DE102020202364A1

DE102020202364A1 - Steuervorrichtung, insbesondere Lenkungssteuervorrichtung

Info

Publication number: DE102020202364A1
Application number: DE102020202364.6A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Schiek
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-02-25
Filing date: 2020-02-25
Publication date: 2021-08-26
Also published as: CN113371056A

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Steuervorrichtung (10a-d), insbesondere einer Lenkungssteuervorrichtung, mit einer Ansteuerelektronik (12a-d) zur Ansteuerung eines Elektromotors (14a) und mit wenigstens einer Leiterplatte (16a-d), auf welcher die Ansteuerelektronik (14a-d) zumindest teilweise angeordnet ist und welche wenigstens ein formstabiles und senkrecht zu einer Rotationsachse (18ab) des Elektromotors (14a) angeordnetes Grundelement (20a-d) umfasst.
Es wird vorgeschlagen, dass die Leiterplatte (16a-d) wenigstens ein formstabiles Seitenelement (22a-d, 24a-d) umfasst, welches beweglich und/oder bewegbar mit dem Grundelement (20a-d) verbunden ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Steuervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Zudem betrifft die Erfindung eine Aktuatorbaugruppe mit einer solchen Steuervorrichtung und ein Lenksystem mit einer solchen Aktuatorbaugruppe.
Aus dem Stand der Technik, wie beispielsweise der DE 10 2005 012 404 A1 , sind starr-flexible Leiterplatten bekannt. Derartige Leiterplatten weisen gegenüber komplett starren Leiterplatten den Vorteil auf, dass diese flexibel an ein vorgegebenes Einbauvolumen angepasst werden können. Ferner weisen derartige Leiterplatten auch gegenüber vollständig flexiblen Leiterplatten Vorteile auf, da starr-flexible Leiterplatten neben flexiblen Leiterplattensegmenten auch starre Leiterplattensegmente umfassen, welche beispielsweise einfach und kostengünstig bestückt werden können.
Des Weiteren sind Lenksysteme bekannt, welche Lenkaktuatoren mit einem Elektromotor und mit einer Steuervorrichtung zur Ansteuerung des Elektromotors umfassen. Die Steuervorrichtung umfasst dabei in der Regel eine Ansteuerelektronik in Form einer Leistungselektronik und wenigstens eine Leiterplatte, auf welcher die Leistungselektronik angeordnet ist. In diesem Zusammenhang sei beispielsweise auf DE 10 2015 214 465 A1 verwiesen.
Ausgehend davon besteht die Aufgabe der Erfindung insbesondere darin, eine Steuervorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich eines Aufbaus bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 14 und 15 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Steuervorrichtung, insbesondere einer Lenkungssteuervorrichtung, mit einer Ansteuerelektronik zur Ansteuerung eines Elektromotors und mit wenigstens einer Leiterplatte, auf welcher die Ansteuerelektronik zumindest teilweise, vorzugsweise zu wenigstens einem Großteil und besonders bevorzugt vollständig, angeordnet ist und welche wenigstens ein formstabiles und, insbesondere zumindest in einem montierten Zustand, senkrecht zu einer Rotationsachse des Elektromotors angeordnetes Grundelement umfasst.
Es wird vorgeschlagen, dass die Leiterplatte wenigstens ein formstabiles Seitenelement umfasst, welches beweglich und/oder bewegbar und vorteilhaft elektrisch leitend mit dem Grundelement verbunden ist, insbesondere derart, dass das Grundelement und das Seitenelement relativ zueinander bewegbar und insbesondere schwenkbar sind. Durch diese Ausgestaltung kann insbesondere eine Steuervorrichtung mit einem vorteilhaften Aufbau bereitgestellt werden. Insbesondere kann eine vorteilhafte Flexibilität der Leiterplatte erreicht werden, wodurch die Leiterplatte flexibel an ein vorgegebenes Einbauvolumen angepasst werden kann. Ferner kann vorteilhaft eine Effizienz, insbesondere eine Herstellungseffizienz, einer Montageeffizienz, eine Bauraumeffizienz und/oder eine Kosteneffizienz, verbessert werden. Insbesondere kann in diesem Zusammenhang ein vorgegebenes Einbauvolumen besonders effizient ausgenutzt werden. Darüber hinaus kann insbesondere eine Entwärmung der Steuervorrichtung verbessert werden.
Unter einer „Steuervorrichtung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere zumindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, einer Aktuatorbaugruppe verstanden werden, welcher/welche insbesondere in zumindest einem Betriebszustand zu einer Ansteuerung eines Elektromotors der Aktuatorbaugruppe vorgesehen ist. Der Elektromotor ist insbesondere als bürstenloser Motor und vorteilhaft als Asynchronmotor oder als permanenterregter Synchronmotor ausgebildet und umfasst vorzugsweise wenigstens eine Motorwelle, welche insbesondere eine Rotationsachse des Elektromotors definiert. Darüber hinaus kann der Elektromotor vorteilhaft ein, insbesondere als Aufnahmegehäuse ausgebildetes, Motorgehäuse und/oder wenigstens ein Lagerschild umfassen. Ferner umfasst die Steuervorrichtung vorzugsweise ein, insbesondere an den Elektromotor, vorteilhaft das Lagerschild, angrenzendes und bevorzugt unmittelbar mit dem Elektromotor gekoppeltes, Elektronikgehäuse, in welchem zumindest die Ansteuerelektronik und die Leiterplatte angeordnet sind. Besonders vorteilhaft ist die Steuervorrichtung zudem Teil eines Lenkaktuators. Vorzugsweise sind die Steuervorrichtung und der Elektromotor somit Teil eines Lenksystems, welches insbesondere zu einem Einsatz in einem Fahrzeug und vorzugsweise einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist. Die Ansteuerelektronik umfasst insbesondere mehrere Elektronikkomponenten, wie beispielsweise eine Steuerlogik und/oder eine Leistungselektronik, insbesondere eine Wechselrichtereinheit und/oder Endstufe. Die Ansteuerelektronik ist dabei insbesondere elektrisch mit dem Elektromotor verbunden und insbesondere dazu vorgesehen, einen Phasenstrom für den Elektromotor und insbesondere wenigstens eine Phase des Elektromotors bereitzustellen.
Die Leiterplatte umfasst das Grundelement, welches insbesondere als starres Leiterplattenelement ausgebildet ist und vorzugsweise zur Aufnahme wenigstens einer Elektronikkomponente der Ansteuerelektronik vorgesehen ist, und zumindest ein Seitenelement, welches insbesondere als starres Leiterplattenelement ausgebildet ist und vorzugsweise zur Aufnahme wenigstens einer Elektronikkomponente der Ansteuerelektronik vorgesehen ist. Vorzugsweise ist eine Längs- und/oder Quererstreckung des Grundelements dabei größer als eine Längs- und/oder Quererstreckung des Seitenelements. Vorteilhaft weisen das Grundelement und das Seitenelement zudem dieselbe Materialstärke auf und bestehen vorteilhaft aus demselben Material, wie beispielsweise FR4 oder FR5. Darüber hinaus umfasst die Leiterplatte zur, insbesondere beweglichen und vorteilhaft elektrisch leitenden, Verbindung des Grundelements und des Seitenelements insbesondere wenigstens eine Materialaussparung, wenigstens eine Querschnittsverjüngung und/oder wenigstens ein, vorteilhaft in das Grundelement und/oder das Seitenelement integriertes und/oder eingebettetes, Verbindungselement. Bevorzugt ist die Leiterplatte ferner einstückig ausgebildet. Besonders bevorzugt ist die Leiterplatte als starr-flexible Leiterplatte ausgebildet. Darunter, dass „das Grundelement senkrecht zur Rotationsachse des Elektromotors angeordnet ist“ soll insbesondere verstanden werden, dass eine Haupterstreckungsebene des Grundelements senkrecht zur Rotationsachse und/oder einer Längserstreckungsrichtung der Motorwelle angeordnet ist. Unter einer „Haupterstreckungsebene“ eines Objekts soll dabei insbesondere eine Ebene verstanden werden, welche parallel zu einer größten Seitenfläche eines kleinsten, insbesondere gedachten, Quaders ist, welcher das Objekt gerade noch vollständig umschließt. Ferner soll unter „einstückig“ insbesondere zumindest stoffschlüssig verbunden und/oder miteinander ausgebildet verstanden werden. Der Stoffschluss kann beispielsweise durch einen Klebeprozess, einen Anspritzprozess, einen Lötprozess und/oder einen anderen Prozess hergestellt werden. Vorteilhaft soll unter einstückig jedoch aus einem Stück und/oder in einem Stück geformt verstanden werden. Ferner sollen unter dem Ausdruck „zu wenigstens einem Großteil“ insbesondere zumindest 55 %, vorteilhaft zumindest 75 % und besonders vorteilhaft zumindest 90 %, verstanden werden. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steuervorrichtung wenigstens eine Erfassungselektronik zur Erfassung wenigstens einer Betriebsgröße des Elektromotors umfasst. Insbesondere kann die Erfassungselektronik wenigstens einen Lagesensor zur Erfassung einer Rotorlage des Elektromotors, insbesondere der Motorwelle, und/oder wenigstens einen Temperatursensor zur Erfassung einer Temperatur des Elektromotors umfassen. Bevorzugt ist die Erfassungselektronik dabei auf der Leiterplatte und besonders bevorzugt dem Grundelement, vorteilhaft zentral, und/oder dem Seitenelement angeordnet. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhaft kompakte Steuervorrichtung bereitgestellt werden und auf zusätzliche Leiterplatten verzichtet werden.
Das Grundelement und das Seitenelement könnten insbesondere derart relativ zueinander angeordnet sein, dass sich das Grundelement und das Seitenelement bei einer Betrachtung in Richtung der Rotationsachse zumindest teilweise überdecken. Vorteilhaft wird jedoch vorgeschlagen, dass das Grundelement und das Seitenelement, insbesondere im montierten Zustand, derart relativ zueinander angeordnet sind, dass das Grundelement und das Seitenelement bei einer Betrachtung in Richtung der Rotationsachse überdeckungsfrei sind. Insbesondere sind das Grundelement und das Seitenelement dabei derart relativ zueinander angeordnet, dass das Grundelement und das Seitenelement bei einer Betrachtung in Richtung der Rotationsachse keinen Schnittbereich und/oder Überlappungsbereich aufweisen. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhaft einfache Montage der Leiterplatte erreicht werden. Zudem kann insbesondere ein thermisches Verhalten verbessert werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Grundelement und das Seitenelement, insbesondere im montierten Zustand, winklig relativ zueinander angeordnet sind und einen, insbesondere stumpfen, Winkel von zumindest 100° und vorteilhaft von zumindest 120°, und/oder von höchstens 170° und vorteilhaft von höchstens 150°, einschließen. Insbesondere schließen eine Haupterstreckungsebene des Grundelements und eine Haupterstreckungsebene des Seitenelements dabei den, insbesondere stumpfen, Winkel von zumindest 100° und vorteilhaft von zumindest 120°, und/oder von höchstens 170° und vorteilhaft von höchstens 150°, ein. Hierdurch kann insbesondere ein vorgegebenes Einbauvolumen vorteilhaft ausgenutzt werden und eine besonders große Flächenerweiterung der Leiterplatte erreicht werden.
Ferner könnte sich das Seitenelement zumindest bei einer Betrachtung senkrecht zur Rotationsachse ausgehend von dem Grundelement in eine dem Elektromotor zugewandte Richtung erstrecken. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird jedoch vorgeschlagen, dass sich das Seitenelement, insbesondere im montierten Zustand, zumindest bei einer Betrachtung senkrecht zur Rotationsachse ausgehend von dem Grundelement in eine dem Elektromotor entgegengesetzte Richtung erstreckt. Hierdurch können insbesondere Änderungen am bestehenden Aufbau minimiert werden und vorteilhaft ein aus dem Stand der Technik bekannter Aufbau der Steuervorrichtung weitgehend beibehalten werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Ansteuerelektronik zumindest ein, insbesondere als Schaltelement und/oder als B6-Brückenschaltung ausgebildetes, Leistungselement und vorteilhaft mehrere Leistungselemente umfasst. Das Leistungselement und/oder die Leistungselemente können insbesondere auf dem Grundelement und vorzugsweise auf einer dem Elektromotor zugewandten Seite des Grundelements angeordnet sein. Bevorzugt wird jedoch vorgeschlagen, dass wenigstens ein Leistungselement auf dem Seitenelement angeordnet ist. Vorzugsweise ist das Leistungselement dabei auf einer dem Elektromotor zugewandten Seite des Seitenelements angeordnet. Hierdurch kann insbesondere eine Wärmeverteilung der Steuervorrichtung weiter verbessert werden.
Die Leiterplatte kann insbesondere zumindest in einem Verbindungsbereich zwischen dem Grundelement und dem Seitenelement flexibel ausgebildet sein und zur Verbindung des Grundelements und des Seitenelements wenigstens ein semiflexibles und/oder flexibles Verbindungselement, beispielsweise in Form eines flexiblen Leiterplattenelements, umfassen. Vorteilhaft wird jedoch vorgeschlagen, dass die Leiterplatte, insbesondere auch in dem Verbindungsbereich zwischen dem Grundelement und dem Seitenelement, formstabil ausgebildet ist und zur Verbindung des Grundelements und des Seitenelements wenigstens ein plastisch verformbares Verbindungselement umfasst. Unter einem „plastisch verformbaren Verbindungselement“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein durch eine äußere Krafteinwirkung irreversibel und/oder dauerhaft verformbares Verbindungselement verstanden werden. Bevorzugt besteht das Verbindungselement in diesem Fall zumindest teilweise, vorzugsweise zu wenigstens einem Großteil und besonders bevorzugt vollständig, aus einem elektrisch und/oder thermisch leitfähigen Material, insbesondere einem Metall und besonders vorteilhaft Kupfer. Hierdurch kann insbesondere eine Handhabung der Leiterplatte verbessert werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass das Verbindungselement zumindest teilweise aus einem thermisch leitfähigen Material besteht und zur Kühlung wenigstens eines Leistungselements der Ansteuerelektronik, vorteilhaft eines auf dem Seitenelement angeordneten Leistungselements, vorgesehen ist. Besonders vorteilhaft ist das Verbindungselement in diesem Fall dazu vorgesehen, eine von dem, insbesondere auf dem Seitenelement angeordneten, Leistungselement im Betrieb erzeugte Wärmenergie zumindest teilweise und vorzugsweise zu wenigstens einem Großteil über das Lagerschild des Elektromotors abzuführen Hierdurch kann insbesondere eine Entwärmung weiter verbessert werden.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Steuervorrichtung ein Elektronikgehäuse, insbesondere das bereits zuvor genannte Elektronikgehäuse, umfasst, welches wenigstens ein, insbesondere an ein Lagerschild, des Elektromotors angrenzendes, Grundgehäuse und wenigstens einen Gehäusedeckel umfasst. Insbesondere definiert das Grundgehäuse dabei wenigstens einen Aufnahmebereich für die Ansteuerelektronik und die Leiterplatte, während der Gehäusedeckel zumindest im montierten Zustand zur Abdeckung des Aufnahmebereichs vorgesehen ist. Vorteilhaft ist das Grundgehäuse ferner unmittelbar mit dem Elektromotor gekoppelt und besonders vorteilhaft einstückig mit dem Elektromotor, insbesondere dem Motorgehäuse und/oder dem Lagerschild, ausgebildet. Insbesondere im Fall, dass die Steuervorrichtung und der Elektromotor zum Einsatz in einem Lenksystem vorgesehen sind, ist das Elektronikgehäuse und/oder das Motorgehäuse ferner bevorzugt Teil eines Lenkgehäuses des Lenksystems. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhaft kompakt aufgebaute Steuervorrichtung und/oder Aktuatorbaugruppe bereitgestellt werden.
Ist das Seitenelement, insbesondere im montierten Zustand, an dem Gehäusedeckel fixiert, kann ferner eine vorteilhaft robuste Steuervorrichtung bereitgestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann jedoch auch ein Motordraht des Elektromotors zur Halterung und/oder Fixierung der Leiterplatte und/oder des Seitenelements vorgesehen sein.
Ferner wird alternativ oder zusätzlich vorgeschlagen, dass das Seitenelement, insbesondere im montierten Zustand, über den Gehäusedeckel mit einer Gehäusemasse, insbesondere des Elektronikgehäuses und/oder des Motorgehäuses, verbunden ist. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhaft einfache Masseanbindung der Leiterplatte erreicht werden.
In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Steuervorrichtung wenigstens ein Kühlelement, beispielsweise in Form eines Kühlblocks, zur Kühlung wenigstens eines, bevorzugt auf dem Seitenelement angeordneten, Leistungselements umfasst. Vorteilhaft weist das Kühlelement wenigstens eine dem, bevorzugt auf dem Seitenelement angeordneten, Leistungselement zugewandte Kühlfläche auf, welche parallel zu dem Grundelement und/oder Seitenelement angeordnet ist. Hierdurch kann insbesondere eine Entwärmung des entsprechenden Leistungselements weiter verbessert werden.
Eine besonders effiziente Entwärmung kann insbesondere erreicht werden, wenn das Kühlelement dazu vorgesehen ist, eine von dem, bevorzugt auf dem Seitenelement angeordneten, Leistungselement im Betrieb erzeugte Wärmenergie zumindest teilweise und vorzugsweise zu wenigstens einem Großteil über eine, insbesondere parallel zu der Rotationsachse angeordnete, Seitenwand des Grundgehäuses und/oder des Gehäusedeckels abzuführen. Bevorzugt kontaktiert das Kühlelement dabei die Seitenwand des Grundgehäuses und/oder des Gehäusedeckels und ist dazu vorgesehen, die Wärmenergie direkt und/oder unmittelbar über die Seitenwand des Grundgehäuses und/oder des Gehäusedeckels abzuführen.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steuervorrichtung wenigstens einen Motorkontakt, beispielsweise in Form einer Lötstelle, eines Lötkontakts, eines Schweißkontakts und/oder eines Schneid-Klemm-Elements, und vorteilhaft mehrere, vorzugsweise identisch ausgebildete, Motorkontakte zum elektrischen Anschluss des Elektromotors, insbesondere eines Motordrahts des Elektromotors, umfasst. Insbesondere ist die Ansteuerelektronik dabei über den Motorkontakt und/oder über die Motorkontakte elektrisch mit dem Elektromotor verbunden. Der Motorkontakt und/oder die Motorkontakte können insbesondere auf dem Grundelement angeordnet sein, wodurch insbesondere ein vorteilhaft kompakter Anschluss des Elektromotors realisiert werden kann. Bevorzugt wird jedoch vorgeschlagen, dass wenigstens ein Motorkontakt auf dem Seitenelement angeordnet ist, wodurch insbesondere eine besonders vorteilhafte Wärmeverteilung erreicht und gleichzeitig ein Kontaktierungsaufwand und/oder Verkabelungsaufwand reduziert werden kann.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Leiterplatte wenigstens ein formstabiles weiteres Seitenelement umfasst, welches beweglich und/oder bewegbar und vorteilhaft elektrisch leitend mit dem Grundelement verbunden ist, insbesondere derart, dass das Grundelement und das weitere Seitenelement relativ zueinander bewegbar und insbesondere schwenkbar sind. Vorteilhaft ist das weitere Seitenelement ferner zu dem Seitenelement zumindest im Wesentlichen spiegelsymmetrisch bezüglich einer senkrecht zum Grundelement ausgerichteten und insbesondere einen geometrischen Mittelpunkt des Grundelements schneidenden Mittenebene ausgebildet. Insbesondere liegt die Rotationsachse dabei in der Mittenebene. Darunter, dass ein Objekt „zumindest im Wesentlichen spiegelsymmetrisch“ bezüglich einer Ebene ausgebildet ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt von einem zu der Ebene spiegelsymmetrischen Referenzobjekt mit einem Volumenanteil von maximal 15 %, vorzugsweise von maximal 10 % und besonders bevorzugt von maximal 5 % abweicht. Besonders bevorzugt ist das weitere Seitenelement identisch zu dem Seitenelement ausgebildet. Insbesondere können die auf das Seitenelement bezogenen, zuvor genannten Merkmale auch auf das weitere Seitenelement übernommen werden. Ferner umfasst die Leiterplatte zur, insbesondere beweglichen und vorteilhaft elektrisch leitenden, Verbindung des Grundelements und des weiteren Seitenelements insbesondere wenigstens eine weitere Materialaussparung, wenigstens eine weitere Querschnittsverjüngung und/oder wenigstens ein weiteres plastisch verformbares und/oder semiflexibles und/oder flexibles Verbindungselement. Besonders vorteilhaft sind die Seitenelemente dabei derart angeordnet, dass eine Falt- und/oder Biegekante zwischen dem Seitenelement und dem Grundelement und eine weitere Falt- und/oder Biegekante zwischen dem weiteren Seitenelement und dem Grundelement parallel zueinander und insbesondere senkrecht zur Rotationsachse angeordnet sind. Darüber hinaus kann vorteilhaft wenigstens ein weiterer Motorkontakt und/oder wenigstens ein weiteres Leistungselement auf dem weiteren Seitenelement angeordnet sein. Insbesondere können auch sämtliche Motorkontakte und/oder Leistungselemente auf den Seitenelementen angeordnet sein. Zudem kann die Steuervorrichtung wenigstens ein weiteres Kühlelement zur Kühlung des, insbesondere auf dem weiteren Seitenelement angeordneten, weiteren Leistungselements umfassen. Bevorzugt ist das weitere Kühlelement zu dem Kühlelement zumindest im Wesentlichen spiegelsymmetrisch bezüglich der Mittenebene ausgebildet. Vorzugsweise ist das weitere Kühlelement dazu vorgesehen, eine von dem, insbesondere auf dem weiteren Seitenelement angeordneten, weiteren Leistungselement im Betrieb erzeugte Wärmenergie zumindest teilweise und vorzugsweise zu wenigstens einem Großteil über eine, insbesondere parallel zu der Rotationsachse angeordnete, weitere Seitenwand des Grundgehäuses und/oder des Gehäusedeckels abzuführen. Besonders bevorzugt ist das weitere Kühlelement identisch zu dem Kühlelement ausgebildet. Hierdurch kann insbesondere eine Flexibilität und/oder eine Effizienz weiter verbessert werden.
In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Steuervorrichtung wenigstens eine, insbesondere in dem Elektronikgehäuse angeordnete, weitere Leiterplatte aufweist, welche, insbesondere in Richtung der Rotationsachse, beabstandet und vorteilhaft zumindest bei einer Betrachtung senkrecht zur Rotationsachse in eine dem Elektromotor entgegengesetzte Richtung versetzt zu der Leiterplatte angeordnet ist. Vorteilhaft ist dabei zumindest ein weiterer Teil der Ansteuerelektronik auf der weiteren Leiterplatte angeordnet. Darüber hinaus ist die weitere Leiterplatte vorteilhaft senkrecht zu der Rotationsachse des Elektromotors und besonders vorteilhaft parallel zu der Leiterplatte und/oder dem Grundelement angeordnet. Die weitere Leiterplatte kann dabei insbesondere als flexible Leiterplatte oder als starr-flexible Leiterplatte ausgebildet und insbesondere identisch zu der Leiterplatte aufgebaut sein. Bevorzugt ist die weitere Leiterplatte jedoch als formstabile und/oder starre Leiterplatte ausgebildet. Besonders bevorzugt ist die weitere Leiterplatte ferner elektrisch mit der Leiterplatte, vorteilhaft dem Grundelement, verbunden. Hierdurch kann insbesondere eine Leiterplattenfläche maximiert werden, wodurch insbesondere auch komplexere, zukünftige Systeme abgedeckt werden können.
Die Steuervorrichtung, die Aktuatorbaugruppe und das Lenksystem sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können die Steuervorrichtung, die Aktuatorbaugruppe und das Lenksystem zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
Figurenliste
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigen:

1 ein Teil eines beispielhaften Lenksystems mit einer als Lenkaktuator ausgebildeten Aktuatorbaugruppe umfassend einen Elektromotor und eine Steuervorrichtung in einer perspektivischen Darstellung,
2 die Steuervorrichtung und ein Teil des Elektromotors in einer schematischen Schnittansicht,
3 eine Leiterplatte der Steuervorrichtung in einer Draufsicht,
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer weiteren Steuervorrichtung in einer schematischen Schnittansicht,
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer weiteren Steuervorrichtung in einer schematischen Schnittansicht,
6 eine Leiterplatte der weiteren Steuervorrichtung aus 5 in einer Draufsicht und
7 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Leiterplatte einer weiteren Steuervorrichtung in einer Draufsicht.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Das folgende Ausführungsbeispiel bezieht sich rein beispielhaft auf ein Lenksystem. Grundsätzlich ist die Erfindung jedoch nicht auf den Einsatz in einem Lenksystem beschränkt und könnte beispielsweise auch in anderen Bereichen eines Fahrzeugs, wie beispielsweise einer Wischanlage und/oder einem Fensterhebersystem, und/oder in anderen Elektroniksystemen, beispielsweise im Bereich der Haushaltsgeräte und/oder Werkzeugmaschinen, eingesetzt werden.
1 zeigt zumindest einen Teil eines beispielhaften Lenksystems 60a in einer perspektivischen Darstellung. Das Lenksystem 60a ist im vorliegenden Fall als elektrisch unterstütztes Lenksystem ausgebildet. Das Lenksystem 60a ist beispielhaft als konventionelles Lenksystem ausgebildet und umfasst eine elektrische Hilfskraftlenkung in Form einer Servolenkung. Ferner ist das Lenksystem 60a zu einem Einsatz in einem Fahrzeug (nicht dargestellt), insbesondere einem Kraftfahrzeug, vorgesehen. Das Lenksystem 60a weist in einem eingebauten Zustand eine Wirkverbindung mit Fahrzeugrädern (nicht dargestellt) des Fahrzeugs auf und ist zur Beeinflussung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs vorgesehen. Alternativ ist jedoch auch denkbar, ein Lenksystem mit einer elektrischen Überlagerungslenkung und/oder Aktivlenkung auszubilden. Zudem könnte ein Lenksystem prinzipiell auch als Steer-by-Wire-Lenksystem ausgebildet sein.
Das Lenksystem 60a umfasst ein beispielhaft als Zahnstangenlenkgetriebe ausgebildetes Lenkgetriebe 62a, welches dazu vorgesehen ist, eine Lenkvorgabe in eine Lenkbewegung der Fahrzeugräder umzusetzen. Dazu umfasst das Lenkgetriebe 62a wenigstens ein, im vorliegenden Fall insbesondere als Zahnstange ausgebildetes, Lenkungsstellelement 64a.
Ferner umfasst das Lenksystem 60a zumindest eine Aktuatorbaugruppe 58a. Die Aktuatorbaugruppe 58a ist als Lenkaktuator ausgebildet und weist eine Wirkverbindung mit dem Lenkungsstellelement 64a auf. Die Aktuatorbaugruppe 58a ist zur Bereitstellung eines Lenkmoments vorgesehen. Im vorliegenden Fall ist die Aktuatorbaugruppe 58a dazu vorgesehen, ein Lenkmoment in Form eines Unterstützungsmoments und/oder Servomoments bereitzustellen und, insbesondere zur Lenkunterstützung in das Lenkgetriebe 62a einzubringen. Alternativ könnte eine Aktuatorbaugruppe jedoch auch Teil einer elektrischen Überlagerungslenkung und/oder Aktivlenkung sein und insbesondere zur Bereitstellung eines Zusatzlenkwinkels und/oder eines variablen Übersetzungsverhältnisses vorgesehen sein. Ferner könnte eine Aktuatorbaugruppe Teil eines Steer-by-Wire-Lenksystems sein. In diesem Fall könnte die Aktuatorbaugruppe insbesondere zum Einsatz in einem Radlenkwinkelsteller und insbesondere zur Bereitstellung eines Lenkmoments zur direkten Steuerung einer Fahrtrichtung eines Fahrzeugs vorgesehen sein. Zudem könnte die Aktuatorbaugruppe in diesem Fall auch zu einem Einsatz in einer Bedieneinheit des Steer-by-Wire-Lenksystems und zur Bereitstellung eines Feedbackmoments und/oder Rückstellmoments auf eine Lenkhandhabe vorgesehen sein.
Die Aktuatorbaugruppe 58a umfasst einen an sich bekannten Elektromotor 14a. Der Elektromotor 14a ist als, insbesondere permanenterregter, Synchronmotor ausgebildet. Der Elektromotor 14a ist ferner als mehrphasiger Elektromotor, insbesondere als 2x3-phasiger Elektromotor, ausgebildet. Der Elektromotor 14a ist zur Erzeugung des Lenkmoments vorgesehen. Der Elektromotor 14a umfasst ein, insbesondere als Außengehäuse ausgebildetes, Motorgehäuse 66a, welches im vorliegenden Fall einen Teil eines Lenkgehäuses des Lenksystems 60a ausbildet, einen in dem Motorgehäuse 66a angeordneten Stator (nicht dargestellt), einen in dem Motorgehäuse 66a angeordneten Rotor (nicht dargestellt), eine in dem Motorgehäuse 66a angeordnete Motorwelle 68a sowie wenigstens einen Lagerschild 44a, im vorliegenden Fall insbesondere in Form eines B-Lagerschilds (vgl. auch 2). Die Motorwelle 68a definiert dabei eine Rotationsachse 18a des Elektromotors 14a. Alternativ könnte ein Elektromotor auch als 3-phasiger Elektromotor ausgebildet sein.
Ferner weist die Aktuatorbaugruppe 58a eine Steuervorrichtung 10a auf (vgl. auch 2). Die Steuervorrichtung 10a ist im vorliegenden Fall als Lenkungssteuervorrichtung ausgebildet. Die Steuervorrichtung 10a umfasst ein Elektronikgehäuse 42a. Das Elektronikgehäuse 42a ist als Außengehäuse ausgebildet. Das Elektronikgehäuse 42a ist als Aufnahmegehäuse ausgebildet. Das Elektronikgehäuse 42a ist als Teil des Lenkgehäuses des Lenksystems 60a ausgebildet. Das Elektronikgehäuse 42a ist mit dem Elektromotor 14a, insbesondere dem Motorgehäuse 66a, gekoppelt und grenzt unmittelbar an den Lagerschild 44a an. Das Elektronikgehäuse 42a ist folglich axial zur Motorwelle 68a angeordnet. Ferner ist das Elektronikgehäuse 42a mehrteilig ausgebildet. Das Elektronikgehäuse 42a umfasst ein Grundgehäuse 46a, welches insbesondere einen Aufnahmebereich 72a bereitstellt, und einen Gehäusedeckel 48a zur Abdeckung des Aufnahmebereichs 72a, insbesondere in Richtung der Rotationsachse 18a. Im vorliegenden Fall ist das Grundgehäuse 46a ferner zumindest teilweise einstückig mit dem Motorgehäuse 66a und dem Lagerschild 44a ausgebildet. Darüber hinaus kann der Gehäusedeckel 48a wenigstens einen Steckverbinder 73a zur externen, elektrischen Kontaktierung der Steuervorrichtung 10a umfassen. Grundsätzlich könnte ein Elektronikgehäuse und insbesondere ein Grundgehäuse natürlich auch getrennt von einem Motorgehäuse und/oder einem Lagerschild ausgebildet sein.
Darüber hinaus umfasst die Steuervorrichtung 10a eine Ansteuerelektronik 12a. Die Ansteuerelektronik 12a ist in dem Elektronikgehäuse 42a, insbesondere dem Aufnahmebereich 72a angeordnet. Die Ansteuerelektronik 12a umfasst eine Steuerlogik, insbesondere mit wenigstens einer Recheneinheit 70a, und eine Leistungselektronik. Die Ansteuerelektronik 12a ist zur Ansteuerung des Elektromotors 14a vorgesehen. Im vorliegenden Fall ist die Ansteuerelektronik 12a dazu vorgesehen, einen Phasenstrom für den Elektromotor 14a, insbesondere sämtliche Phasen des Elektromotors 14a, bereitzustellen. Dazu umfasst die Ansteuerelektronik 12a mehrere Leistungselemente 30a, 32a. Die Leistungselemente 30a, 32a können dabei als diskrete Schaltelemente, vorteilhaft als MOSFETs, oder als B6-Leistungsmodule ausgebildet sein. Darüber hinaus kann die Ansteuerelektronik 12a wenigstens eine Zwischenkreiskapazität und/oder wenigstens ein Strommesswiderstand umfassen. Grundsätzlich könnte eine Ansteuerelektronik auch lediglich ein Leistungselement umfassen.
Zudem umfasst die Steuervorrichtung 10a eine Erfassungselektronik 74a. Die Erfassungselektronik 74a ist in dem Elektronikgehäuse 42a, insbesondere dem Aufnahmebereich 72a angeordnet. Die Erfassungselektronik 74a ist zur Erfassung wenigstens einer Betriebsgröße des Elektromotors 14a vorgesehen. Im vorliegenden Fall umfasst die Erfassungselektronik 74a wenigstens einen Lagesensor 76a zur Erfassung einer Rotorlage des Elektromotors 14a und insbesondere der Motorwelle 68a. Alternativ oder zusätzlich könnte eine Erfassungselektronik auch wenigstens einen Temperatursensor zur Erfassung einer Temperatur eines Elektromotors umfassen. Zudem ist denkbar, auf eine Erfassungselektronik vollständig zu verzichten.
Zur Aufnahme der Ansteuerelektronik 12a und vorteilhaft der Erfassungselektronik 74a umfasst die Steuervorrichtung 10a ferner wenigstens eine Leiterplatte 16a. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Steuervorrichtung 10a genau eine Leiterplatte 16a. Folglich ist die gesamte Ansteuerelektronik 12a und die gesamte Erfassungselektronik 74a auf der Leiterplatte 16a angeordnet. Die Leiterplatte 16a ist einstückig ausgebildet. Die Leiterplatte 16a ist ferner als starr-flexible Leiterplatte ausgebildet. Alternativ könnte eine Steuervorrichtung auch mehrere, insbesondere zumindest zwei, Leiterplatten umfassen, wobei insbesondere eine Ansteuerelektronik auf die Leiterplatten verteilt und/oder die Erfassungselektronik auf der zweiten Leiterplatte angeordnet sein könnte.
Die Leiterplatte 16a umfasst ein Grundelement 20a. Das Grundelement 20a ist als Grundplatte ausgebildet. Das Grundelement 20a ist formstabil ausgebildet. Das Grundelement 20a ist als starres Leiterplattenelement und/oder Leiterplattensegment ausgebildet. Das Grundelement 20a besteht im vorliegenden Fall aus FR4 oder FR5. Ferner ist das Grundelement 20a senkrecht zur Rotationsachse 18a des Elektromotors 14a angeordnet. Das Grundelement 20a ist dabei derart angeordnet, dass die Rotationsachse 18a einen geometrischen Mittelpunkt 78a des Grundelements 20a schneidet (vgl. insbesondere auch 3). Das Grundelement 20a ist folglich parallel zum Lagerschild 44a des Elektromotors 14a angeordnet und grenzt insbesondere unmittelbar an das Lagerschild 44a an. Eine Form des Grundelements 20a ist ferner an eine Form des Elektronikgehäuses 42a angepasst. Darüber hinaus ist das Grundelement 20a zur Aufnahme wenigstens einer Elektronikkomponente der Ansteuerelektronik 12a, insbesondere der Recheneinheit 70a, und zur Aufnahme des Lagesensors 76a vorgesehen. Alternativ ist denkbar, einen Lagesensor nicht auf dem Grundelement anzuordnen. Ferner ist denkbar, ein Grundelement derart anzuordnen, dass ein geometrischer Mittelpunkt des Grundelements versetzt zu einer Rotationsachse eines Elektromotors angeordnet ist.
Darüber hinaus umfasst die Leiterplatte 16a wenigstens ein Seitenelement 22a. 24a. Im vorliegenden Fall weist die Leiterplatte 16a zwei Seitenelemente 22a, 24a auf. Die Seitenelemente 22a, 24a sind identisch zueinander ausgebildet. Die Seitenelemente 22a, 24a sind als Seitenplatten ausgebildet. Die Seitenelemente 22a, 24a sind formstabil ausgebildet. Die Seitenelemente 22a, 24a sind als starre Leiterplattenelemente und/oder Leiterplattensegmente ausgebildet. Die Seitenelemente 22a, 24a und das Grundelement 20a weisen dieselbe Materialstärke auf. Zudem bestehen die Seitenelemente 22a, 24a und das Grundelement 20a aus demselben Material, insbesondere FR4 oder FR5. Die Seitenelemente 22a, 24a sind jeweils beweglich und/oder bewegbar mit dem Grundelement 20a verbunden, insbesondere derart, dass das Grundelement 20a und das Seitenelement 22a sowie das Grundelement 20a und das weitere Seitenelement 24a relativ zueinander bewegbar und insbesondere schwenkbar sind. Zur Beweglichen Verbindung der Seitenelemente 22a, 24a mit dem Grundelement 20a umfasst die Leiterplatte 16a im vorliegenden Fall beispielhaft eine Materialaussparung und/oder eine Querschnittsverjüngung. Grundsätzlich könnte eine Leiterplatte auch genau ein Seitenelement umfassen. Ferner ist denkbar, Seitenelemente verschieden voneinander auszubilden, beispielsweise bei einem unsymmetrisch ausgebildeten Elektronikgehäuse, um ein vorhandenes Einbauvolumen bestmöglich auszunutzen. Darüber hinaus könnte eine Leiterplatte auch zumindest drei oder zumindest vier, vorteilhaft identisch ausgebildete und besonders bevorzugt an verschiedenen Seiten des Grundelements angeordnete, Seitenelemente umfassen, welche insbesondere jeweils beweglich und vorteilhaft elektrisch leitend mit dem Grundelement verbunden sind, insbesondere derart, dass das Grundelement und das entsprechende Seitenelement relativ zueinander bewegbar und insbesondere schwenkbar sind. Ferner ist insbesondere auch denkbar, zur, insbesondere beweglichen, Verbindung eines Grundelements und eines Seitenelements wenigstens ein plastisch verformbares und/oder semiflexibles und/oder flexibles Verbindungselement zu verwenden.
Die Seitenelemente 22a, 24a sind ferner an verschiedenen, insbesondere gegenüberliegenden, Seiten des Grundelements 20a angeordnet. Die Seitenelemente 22a, 24a sind dabei derart angeordnet, dass eine Falt- und/oder Biegekante 80a zwischen dem Seitenelement 22a und dem Grundelement 20a und eine weitere Falt- und/oder Biegekante 82a zwischen dem weiteren Seitenelement 24a und dem Grundelement 20a parallel zueinander und senkrecht zur Rotationsachse 18a angeordnet sind (vgl. insbesondere 3).
Darüber hinaus sind das Grundelement 20a und die Seitenelemente 22a, 24a derart relativ zueinander angeordnet, dass das Grundelement 20a und die Seitenelemente 22a, 24a bei einer Betrachtung in Richtung der Rotationsachse 18a überdeckungsfrei sind und folglich insbesondere keinen Schnittbereich und/oder Überlappungsbereich aufweisen. Alternativ könnte zumindest ein Seitenelement ein Grundelement bei einer Betrachtung in Richtung einer Rotationsachse zumindest teilweise überdecken. Zudem könnten auch sämtliche Seitenelemente ein Grundelement bei einer Betrachtung in Richtung einer Rotationsachse zumindest teilweise überdecken.
Ferner sind das Grundelement 20a und die Seitenelemente 22a, 24a derart relativ zueinander angeordnet, dass ein maximaler Durchmesser der Leiterplatte 16a bei einer Betrachtung senkrecht zur Rotationsachse 18a kleiner als ein maximaler Durchmesser des Elektromotors 14a oder gleich einem maximalen Durchmesser des Elektromotors 14a ist.
Zudem sind das Grundelement 20a und die Seitenelemente 22a, 24a winklig relativ zueinander angeordnet. Ein, insbesondere stumpfer, Winkel α₁ zwischen dem Grundelement 20a und dem Seitenelement 22a und ein, insbesondere stumpfer, Winkel α₂ zwischen dem Grundelement 20a und dem weiteren Seitenelement 24a sind im vorliegenden Fall identisch und liegen insbesondere zwischen 90° und 180°. Im vorliegenden Fall beträgt der Winkel α₁ zwischen dem Grundelement 20a und dem Seitenelement 22a sowie der Winkel α₂ zwischen dem Grundelement 20a und dem weiteren Seitenelement 24a 120°.
Ferner erstrecken sich die Seitenelemente 22a, 24a zumindest bei einer Betrachtung senkrecht zur Rotationsachse 18a jeweils ausgehend von dem Grundelement 20a in eine dem Elektromotor 14a entgegengesetzte Richtung, insbesondere in Richtung des Gehäusedeckels 48a. Die Seitenelemente 22a, 24a sind dabei zudem an dem Gehäusedeckel 48a fixiert, beispielsweise über einen am Gehäusedeckel 48a angeordneten Niederhalter und/oder einen zusätzlichen Fixierkleber, und über den Gehäusedeckel 48a mit einer Gehäusemasse verbunden. Alternativ oder zusätzlich könnte wenigstens ein Seitenelement jedoch auch an einem Grundgehäuse fixiert und/oder über das Grundgehäuse mit einer Gehäusemasse verbunden sein, beispielsweise über eine Schraubverbindung. Ferner könnte sich wenigstens ein Seitenelement oder vorteilhaft wenigstens zwei Seitenelemente auch ausgehend von einem Grundelement in eine einem Elektromotor zugewandte Richtung erstrecken. Darüber hinaus könnte auch ein Motordraht eines Elektromotors zur Halterung und/oder Fixierung einer Leiterplatte und/oder eines Seitenelements vorgesehen sein. In diesem Fall könnte auf eine Fixierung an einem Gehäusedeckel verzichtet werden.
Im vorliegenden Fall sind die Seitenelemente 22a, 24a folglich zumindest im Wesentlichen spiegelsymmetrisch bezüglich einer senkrecht zum Grundelement 20a ausgerichteten und den geometrischen Mittelpunkt 78a des Grundelements 20a schneidenden Mittenebene 54a ausgebildet.
Des Weiteren ist auf jedem der Seitenelemente 22a, 24a wenigstens eines der Leistungselemente 30a, 32a angeordnet. Vorteilhaft können auch sämtliche Leistungselemente 30a, 32a auf den Seitenelementen 22a, 24a angeordnet sein. Die Leistungselemente 30a, 32a sind dabei jeweils auf einer dem Elektromotor 14a, insbesondere dem Lagerschild 44a, zugewandten Seite des entsprechenden Seitenelements 22a, 24a angeordnet. Zur Entwärmung und/oder Kühlung der Leistungselemente 30a, 32a umfasst die Steuervorrichtung 10a mehrere Kühlelemente 34a, 36a, im vorliegenden Fall insbesondere zwei Kühlelemente 34a, 36a, wobei jedem der Seitenelemente 22a, 24a eines der Kühlelemente 34a, 36a zugeordnet ist. Die Kühlelemente 34a, 36a sind zumindest im Wesentlichen spiegelsymmetrisch bezüglich der Mittenebene 54a ausgebildet. Die Kühlelemente 34a, 36a stehen jeweils in direktem Kontakt und/oder direkter thermischer Verbindung mit dem Elektronikgehäuse 42a, insbesondere dem Grundgehäuse 46a. Zudem weisen die Kühlelemente 34a, 36a jeweils eine Kühlfläche 38a, 40a auf, welche dem entsprechenden Leistungselement 30a, 32a zugeordnet ist und welche parallel zu dem entsprechenden Seitenelement 22a, 24a verläuft. Die Kühlelemente 34a, 36a sind jeweils dazu vorgesehen, eine von dem jeweiligen Leistungselement 30a, 32a im Betrieb erzeugte Wärmenergie über eine, insbesondere dem entsprechenden Kühlelement 34a, 36a benachbarte, Seitenwand 50a, 52a des Grundgehäuses 46a abzuführen. Insbesondere bei einem kreiszylinderförmigen und/oder im Wesentlichen kreiszylinderförmigen Grundgehäuse können die Seitenwände auch identisch sein. Ferner könnte alternativ oder zusätzlich eine im Betrieb erzeugte Wärmenergie auch über einen Gehäusedeckel abgeführt werden. Ferner könnte eine Entwärmung beispielsweise auch über ein Lagerschild eines Elektromotors erfolgen. Darüber hinaus ist denkbar, auf zusätzliche Kühlelemente vollständig zu verzichten.
Darüber hinaus weist die Steuervorrichtung 10a mehrere, insbesondere identisch ausgebildete, Motorkontakte 26a, 28a zum elektrischen Anschluss des Elektromotors 14a auf. Im vorliegenden Fall weist die Steuervorrichtung 10a beispielhaft sechs Motorkontakte 26a, 28a auf, wobei jeder der Motorkontakte 26a, 28a zum Anschluss eines Motordrahts 84a (lediglich schematisch angedeutet) des, insbesondere mehrphasigen, Elektromotors 14a vorgesehen ist. Die Motorkontakte 26a, 28a sind folglich zur elektrischen Verbindung der Ansteuerelektronik 12a mit dem Elektromotor 14a vorgesehen. Die Motorkontakte 26a, 28a sind ferner auf dem Grundelement 20a angeordnet. Die Motorkontakte 26a, 28a sind dabei beispielhaft als auf dem Grundelement 20a angeordnete Lötstellen ausgebildet, sodass der Motordraht 84a bzw. die Motordrähte 84a direkt auf die Leiterplatte 16a, insbesondere das Grundelement 20a, gelötet werden können. Zudem sind die Motorkontakte 26a, 28a dabei in zwei, insbesondere gleich große, Gruppen von Motorkontakten 26a, 28a aufgeteilt, wobei eine erste Gruppe von Motorkontakten 26a und eine zweite Gruppe von Motorkontakten 28a zumindest im Wesentlichen spiegelsymmetrisch bezüglich der Mittenebene 54a angeordnet sind. Alternativ könnte wenigstens ein Motorkontakt jedoch auch auf einem Seitenelement angeordnet sein. Ferner könnte eine Steuervorrichtung auch eine von sechs abweichende Anzahl an Motorkontakten aufweisen. Darüber hinaus ist denkbar, Motorkontakte beispielsweise als Schneid-Klemm-Elemente oder Schweißkontakte auszubilden. Darüber hinaus könnte grundsätzlich auf Motorkontakte auch komplett verzichtet werden, wobei in diesem Fall Motordrähte direkt mit einer Leiterplatte verbunden werden könnten.
In den 4 bis 7 sind weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 bis 3, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 3 nachgestellt. In den Ausführungsbeispielen der 4 bis 7 ist der Buchstabe a durch die Buchstaben b bis d ersetzt.
4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dem Ausführungsbeispiel der 4 ist der Buchstabe b nachgestellt. Das weitere Ausführungsbeispiel der 4 unterscheidet sich von dem vorherigen Ausführungsbeispiel zumindest im Wesentlichen durch eine Anzahl an Leiterplatten 16b, 56b einer Steuervorrichtung 10b.
Eine erste Leiterplatte 16b der Steuervorrichtung 10b entspricht zumindest im Wesentlichen der Leiterplatte 16a des vorherigen Ausführungsbeispiels und umfasst folglich ein Grundelement 20b sowie zwei Seitenelemente 22b, 24b. In diesem Fall ist jedoch lediglich ein Teil einer Ansteuerelektronik 12b auf der ersten Leiterplatte 16b angeordnet.
Ferner umfasst die Steuervorrichtung 10b eine zweite Leiterplatte 56b, auf welcher ein weiterer Teil der Ansteuerelektronik 12b angeordnet ist. Die zweite Leiterplatte 56b ist in einem Elektronikgehäuse 42b der Steuervorrichtung 10b angeordnet. Die zweite Leiterplatte 56b ist dabei senkrecht zu einer Rotationsachse 18b eines Elektromotors (nicht dargestellt) angeordnet. Zudem ist die zweite Leiterplatte 56b in Richtung der Rotationsachse 18b des Elektromotors beabstandet und zumindest bei einer Betrachtung senkrecht zur Rotationsachse 18b in eine dem Elektromotor entgegengesetzte Richtung versetzt zu der ersten Leiterplatte 16b angeordnet. Die zweite Leiterplatte 56b ist dabei derart angeordnet, dass die Rotationsachse 18b einen geometrischen Mittelpunkt der zweiten Leiterplatte 56b schneidet. Darüber hinaus ist die zweite Leiterplatte 56b formstabil ausgebildet. Die zweite Leiterplatte 56b ist einstückig ausgebildet. Die zweite Leiterplatte 56b ist als starre Leiterplatte ausgebildet und besteht beispielsweise aus FR4 oder FR5. Alternativ könnte eine zweite Leiterplatte jedoch auch als flexible Leiterplatte oder starr-flexible Leiterplatte ausgebildet sein. Ferner ist denkbar, eine zweite Leiterplatte derart anzuordnen, dass ein geometrischer Mittelpunkt der zweiten Leiterplatte versetzt zu einer Rotationsachse eines Elektromotors angeordnet ist.
Die zweite Leiterplatte 56b ist ferner elektrisch mit der ersten Leiterplatte 16b, insbesondere dem Grundelement 20b, verbunden. Dazu umfasst die Steuervorrichtung 10b wenigstens einen auf dem Grundelement 20b und der zweiten Leiterplatte 56b angeordneten Leiterplattenverbinder 86b.
In den 5 und 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Dem Ausführungsbeispiel der 5 und 6 ist der Buchstabe c nachgestellt.
In diesem Fall ist eine Leiterplatte 16c einer Steuervorrichtung 10c wiederum als starr-flexible Leiterplatte ausgebildet und umfasst ein Grundelement 20c sowie zwei Seitenelemente 22c, 24c. Dabei sind das Grundelement 20c und die Seitenelemente 22c, 24c jedoch derart winklig relativ zueinander angeordnet, dass ein, insbesondere stumpfer, Winkel α₁ zwischen dem Grundelement 20c und dem Seitenelement 22c sowie ein, insbesondere stumpfer, Winkel α₂ zwischen dem Grundelement 20c und dem weiteren Seitenelement 24c 100° betragen.
Darüber hinaus stehen Kühlelemente 34c, 36c zur Entwärmung und/oder Kühlung von auf den Seitenelementen 22c, 24c angeordneten Leistungselementen 30c, 32c einer Ansteuerelektronik 12c jeweils in direktem Kontakt und/oder direkter thermischer Verbindung mit einem Lagerschild 44c eines Elektromotors (nicht dargestellt). Die Kühlelemente 34c, 36c sind dabei vorteilhaft mit dem Lagerschild 44c verstemmt. Die Kühlelemente 34c, 36c sind in diesem Fall jeweils dazu vorgesehen, eine von dem jeweiligen Leistungselement 30c, 32c im Betrieb erzeugte Wärmenergie über das Lagerschild 44c und folglich lediglich mittelbar über ein Elektronikgehäuse 42c und/oder Motorgehäuse 66c abzuführen.
Darüber hinaus sind Motorkontakte 26c, 28c zum elektrischen Anschluss des Elektromotors auf den Seitenelementen 22c, 24c angeordnet. Die Motorkontakte 26c, 28c sind als Schweißkontakte ausgebildet. Jeder der Motorkontakte 26c, 28c ist zum Anschluss eines Motordrahts 84c, 85c (lediglich schematisch angedeutet) des, insbesondere mehrphasigen, Elektromotors vorgesehen. Die Motordrähte 84c, 85c sind dabei durch Ausnehmungen in den Kühlelementen 34c, 36c geführt. Zudem sind die Motorkontakte 26c, 28c in zwei, insbesondere gleich große, Gruppen von Motorkontakten 26c, 28c aufgeteilt, wobei eine erste Gruppe von Motorkontakten 26c auf dem Seitenelement 22c und eine zweite Gruppe von Motorkontakten 28c auf dem weiteren Seitenelement 24c angeordnet sind. In diesem Fall sind die Motordrähte 84c, 85c des Elektromotors zur Halterung und/oder Fixierung der Leiterplatte 16c, insbesondere der Seitenelemente 22c, 24c, vorgesehen sein.
In 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Dem Ausführungsbeispiel der 7 ist der Buchstabe d nachgestellt. Das weitere Ausführungsbeispiel der 7 unterscheidet sich von den vorherigen Ausführungsbeispielen zumindest im Wesentlichen durch einen Aufbau einer Leiterplatte 16d einer Steuervorrichtung 10d.
In diesem Fall umfasst die Steuervorrichtung 10d eine Ansteuerelektronik 12d mit mehreren, insbesondere drei, Leistungselementen 30d, 32d, welche als diskrete Schaltelemente ausgebildet sind.
Zudem ist die Leiterplatte 16d im vorliegenden Fall formstabil ausgebildet und umfasst ein Grundelement 20d sowie ein Seitenelement 22d, 24d, wobei die Leistungselemente 30d, 32d auf dem Seitenelement 22d, 24d angeordnet sind.
Zur, insbesondere beweglichen, Verbindung des Grundelements 20d und des Seitenelements 22d, 24d umfasst die Leiterplatte 16d ferner wenigstens ein Verbindungselement 88d. Im vorliegenden Fall umfasst die Leiterplatte 16d beispielhaft drei, insbesondere identisch ausgebildete, Verbindungselemente 88d, wobei jedem Leistungselement 30d, 32d eines der Verbindungselemente 88d zugeordnet ist. Die Verbindungselemente 88d sind dabei in das Grundelement 20d und/oder das Seitenelement 22d, 24d integriert und/oder eingebettet. Die Verbindungselemente 88d sind plastisch verformbar und können durch eine äußere Krafteinwirkung irreversibel und/oder dauerhaft verformt werden. Ferner bestehen die Verbindungselemente 88d aus einem elektrisch und thermisch leitfähigen Material, im vorliegenden Fall insbesondere einem Metall. Die Verbindungselemente 88d sind als Kupferschienen ausgebildet. Die Verbindungselemente 88d sind, insbesondere zusätzlich, zur Kühlung des jeweiligen Leistungselements 30d, 32d vorgesehen, wodurch vorteilhaft auf zusätzliche Kühlelemente verzichtet werden kann. Die Verbindungselemente 88d sind dazu vorgesehen, eine von dem jeweiligen Leistungselement 30d, 32d im Betrieb erzeugte Wärmenergie zumindest teilweise über ein Lagerschild eines Elektromotors (nicht dargestellt) abzuführen. Grundsätzlich könnte eine Leiterplatte zur Verbindung eines Grundelements und eines Seitenelements auch genau ein Verbindungselement oder zumindest vier Verbindungselemente umfassen. Ferner könnte eine Leiterplatte auch wenigstens ein semiflexibles und/oder flexibles Verbindungselement umfassen. Darüber hinaus könnte ein Verbindungselement dazu vorgesehen sein, eine im Betrieb erzeugte Wärmenergie auch über ein Grundgehäuse und/oder einen Gehäusedeckel abzuführen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005012404 A1 [0002]
DE 102015214465 A1 [0003]

Claims

Steuervorrichtung (10a-d), insbesondere Lenkungssteuervorrichtung, mit einer Ansteuerelektronik (12a-d) zur Ansteuerung eines Elektromotors (14a) und mit wenigstens einer Leiterplatte (16a-d), auf welcher die Ansteuerelektronik (14a-d) zumindest teilweise angeordnet ist und welche wenigstens ein formstabiles und senkrecht zu einer Rotationsachse (18a-b) des Elektromotors (14a) angeordnetes Grundelement (20a-d) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (16a-d) wenigstens ein formstabiles Seitenelement (22a-d, 24a-d) umfasst, welches beweglich und/oder bewegbar mit dem Grundelement (20a-d) verbunden ist.
Steuervorrichtung (10a-d) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundelement (20a-d) und das Seitenelement (22a-d, 24a-d) derart relativ zueinander angeordnet sind, dass das Grundelement (20a-d) und das Seitenelement (22a-d, 24a-d) bei einer Betrachtung in Richtung der Rotationsachse (18a-b) überdeckungsfrei sind.
Steuervorrichtung (10a-d) nach Anspruch 1 oder2, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundelement (20a-d) und das Seitenelement (22a-d, 24a-d) winklig relativ zueinander angeordnet sind und einen Winkel (α₁, α₂) von zumindest 100° und/oder von höchstens 170° einschließen.
Steuervorrichtung (10a-d) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Seitenelement (22a-d, 24a-d) zumindest bei einer Betrachtung senkrecht zur Rotationsachse (18a-b) ausgehend von dem Grundelement (20a-d) in eine dem Elektromotor (14a) entgegengesetzte Richtung erstreckt.
Steuervorrichtung (10a-d) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerelektronik (12a-d) zumindest ein Leistungselement (30a, 32a; 30c, 32c; 30d, 32d) umfasst, welches auf dem Seitenelement (22a-d, 24a-d) angeordnet ist.
Steuervorrichtung (10a-d) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (16a-d) formstabil ausgebildet ist und zur Verbindung des Grundelements (20a-d) und des Seitenelements (22a-d, 24a-d) wenigstens ein plastisch verformbares Verbindungselement (88d) umfasst.
Steuervorrichtung (10d) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (88d) zumindest teilweise aus einem thermisch leitfähigen Material besteht und zur Kühlung wenigstens eines Leistungselements (30d, 32d) der Ansteuerelektronik (12d) vorgesehen ist.
Steuervorrichtung (10a-d) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Elektronikgehäuse (42a-c), welches wenigstens ein, insbesondere an ein Lagerschild (44a; 44c) des Elektromotors (14a) angrenzendes, Grundgehäuse (46a) und wenigstens einen Gehäusedeckel (48a) umfasst und in welchem zumindest die Ansteuerelektronik (12a-d) und die Leiterplatte (16a-d) angeordnet sind.
Steuervorrichtung (10a) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Seitenelement (22a, 24a) an dem Gehäusedeckel (48a) fixiert ist und/oder über den Gehäusedeckel (48a) mit einer Gehäusemasse verbunden ist.
Steuervorrichtung (10a-d) nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch wenigstens ein Kühlelement (34a, 36a; 34c, 36c), welches zumindest einem Leistungselement (30a, 32a; 30c, 32c; 30d, 32d) der Ansteuerelektronik (12a-d) zugeordnet und dazu vorgesehen ist, eine von dem Leistungselement (30a, 32a; 30c, 32c; 30d, 32d) im Betrieb erzeugte Wärmenergie zumindest teilweise über eine Seitenwand (50a, 52a) des Grundgehäuses (46a) und/oder des Gehäusedeckels (48a) abzuführen.
Steuervorrichtung (10c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens einen Motorkontakt (26c, 28c) zum elektrischen Anschluss des Elektromotors, wobei der Motorkontakt (26c, 28c) auf dem Seitenelement (22c, 24c) angeordnet ist.
Steuervorrichtung (10a-c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (16a-c) wenigstens ein formstabiles weiteres Seitenelement (22a-c, 24a-c) umfasst, welches beweglich und/oder bewegbar mit dem Grundelement (20a-c) verbunden ist und welches zu dem Seitenelement (22a-c, 24a-c) zumindest im Wesentlichen spiegelsymmetrisch bezüglich einer senkrecht zum Grundelement (20a-c) ausgerichteten Mittenebene (54a) ausgebildet ist.
Steuervorrichtung (10b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine weitere Leiterplatte (56b), welche beabstandet zu der Leiterplatte (16b) angeordnet ist und welche elektrisch mit der Leiterplatte (16b) verbunden ist.
Aktuatorbaugruppe (58a), insbesondere Lenkaktuator, mit zumindest einem Elektromotor (14a), welcher eine Rotationsachse (18a-b) aufweist, und mit wenigstens einer Steuervorrichtung (10a-d) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Lenksystem (60a) mit zumindest einer Aktuatorbaugruppe (58a) nach Anspruch 14.