Leiterplatte in Form eines einzigen Chips. Aus Gründen der Einfachheit bei der Dar­ stellung sind die peripheren Schaltkreisvorrichtungen, die Verdrahtungsmuster und Leitungen alle weggelassen und statt dessen nur einige typische Bauelemente gezeigt.

Zu der Schaltkreisanordnung gehört ein kastenartiger Me­ tallrahmen 1, der eine Doppelfunktion hat, nämlich die ei­ ner Abschirmplatte und einer Wärmeableitplatte. Auf dem Bo­ den des Metallrahmens 1 ist eine elektrisch isolierte Lei­ terplatte 2 angeordnet. Mit der Innenfläche des Metallrah­ mens 1 ist jeweils eine Stirnfläche von Wärmeableitplatten 3 verbunden, die beispielsweise aus Aluminium bestehen. Die jeweiligen Schaltkreiskomponenten 42-45, der Mikrorechner 55 und ähnliche Elemente sind auf der isolierten Leiter­ platte 2 angeordnet. Die Halbleiterschaltvorrichtungen Q1- Q4 sind mit den anderen Oberflächen der entsprechenden Wär­ meabfuhrplatten verbunden.

Verdrahtungsplatten 4a-4e, die den Verdrahtungsmustern P1- P5 entsprechen, bestehen aus großen leitfähigen Platten, deren Breite und Dicke größer ist, damit insbesondere ein großer Strombedarf gedeckt werden kann, anders als bei den anderen Verdrahtungsmustern auf der isolierten Leiterplatte 2.

Unter Hinweis auf Fig. 2 soll nunmehr beschrieben werden, wie die in Fig. 3 gezeigte Schaltkreisanordnung arbeitet.

Der Mikrorechner 55 fragt das Lenkdrehmoment T vom Drehmo­ mentsensor 50 und die Fahrzeuggeschwindigkeit V vom Fahr­ zeuggeschwindigkeitssensor 51 ab bzw. liest diese Signale und erhält aus dem Nebenschlußwiderstand 43 den Motorstrom IM zurück. Daraufhin erzeugt er einen Befehl Do, der die Drehrichtung für die Servolenkung angibt, sowie einen Steu­ erstromwert Io, der dem Hilfsdrehmoment entspricht, wobei diese beiden Signale über die Leitung L5 in die Ansteuer­ schaltung 47 eingegeben werden.

Die Ansteuerschaltung 47 gibt über die Leitung L3 einen Be­ fehl an das normalerweise offene Relais 46 ab, um dieses während des normalen Betriebs zu schließen. Nach Eingabe des Drehrichtungsbefehls Do und des Steuerstromwertes Io in die Ansteuerschaltung 47 erzeugt diese ein PWM-Antriebssignal und legt es über die Leitung L4 an die Halbleiter­ schaltvorrichtungen Q1-Q4 der Brückenschaltung 44 an.

Folglich wird der Motor 40 vom Motorstrom IM angetrieben, der von der Batterie 41 über eine der externen Leitungen L2, den Verbinder 45, das Relais 46, das Verdrahtungsmuster P4, den Nebenschlußwiderstand 43, das Verdrahtungsmuster P1, die Brückenschaltung 44, das Verdrahtungsmuster P3, den Verbinder 45 und die andere der externen Leitungen L2 in dieser Reihenfolge fließt.

Dabei wird der Motorstrom IM über den Nebenschlußwiderstand 43 und die Motorstromerfassungseinrichtung 48 festgestellt und an die Subtrahiereinrichtung 57 im Mikrorechner 55 zu­ rückgeleitet, wodurch der Motorstrom IM so gesteuert wird, daß er dem Motorstrombefehl Im entspricht.

Zwar enthält der Motorstrom IM einen durch Schaltvorgänge bei der Impulsbreitenmodulation der Brückenschaltung 44 hervorgerufenen Welligkeitsanteil, aber dieser wird durch den Kondensator 42 von großer Kapazität geglättet und un­ terdrückt.

Der durch eine Schaltkreisanordnung für eine Servolenkung mit Motorantrieb gesteuerte Motorstrom IM beträgt bei die­ ser Art von System etwa 25A und zwar selbst für ein leichtes Fahrzeug, und erreicht einen Wert von etwa 60A bis 80A bei einem kleinen Fahrzeug. Dementsprechend ist die Ge­ samtgröße der Halbleiterschaltvorrichtungen Q1-Q4, aus denen die Brückenschaltung 44 aufgebaut ist, größer, wenn der erforderliche Motorstrom IM zunimmt. Außerdem muß die Wärmeerzeugung beim Einschalten der Schaltvorrichtungen und beim Modulieren der Impulsbreite eingegrenzt werden, so daß infolgedessen eine ganze Vielzahl von Schaltvorrichtungen parallelgeschaltet werden muß, wie Fig. 3 zeigt.

Die Wärmeableitplatte 3 muß die von den Halbleiterschalt­ vorrichtungen Q1-Q4 abgegebene Wärme abführen. Die Zahl der erforderlichen Schaltvorrichtungen muß mit zunehmendem Motorstrom IM erhöht werden, was eine Vergrößerung der Wär­ meableitplatte 3 mit sich bringt.

Mit zunehmendem Motorstrom IM, einer wachsenden Zahl an Halbleiterschaltvorrichtungen Q1-Q4 und der größeren Wär­ meableitplatte 3 nimmt außerdem die Länge der Verdrahtungs­ muster P1, P2 und P4 von den Anschlüssen des Verbinders 45 zur Erde über das Relais 46, den Nebenschlußwiderstand 43 und die Brückenschaltung 44 zu, wie auch die Länge des Ver­ drahtungsmusters P3 von der Brückenschaltung 44 zum Motor 40 notwendigerweise größer sein muß.

Deshalb besteht die Möglichkeit, daß bei einem abrupten Temperaturanstieg aufgrund einer durch einen Spannungsab­ fall in den Verdrahtungsmustern P1-P4 hervorgerufenen Wärmeabgabe der Wärmewiderstand und die Dauerhaftigkeit der Verdrahtungsmuster P1-P4 leidet. Um das zu vermeiden, sind die in Fig. 3 gezeigten dickeren und breiteren Ver­ drahtungsplatten 4a-4e vorgesehen, damit der größere Strombedarf gedeckt werden kann. Das hat allerdings zur Folge, daß die isolierte Leiterplatte 2 vergrößert werden muß.

Noch größer muß die Leiterplatte 2 werden, weil entspre­ chender Einbauraum nötig ist, wenn wegen des höheren Mo­ torstrombedarfs die Kondensatoren 42, der Nebenschlußwider­ stand 43 und das Relais 46 größer ausfallen.

Wie schon gesagt, ist die oben erwähnte Schaltkreisanord­ nung für eine Servolenkung mit Motorantrieb so gestaltet, daß die Kondensatoren 42, der Nebenschlußwiderstand 43, die Brückenschaltung 44, die Wärmeableitplatte 3 und die Ver­ drahtungsplatten 4a-4e (die Verdrahtungsmuster P1-P5), die den großen Strombedarf decken können, auf der isolie­ renden Leiterplatte 2 angeordnet sind. Wegen der Größe der Schaltkreiskomponenten 42-44 und der Verdrahtungsmuster P1-P5 wird also auch die isolierte Leiterplatte 2 groß, was wiederum das Gewicht und die Herstellungskosten erhöht und außerdem die Montierbarkeit beeinträchtigt.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der genannten Nachteile eine Schaltkreisanordnung für eine Servolenkung mit Motorantrieb zu schaffen, die kleiner ausfallen kann und deren Herstellungskosten folglich geringer sind.

Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird eine Schaltkreisanordnung für eine Servolenkung mit Motor­ antrieb geschaffen, die im einzelnen in Anspruch 1 gekenn­ zeichnet ist.

Bei einer gemäß der Erfindung aufgebauten Schaltkreisanord­ nung für eine Servolenkung mit Motorantrieb kann die durch den Schalter und das Verdrahtungsmuster bei zunehmendem Mo­ torstrom abgestrahlte Wärme über die Metallgrundplatte wirksam abgeführt werden.

Vorzugsweise ist zwischen der Metallgrundplatte und der elektrisch isolierten Leiterplatte ein Stützglied angeord­ net, um einen vorherbestimmten Abstand zwischen beiden auf­ rechtzuerhalten. Durch diese Anordnung wird der Zusammenbau des Systems erleichtert und die Produktivität erhöht.

Die Rauschunterdrückungseinrichtung weist vorzugsweise einen Kondensator auf, dessen eines Ende mit dem Neben­ schlußwiderstand verbunden ist, während das andere Ende geerdet ist. Der Kondensator ist am Stützglied befestigt, was den Zusammenbau und die Produktivität noch weiter ver­ bessert.

Vorzugsweise ist ein Verbinder vorgesehen, der einen erwei­ terten Anschluß hat, welcher mit einer von der Metallgrund­ platte vorstehenden Leitung verbunden ist. Der Verbinder ist am Stützglied befestigt, um den Motor und die Strom­ quelle mit dem Schalter elektrisch zu verbinden, was wie­ derum den Zusammenbau und die Produktivität verbessert.

Die elektrisch isolierte Leiterplatte ist vorzugsweise in eine Vielzahl von Bereichen unterteilt. Mindestens einer dieser unterteilten Bereiche ist horizontal parallel zur Metallgrundplatte angeordnet, um die Größe noch stärker zu verringern und den Zusammenbau und die Produktivität zu verbessern.

Die elektrisch isolierte Leiterplatte ist vorzugsweise mit einer Abschirmplatte bedeckt, um elektromagnetisches Rau­ schen zu unterbrechen. Da die Metallgrundplatte bereits eine Oberfläche der elektrisch isolierten Leiterplatte ab­ schirmt, wird durch das Abdecken der anderen Oberfläche der elektrisch isolierten Leiterplatte mit der Abschirmplatte eine vollständige Abschirmung der Leiterplatte erzielt, wo­ durch wiederum die Gesamtgröße der Anordnung kleiner und das Zusammensetzen vereinfacht und damit die Produktivität verbessert wird.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand schematisch dargestellter Ausführungs­ beispiele näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1(a) und 1(b) eine Schaltkreisanordnung für eine Ser­ volenkung mit Motorantrieb gemäß der Erfindung, wobei Fig. 1(a) eine Seitenansicht und Fig. 1(b) eine Draufsicht ist;

Fig. 2 ein Schaltkreisdiagramm einer allgemeinen Schalt­ kreisanordnung für eine Servolenkung mit Motoran­ trieb; und

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Aufbau einer weiteren Schaltkreisanordnung für eine Servolenkung mit Motorantrieb.

Erstes Ausführungsbeispiel

Unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen sollen ver­ schiedene bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung nä­ her erläutert werden, wobei Fig. 1(a) und 1(b) den Aufbau einer Schaltkreisanordnung für eine Servolenkung mit Motor­ antrieb gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung zeigen. In Fig. 1(a) ist die Schaltkreisanordnung in seitlichem Schnitt gezeigt, während Fig. 1(b) eine Drauf­ sicht auf die Anordnung gemäß Fig. 1(a) ist, bei der die isolierte Leiterplatte weggelassen ist.

Bei dem in Fig. 1(a) und 1(b) gezeigten Ausführungsbeispiel einer Schaltkreisanordnung für eine Servolenkung mit Motor­ antrieb ist ein Schalter in Form einer Brückenschaltung 44 vorgesehen, die Halbleiterschaltvorrichtungen Q1-Q4, eine erste elektrisch isolierte Leiterplatte 2, eine Rauschun­ terdrückungseinrichtung in Form eines Kondensators 42, eine Motorstromerfassungseinrichtung in Form eines Neben­ schlußwiderstands 43 und eines Motorstromdetektors, Verbin­ der 45, ein Relais 46, eine Ansteuerschaltung 47, eine Steuereinheit in Form eines Mikrorechners 55 und Leitungen L1, L3-L5 aufweist, die alle den entsprechenden, in der anhand von Fig. 2 oder 3 erläuterten Schaltungsanordnung enthaltenen Bauelementen ähnlich sind. Ein Metallrahmen 1A und eine Wärmeableitplatte 3A entsprechen den in Fig. 2 und 3 mit Bezugszeichen 1 bzw. 3 bezeichneten Teilen.

Die in Fig. 1(a) und 1(b) nicht gezeigten Komponenten der Schaltkreisanordnung ähneln den in Fig. 2 gezeigten. Der normale Betrieb dieser Schaltkreisanordnung gemäß der Er­ findung ist ähnlich wie der schon anhand von Fig. 2 be­ schriebene und wird deshalb nicht noch einmal wiederholt.

Der Mikrorechner 55 und die mit ihm verbundenen peripheren Schaltkreisvorrichtungen, beispielsweise eine Schnittstel­ lenschaltung, eine Stromzufuhreinheit, eine logische Ein­ heit und eine Signalverarbeitungsschaltung, durch die ein begrenzter Strom fließt, sind alle auf der ersten elek­ trisch isolierten Leiterplatte 2 angeordnet. Auf dieser be­ findet sich auch ein nicht gezeigter Sensorsignalverbinder, der mit einem Drehmomentsensor 50 und einem Geschwindig­ keitssensor 51 verbunden ist (siehe Fig. 2).

Die Wärmeableitplatte 3A hat die Aufgabe einer Abschirm­ platte, die den unteren Teil der Schaltkreisanordnung ab­ schirmt. Der Metallrahmen 1A ist mit der Wärmeableitplatte 3 elektrisch verbunden, so daß eine vollkommen abgeschirmte Konstruktion entsteht und die Übertragung elektromagneti­ scher Störungen an die isolierte Leiterplatte 2 unterbro­ chen ist.

Auf der Wärmeableitplatte 3A ist eine zweite elektrisch isolierte Leiterplatte 2A angebracht, die von der ersten Leiterplatte 2 getrennt ist, an der der Mikrorechner 55 montiert ist. Eine Ansteuerschaltung 47 (eine periphere Schaltkreisvorrichtung) in Form eines IC-Chips ist auf der zweiten isolierten Leiterplatte 2A vorgesehen.

Die Metallgrundplatte 10 besteht beispielsweise aus einer HITT-Grundplatte (Markenname), die von der Firma Denki Kagaku Kogyo K. K. hergestellt wird. Das Verdrahtungsmuster P in Form eines Kupfermusters in einer Dicke von 100 µm (überzogen mit einem Aluminiumfilm in einer Dicke von 20 µm) ist auf der Aluminiumgrundplatte angeordnet, deren Dicke 3 mm beträgt, wobei zwischen ihnen eine 80 µm dicke Isolierschicht vorgesehen ist. Die Verdrahtungsmuster P1- P5 und dergleichen sind hier insgesamt als Verdrahtungsmu­ ster P bezeichnet, von dem nur ein Teil dargestellt ist.

Die Metallgrundplatte 10 ist an der Rückseite mit der Wär­ meableitplatte 3A fest verbunden, was die Wärmeabführungs­ funktion verbessert. Die Metallgrundplatte 10 und die zweite isolierte Leiterplatte 2A sind horizontal parallel zueinander angeordnet.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist der Nebenschlußwiderstand 43 und die Brückenschaltung 44 am Verdrahtungsmuster P angebracht, welches mit der Metallgrundplatte 10 über die Isolier­ schicht verbunden ist. Die Metallgrundplatte 10 dient auch als Wärmeableitungsplatte. Ferner hat das auf der Metall­ grundplatte 10 ausgebildete Verdrahtungsmuster P eine aus­ reichend große Querschnittsfläche oder Kapazität, um einen großen Strombedarf befriedigen zu können. Auch die Schalt­ kreisvorrichtungen, durch die der Motorstrom IM fließt, können am Verdrahtungsmuster P angebracht sein.

Die Halbleiterschaltvorrichtungen Q1-Q4, aus denen die Brückenschaltung 44 besteht, sind beispielsweise aus acht blanken Chips aufgebaut, die nicht mit Harz überzogen sind (zwei für jede Schaltvorrichtung). Die Brückenschaltung 44 kann auf folgende Weise hergestellt sein. Die blanken Chips werden mit einer nicht gezeigten, primären Wärmesenke über Kupfer oder Molybdän verlötet, und das entstehende Produkt mit dem Verdrahtungsmuster P (P1-P3 und dergleichen) auf der Metallgrundplatte 10 beispielsweise durch weiteres Lot und Aluminiumkontaktieren verbunden. Die erhaltene Brücken­ schaltung 44 wird dann mit dem Motor 40 verbunden, wie in Fig. 2 gezeigt.

Wie vorstehend erwähnt, bestehen die Halbleiterschaltvor­ richtungen Q1-Q4 aus blanken Chips, die kleiner sind als die normalen mit Harzüberzügen versehenen Halbleiterschalt­ vorrichtungen, weil sie nicht mit Harz überzogen sind. Des­ halb kann die Brückenschaltung 44 auf geringerem Raum auf der Metallgrundplatte 10 untergebracht werden. Infolgedes­ sen kann selbst bei einer Parallelschaltung von drei oder mehr blanken Chips für jede Halbleiterschaltvorrichtung entsprechend einem höheren Erfordernis an Motorstrom IM die Brückenschaltung 44 immer noch in kleinem Einbauraum auf der Metallgrundplatte 10 angebracht werden.

Die von den Halbleiterschaltvorrichtungen Q1-Q4 und dem Verdrahtungsmuster P abgegebene Wärme wird außerdem über die Metallgrundplatte 10 wirksam an die Wärmeableitplatte 3A weitergegeben, die dann die Wärme an die Außenseite der Anordnung abführen kann. Folglich kann ein Anstieg der Tem­ peratur vermieden werden, obwohl die Metallgrundplatte 10 kleinere Abmessungen hat.

Eine Vielzahl von Leitungen 14a-14g stehen vom Verdrah­ tungsmuster P auf der Metallgrundplatte 10 vor, von denen die Leitungen a und g dem Verdrahtungsmuster P des Relais 46 bzw. der Leitung L3 entsprechen.

Zwischen der Metallgrundplatte 10 und der ersten isolierten Leiterplatte 2 ist ein isolierendes Stützglied 5 angeord­ net, welches einen vorherbestimmten Abstand zwischen den beiden genannten Elementen aufrechterhält. Am isolierenden Stützglied 5 ist ferner der Kondensator 42, der Verbinder 45 und das Relais 46 befestigt.

Das Stützglied 5 ist schichtartig zwischen der Metallgrund­ platte 10 und der ersten isolierten Leiterplatte 2 von oben nach unten gesehen angeordnet. Die Metallgrundplatte 10 und die erste gedruckte Leiterplatte 2 überlappen einander mit einem gewissen Abstand.

Der Kondensator 42 ist mit dem am Stützglied 5 angebrachten Muster über Elektrodenanschlüsse 42a und einen Stützan­ schluß 42b verlötet. Das eine Ende des Kondensators 42 ist an dem einen Elektrodenanschluß 42a an der Erdungsseite (negativ) mit den Erdanschlüssen der Verbinder 45 verbunden und am anderen Elektrodenanschluß 42a, an der positiven Seite, über die Leitung 14e mit dem Nebenschlußwiderstand 43. Der Elektrodenanschluß 42b sichert das andere Ende des Kondensators 42 am Stützglied 5.

Die Verbinder 45 sind am Stützglied 5 integral befestigt, beispielsweise durch Einsatzformgebung eines Harzes zu ei­ ner rahmenartigen Gestalt. Die Verbinder 45 sind an ihren Innenseiten mit verlängerten Anschlüssen 45a ausgebildet, die mit Leitungen 14b-14d elektrisch verbunden sind, wel­ che in einer stangenartigen Anordnung von der Metallgrund­ platte 10 vorstehen.

Wie Fig. 2 zeigt, sind die Verbinder 45 an den Anschlüssen in der Nähe der Außenseite der Anordnung mit dem Motor 40 und der Batterie 41 über die externe Leitung L2 verbunden. Die Verbinder 45 können Einsatzstifte oder schraubartige Verbindungsanschlüsse haben.

Das Relais 46 ist an einem Relaiskontaktanschluß in der Nähe der Batterie 41 mit den Batterieanschlüssen der Ver­ binder 45 und am anderen Relaiskontaktanschluß in der Nähe der Brückenschaltung 44 über die Leitung 14a mit dem Ver­ drahtungsmuster P4 verbunden.

Wie vorstehend schon beschrieben, sind für den Kondensator 42, die Verbinder 45 und das Relais 46, wenn sie eine große Kapazität oder ein großes Volumen haben, große Einbauräume nötig, so daß es schwierig ist, diese Elemente auf der Me­ tallgrundplatte 10 von verhältnismäßig beschränktem Bereich anzubringen. Um diese Schwierigkeit zu umgehen, sind sie folglich am Stützglied 5 angebracht, welches in der Zwi­ schenschicht liegt, und sind mit dem Verdrahtungsmuster P über die von der Metallgrundplatte 10 vorstehenden Leitun­ gen 14a-14e elektrisch verbunden.

Das erlaubt eine größere Gestaltungsfreiheit für die Teile zwischen dem Verdrahtungsmuster P auf der Metallgrundplatte 10 und den entsprechenden Anschlüssen des Kondensators 42 und des Relais 46 sowie zwischen dem Verdrahtungsmuster P und den verlängerten Anschlüssen 45a der Verbinder 45. Folglich können die Leitungen im Hinblick auf eine kompakte Anordnung wirksam verkürzt werden.

Da ferner für die genannten Schaltkreiskomponenten und Lei­ tungen weniger Einbauraum nötig ist, kann auch die Größe der oberhalb bzw. unterhalb des Stützgliedes 5 angeordneten ersten isolierten Leiterplatte 2 und Metallgrundplatte 10 entsprechend reduziert werden.

Eine Ansteuerschaltung 47 in Form einer integrierten Hy­ bridschaltung, die auf einer dicken Basis einer Aluminium­ dioxidschicht der zweiten isolierten Leiterplatte 2A ange­ bracht ist, ist mit der Brückenschaltung 44 auf der Metall­ grundplatte 10 über die Leitung L4 und auch mit dem Mikro­ rechner 55 auf der ersten isolierten Leiterplatte 2 über die Leitung L5 verbunden.

Bei dieser Anordnung ist die zweite isolierte Leiterplatte 2A, die von der ersten isolierten Leiterplatte 2 in Form der oberen Schicht getrennt ist, in der gleichen Ebene an­ geordnet, in der sich die Metallgrundplatte 10 in Form der Bodenschicht befindet. Somit wird kein Raum auf der Metall­ grundplatte 10 verschwendet, sondern wirksam ausgenutzt, und die Schaltungsanordnung als Ganzes kann weiter ver­ kleinert werden. Der Mikrorechner 55 und die peripheren Schaltkreisvorrichtungen (beispielsweise die Ansteuerschal­ tung 47) können auch mit größerer Dichte kompakt montiert werden.

Ferner wirkt der Metallrahmen 1A, der die Aufgabe einer Ab­ schirmplatte hat, mit der Wärmeableitplatte 3A so zusammen, daß die isolierten Leiterplatten 2 und 2A vollständig be­ deckt sind, wodurch elektromagnetische Störungen, die sonst in die Leiterplatten 2 und 2A eingehen könnten, zuverlässig unterbrochen sind.

Zweites Ausführungsbeispiel

Bei dem vorstehend beschriebenen, ersten Ausführungsbei­ spiel ist die Ansteuerschaltung 47 in Form einer integrier­ ten Hybridschaltung auf der zweiten isolierten Leiterplatte 2A angebracht, die über die Leitung L5 mit der ersten iso­ lierten Leiterplatte 2 verbunden ist. Das Relais 46 und die Ansteuerschaltung 47 kann jedoch auch auf der Metallgrund­ platte 10 oder der ersten isolierten Leiterplatte 2 ange­ bracht werden, die dann beide über die Leitung L5 unmittel­ bar miteinander verbunden sein können. In diesem Fall kann die zweite isolierte Leiterplatte 2A fehlen.

Drittes Ausführungsbeispiel

Beim ersten Ausführungsbeispiel ist das Stützglied 5 in Form eines Abstandhalters zwischen der ersten isolierten Leiterplatte 2 und der Metallgrundplatte 10 angeordnet, was die Anordnung vereinfacht und die Produktivität verbessert. Allerdings kann die erste isolierte Leiterplatte 2 und die Metallgrundplatte 10 auch so konstruiert sein, daß zwischen ihnen ein vorherbestimmter Abstand eingehalten wird. In diesem Fall kann auf das Stützglied 5 verzichtet werden.

Viertes Ausführungsbeispiel

Beim ersten Ausführungsbeispiel ist das Relais 46 am Stütz­ glied 5 angebracht; aber es kann an beliebiger Stelle auch außerhalb der Anordnung vorgesehen sein. Da es hinsichtlich des Relais 46 keine Einschränkungen für den Einbauraum gibt, kann das Relais auch größer sein, um einem größeren Strombedarf genüge zu tun.

Fünftes Ausführungsbeispiel

Zwar ist hier nur ein einziger Nebenschlußwiderstand 43 und ein Relais 46 beschrieben worden; aber es kann auch eine Reihe von Nebenschlußwiderständen 43 oder Relais 46 in Reihe geschaltet werden, wenn der Strombedarf größer ist.

Sechstes Ausführungsbeispiel

Es wurden vier Halbleiterschaltvorrichtungen Q1-Q4 be­ schrieben, aus denen die Brückenschaltung 44 aufgebaut ist, wenn davon ausgegangen wird, daß es sich bei dem Motor 40 um einen Gleichstrommotor handelt. Es können aber auch sechs Halbleiterschaltvorrichtungen für die Brückenschal­ tung 44 vorgesehen sein, wenn der Motor 40 ein bürstenloser Motor ist.

Claims (8)

1. Schaltkreisanordnung für eine Servolenkung mit Motor­ antrieb, gekennzeichnet durch

• - einen Motor (40), der ein Hilfsdrehmoment erzeugt, welches an ein Lenkrad eines Fahrzeugs anlegbar ist;
• - eine Stromquelle (41), die einen Motorstrom (IM) zum Antrieb des Motors liefert;
• - eine Rauschunterdrückungseinrichtung, die einen im Mo­ torstrom enthaltenen Welligkeitsanteil unterdrückt;
• - eine Motorstromerfassungseinrichtung (48), die den von der Stromquelle dem Motor zugeführten Motorstrom wahrnimmt und ein entsprechendes Ausgangssignal erzeugt;
• - einen Schalter, der die Polarität des dem Motor zuge­ führten Motorstroms zur Änderung der Umdrehungsrichtung des Motors umschaltet;
• - einen Drehmomentsensor (50), der ein Lenkdrehmoment des Lenkrades erfaßt und ein entsprechendes Ausgangssignal erzeugt;
• - einen Geschwindigkeitssensor (51), der die Geschwin­ digkeit des Fahrzeugs erfaßt und ein entsprechendes Aus­ gangssignal erzeugt;
• - eine Steuereinheit, die ein Zielhilfsdrehmoment er­ rechnet, welches der Motor auf der Basis der Ausgangssi­ gnale des Drehmomentsensors und des Geschwindigkeitssensors erzeugen soll und mit der der Ausgang der Motorstromerfas­ sungseinrichtung rückgekoppelt ist, um ein Ansteuersignal für die Steuerung des Schalters zu erzeugen;
• - eine Metallgrundplatte (10), auf der unter Zwischen­ schaltung einer Isolierschicht ein Verdrahtungsmuster (P) ausgebildet ist, auf dem die Motorstromerfassungseinrich­ tung und der Schalter angebracht sind; und
• - eine elektrisch isolierte Leiterplatte (2, 2A), auf der die Steuereinheit angebracht ist, wobei die Metallgrundplatte und die elektrisch isolierte Leiterplatte einander unter Einhaltung eines vorherbestimm­ ten Abstands überlappen.

2. Schaltkreisanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen der Metallgrundplatte (10) und der Leiterplatte (2, 2A) ein Stützglied (5) angeordnet ist, welches den vorherbestimmten Abstand zwischen ihnen ein­ hält.

3. Schaltkreisanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rauschunterdrückungseinrichtung einen Kondensator (42) aufweist, der an einem Ende mit dem Neben­ schlußwiderstand (43) verbunden ist, während sein anderes Ende geerdet ist, wobei der Kondensator am Stützglied (5) befestigt ist.

4. Schaltkreisanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verbinder (45) mit einem verlänger­ ten Anschluß (45a) an eine von der Metallgrundplatte (10) vorstehende Leitung angeschlossen ist, der am Stützglied (5) so befestigt ist, daß er den Motor und die Stromquelle mit dem Schalter elektrisch verbindet.

5. Schaltkreisanordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch iso­ lierte Leiterplatte (2, 2A) in eine Vielzahl von Bereichen unterteilt ist, von denen mindestens einer horizontal par­ allel zur Metallgrundplatte (10) angeordnet ist.

6. Schaltkreisanordnung nach einem der vorgehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch iso­ lierte Leiterplatte (2, 2A) mit einer Abschirmplatte be­ deckt ist, die elektromagnetisches Rauschen unterbricht.

7. Schaltkreisanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schalter eine Brückenschaltung (44) mit einer Vielzahl untereinander über ein Verdrahtungsmuster (P) verbundener Halbleiterschaltvorrichtungen (Q1-Q4) aufweist.

8. Schaltkreisanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Motorstromerfassungseinrichtung einen Ne­ benschlußwiderstand (43) aufweist, der über ein Verdrah­ tungsmuster mit der Brückenschaltung (44) verbunden ist, sowie einen Motorstromdetektor (48), der an einem Ende mit einem Ende des Nebenschlußwiderstands (43) und am anderen Ende mit einer Steuereinheit verbunden ist.