DE69932285T2 - Elektrischer Lenkmotor mit einstückigem Metallgehäuse - Google Patents

Elektrischer Lenkmotor mit einstückigem Metallgehäuse Download PDF

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Joseph D. Farmington Hills Miller
Paul K. Rochester Hills Webber
Brett M. Shelby Township Swiss
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/06Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeugservolenksystem. Genau gesagt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein elektrisches Servolenksystem, welches einen elektrischen Hilfsmotor zum Anlegen einer Kraft an ein Lenkglied, wie beispielsweise eine Zahnstange, besitzt.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Eine bekannte Bauart eines Fahrzeugservolenksystems umfasst eine Kugelmutter zum Übertragen einer Kraft zwischen einem Lenkglied und einem elektrischen Hilfsmotor. Das Lenksystem umfasst ebenfalls eine elektronische Steuereinheit oder ECU (ECU = Electronic Control Unit) zum Steuern des Betriebs des Elektromotors. Bei Betätigung des Elektromotors wird die Kugelmutter angetrieben, um sich relativ zu dem Lenkglied zu drehen. Die Drehkraft der Kugelmutter wird auf das Lenkglied übertragen, um das Lenkglied axial anzutreiben. Die axiale Bewegung des Lenkglieds bewirkt die verschwenkende Bewegung der lenkbaren Räder des Fahrzeugs.
  • Das Gehäuse des Hilfsmotors wird typischerweise aus Stahl zerspant. Der Herstellungsprozess des Gehäuses ist schwierig und kostspielig.
  • Aufmerksam gemacht wird auf US5257828A , welche eine Lenkanordnung zum Verschwenken lenkbarer Räder eines Fahrzeugs ansprechend auf die Drehung eines Lenkrads des Fahrzeugs offenbart, wobei die Lenkanordnung Folgendes aufweist:
    ein Ritzel;
    ein Lenkglied, welches axial bewegbar ist, um die verschwenkende Bewegung der lenkbaren Räder des Fahrzeugs zu bewirken, wobei das Lenkglied einen Zahnstangenteil, der sich in einer Längsrichtung zum Eingriff mit dem Ritzel erstreckt, und einen Außengewindeschraubenteil besitzt, wobei das Lenkglied in seiner Längsrichtung bewegbar ist;
    einen Elektromotor, der einen Rotor aufweist, der antriebsmäßig mit dem Lenkglied und einem Stator verbunden ist, wobei der Stator entlang der Längsrichtung des Zahnstangenteils angeordnet ist, wobei der Stator, wenn er erregt wird, die Drehung des Rotors und dadurch die Bewegung des Lenkglieds bewirkt, wobei der Rotor um eine Achse parallel zu der Längsrichtung drehbar ist; und
    eine elektronische Steuereinheit zum Steuern des Betriebs des Elektromotors.
  • Ferner beschreibt DE 196 46 617 A1 eine Kühlmittelpumpe, in welcher eine Polkammer innerhalb eines Wärme leitenden Metallgehäuses vorgesehen ist, in welchem das Polsystem Motorwicklungen und Wickelkerne und ein Joch besitzt, das radial, axial und drehbar befestigt ist. Die Motorwicklungen sind über Verbindungsleitungen mit einer Leiterplatte verbunden, welche in einer Seitenkammer des Metallgehäuses angeordnet ist, und zwar in einer Wärme leitenden Art und Weise mit einer Gehäusewand.
  • Gemäß der Erfindung ist eine Lenkanordnung gemäß Anspruch 1 vorgesehen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung ist eine Lenkanordnung zum Verschwenken lenkbarer Räder eines Fahrzeugs ansprechend auf die Drehung eines Lenkrads des Fahrzeugs. Die Lenkanordnung weist ein Ritzel und ein Lenkglied auf, welches axial bewegbar ist, um die verschwenkende Bewegung der lenkbaren Räder des Fahrzeugs zu bewirken. Das Lenkglied weist einen Zahnstangenteil zum Eingriff mit dem Ritzel und einen Außengewindeschraubeteil auf.
  • Die Lenkanordnung umfasst einen Elektromotor, der einen Rotor umfasst, der antriebsmäßig mit dem Lenkglied und einem Stator verbunden ist, wobei der Stator bei Erregung die Drehung des Rotors bewirkt und dadurch die Bewegung des Lenkglieds. Eine elektronische Steuereinheit, um beim Steuern des Betriebs des Elektromotors zu helfen, weist zumindest eine Wärme erzeugende Komponente auf.
  • Ein einstückiges Gussmetallglied, das aus einem homogenen Material hergestellt ist, besitzt einen Hauptkörperteil, das den Stator einkapselt und trägt, und besitzt einen Gehäuseteil der elektronischen Steuereinheit. Der Gehäuseteil der elektronischen Steuereinheit des einstückigen Metallglieds umfasst eine Plattform. Die zumindest eine Wärme erzeugende Komponente ist an der Plattform in einer Wärme leitenden Beziehung befestigt.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die vorangehenden und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden Fachleuten des Gebiets, auf das sich die vorliegende Erfindung bezieht, beim Betrachten der folgenden Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen deutlich werden, in denen zeigt:
  • 1 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Lenksystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Lenksystems der 1;
  • 3 eine Schnittansicht eines Motorstators, welcher einen Teil des Lenksystems der 1 bildet;
  • 4 eine Schnittansicht, die entlang der Linie 4-4 der 2 genommen ist.
  • Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Servolenksystem. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein elektrisches Servolenksystem, welches einen elektrischen Servo- bzw. Hilfsmotor zum Anlegen einer Kraft an ein Lenkglied, wie beispielsweise eine Zahnstange umfasst. Repräsentativ für die vorliegende Erfindung stellt 1 ein Servolenksystem 10 dar.
  • Das Lenksystem 10 umfasst ein fahrerbedientes Lenkrad 12, welches betriebsmäßig mit einem Lenkglied 14 verbunden ist. Das Lenkglied 14 ist mit lenkbaren Rädern (nicht gezeigt) eines Fahrzeugs durch Spurstangen 16 gekoppelt. Das Lenkglied 14 erstreckt sich entlang einer Achse 20 des Lenksystems 10.
  • Das Fahrzeuglenkrad 12 ist zur Drehung mit einer Antriebswelle 26 verbunden, welche sich in ein Ritzelgehäuse 28 erstreckt. Die Antriebswelle 26 ist mechanisch durch eine Torsionsstange 32 in einer bekannten Art und Weise mit einem Ritzelgetriebe bzw. -zahnrad 30 gekoppelt, welches in dem Ritzelgehäuse 28 gelegen ist.
  • Das Lenkglied 14 umfasst einen ersten Teil 34 mit Zahnstangenzähnen 36, die darauf angeordnet sind, und einen zweiten Teil 38 mit einem Außengewindeschraubengang 40, der axial von den Zahnstangenzähnen beabstandet ist. Die Zahnstangenzähne 36 auf dem Lenkglied 14 befinden sich in Zahneingriff mit den Zahnradzähnen (nicht gezeigt) auf dem Ritzelzahnrad 30.
  • Das Lenksystem 10 umfasst einen elektrischen Hilfsmotor 50, der unten im Detail beschrieben ist, der antriebsmäßig mit einer Kugelmutteranordnung 52 zum Bewirken einer axialen Bewegung des Lenkglieds 14 bei Drehung des Fahrzeuglenkrads 12 verbunden ist. Im Falle einer Unfähigkeit des Motors 50 die axiale Bewegung des Lenkglieds 14 zu bewirken, kann die mechanische Verbindung zwischen den Zahnradzähnen auf dem Ritzelzahnrad 30 und den Zahnstangenzähnen 36 auf dem Lenkglied 14 ein manuelles Lenken des Fahrzeugs bewirken.
  • Der Motor 50 umfasst ein Motorgehäuse 60, welches die anderen Komponenten des Motors unterbringt. Das Motorgehäuse 60 und das Ritzelgehäuse 28 bilden gemeinsam ein Gehäuse der Lenkanordnung 10.
  • Das Motorgehäuse 60 ist ein Metallglied, welches als ein Stück gegossen ist. Ein bevorzugtes Material für das Motorgehäuse ist Aluminium oder eine Aluminiumlegierung. Das Motorgehäuse 60 ist als ein homogenes Metallstück gegossen.
  • Das Motorgehäuse 60 besitzt einen ersten axialen Teil 62, welcher benachbart zu dem Ritzelgehäuse 28 und dem Ritzel 30 angeordnet ist. Eine Vielzahl von Anbringungsbolzen 64 befestigt den ersten axialen Teil 62 des Motorgehäuses 60 an dem Ritzelgehäuse.
  • Ein zweiter axialer Teil 66 des Motorgehäuses 60 umgibt einen Stator 70 des Motors 50. Der zweite axiale Teil 66 des Motorgehäuses 60 besitzt eine im Allgemeinen zylindrische Konfiguration, die auf der Achse 20 zentriert ist.
  • Der Stator 70 umfasst einen Metallkern 72 (23), der aus einer Vielzahl gestapelter Schichten gebildet ist, welche mit Laser zusammengeschweißt sind, um den Kern zu bilden. Der Kern 72, der auf diese Weise gebildet ist, besitzt eine Vielzahl von sich axial erstreckenden Rippen 74 (5). Die Rippen 74 besitzen zylindrische Innenoberflächen 76, die teilweise eine im Allgemeinen zylindrische Innenoberfläche 78 des Stators 70 definieren. Die Rippen 74 definieren eine Reihe von Schlitzen 80 in dem Stator 70. Der Stator 70 umfasst ebenfalls eine Reihe von Statorwicklungen 82, die in den Schlitzen 80 in dem Kern 72 angeordnet sind. Die Wicklungen 82 bilden die magnetischen Pole des Motors 50.
  • Um das Motorgehäuse 60 zu bilden, wird der Statorkern 72 allein ohne die Statorwicklungen 82 in einer geeigneten Form (nicht gezeigt) angeordnet und geschmolzenes Aluminium wird in die Form gegossen. Das geschmolzene Aluminium fließt um den Statorkern 72 und die Statorwicklungen 82 herum und umgibt diese. Das geschmolzene Aluminium kühlt ab und härtet aus, um das Motorgehäuse 60 zu bilden.
  • Ein Teil des Motorgehäuses 60 erstreckt sich um den Außenumfang des Statorkerns 72 herum, um eine sich axial erstreckende Seitenwand 84 des Motorgehäuses 60 zu bilden. Das Material der Seitenwand 84 passt eng um die radialen Außenkanten der gestapelten Schichten des Statorkerns 72 herum. Ein Teil der Gussform (nicht gezeigt) verhindert, dass das geschmolzene Metall auf die Innenoberflächen 76 der Rippen 74 während des Bildens des Motorgehäuses 60 fließt.
  • Die Statorwicklungen 82 werden auf dem Statorkern 72 angebracht oder auf diesen gewickelt, nachdem das Motorgehäuse 60 gegossen wurde. Die Statorwicklungen 82 sind von dem Motorgehäuse 60 beabstandet und berühren dieses nicht. Die Statorwicklungen 82 besitzen Leitungen 85 (2 und 4) zur Verbindung mit der Motorbetätigungsschaltung des Fahrzeugs. Die Innenteile 86 der Leitungen 85 sind radial innerhalb des zweiten Achsenteils 66 des Motorgehäuses 60 angeordnet. Die Endteile 88 der Leitungen 85 erstrecken sich aus dem zweiten axialen Teil 66 des Motorsgehäuses 60 durch eine Öffnung 90 heraus, und zwar zur Verbindung mit der Fahrzeugelektroschaltung.
  • Ein Außenteil des zweiten axialen Teils 66 des Motorgehäuses 60 ist als ein ECU-Gehäuseteil 92 („ECU" = Electronic Control Unit) des Motorgehäuses gebildet. Der ECU-Gehäuseteil 92 umfasst eine Plattform 94 (14). Die Plattform 94 ist ein Teil des Motorgehäuses 60, der angepasst ist, um eine oder mehrere Wärme erzeugende Komponenten einer ECU in Wärme leitender (Wärmesenke) Beziehung zu tragen.
  • Die Plattform 94 bildet einen Bogen von ungefähr 90 Grad um die Achse 20. Die Plattform 94 besitzt eine planare Außenseitenoberfläche 96. Die Außenseitenoberfläche 96 erstreckt sich senkrecht zu einem Durchmesser des Motors 50.
  • Die Plattform 94 ist in Eingriff bringbar mit einer Abdeckung 100 (3 und 4), um die ECU zu umschließen. Die Plattform 94 und die Abdeckung 100 bilden gemeinsam ein ECU-Gehäuse 102 des Motors 50. Die Öffnung 90 (2) erstreckt sich durch die Außenseitenoberfläche 96 der Plattform 94. Die Endteile 88 der Statorleitungen 85 ragen von der Plattform 94 durch die Öffnung 90 vor.
  • Eine Endkappe 110 ist an dem rechten Ende (wie in 1 gezeigt) des Motorgehäuses 60 befestigt. Eine Metalleinlage 114 ist in die Endkappe 110 pressgepasst. Die Metalleinlage 114 (2) besitzt eine zylindrische Lageroberfläche 116, die auf der Achse 20 zentriert ist. Ein Spannmutterinnengewinde 118 ist auf der Metalleinlage 114 bei einer Stelle axial nach außen von der Lageroberfläche 116 ge bildet. Ein Außengehäuse 192 schließt das rechte Ende (wie in 1 gezeigt) des Motors 50.
  • Eine Rotoranordnung 120 ist radial nach innen von dem Stator 70 angeordnet. Die Rotoranordnung 120 umfasst eine rohrförmige, zylindrische Rotorwelle 122 mit einem zylindrischen Mitteldurchlass oder -öffnung 124. Die Rotorwelle 122 besitzt einen Hauptkörperteil 126 und einen dünnwandigen, rechten Endteil 128. Ein Rotor 132 ist auf die Außenseite der Rotorwelle 122 pressgepasst. Der Motor 50 umfasst ebenfalls einen Motorpositionssensor, der schematisch bei 130 (1) angezeigt ist. Der Motorpositionssensor 130 umfasst einen Positionssensorrotor 136 der auf das linke Ende (wie in 1 gezeigt) der Rotorwelle 122 pressgepasst ist.
  • Die Kugelmutteranordnung 52 (1-3) umfasst eine Kugelmutter 140, die in den rechten Endteil 128 der Rotorwelle 122 pressgepasst ist. Die Kugelmutter 140 besitzt einen Innengewindeschraubengang 144. Ein erstes Lager 146 ist auf die Kugelmutter 140 pressgepasst.
  • Während des Zusammenbauprozesses des Motors 50 werden die Statorwicklungen 82 auf der Statorspule 72 angeordnet oder um diese gewickelt nachdem das Motorgehäuse 60 um den Statorkern herum gegossen wurde. Die Rotorwelle 122 und die anderen Teile, die mit dieser drehbar sind, einschließlich des Rotors 132, der Kugelmutter 140, des ersten Lagers 146 und des Motorpositionssensors 136 lässt man in die Anordnung des Motorgehäuses 60 und des Stators 70 hinein gleiten. Der Außenlaufring des ersten Lagers 146 steht in Eingriff mit der zylindrischen Lageroberfläche 116 der Metalleinlage 114, und zwar in einer Radialkraft übertragenden Beziehung. Das Motorgehäuse 60 und das erste Lager 146 tragen auf diese Weise das rechte Ende der Rotoranordnung 120 zur Drehung relativ zu dem Stator 70. Zu diesem Zeitpunkt der Herstellung der Lenkanordnung 10 wird das erste Lager 146 nicht axial in dem Motorgehäuse 60 getragen.
  • Das gegenüberliegende Ende (das linke Ende wie in 1 gezeigt) der Rotoranordnung 120 wird durch das Ritzelgehäuse 28 wie folgt getragen. Das Ritzelgehäuse 28 umfasst einen Gussmetallhauptkörperteil 160 (1) welcher das Rit zelzahnrad 30 aufnimmt und durch welchen sich der Zahnstangenteil 34 des Lenkglieds 14 erstreckt. Der Hauptkörperteil 160 des Ritzelgehäuses 28 besitzt einen Verlängerungsteil 162 zur Verbindung mit dem Motorgehäuse 60.
  • Ein zweites Lager 170 wird in den Verängerungsteil 162 des Ritzelgehäuses 28 gepresst. Das zweite Lager 170 wird sowohl radial als auch axial in dem Hauptkörperteil 160 des Ritzelgehäuses 28 getragen.
  • Ein Motorpositionssensorstator 174 (2) ist an dem Ritzelgehäuse 28 außerhalb des zweiten Lagers 170 befestigt. Der Motorpositionssensorstator 174 wirkt mit dem Motorpositionssensorrotor 136 in einer bekannten Art und Weise zusammen, um bei der Steuerung des Betriebs des Motors 50 zu helfen.
  • Die Anordnung des Ritzelgehäuses 28 und seiner angeschlossenen Teile wird an der Motoranordnung einschließlich des Stators 70, des Rotors 132 und der Kugelmutter 142 befestigt. Das Ritzelgehäuse 28 wird direkt an dem Motorgehäuse 60 befestigt. Die Anbringungsbolzen 64 befestigen das Ritzelgehäuse 28 an dem Motorgehäuse 60.
  • Eine Spannmutter 184 wird dann in das Spannmuttergewinde 118 auf der Metalleinlage 114 in der Endkappe geschraubt. Die Spannmutter 184 wird axial gegen den Außenlaufring des ersten Lagers 146 festgezogen. Der Eingriff zwischen der Spannmutter 184 und dem Außenlaufring des ersten Lagers 146 legt eine Axiallast auf das erste Lager an. Die Axiallast auf das erste Lager 146 wird durch den Innenlaufring des ersten Lagers auf die Kugelmutter 140 übertragen. Das erste Lager 146 spannt die Kugelmutter 140 axial in einer Richtung zu dem zweiten Lager 170 vor.
  • Die Axiallast auf die Kugelmutter 140 wird in die Rotorwelle 122 übertragen. Die Axiallast auf die Rotorwelle 122 wird in das zweite Lager 170 übertragen. Die Axiallast auf das zweite Lager 170 wird auf den Verlängerungsteil 162 des Ritzelgehäuses 28 übertragen. Das zweite Lager 170 trägt das linke Ende der Rotoranordnung 120 zur Drehung relativ zu dem Stator 70. Die Rotoranordnung 120 kann zu diesem Zeitpunkt der Herstellung der Lenkanordnung 10 relativ zu dem Stator 70 gedreht werden.
  • Das Lenkglied 14 wird in die Mittelöffnung 124 der Rotorwelle 126 des Motors 50 eingeführt. Die Kugelmutteranordnung 52 erstreckt sich um den Schraubenteil 38 des Lenkglieds 14 herum. Die Kugelmutteranordnung 52 umfasst eine Vielzahl von Kraft übertragenden Gliedern in Form von Kugeln 200, die zwischen dem Innengewinde 144 auf der Kugelmutter 140 und dem Außengewinde 40 auf dem Schraubenteil 38 des Lenkglieds 14 angeordnet sind. Die Kugeln 200 sind in die Kugelmutteranordnung 52 in einer bekannten Art und Weise geladen. Die Kugelmutter 140 umfasst einen Rezirkulations- bzw. Rückführungsdurchlass (nicht gezeigt) zum Rückführen der Kugeln 200 bei axialer Bewegung des Lenkglieds 14 relativ zu der Kugelmutter.
  • Ein Drehmomentsensor, der schematisch bei 180 in 1 angezeigt ist, ist in dem Ritzelgehäuse 28 angeordnet. Der Drehmomentsensor 180 ist betriebsbereit, um die relative Bewegung zwischen der Antriebswelle 26 und dem Ritzelzahnrad 30 abzufühlen, um beim Steuern des Betriebs des Motors 50 in einer bekannten Art und Weise zu helfen.
  • Eine ECU (elektronische Steuereinheit) 210 ist an der Plattform 94 auf dem zweiten axialen Teil 66 des Motorgehäuses 60 befestigt. Die Endteile 88 der Statorleitungen 84 sind elektrisch mit der ECU 210 verbunden.
  • Die ECU 210 (3 und 4) umfasst eine gedruckte Leiterplatte 212 auf welcher eine Vielzahl von elektrischen Komponenten (nicht im Detail gezeigt), wie diejenigen die bei 214 schematisch gezeigt sind, angebracht sind. Die gedruckte Leiterplatte 212 wird auf der Plattform 94 in einer Position getragen, die beabstandet von und elektrisch isoliert von der Außenseitenoberfläche 96 und den anderen Teilen der Plattform ist.
  • Die ECU 210 umfasst auch ein Leistungsmodul 220. Das Leistungsmodul 220 (nur teilweise in 2 gezeigt) umfasst eine Vielzahl von Schaltern in der Form von Leistungstransistoren, die schematisch bei 222 in 3 angezeigt sind. Die Leistungstransistoren können beispielsweise MOSFET-Halbleiter sein.
  • Das Leistungsmodul 220 ist direkt auf der Außenseitenoberfläche 96 der Plattform 94, unterhalb der gedruckten Leiterplatte 212 angebracht. Das Leistungsmodul 220 ist von der gedruckten Leiterplatte 212 beabstandet. Das Leistungsmodul 220 besitzt eine planare Außenseitenoberfläche 224 (3) in aneinanderstoßendem Eingriff mit der planaren Außenseitenoberfläche 96 der Plattform 94. Das Leistungsmodul 220 befindet sich folglich in gutem Wärmekontakt mit der Plattform 94. Eine Vielzahl von Befestigern 226, wie beispielsweise Schrauben, erstreckt sich durch einen Anbringungsflansch 228 des Leistungsmoduls 220 und befestigt das Leistungsmodul an der Plattform 94.
  • Ein Verbindungskabel 230 verbindet die ECU 210 mit dem Drehmomentsensor 180 und dem Motorpositionssensor 134. Bei Drehung des Fahrzeuglenkrads 12 durch den Fahrer des Fahrzeugs bestimmt die Fahrzeugelektroschaltung, einschließlich der ECU 210 und des Drehmomentsensors 180; ob der Motor 50 betrieben werden sollte, um Lenkhilfe vorzusehen, um das Lenkglied 14 zu bewegen. Wenn der Motor 50 betrieben wird, wird verursacht, dass sich der Rotor 132 um die Achse 20 relativ zu dem Stator 70 dreht. Die Rotorwelle 122 und die Kugelmutter 140 drehen sich mit dem Rotor 132. Die Kugeln 200 übertragen die Drehkraft der Kugelmutter 140 auf den Schraubenteil 38 des Lenkglieds 14. Da die Kugelmutter 140 an einer Stelle axial in Position befestigt ist, wird das Lenkglied 14 angetrieben, um sich axial ansprechend darauf zu bewegen, wodurch die Lenkbewegung der lenkbaren Räder des Fahrzeugs, wie erwünscht, bewirkt wird.
  • Wenn der Motor 50 betrieben wird, erzeugt das Leistungsmodul 220 einen großen Wärmebetrag. Der aneinanderstoßende Eingriff des Leistungsmoduls 220 mit der Plattform 94 ermöglicht es, dass Wärme direkt von dem Leistungsmodul 220 in das dichte Metallmaterial der Plattform übertragen wird.
  • Da die Plattform 94 als ein Stück mit anderen Teilen des Motorgehäuses 60 gegossen ist, wirken die Plattform und das Motorgehäuse als Ganzes als eine Wär mesenke für das Leistungsmodul 220. Infolgedessen kann das Leistungsmodul 220 kühler laufen und keine separate Wärmesenke muss für das Leistungsmodul vorgesehen werden.
  • Das Material der gegossenen Seitenwand 84 des Motorgehäuses 60 passt eng um die gestapelten Schichten des Statorkerns 72 herum. Ein zerspantes Metallmotorgehäuse für diese Anwendung muss eine Toleranz von ungefähr plus oder minus 0,001 Zoll besitzen, um eine sichere Presspassung auf den Statorkern zu erreichen. Dies ist schwierig mit einem zerspanten Metallmotorgehäuse zu erreichen, da der Stapel der Schichten keine glatte Außenoberfläche besitzt, sondern eine Toleranz von ungefähr drei bis vier Tausendstel Zoll besitzt. Auch ist der Stapel von Schichten des Statorkerns 72 ungefähr sieben Zoll lang, was ein Zerspanen einer zylindrischen Innenoberfläche als Teil einer Sacklochbohrung (blind bore), schwierig und teuer macht.
  • Aus der obigen Beschreibung der Erfindung werden Fachleute Verbesserungen, Veränderungen und Modifikationen in der Erfindung entnehmen. Derartige Verbesserungen, Veränderungen und Modifikationen innerhalb des Fachkönnens sollen durch die beigefügten Ansprüche abgedeckt werden.

Claims (11)

  1. Eine Lenkanordnung (10) zum Drehen lenkbarer Räder eines Fahrzeugs ansprechend auf Drehung eines Lenkrads (12) eines Fahrzeugs, wobei die Lenkanordnung Folgendes aufweist: ein Ritzel (30); ein Lenkglied (14), was axial bewegbar ist, um Drehbewegung der lenkbaren Räder des Fahrzeugs zu bewirken, wobei das Lenkglied (14) einen Zahnstangenteil (34) besitzt, der sich in einer Längsrichtung (20) erstreckt zum Eingriff mit dem Ritzel (30), und einen mit einem Außengewinde versehenen Schraubteil (38), wobei das Lenkglied (14) in der Längsrichtung bewegbar ist; einen Elektromotor (50), der einen Rotor (132) aufweist, der antriebsmäßig mit dem Lenkglied (14) verbunden ist und einen Stator (70), wobei der Stator (70) entlang der Längsrichtung (20) des Zahnstangenteils angeordnet ist, wobei der Stator, wenn er erregt ist, eine Drehung des Rotors (132) bewirkt und dadurch Bewegung des Lenkglieds (14), wobei der Rotor (132) um eine Achse drehbar ist, die parallel zu der Längsrichtung (20) liegt; eine elektronische Steuereinheit (210), die sich längs benachbart zu dem Stator (70) erstreckt zum Steuern des Betriebs des Elektromotors (50), wobei die elektronische Steuereinheit (210) mindestens eine Wärme-erzeugende Komponente (220) umfasst; und ein einstückiges Gussmetallglied (60) hergestellt aus einem homogenen Material, das einen Hauptkörperteil (66) besitzt, der den Stator (70) einkapselt und trägt entlang der Längsrichtung (20) mit einem elektronischen Steuereinheitsgehäuseteil (92) besitzt, der die elektronische Steuereinheit entlang der Längsrichtung einkapselt und trägt; wobei der elektronische Steuereinheitsgehäuseteil (92) des einstückigen Metallglieds (60) eine Plattform (94) umfasst, wobei die Plattform (94) zwischen dem Stator (70) und der mindestens einen Wärme erzeugenden Komponente (220) gelegen ist entlang der sich längs erstreckenden Richtung, wobei die Plattform (94) eine planare Oberfläche (96) besitzt und zwei Endteile, die teilweise den Stator (70) einkapseln entlang der Längsrichtung, wobei die Endteile entlang der Längsrichtung voneinander beabstandet sind, wobei mindestens eine Wärme erzeugende Komponente (220) an der Plattform (94) in einer thermisch leitenden Beziehung befestigt ist (226, 228).
  2. Eine Lenkanordnung nach Anspruch 1, wobei die Plattform (94) eine Außenseitenoberfläche (96) besitzt, die sich im Allgemeinen senkrecht zu einem Durchmesser des Motors (50) erstreckt.
  3. Eine Lenkanordnung nach Anspruch 1, wobei das einstückige Metallglied (60) aus Aluminium hergestellt ist.
  4. Eine Lenkanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die mindestens eine Wärme erzeugende Komponente (220) mindestens einen Leistungstransistor (222) aufweist.
  5. Eine Lenkanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei mindestens eine Wärme erzeugende Komponente ein Leistungsmodul (220) aufweist.
  6. Eine Lenkanordnung nach Anspruch 5, wobei das Leistungsmodul (220) eine Planare Oberfläche (224) in aneinanderstoßendem Eingriff mit einer Planaren Oberfläche (96) der Plattform (94) besitzt.
  7. Eine Lenkanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Stator (70) Drahtleitungen (85) besitzt zum elektronischen Verbinden des Stators (70) mit der elektronischen Steuereinheit (210), wobei die Drahtleitungen durch eine Öffnung (90) vorspringen in dem Metallglied (60) zum Verbinden mit der elektronischen Steuereinheit (210).
  8. Eine Lenkanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, die ferner eine Kugelmutter (140) aufweist, die sich um den Schraubteil (38) des Lenkglieds (14) erstreckt und ein Innengewinde (144) besitzt und eine Vielzahl von Kugeln (200), die zwischen dem Innengewinde (144) an der Kugel mutter und dem Außengewinde (38, 40) an dem Lenkglied (14) angeordnet sind zum Übertragen von Kraft zwischen der Kugelmutter (140) und dem Schraubteil des Lenkglieds (14); wobei die Lenkanordnung (10) ferner eine Endkappe (110) aufweist, die an dem einstückigen Metallglied (60) befestigt ist, wobei die Endkappe Teile (146) besitzt zum Tragen der Kugelmutter (140) zum Drehen mit dem Rotor (132) relativ zu dem einstückigen Metallglied (60).
  9. Eine Lenkanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das einstückige Metallglied (60) ein Aluminiumguss ist.
  10. Eine Lenkanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Stator (70) einen Kern (72) aufweist und eine Serie von Windungen (82) auf dem Kern, wobei der Stator einen zylindrischen Rotorraum besitzt, zumindest teilweise durch den Statorkern definiert, wobei der Rotor (132) in dem Rotorraum angeordnet ist und wobei der Rotor einen sich axial erstreckenden Mitteldurchlass besitzt, wobei das Lenkglied (14) sich durch den Mitteldurchlass in dem Rotor erstreckt.
  11. Eine Lenkanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei ferner eine Abdeckung (100) vorgesehen ist, verbindbar mit dem einstückigen Metallglied (60) ist und mit dem einstückigen Metallglied zusammenarbeitet, um die elektronische Steuereinheit (210) einzuschließen.
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