DE19523822C2 - Elektrische Servolenkungsschaltung - Google Patents
Elektrische ServolenkungsschaltungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Servolenkungsschal
tung mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen, welche einen Motor über eine Brückenschaltung treibt
und steuert, um ein Hilfslenkmoment zu erzeugen und dadurch
eine Lenkbewegung des Lenkrades eines Kraftfahrzeuges in Ab
hängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges zu unter
stützen. Eine solche Schaltung zeigt die JP 5-243305 A.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine elektrische
Servolenkungsschaltung, bei der ein Trägerelement zusammen
mit einem Verbinder integral mit den Verdrahtungen ausgebil
det ist, um eine Miniaturisierung der Einrichtung zu erzielen
und die Herstellungskosten zu verringern.
Fig. 3 ist ein Schaltbild einer allgemeinen elektrischen Ser
volenkungsschaltung, wie sie in der älteren Anmeldung
DE 44 10 061 A1 beschrieben ist. In Fig. 3 wird ein Motor 40
zur Lieferung eines Hilfsdrehmomentes an ein nicht
dargestelltes Lenkrad eines Kraftfahrzeuges von einer
Batterie 41 mit einem Motorstrom IM versorgt und angetrieben.
Die Brummkomponente des Motorstroms IM wird von einem Konden
sator 42 großer Kapazität (von etwa 3600 µF) absorbiert und
mit einem Nebenschlußwiderstand 43 abgetastet. Ferner wird
der Motorstrom IM in Abhängigkeit von der Größe und der Rich
tung eines Hilfsdrehmomentes mittels einer Brückenschaltung
44 geschaltet, die eine Vielzahl von Halbleiterschaltelemen
ten Q1 bis Q4 aufweist, beispielsweise Feldeffekttransistoren
(kurz FETs).
Der Kondensator 42 ist an seinem einen Ende über eine lei
tende Verbindung L1 mit Masse verbunden. Die Halbleiter
schaltelemente Q1 bis Q4 sind mit Verdrahtungsmustern P1 und
P2 brückenmäßig geschaltet und bilden die Brückenschaltung
44. Ferner verbinden diese Verdrahtungsmuster P1 und P2 diese
Brückenschaltung 44 mit dem Nebenschlußwiderstand 43. Der
Ausgangsanschluß der Brückenschaltung 44 wird von einem Ver
drahtungsmuster P3 gebildet.
Der Motor 40 und die Batterie 41 sind an die Brückenschaltung
44 durch einen Verbinder 45 angeschlossen, der eine Vielzahl
von Leitungsanschlüssen aufweist. Der Motor 40, die Batterie
41 und der Verbinder 45 sind über eine externe Verdrahtung L2
verbunden. Der Motorstrom IM wird, falls erforderlich, durch
ein normalerweise offenes Relais 46 unterbrochen. Das Ralais
46, der Kondensator 42 und der Nebenschlußwiderstand 43 sind
miteinander durch ein Verdrahtungsmuster P4 verbunden. Der
Verbinder 45 ist über ein Verdrahtungsmuster P5 mit Masse
verbunden. Das Verdrahtungsmuster P3, welches den Ausgang der
Brückenschaltung 44 bildet, ist mit dem Verbinder 45 verbun
den.
Der Motor 40 wird von einer Treiberschaltung 47 über die
Brückenschaltung 44 angetrieben. Außerdem treibt diese Trei
berschaltung 47 das Relais 46. Die Treiberschaltung 47 ist
über eine leitende Verbindung L3 mit der Erregerspule des Re
lais 46 und über eine leitende Verbindung L4 mit der Brücken
schaltung 44 verbunden. Der Motorstrom IM wird von einer Mo
torstrom-Abtasteinrichtung 48 an den gegenüberliegenden Enden
des Nebenschlußwiderstandes 43 abgetastet. Die Treiberschal
tung 47 und die Motorstrom-Abtasteinrichtung 48 bilden die
peripheren Schaltungselemente eines nachstehend beschriebenen
Mikrocomputers.
Das Lenkdrehmoment T des Lenkrades wird von einem Drehmoment
sensor 50 gemessen, während die Geschwindigkeit V des Fahr
zeuges von einem Geschwindigkeitssensor 51 gemessen wird.
Der Mikrocomputer 55, der eine ECU bildet, berechnet ein
Hilfsdrehmoment auf der Basis des Lenkdrehmomentes T und der
Fahrzeuggeschwindigkeit V und erzeugt ein Antriebssignal, das
dem Hilfsdrehmoment entspricht, und zwar auf der Basis des
Motorstromes IM, der zu ihm zurückgeführt wird. Ein Drehrich
tungsbefehl Do und ein Stromsteuerwert Io zur Steuerung der
Brückenschaltung 44 werden als Treibersignale an die Treiber
schaltung 47 abgegeben.
Der Mikrocomputer 55 weist folgendes auf: eine Motorstrom-
Entscheidungseinrichtung 56 zur Erzeugung eines Motorstrombe
fehls Im, der dem Drehrichtungsbefehl Do und dem Hilfsdrehmo
ment des Motors 40 entspricht; eine Subtraktionseinrichtung
57 zum Berechnen einer Stromabweichung ΔI zwischen dem Mo
torstrombefehl Im und dem Motorstrom IM; und eine PID-Rechen
einrichtung 58 zum Berechnen von Korrekturwerten mit propor
tionalen Anteilen (P), integralen Anteilen (I) und Differen
tialanteilen (D) aus der Stromabweichung ΔI, um einen Steuer
stromwert Io zu erzeugen, der einem Impulsdauermodulations-
Tastverhältnis entspricht.
Ferner weist der Mikrocomputer 55 einen A/D-Wandler und einen
Impulsdauermodulations-Zeitgeber auf und hat eine Selbstdia
gnosefunktion, obwohl diese nicht eigens dargestellt sind.
Der Mikrocomputer 55 führt stets eine Selbstdiagnose durch,
wenn das System normal arbeitet, und wenn eine Anormalität
auftritt, wird er das Relais 46 über die Treiberschaltung 47
öffnen, um den Motorstrom IM zu unterbrechen. Der Mikrocompu
ter 55 ist über eine leitende Verbindung L5 mit der Treiber
schaltung 47 verbunden.
Im allgemeinen haben die Schaltungselemente 42 bis 44, die
Verdrahtungsmuster P1 bis P5 und die leitenden Verbindungen
L1 und L2, die zwischen dem Motor 40 und der Batterie 41 vor
handen sind, eine erhebliche Größe, damit sie dem Motorstrom
IM mit hoher Stromstärke entsprechen können, und zwar unter
Berücksichtigung ihrer Wärmeabstrahlungseigenschaften
(Wärmewiderstandseigenschaften) und der Lebensdauer, wie es
nachstehend erläutert ist. Andererseits sind der Mikrocompu
ter 55, die peripheren Schaltungselemente einschließlich der
Treiberschaltung 47 und der Motorstrom-Abtasteinrichtung 48
sowie die leitenden Verbindungen L3 bis L5 in ihrer Größe re
duziert, so daß sie den kleinen Strömen entsprechen können
und höheren Dichteanforderungen genügen.
Fig. 4 zeigt in der Draufsicht den Aufbau einer herkömmlichen
elektrischen Servolenkungsschaltung, wie in der DE 44 10 061 A1
beschrieben, und die Komponenten Q1 bis Q4, 42 bis 45 und 55
sind die gleichen wie in Fig. 3. In Fig. 4 wird jedes der
Halbleiterschaltelemente Q1 bis Q4 von einem Paar von
Feldeffekttransistoren (FETs) gebildet, die mit Harz
überzogen sind; der Kondensator 42 mit großer Kapazität wird
von drei Kondensatoren gebildet, und der Mikrocomputer 55
wird von einer integrierten Schaltung auf einem Chip
gebildet. Ferner sind die peripheren Schaltungselemente, Ver
drahtungsmuster und leitenden Verbindungen weggelassen, um
die Darstellung weniger komplex zu machen, und es sind nur
repräsentative Bauelemente dargestellt.
Eine isolierte gedruckte Leiterplatte 2 ist auf der Bodenflä
che eines kastenförmigen Metallrahmens 1 angebracht, der
sowohl als Abschirmplatte als auch als Wärmeabstrahlungs
platte fungiert. Mit der Innenseite des Metallrahmens 1 ist
die eine Endseite von jeder der Wärmeabstrahlungsplatten 3
verbunden, die beispielsweise aus Aluminium bestehen. Die
Schaltungselemente 42 bis 45 und 55 sind auf der isolierten
gedruckten Leiterplatte 2 angebracht. Die Halbleiterschalt
elemente Q1 bis Q4 sind mit der anderen Endseite der Wärmeab
strahlungsplatte 3 verbunden.
Leitende Platten 4a bis 4e entsprechen den jeweiligen Ver
drahtungsmustern P1 bis P5. Für diese leitenden Platten wer
den auf der isolierten gedruckten Leiterplatte 2 leitende
Platten verwendet, die breiter und dicker sind als die ande
ren Verdrahtungsmuster, um ausschließlich einem großen Strom
zu entsprechen.
Als nächstes wird der Betrieb der herkömmlichen elektrischen
Servolenkungsschaltung gemäß Fig. 4 unter Bezugnahme auf Fig.
3 erläutert.
Das Lenkdrehmoment T, das von dem Drehmomentsensor 50 gemes
sen wird, und die Geschwindigkeit V, die von dem Geschwindig
keitssensor 51 gemessen wird, werden in den Mikrocomputer 55
eingegeben, und auch der Motorstrom IM von dem Nebenschlußwi
derstand 43 wird zu dem Mikrocomputer 55 zurückgekoppelt. Auf
der Basis dieser Eingangssignale erzeugt der Mikrocomputer 55
einen Drehrichtungsbefehl Do für die Servolenkung und einen
Stromsteuerwert Io, der einem Lenkdrehmomentwert entspricht,
und gibt diese Signale über die leitende Verbindung L5 an die
Treiberschaltung 47.
Die Treiberschaltung 47 schließt in ihrem stabilen Treiberzu
stand das normalerweise offene Relais 46 mit ihrem Befehl
über die leitende Verbindung L3. Wenn ein Drehrichtungsbefehl
Do und ein Stromsteuerwert Io eingegeben werden, so erzeugt
die Treiberschaltung 47 ein Impulsdauermodulations-Treiber
signal und legt es über die leitende Verbindung L4 an jedes
der Halbleiterschaltelemente Q1 bis Q4 der Brückenschaltung
44 an.
Auf diese Weise wird der Motorstrom IM von der Batterie 41
dem Motor 40 zugeführt, und zwar durch die externe Verdrah
tung L2, den Verbinder 45, das Ralais 46, das Verdrahtungs
muster P4, den Nebenschlußwiderstand 43, das Verdrahtungs
muster P1, die Brückenschaltung 44, das Verdrahtungsmuster
P3, den Verbinder 45 und die externe Verdrahtung L2. Der Mo
tor 40 wird mit diesem Motorstrom IM angetrieben und gibt ein
Hilfsdrehmoment mit einem vorgegebenen Wert in einer vorgege
benen Richtung ab.
Zu diesem Zeitpunkt wird der Motorstrom IM über den Neben
schlußwiderstand 43 und die Motorstrom-Abtasteinrichtung 48
gemessen und zu der Subtraktionseinrichtung 57 des Mikrocom
puters 55 zurückgeführt, so daß er mit dem Motorstrombefehl
Im zusammenpaßt, der von der Motorstrom-Entscheidungseinrich
tung 56 abgegeben wird. Der Motorstrom IM enthält auch eine
Brummkomponente, die durch den Schaltbetrieb der mit Impuls
dauermodulation betriebenen Brückenschaltung 44 hervorgerufen
wird, aber diese wird von dem Kondensator 42 mit großer Kapa
zität geglättet und gesteuert.
Der Wert des Motorstromes IM, der von dieser Art von elektri
scher Servolenkungsschaltung gesteuert wird, liegt jedoch bei
etwa 25 A, auch für einen Kleinwagen, und erreicht einen Wert
von 60 bis 80 A für einen Kompaktwagen. Aus diesem Grunde
müssen die Halbleiterschaltelemente Q1 bis Q4, welche die
Brückenschaltung 44 bilden, in Abhängigkeit von dem Wert des
Motorstromes IM in ihren Größenabmessungen vergrößert werden,
und in der dargestellen Weise muß eine Vielzahl von Halblei
terschaltelementen parallelgeschaltet werden, damit die Er
zeugung von Wärme reduziert werden kann, wenn sie eingeschal
tet sind oder im Impulsdauermodulationsbetrieb geschaltet
werden.
Ferner werden die oben beschriebenen Wärmeabstrahlungsplatten
3 benötigt, um die Wärme abzustrahlen, die von den Halblei
terschaltelementen Q1 bis Q4 erzeugt wird. Wenn der Motor
strom IM ansteigt, müssen die Halbleiterschaltelemente Q1 bis
Q4 in ihrer Anzahl vergrößert werden, und zur gleichen Zeit
müssen die Wärmeabstrahlungsplatten 3 größere Abmessungen er
halten.
Weiterhin werden die Verdrahtungsmuster P1, P2 und P4, die
von den Anschlüssen des Verbinders 45 durch das Relais 46,
den Nebenschlußwiderstand 43 und die Brückenschaltung 44 zur
Masse führen, sowie das Verdrahtungsmuster P3, das von der
Brückenschaltung 44 zu dem Motor 40 führt, physisch länger
werden im Verhältnis zu der Zunahme des Motorstromes IM, der
Anzahl von Halbleiterschaltelementen Q1 bis Q4 und der Größe
der Wärmeabstrahlungsplatten 3.
Wenn der Temperaturanstieg wegen der Wärmeerzeugung, hervor
gerufen durch einen Spannungsabfall an jedem der Verdrah
tungsmuster P1 bis P5, größer wird, besteht infolgedessen die
Möglichkeit, daß die Wärmewiderstandseigenschaften und die
Lebensdauer der Verdrahtungsmuster P1 bis P5 schlechter wer
den. Um dies zu vermeiden, werden daher bei herkömmlichen
elektrischen Servolenkungsschaltungen die Verdrahtungsplatten
4a bis 4e mit großen Breiten und Dicken ausschließlich für
einen hohen Strom verwendet, wie es in Fig. 4 dargestellt
ist. Dies bewirkt jedoch eine Zunahme der Größe bzw. Abmes
sungen der isolierten gedruckten Leiterplatte 2.
Weiterhin werden der Kondensator 42, der Nebenschlußwider
stand 43 und das Relais 46 in ihren Abmessungen größer, wenn
der Motorstrom IM größer wird, und wenn diese Komponenten auf
der isolierten gedruckten Leiterplatte 2 montiert sind, so
wird eine Zunahme des Montageraumes eine Zunahme der Größe
der isolierten gedruckten Leiterplatte 2 bewirken.
In der oben erwähnten Weise sind bei der herkömmlichen elek
trischen Servolenkungsschaltung der Kondensator 42, der Ne
benschlußwiderstand 43, die Brückenschaltung 44, die Wärmeab
strahlungsplatte 3 und die Verdrahtungsplatten 4a bis 4e
(Verdrahtungsmuster P1 bis P5), die einem großen Strom ent
sprechen, auf der isolierten gedruckten Leiterplatte 2 mon
tiert, so daß die isolierte gedruckte Leiterplatte 2 eben
falls in ihren Abmessungen zunehmen wird, wenn die Schal
tungselemente 42 bis 44 und die Verdrahtungsmuster P1 bis P5
in ihrer Größe zunehmen. Infolgedessen tritt das Problem auf,
daß das Gewicht der Vorrichtung zunimmt, die Kosten steigen
und die Möglichkeiten schlechter werden, die Elemente an der
Vorrichtung zu montieren.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, zur Vermei
dung dieser Schwierigkeiten eine elektrische Servolenkungs
schaltung anzugeben, die sich in ihren Abmessungen und den
aufzuwendenden Kosten reduzieren läßt.
Zu diesem Zweck wird gemäß einem Aspekt der Erfindung eine
elektrische Servolenkungsschaltung angegeben, die u. a. folgendes
aufweist: einen Mikrocomputer und eine Brückenschaltung, ein
schließlich einer Vielzahl von Halbleiterschaltelementen zum
Schalten eines Motorstromes, der von einer Batterie abgegeben
wird, um einen Motor auf der Basis eines Ausgangssignals von
dem Mikrocomputer zu treiben. Die Schaltung weist ferner Ver
drahtungsmuster, um einen großen Strom fließen zu lassen,
eine isolierte gedruckte Leiterplatte, um darauf den Mikro
computer zu montieren, sowie eine Wärmeabstrahlungsplatte
auf, um darauf die Halbleiterschaltelemente zu montieren. Die
Verdrahtungsmuster weisen Metallplatten auf, die durch ein
Einformverfahren fixiert sind, und die Wärmeabstrahlungsplatte
und die isolierte gedruckte Leiterplatte sind über einen vor
gegebenen Raum überlappt. Mit einer derartigen Anordnung wird
die erzeugte Wärme der Halbleiterschaltelemente, hervorgeru
fen durch eine Zunahme des Motorstromes, in wirksamer Weise
über die Wärmeabstrahlungsplatte abgestrahlt. Infolgedessen
kann die elektrische Servolenkungsschaltung hinsichtlich ih
rer Größe und der Kosten reduziert werden.
Bei der Erfindung ist
ein Abstützteil zur Aufrechterhaltung des vorgegebenen Zwi
schenraumes zwischen der Wärmeabstrahlungsplatte und der iso
lierten gedruckten Leiterplatte vorgesehen und hält die Me
tallplatten fest. Außerdem sind der Kondensator und der Nebenschlußwiderstand an
den Verdrahtungsmustern angebracht, die von dem Tragteil bzw.
dem Abstützteil fest gehalten sind. Bei einer derartigen Anordnung wird der Zu
sammenbau der elektrischen Servolenkungsschaltung erleich
tert.
Gemäß einer weiteren Fortbildung der Erfindung wird eine
elektrische Servolenkungsschaltung angegeben, die u. a.
folgendes aufweist: einen Motor zur Abgabe eines Hilfs
drehmomentes an ein Lenkrad eines Fahrzeuges; eine Batterie
zur Lieferung eines Motorstromes zum Treiben des Motors;
einen Verbinder zum Verbinden des Motors und der Batterie mit
der Brückenschaltung; einen Drehmomentsensor zum Messen eines
Lenkdrehmomentes des Lenkrades und einen Geschwindigkeits
sensor zur Messung der Geschwindigkeit des Fahrzeuges. Der
Mikrocomputer ist mit peripheren Schaltungselementen zum
Berechnen des Hilfsdrehmomentes ausgebildet, und zwar auf der
Basis des Lenkdrehmomentes des Lenkrades und der Geschwindig
keit des Fahrzeuges, und zur Erzeugung eines Treibersignals
zur Steuerung der Brückenschaltung, und zwar auf der Basis
des zu ihm zurückgeführten Mo
torstromes. Leitende Verbindungen dienen zum Verbinden des
Mikrocomputers und der peripheren Schaltungselemente mit der
Brückenschaltung; und auf der isolierten gedruckten Leiter
platte sind periphere Schaltungselemente montiert. Die
Verdrahtungsmuster dienen hier auch dazu, den Nebenschluß
widerstand und die Brückenschaltung zu verbinden. Der Motor
strom wird in Abhängigkeit vom Hilfsdrehmoment geschaltet.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gemäß der Er
findung ist der Verbinder integral mit dem Abstützteil
ausgebildet und hat Ausdehnungs- oder Verlängerungs
anschlußbereiche, wobei die Ausdehnungsanschlußbereiche einen
Teil der Verdrahtungsmuster bilden und mit Leitungen der
Halbleiterschaltelemente verbunden sind, die auf der
Wärmeabstrahlungsplatte montiert sind. Mit
einer derartigen Anordnung wird die Montage der elektrischen
Servolenkungsschaltung ebenfalls erleichtert.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gemäß der Er
findung weisen die leitenden Verbindungen ein flexibles Sub
strat auf. Mit einer derartigen Anordnung wird die Montage
der elektrischen Servolenkungsschaltung ebenfalls erleich
tert.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gemäß der Er
findung ist die isolierte gedruckte Leiterplatte mit einer
Abschirmplatte abgedeckt, um elektromagnetisches Rauschen ab
zuschirmen. Auch dies trägt zur Verbesserung der elektrischen
Servolenkungsschaltung bei.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gemäß der Er
findung ist zumindest ein Teil der peripheren Schaltungsele
mente auf einem flexiblen Substrat angeordnet. Auch dies
trägt dazu bei, die Montage und Wirkungsweise der elektri
schen Servolenkungsschaltung zu verbessern.
Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer
Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von Ausfüh
rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in
Fig. 1 einen Querschnitt zur Erläuterung einer elektrischen
Servolenkungsschaltung gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
Fig. 2 eine Draufsicht zur Erläuterung der elektrischen Ser
volenkungsschaltung gemäß der Erfindung;
Fig. 3 ein Schaltbild zur Erläuterung einer allgemeinen
elektrischen Servolenkungsschaltung; und in
Fig. 4 eine Draufsicht zur Erläuterung des Aufbaus einer
herkömmlichen elektrischen Servolenkungsschaltung.
Fig. 1 zeigt im Querschnitt den Aufbau einer ersten Ausfüh
rungsform gemäß der Erfindung, und Fig. 2 zeigt eine Drauf
sicht dieser Ausführungsform, wobei eine isolierte Leiter
platte 2 entfernt ist. In den Fig. 1 und 2 haben die Bezugs
zeichen Q1 bis Q4, 42 bis 46, 55, L1, L3 und L4 die gleiche
Bedeutung wie in den Fig. 3 und 4. Die Bezugszeichen 1 und
3A bezeichnen einen Metallrahmen und eine Wärmeabstrahlungs
platte und entsprechen somit den Komponenten 1 und 3 bei der
herkömmlichen Anordnung gemäß Fig. 3 und 4. Es darf darauf
hingewiesen werden, daß der Schaltungsaufbau nicht darge
stellt ist und daß der übliche Schaltungsbetrieb der gleiche
ist, der anhand der Fig. 3 und 4 erläutert worden ist, so daß
eine erneute Beschreibung an dieser Stelle entbehrlich er
scheint.
Bei dieser Ausführungsform sind ein Mikrocomputer 55, peri
phere Schaltungselemente für einen kleinen Strom, wie z. B.
eine Schnittstelle, eine Stromversorgungsschaltung, eine Lo
gikschaltung und eine Signalverarbeitungsschaltung sowie die
Treiberschaltung 47 gemäß Fig. 3 auf der isolierten gedruck
ten Leiterplatte 2 montiert. Ferner sind nicht dargestellte
Sensorsignalverbinder, die mit dem Drehmomentsensor 50 und
dem Geschwindigkeitssensor 51 zu verbinden sind (vgl. Fig.
3), auf der isolierten gedruckten Leiterplatte 2 vorgesehen.
Die Wärmeabstrahlungsplatte 3A fungiert auch als Abschirm
platte für den unteren Bereich der Schaltungsanordnung, und
der Metallrahmen 1 mit der Abschirmplatte 1A ist mit der Wärmeabstrahlungsplatte 3
elektrisch verbunden, um eine vollständige Abschirmungskon
struktion zu bilden und elektromagnetisches Rauschen von der
isolierten gedruckten Leiterplatte 2 abzuschirmen.
Die Halbleiterschaltelemente Q1 bis Q4 sind auf der Wärmeab
strahlungsplatte 3A mittels einer nicht dargestellten iso
lierten Platte montiert. Die Halbleiterschaltelemente Q1 und
Q4, welche eine Brückenschaltung 44 bilden, weisen beispiels
weise acht Leistungs-MOSFETs auf, die mit Harz überzogen sind
(wobei zwei für jeden Zweig vorgesehen sind).
Die von den Halbleiterschaltelementen Q1 bis Q4 erzeugte
Wärme wird in wirksamer Weise über die isolierte Platte zu
der Wärmeabstrahlungsplatte 3A übertragen, von der die Wärme
in die Luft abgestrahlt wird.
Die Bezugszeichen 14a bis 14d bezeichnen Gruppen einer Viel
zahl von Leitungsanschlüssen der Halbleiterschaltelemente Q1
bis Q4. Eine Leitung 14e entspricht einem Teil einer leiten
den Verbindung L3 des Relais 46.
Das Bezugszeichen 5 bezeichnet ein isoliertes Tragteil oder
Abstützteil, das zwischen der Wärmeabstrahlungsplatte 3A und
der isolierten gedruckten Leiterplatte 2 dazwischengesetzt
ist. Das isolierte Abstützteil 5 hält einen vorgegebenen Zwi
schenraum zwischen der Wärmeabstrahlungsplatte 3A und der
isolierten gedruckten Leiterplatte 2 aufrecht, und innerhalb
des vorgegebenen Zwischenraumes sind der Kondensator 42, der
Nebenschlußwiderstand 43, der Verbinder 45 und das Relais 46
montiert.
Die isolierte gedruckte Leiterplatte 2 und die Wärmeabstrah
lungsplatte 3A haben das Abstützteil 5 zwischeneinander und
sind über einen vorgegebenen Zwischenraum überlappt angeord
net.
Die Kondensatoren 42 sind über einen Elektrodenanschluß 42a
an die Verdrahtungsmuster P4 und P5 auf dem Abstützteil 5 an
gelötet. Der Elektrodenanschluß 42a auf der Masseseite (-)
des Kondensators 42 ist mit dem Masseanschluß des Verbinders
45 verbunden, und der Elektrodenanschluß 42a auf der positi
ven Seite (+) des Kondensators 42 ist mit dem Nebenschlußwi
derstand 43 verbunden.
Der Verbinder 45 ist in Form eines Rahmens als Monoblockform
teil an dem Abstützteil 5 angebracht, beispielsweise durch
Einsatz-Harzformen, und er hat Ausdehnungsanschlußbereiche
45a an seiner Innenseite. Die Ausdehnungsanschlußbereiche 45a
bilden einen Teil der Verdrahtungsmuster P1 bis P5 und sind
elektrisch mit den Leitungsanschlußgruppen 14a bis 14d ver
bunden.
Die äußeren Anschlußbereiche des Verbinders 45 sind mit dem
Motor 40 und der Batterie 41 über externe Verdrahtungsmuster
L2 zu verbinden, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Der Ver
binder 45 kann mit vorstehenden Stiften oder mit Verbindungs
anschlüssen vom Schraubentyp ausgebildet sein.
Der Relais-Kontaktanschluß des Relais 46 auf der Seite der
Batterie 41 ist mit dem Batterieanschluß des Verbinders 45
verbunden, während der Relais-Kontaktanschluß auf der Seite
der Brückenschaltung 44 über eine Leitung 42a mit dem Konden
sator 42 und dem Nebenschlußwiderstand 43 verbunden ist.
Somit sind der Kondensator 42 mit großer Kapazität, der Ne
benschlußwiderstand 43, der Verbinder 45 und das Relais 46,
die einen großen Montageraum erfordern, an dem Abstützteil 5
angebracht, das als Zwischenschicht der Anordnung positio
niert ist, und sie sind elektrisch mit den Leitungsanschluß
gruppen 14a bis 14d der Halbleiterschaltelemente Q1 bis Q4
verbunden, die auf der Wärmeabstrahlungsplatte 3A montiert
sind.
Somit wird der Grad der konstruktiven Gestaltungsfreiheit
zwischen den Anschlußbereichen des Kondensators 42, des Ne
benschlußwiderstandes 43 und des Relais 46 und zwischen den
Ausdehnungsanschlußbereichen 45a des Verbinders 45 groß, und
die Länge der Verdrahtung kann in kompakter und effektiver
Weise verkürzt werden.
Weiterhin spart die isolierte gedruckte Leiterplatte 2, die
auf dem oberen Bereich des Abstützteiles 5 angeordnet ist,
verwendbaren Raum ein, so daß sie in ihrer Größe verringert
werden kann.
Der Metallrahmen 1, der zu einer Abschirmplatte 1A wird, be
deckt die isolierte gedruckte Leiterplatte 2 vollständig in
Zusammenwirkung mit der Wärmeabstrahlungsplatte 3A und sperrt
in zuverlässiger Weise den Einfluß von elektromagnetischem
Rauschen, das sonst auf die isolierte gedruckte Leiterplatte
2 einwirken kann.
Auch wenn das Relais 46 an dem Abstützteil 5 montiert worden
ist, kann es an jeder beliebigen externen Position vorgesehen
sein. In einem Falle, in welchem das Relais somit in einer
externen Position vorgesehen ist, ist der Montageraum nicht
so begrenzt, daß diese Ausführungsform mit einem größeren
Strom beaufschlagt werden kann oder sich in ihren Abmessungen
weiter reduzieren läßt.
Während der Nebenschlußwiderstand 43 aus einem einzigen Ne
benschlußwiderstand besteht und das Relais 46 aus einem ein
zigen Relais besteht, kann eine Vielzahl von Nebenschlußwi
derständen 43 und Relais 46 parallelgeschaltet werden, um
einen größeren Strom aufzunehmen.
Unter der Annahme, daß der Motor 40 ein Gleichstrommotor ist,
ist die Brückenschaltung 44 aus vier Halbleiterschaltelemen
ten Q1 bis Q4 aufgebaut worden; wenn aber ein bürstenloser
Motor als Motor 40 verwendet wird, kann die Brückenschaltung
44 auch aus sechs Halbleiterschaltelementen aufgebaut werden.
Wenn alle oder ein Teil der peripheren Schaltungselemente,
abgesehen von dem Mikrocomputer 55, aber beispielsweise die
Motorstrom-Abtasteinrichtung 48 usw. auf einem flexiblen Sub
strat angeordnet sind, welches die leitenden Verbindungen L3
und L4 bildet, kann die Motorstrom-Abtasteinrichtung 48 in
der Nähe des Nebenschlußwiderstandes 43 vorgesehen sein. In
folgedessen hat eine solche Anordnung ausgezeichnete Eigen
schaften hinsichtlich eines sehr geringen Rauschens, wobei
zugleich die Genauigkeit der Messung gesteigert wird. Da wei
terhin die peripheren Schaltungselemente in Form von zwei
Schritten anzuordnen sind, kann eine weitere Miniaturisierung
realisiert werden.
Claims (6)
1. Elektrische Servolenkungsschaltung mit
einem Mikrocomputer (55),
einer Brückenschaltung (44), die eine Vielzahl von Halb leiterschaltelementen (Q1 bis Q4) aufweist, um auf der Basis eines Ausgangssignals von dem Mikrocomputer (55) einen von einer Batterie (41) abgegebenen Motorstrom zu schalten, um einen Motor (40) anzutreiben,
einem Kondensator (42) zum Absorbieren einer Brummkom ponente des Motorstroms, der von der Batterie (41) ge liefert wird;
einem Nebenschlußwiderstand (43), um den Motorstrom ab zutasten;
einem Verdrahtungsmuster (P1 bis P5) zum Verbinden der Halbleiterschaltelemente (Q1 bis Q4),
einer isolierten gedruckten Leiterplatte (2) zur Montage des Mikrocomputers (55) und
einer Wärmeabstrahlungsplatte (3A) zur Montage der Halb leiterschaltelemente (Q1 bis Q4) und zur Abstrahlung der von den Halbleiterschaltelementen (Q1 bis Q4) im Betrieb erzeugten Wärme an die Umgebung,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Verdrahtungsmuster (P1 bis P5), um einen großen Strom fließen zu lassen, Metallplatten aufweist, die durch ein Einformverfahren fixiert sind,
die Wärmeabstrahlungsplatte (3A) und die isolierte ge druckte Leiterplatte (2) einander mit einem vorgegebenen Zwischenraum überlappen, und ein Abstützteil (5) zwi schen der Wärmeabstrahlungsplatte (3A) und der isolier ten gedruckten Leiterplatte (2) vorgesehen ist, um den vorgegebenen Zwischenraum aufrechtzuerhalten, wobei das Abstützteil (5) die Metallplatten fest haltert und der Kondensator (42) und der Nebenschlußwiderstand (43) an Metallplatten angebracht sind, die von dem Abstützteil (5) fest gehaltert sind.
einem Mikrocomputer (55),
einer Brückenschaltung (44), die eine Vielzahl von Halb leiterschaltelementen (Q1 bis Q4) aufweist, um auf der Basis eines Ausgangssignals von dem Mikrocomputer (55) einen von einer Batterie (41) abgegebenen Motorstrom zu schalten, um einen Motor (40) anzutreiben,
einem Kondensator (42) zum Absorbieren einer Brummkom ponente des Motorstroms, der von der Batterie (41) ge liefert wird;
einem Nebenschlußwiderstand (43), um den Motorstrom ab zutasten;
einem Verdrahtungsmuster (P1 bis P5) zum Verbinden der Halbleiterschaltelemente (Q1 bis Q4),
einer isolierten gedruckten Leiterplatte (2) zur Montage des Mikrocomputers (55) und
einer Wärmeabstrahlungsplatte (3A) zur Montage der Halb leiterschaltelemente (Q1 bis Q4) und zur Abstrahlung der von den Halbleiterschaltelementen (Q1 bis Q4) im Betrieb erzeugten Wärme an die Umgebung,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Verdrahtungsmuster (P1 bis P5), um einen großen Strom fließen zu lassen, Metallplatten aufweist, die durch ein Einformverfahren fixiert sind,
die Wärmeabstrahlungsplatte (3A) und die isolierte ge druckte Leiterplatte (2) einander mit einem vorgegebenen Zwischenraum überlappen, und ein Abstützteil (5) zwi schen der Wärmeabstrahlungsplatte (3A) und der isolier ten gedruckten Leiterplatte (2) vorgesehen ist, um den vorgegebenen Zwischenraum aufrechtzuerhalten, wobei das Abstützteil (5) die Metallplatten fest haltert und der Kondensator (42) und der Nebenschlußwiderstand (43) an Metallplatten angebracht sind, die von dem Abstützteil (5) fest gehaltert sind.
2. Elektrische Servolenkungsschaltung nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
einen Motor (40) zur Abgabe eines Hilfsdrehmomentes an ein Lenkrad eines Fahrzeuges;
eine Batterie (41) zur Lieferung eines Motorstroms, um den Motor (40) anzutreiben;
Verdrahtungsmuster (P1 bis P5), um außerdem den Neben schlußwiderstand (43) und die Brückenschaltung (44) zu verbinden,
einen Verbinder (45), um den Motor (40) und die Batterie (41) mit der Brückenschaltung (44) zu verbinden;
einen Drehmomentsensor (50), um ein Lenkdrehmoment (T) des Lenkrades zu messen, und
einen Geschwindigkeitssensor (51), um die Geschwindig keit (V) des Fahrzeuges zu messen;
wobei der Motorstrom in Abhängigkeit von dem Hilfsdreh moment geschaltet wird,
der Mikrocomputer (55) mit peripheren Schaltungselemen ten dazu ausgebildet ist, um das Hilfsdrehmoment auf der Basis des Lenkdrehmomentes (T) des Lenkrades und der Ge schwindigkeit (V) des Fahrzeuges zu berechnen und um auf der Basis eines zurückgeführten Motorstroms ein Treiber signal zu erzeugen, um die Brückenschaltung (44) zu steuern;
leitende Verbindungen (L1 bis L4) vorgesehen sind, um den Mikrocomputer (55) und die peripheren Schaltungsele mente mit der Brückenschaltung (44) zu verbinden, und auf der isolierten gedruckten Leiterplatte (2) periphere Schaltungselemente montiert sind.
einen Motor (40) zur Abgabe eines Hilfsdrehmomentes an ein Lenkrad eines Fahrzeuges;
eine Batterie (41) zur Lieferung eines Motorstroms, um den Motor (40) anzutreiben;
Verdrahtungsmuster (P1 bis P5), um außerdem den Neben schlußwiderstand (43) und die Brückenschaltung (44) zu verbinden,
einen Verbinder (45), um den Motor (40) und die Batterie (41) mit der Brückenschaltung (44) zu verbinden;
einen Drehmomentsensor (50), um ein Lenkdrehmoment (T) des Lenkrades zu messen, und
einen Geschwindigkeitssensor (51), um die Geschwindig keit (V) des Fahrzeuges zu messen;
wobei der Motorstrom in Abhängigkeit von dem Hilfsdreh moment geschaltet wird,
der Mikrocomputer (55) mit peripheren Schaltungselemen ten dazu ausgebildet ist, um das Hilfsdrehmoment auf der Basis des Lenkdrehmomentes (T) des Lenkrades und der Ge schwindigkeit (V) des Fahrzeuges zu berechnen und um auf der Basis eines zurückgeführten Motorstroms ein Treiber signal zu erzeugen, um die Brückenschaltung (44) zu steuern;
leitende Verbindungen (L1 bis L4) vorgesehen sind, um den Mikrocomputer (55) und die peripheren Schaltungsele mente mit der Brückenschaltung (44) zu verbinden, und auf der isolierten gedruckten Leiterplatte (2) periphere Schaltungselemente montiert sind.
3. Schaltung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Verbinder (45) integral mit dem Abstützteil (5)
ausgebildet ist und Ausdehnungs- oder Verlängerungsan
schlußbereiche (45a) aufweist, wobei die Ausdehnungsan
schlußbereiche (45a) einen Teil des Verdrahtungsmusters
(P1 bis P5) bilden und mit Leitungen der Halbleiter
schaltelemente (Q1 bis Q4) verbunden sind, welche auf
der Wärmeabstrahlungsplatte (3A) montiert sind.
4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die leitenden Verbindungen (L1 bis L4) ein flexibles
Substrat aufweisen.
5. Schaltung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest ein Teil der peripheren Schaltungselemente
auf dem flexiblen Substrat angeordnet ist.
6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die isolierte gedruckte Leiterplatte (2) mit einer
Abschirmungsplatte (1A) bedeckt ist, um sie gegen elek
tromagnetisches Rauschen abzuschirmen.
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