DE19544755C2

DE19544755C2 - Elektrische Servolenkeinrichtung

Info

Publication number: DE19544755C2
Application number: DE19544755A
Authority: DE
Inventors: Shuji Endo; Hiroyuki Kano; Hideaki Kawada; Yasuhiko Miyaura; Isamu Chikuma; Hiroshi Eda; Shozo Sekiya; Nobuyasu Ando; Kenichi Hayakawa
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1994-11-30
Filing date: 1995-11-30
Publication date: 2001-05-10
Anticipated expiration: 2015-12-01
Also published as: GB2295590A; US5732790A; DE19544755A1; GB2295590B; GB9523909D0; KR960017411A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Servo lenkeinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und bezieht sich auf eine elektrische Servolenkeinrichtung für die Verwendung in Fahrzeugen, wie beispielsweise Automobilen.

Es ist eine elektrische Servolenkeinrichtung bekannt, die mit einem Lenkdrehkraftsensor zur Detektion einer in ein Steuer system eingegebenen Lenkkraft, einem Elektromotor zur Aufbringen einer Hilfslenkdrehkraft auf das Lenksystem, einer Steuerschal tung zur Festlegung eines Stromwertes für den Elektromotor auf der Basis eines Ausgangssignals vom Lenkdrehkraftsensor, und eine Treiberschaltung für die Versorgung des Elektromotors mit einem Antriebsstrom, der mit dem festgelegten Stromwert der Steuer schaltung übereinstimmt, versehen ist. Die Steuerschaltung und die Treiberschaltung sind in einem eine Basisplatte enthaltenden, in Form eines rechtwinkligen Quaders ausgebildeten Gehäuse ent halten, das weit entfernt vom Lenksystem angeordnet ist.

Wenn jedoch das die Basisplatte enthaltende Gehäuse derart an einem Ort weit entfernt vom Steuersystem angeordnet ist, wird der Raum, in dem das die Basisplatte enthaltende Gehäuse angeord net ist, die Ursache dafür, daß eine Verkleinerung der Einrich tung verhindert wird.

Es wurde deswegen eine Einrichtung vorgeschlagen, in welcher die Steuerschaltung und die Treiberschaltung im Gehäuse einer Zahnstange angeordnet sind, die eines der Teile darstellt, die das Lenksystem bilden, wobei der Befestigungsraum für das oben beschriebene, die Basisplatte enthaltende Gehäuse überflüssig wird, und man somit eine kompakte Ein richtung erhält (siehe offengelegte japanische Gebrauchsmusteran meldung Nr. 63-69671).

In einer solchen elektrischen Servolenkeinrichtung ist der Platz im Gehäuse der Zahnstange begrenzt, und es werden daher die Steuerschaltung und die Treiberschaltung voneinander getrennt und entfernt voneinander im Gehäuse angeordnet.

Wenn jedoch die Steuerschaltung und die Treiberschaltung derart getrennt werden, wird nicht nur ein Kabelbaum und ein Verbinder zur gegenseitigen Verbindung der Schaltung zusätzlich erforderlich, sondern es muß auch für jede der Schaltungen ein eine Basisplatte enthaltendes Gehäuse vorgesehen werden, und dies führt zu einer Erhöhung der Herstellungskosten. Durch die zusätz lich durch einen Kabelbaum und einen Verbinder verbundenen Schal tungen werden zusätzliche Störfaktoren geschaffen (beispielsweise durch eine Zerstörung des Kabelbaums und des Verbinders, durch eine unzureichende Verbindung, u. s. w.), was die Zuverlässigkeit der Einrichtung vermindert.

Als elektrische Servolenkeinrichtung ist weiterhin eine e lektrische Servolenkeinrichtung in Form einer Zahnstangenlenkung bekannt, wie dies beispielsweise in der japanischen Gebrauchsmus terschrift Nr. 4-27743 beschrieben ist. In dieser Einrichtung sind ein Drehkraftdetektor zur Detektion der Lenkdrehkraft einer Zahnradwelle, die mit einem Lenkrad verbunden ist, und eine Steu erschaltung, die ein Steuersignal auf der Basis eines vom Dreh kraftdetektor erhaltenen Drehkraftdetektionssignals ausgibt, nahe der Zahnradwelle in einem Getriebegehäuse, das eine Zahnstange abstützt, die die Zahnradwelle und das Lenkrad miteinander ver bindet, auf einer Seite der Zahnstange untergebracht. Es ist auch eine Treiberschaltung zur Versorgung eines Elektromotors mit ei nem elektrischen Strom, der einem Steuersignal der Steuerschal tung entspricht, auf der anderen Seite der Zahnstange angeordnet. Die Treiberschaltung ist in einem Teilgehäuse enthalten, das in tegral am Getriebegehäuse befestigt ist.

In dieser elektrischen Servolenkeinrichtung sind der Dreh kraftdetektor, die Steuerschaltung und die Treiberschaltung kon zentriert um die Zahnstange herum angeordnet, wodurch die Verdrahtung zwischen den Schaltungen einfach wird und die Be einflussung durch Rauschen verhindert wird und somit die Zuver lässigkeit der Einrichtung erhöht wird. Wenn ein elektrischer Strom von der Treiberschaltung zum Elektromotor fließt, können auch andere Schaltungen, die in der Nähe der Treiberschaltung an geordnet sind, thermisch beeinflußt werden durch die Selbsterwär mung eines Schaltelements, wie beispielsweise eines Leistungs transistors, aber da der Drehkraftdetektor und die Steuerschal tung auf einer Seite der Zahnstange und die Treiberschaltung auf der anderen Seite der Zahnstange angeordnet ist, werden der Dreh kraftdetektor und die Steuerschaltung nicht durch die Wärme der Treiberschaltung beeinflußt.

Beim vorstehend beschriebenen Stand der Technik wurde das Kontaktgebiet sehr klein gemacht, und das Teilgehäuse ist integ ral mit dem Getriebegehäuse verbunden und somit wird die Wärme, die im sich selbst erwärmenden Schaltungselement im Teilgehäuse erzeugt wird, nicht auf das Getriebegehäuse, das eine hohe Wärme kapazität aufweist, sondern auf das Teilgehäuse, das nur eine kleine Wärmekapazität aufweist, übertragen, von wo sie dann in die Atmosphäre abgestrahlt wird. Somit kann beim Stand der Tech nik die vom Schaltungselement erzeugte Wärme nicht wirksam aus dem Teilgehäuse heraus abgestrahlt werden.

Somit kann der maximale elektrische, an den Elektromotor ab zugebende Strom durch den Temperaturanstieg des sich selbst er wärmenden Schaltungselements beschränkt sein, und die Lebensdauer anderer Schaltungselemente, die die Treiberschaltung bilden kann erheblich durch die Wärme des vorstehend erwähnten Schaltungsele ments vermindert werden. Somit schwankt die Schaltungscharakte ristik der Treiberschaltung durch die Wärme des sich selbst er wärmenden Schaltungselements und es wird unmöglich einen vorbe stimmten elektrischen Strom an den Elektromotor zu liefern, wo durch die Unterstützungscharakteristik der elektrischen Servo lenkeinrichtung stark schwanken kann.

Andererseits sind bei der Einrichtung, die in der vorstehend erwähnten offengelegten japanischen Gebrauchsmuster anmeldung Nr. 63-695671 beschrieben ist, ein Drehkraftdetektor zur Detektion der auf eine Zahnradwelle, die mit einem Lenkrad ver bunden ist, übertragenen Drehkraft und eine Steuerschaltung, die ein Steuersignal auf der Basis eines vom Drehkraftdetektor erhal tenden Drehkraftdetektionssignals ausgibt, nahe der Zahnstange in einem Getriebegehäuse, das in seinem Inneren eine Zahnstange trägt, die die Zahnradwelle und das Lenkrad miteinander verbin det, auf einer Seite der Zahnstange angeordnet. Eine Treiber schaltung zur Versorgung eines Elektromotors mit einem elektri schen Strom, entsprechend dem Steuersignal der Steuerschaltung, ist ebenfalls auf der anderen Seite der Zahnstange im Getriebege häuse angeordnet.

Bei dieser elektrischen Servolenkeinrichtung sind der Dreh kraftdetektor, die Steuerschaltung und die Treiberschaltung, die zusammen eine Lenksteuereinrichtung bilden, konzentriert um die Zahnstange herum angeordnet, wodurch die Verdrahtung zwischen den Schaltungen einfach wird und der Einfluß von Rauschen verhindert wird und somit die Zuverlässigkeit der Einrichtung erhöht wird. Der zum Elektromotor geführte elektrische Strom fließt auch zur Treiberschaltung und ein wärmeerzeugendes Element, wie beispiels weise ein Leistungstransistor erzeugt Wärme, und daher können an dere, nahe der Treiberschaltung angeordnete Schaltungen thermisch beeinträchtigt werden, aber da die Steuerschaltung und der Dreh kraftdetektor voneinander entfernt angeordnet sind, wobei sich die Zahnstange zwischen ihnen befindet, nimmt der thermische Einfluß auf die Steuerschaltung und den Drehkraftdetektor ab.

Im oben beschriebenen Stand der Technik ist jedoch ein alle Komponenten der Treiberschaltung, einschließlich des vorstehend erwähnten wärmeerzeugenden Elements enthaltendes Gehäuse direkt im Getriebegehäuse befestigt, und somit ist es unmöglich, daß die durch das wärmeerzeugende Element erzeugte Wärme wirksam zur Au ßenseite des Getriebegehäuses hin abgestrahlt wird.

Somit kann der maximale an den Elektromotor auszugebende elektrische Strom durch den Temperaturanstieg des wärmeerzeugen den Elements selbst begrenzt werden, und es können sich die Le bensdauern der anderen die Treiberschaltung bildenden Elemente durch die Wärme des wärmeerzeugenden Elements deut lich vermindern. Somit ist die Schaltungscharakteristik der Treiberschaltung Wärmeschwankungen durch die vom wärmeerzeu genden Element erzeugte Wärme unterworfen, und es wird unmög lich, einen vorbestimmten elektrischen Strom an den Elektro motor zu liefern, wodurch die Unterstützungscharakteristik der elektrisch betriebenen Servolenkeinrichtung stark schwan ken kann.

Es ist eine elektrische Servolenkeinrichtung eines Fahr zeuges bekannt, die so gestaltet ist, daß die Ausgangsdrehung eines Elektromotors, der eine Hilfslenkkraft liefert, durch eine Getriebevorrichtung vermindert und auf die Ausgangswelle übertragen wird, beispielsweise auf die Zahnstange einer Lenkeinrichtung, und eine manuelle Kraft, die auf ein Lenkrad ausgeübt wird, wird somit unterstützt, um die Zahnstange in einem vorbestimmten Bereich hin- und herzubewegen, um somit die Lenkung der Räder durchzuführen. In einer solchen elek trischen Servolenkeinrichtung ist eine Konstruktion vorgese hen, bei welcher eine Lenkwelle, die das Lenkrad und die Zahnstange miteinander verbindet, in zwei Teile geteilt ist, die durch eine Drehstabfeder miteinander verbunden sind, und wobei der Winkel der Verdrehung der Drehstabfeder, die durch eine Drehkraft, die auf die Lenkwelle ausgeübt wird, verdreht wird, in eine axiale Größe umgewandelt und durch ein Poten tiometer gemessen wird, wodurch eine Lenkdrehkraft detektiert werden kann.

Während des Betriebs einer solchen elektrischen Lenkein richtung erzeugen ein Elektromotor und eine ihn antreibende Treiberschaltung (einschließlich eines Widerstands etc.) Wärme, und diese Wärme wird durch ein Gehäuse geführt und ge langt zum Potentiometer, der ein Präzisionsbauteil darstellt, und so kann, wenn auch nur leicht, der Nullpunkt der detek tierten Drehkraft des Potentiometers sich verschieben. Wenn sich der Nullpunkt des Potentiometers verschiebt, so variiert das Detektionsausgangssignal des Potentiometers und es kann fälschlicherweise eine Drehkraft erkannt werden, die sich von der tatsächlichen ausgegebenen Drehkraft unterscheidet, und so kann eine nicht passende Hilfsdrehkraft ausgegeben werden.

Um eine solche Wärmeweiterleitung zu verhindern, könnte man auf die Idee kommen, das Potentiometer mit Harz oder einem ähnli chen Material mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit auf dem Ge häuse anzubringen, aber das Befestigen des Potentiometers mittels Harz, das ein elastisches Material darstellt, kann zu einer Ver schiebung des Nullpunktes der detektierten Drehkraft durch Vibra tion, Störungen und dergleichen führen, und durch die Verwendung zusätzlicher Teile erhöhen sich auch die Kosten.

Es ist weiterhin eine elektrische Servolenkeinrichtung eines Fahrzeuges bekannt, bei der die Ausgangsrotation eines Elektromo tors, der eine Hilfslenkdrehkraft liefert, durch ein Getriebe vermindert und auf eine Lenkwelle, beispielsweise eine Zahnstan ge, eines Lenkmechanismuses übertragen wird, und bei dem eine ma nuell auf das Lenkrad aufgebrachte Kraft unterstützt wird, um so mit die Zahnstange in einem vorbestimmten Bereich hin- und herzu bewegen, um so die Steuerung der Räder vorzunehmen. In einer sol chen elektrischen Servolenkeinrichtung sind ein Drehkraftsensor und eine ECU für den Antrieb eines Motors durch einen Kabelbaum oder dergleichen miteinander verbunden, wobei ein Aussenden und ein Empfangen eines elektrischen Signals zwischen ihnen durchge führt wird.

In einer solchen elektrischen Servolenkeinrichtung des Stan des der Technik sind jedoch ein Potentiometer, das als Drehkraft sensor dient und die ECU an optimalen Plätzen angeordnet, und so mit wird ein dazwischenliegender Kabelbaum zur Verbindung der beiden notwendig, was zu einer Erhöhung der Teilezahl und zu ei ner Erhöhung der Montageschritte führt.

Eine elektrische Servolenkeinrichtung der eingangs genannten Art ist aus der DE 38 44 578 C2 bekannt, bei der ein Drehkraftdetektor, eine Steuerschaltung und eine Treiber schaltung in eine Steuereinrichtung integriert sind, die seitlich an dem Gehäuse der Ser volenkeinrichtung angebracht sind. Dabei sind Teile der Schaltung auf einer starren Pla tine befestigt, die in der Steuereinrichtung angeordnet ist. Durch die räumliche Kompakt heit der bekannten Steuereinrichtung können unerwünschte Erwärmungseffekte auftre ten, die zu einer Selbststörung führen. Zudem steht die Steuereinrichtung seitlich über das Gehäuse der Servolenkeinrichtung hinaus, so daß dieses auf einer Seite eine größe re Ausdehnung als nötig erfährt. Auch ist die geringe flächenmäßige Ausdehnung bezo gen auf den Rauminhalt der Steuereinrichtung im Hinblick auf die Wärmeabstrahlung ungünstig.

Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Servolenkein richtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 insgesamt unter den Gesichts punkten einer guten Wärmeableitung und einer guten Raumausnutzung bei hoher Stör sicherheit zu optimieren.

Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Servolenkeinrichtung dadurch gelöst, daß die Steuerschaltung und zumindest Teile der Treiberschaltung integral auf einem flexiblen Schaltkreissubstrat angeordnet sind, das außenseitig das Gehäuse umgebend angeordnet ist, wobei das Schaltkreissubstrat so verformt wird, daß es einen Teil der äußeren Oberfläche des Gehäuses entlang der Form der äußeren Oberfläche bedeckt.

Durch die Verwendung eines flexiblen Schaltkreissubstrates, auf dem die Steuerschal tung und zumindest Teile der Treiberschaltung angeordnet sind, um das Gehäuse der Servolenkeinrichtung herum ergibt sich eine für die Wärmeabstrahlung günstige flä chenmäßige Erstreckung bezogen auf das Volumen der so gebildeten Steuereinrichtung. Durch die Flexibilität des Schaltkreissubstrates läßt sich eine optimale Anpassung an die Form des Gehäuses der Servolenkeinrichtung vornehmen. Das Schaltkreissubstrat kann im Prinzip bei verschiedenen Typen einer Serie eingesetzt werden. Zudem ermöglicht die Integration der Steuerschaltung und Treiberschaltung eine einfache Montage und vermeidet Störeffekte aus einer Kabel/Stecker-Verbindung.

In bevorzugter Weise wird die vorliegende Erfindung so aus geführt, daß eine Eingangswelle, über die eine Lenkdrehkraft von einem Lenkrad wirkt, eine Ausgangswelle, auf die die Lenkdrehkraft von der Eingangswelle übertragen wird, und ein Hilfslenkdreh kraftübertragungsmechanismus zur Übertragung einer Hilflenkdreh kraft, die durch einen Elektromotor erzeugt wird, in einem Gehäu se enthalten sind, und eine Steuereinrichtung mit elektronischen Schaltungen, wie beispielsweise einer Steuerschaltung und einer Treiberschaltung zur Steuerung des Antriebs des Elektromotors und zur Erzeugung der Hilfslenkdrehkraft an einem Teil des Gehäuses angeordnet sind, wobei ein sich selbst erwärmendes Schaltungsele ment der die Schaltungen der Steuereinrichtung bildenden Schalt elemente integral an einer Wandoberfläche des Gehäuses direkt oder über eine Montageplatte aus einem Material mit hoher Wärme leitfähigkeit befestigt ist.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der elektrischen Servolenkeinrichtung der vorliegenden Erfindung ist ein sich selbst erwärmendes Schaltungselement der die Schaltungen der Steuereinrichtung bildenden Schaltungselemente integral an der Wandoberfläche des Gehäuses direkt oder durch die Montageplatte aus einem hoch wärmeleitfähigen Material befestigt, und daher wird die Wärmemenge, die vom Schaltungselemenent erzeugt wird, sicher direkt oder über die Montageplatte zum Gehäuse mit der großen Wärmekapazität übertragen. Somit wird eine übermäßige Tem peraturerhöhung des sich selbst erwärmenden Schaltungselements selbst verhindert und die anderen Schaltungselemente um dieses Schaltungselement herum werden nicht thermisch beeinträchtigt.

Das Gehäuse, zu dem die Wärmemenge vom sich selbst erwärmen den Element übertragen wird, besitzt einen großen Kontaktbereich mit der Atmosphäre und gibt daher wirksam die Wärmemenge an die Atmosphäre ab.

Die elektrische Servolenkeinrichtung der vorliegenden Erfin dung ist eine elektrisch betriebene Servolenkeinrichtung mit ei ner Drehkraftdetektionsvorrichtung zur Detektion einer Lenkdreh kraft, die über ein Lenkrad über eine Eingangswelle eingegeben wird, einem Elektromotor, der eine Hilfslenkdrehkraft erzeugt, einem Reduktionsgetriebe, das sich in einem Getriebege häuse befindet, zur Übertragung der Hilfslenkdrehkraft des Elekt romotors auf eine Ausgangswelle, und einer Steuereinrichtung zur Steuerung der Hilfslenkdrehkraft des Elektromotors in Überein stimmung mit einem Ausgangssignal der Lenkdrehkraftdetektionsvor richtung, wobei nach einer bevorzugten Ausführung Schmieröl im Getriebegehäuse eingeschlossen ist, um somit das Reduktionsge triebe in einem Ölbad zu halten, wobei eine Behälterkammer, die mit dem Inneren des Getriebegehäuses verbunden ist, und die mit Schmieröl gefüllt ist, an einer äußeren peripheren Position des Getriebegehäuses vorgesehen ist, und ein Schaltelement, das eine große Menge Wärme erzeugt, das die Steuereinrichtung bildet, in der Behälterkammer enthalten ist. Bei dieser elektrischen Servo lenkeinrichtung ist Schmieröl im Getriebegehäuse eingeschlossen und das Reduktionsgetriebe wird in Öl getaucht, und das Ineinan dergreifen der Ausgabewelle und der Ausgabewelle des Elektromo tors mit dem Reduktionsgetriebe wird immer sanft gehalten, und somit wird es möglich, eine Hilfslenkkraft entsprechend der Lenk drehkraft zuverlässig auf die Ausgabewelle zu übertragen.

Zur gleichen Zeit wird das Schmieröl so geleitet, daß es den Innenraum der Behälterkammer füllt und das Schaltungselement, das eine große Wärme erzeugt, in der Behälterkammer enthalten ist, während es in das Schmieröl getaucht wird, und somit die Wärme nicht auf andere Schaltungselemente der Steuereinrichtung über tragen wird. Die Menge der Wärme des Schaltungselements, das in der Behälterkammer enthalten ist, tritt in Kontakt mit dem Schmieröl mit einer hohen Wärmekapazität, und wird somit sicher an das Schmieröl abgegeben, und somit kann eine übermäßige Tempe raturerhöhung des Schaltkreiselements verhindert werden.

Die elektrische Servolenkeinrichtung der vorliegenden Erfin dung umfaßt in vorteilhafter Weiterbildung
einen Detektor, der im Gehäuse montiert ist, zur Detektion einer auf die Lenkwelle ausgeübten Drehkraft; und
eine Treiberschaltung, die im Gehäuse montiert ist, zur An steuerung des Motors in Übereinstimmung mit der durch den Detek tor detektierten Drehkraft;
wobei das Gehäuse mit einer Fahne zur Hitzeabstrahlung im Bereich des Motors und/oder der Treiberschaltung ausgebildet ist.

Gemäß dieser Ausführung strahlt die Fahne, die im Gehäuse ausgeformt ist, Wärme ab, die vom Motor und der Treiberschaltung erzeugt wird, um die Menge der Wärme zu minimieren, die durch das Gehäuse zum Detektor geleitet wird, um somit den Einfluß der Wär me auf den Detektor zu eliminieren.

Die elektrische Servolenkeinrichtung umfaßt in vorteilhafter Ausbildung
einen Detektor, der eine Rotationswelle aufweist, die in Übereinstimmung mit einer auf die Lenkwelle angewandten Lenkkraft sich dreht, und zur Detektion des Betrags der Drehung der Rotati onswelle, um somit die Drehkraft zu detektieren;
eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Motors in Überein stimmung mit der durch den Detektor detektierten Drehkraft;
wobei der Detektor integral in der Steuereinrichtung einge schlossen ist; und
eine Befestigungsvorrichtung für die drehbare Befestigung der Steuereinrichtung zu der Rotationswelle des Detektors. Damit ist der Detektor integral in die Steuereinrichtung eingeschlos sen, und somit kann ein dazwischenliegender Kabelbaum zur Verbin dung der beiden eliminiert werden, wodurch die Zahl der Bauteile und die Zahl der Herstellungsschritte verkleinert werden kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:

Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm zur Darstellung des grundsätzlichen Aufbaus einer elektrischen Servolenk einrichtung, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 2 ist eine detaillierte Ansicht einiger Teile der Fig. 1;

Fig. 3 ist ein Querschnitt entlang der Linie III-III der Fig. 2;

Fig. 4 ist ein schematisches Diagramm, das eine Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm einer Steuereinrichtung der vor liegenden Erfindung;

Fig. 6 ist eine Ansicht, die das Äußere eines Gehäuses in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 7 ist ein Querschnitt entlang der Linie VII-VII der Fig. 6;

Fig. 8 ist ein Querschnitt entlang der Linie VIII-VIII von Fig. 7 und er zeigt einen Zustand, bei dem ein sich selbst erwärmendes Schaltungselement gemäß der vorlie genden Erfindung an der Wandoberfläche des Gehäuses be festigt ist;

Fig. 9 ist ein Querschnitt entlang der Linie IX-IX der Fig. 8;

Fig. 10 ist ein Querschnitt wesentlicher Teile, der das Innere des Gehäuses in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 11 ist eine ähnliche Ansicht wie Fig. 8, aber sie zeigt eine das wärmeerzeugende Element enthaltende Kammer, die eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung darstellt;

Fig. 12 ist eine ähnliche Ansicht wie Fig. 9, die aber das wär meerzeugende Element der Fig. 11 zeigt;

Fig. 13 ist ein Querschnitt wesentlicher Teile, der das Innere eines Getriebegehäuses in Übereinstimmung mit der vor liegenden Erfindung zeigt;

Fig. 14 ist eine Vorderansicht einer elektrischen Servo lenkeinrichtung, die wiederum eine andere Ausführungs form der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 15 ist eine vergrößerte Ansicht der wesentlichen Teile der Vorrichtung nach Fig. 14;

Fig. 16 ist ein Querschnitt der Vorrichtung aus Fig. 15 entlang der Linie XVIII-XVIII der Fig. 15;

Fig. 17 ist ein Querschnitt der Vorrichtung aus Fig. 16, ent lang der Linie XIX-XIX der Fig. 16;

Fig. 18 ist ein Querschnitt ähnlich der Fig. 17, der aber noch mals eine andere Ausführungsform der vorliegenden Er findung zeigt;

Fig. 19 ist eine Aufsicht ähnlich der Fig. 15, die aber eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und

Fig. 20 ist ein Blockdiagramm, das nochmals eine weitere Aus führungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm zur Darstellung des grund sätzlichen Aufbaus einer elektrischen Servolenkeinrichtung, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, Fig. 2 ist eine detaillierte Ansicht einiger Teile der Fig. 1 und Fig. 3 ist ein Querschnitt entlang der Linie III-III der Fig. 2.

Bezieht man sich auf Fig. 1, so bezeichnet Bezugszahl 1 eine Lenkwelle, die eine Eingabewelle 3 und eine Ausgabewelle 4 um faßt, die durch eine Drehstabfeder 2 miteinander verbunden sind. Die Eingabewelle 3 ist in ein zylindrisches Einga bewellengehäuse 3a eingeschoben, und ein Lenkrad 5 ist an ih rem oberen Ende befestigt. Eine Zahnradwelle 7 ist mit dem unteren Ende der Ausgabewelle 4 durch ein Universalgelenk 6 verbunden. Ein Zahnrad 7a, das am unteren Ende der Zahnrad welle 7 angebracht ist, befindet sich im Eingriff mit den Zähnen einer Zahnstange 9 in einem Zahnstangengehäuse 8. Som it wird eine Lenkkraft, die durch einen Fahrer, der das Lenk rad 5 lenkt, erzeugt wird, zu einem gelenkten Rad 10 über die Eingabewelle 3, die Drehstabfeder 2, die Ausgabewelle 4, die Zahnradwelle 7, das Zahnrad 7a und die Zahnstange 9 übertra gen.

In der vorliegenden Ausführungsform bilden das Lenkrad 5, die Eingabewelle 3, die Ausgabewelle 4, die Drehstabfeder 2, das Universalgelenk 6, die Zahnradwelle 7, das Zahnrad 7a und die Zahnstange 9 zusammen das Lenksystem A. In der vor liegenden Ausführungsform bilden auch das Gehäuse 3a für die Eingabewelle 3 und ein Gehäuse 8 für die Zahnstange 9 ein Ge häuse für die Teile, die das Lenksystem A bilden, wobei dies nicht darauf beschränkt ist, da auch ein weiteres Gehäuse für andere Teile vorgesehen sein mag.

Ein Lenkdrehkraftsensor 11 zur Detektion einer auf die Lenkwelle 1 eingegebenen Lenkdrehkraft ist auf der Eingabe welle 3 vorgesehen. Der Lenkdrehkraftsensor 11 gibt ein Lenk drehkraftdetektionssignal aus, das der Größe und der Richtung einer Drehkraft entspricht, die durch den Fahrer, der das Lenkrad lenkt, in der Lenkwelle 1 erzeugt wird.

Die Ausgabewelle 4 ist mit der Antriebswelle 14 eines Elektromotors 13 über ein Reduziergetriebe 12 verbunden. Die ses Reduziergetriebe 12 ist mit einer Schnecke 16 und einem darin eingreifenden Schneckenrad 17 in einem Getriebegehäuse 15 versehen. Die Schnecke 16 ist mit der Antriebswelle 14 des Elektromotors 13 verbunden, und das Schneckenrad 17 ist mit der Ausgabewelle 4 verbunden. Die Rotationskraft des Elektro motors 13 kann zur Ausgabewelle 4 durch die Antriebswelle 14, die Schnecke 16 und das Schneckenrad 17 übertragen werden. Durch eine solche Übertragung der Rotationskraft wird eine Hilfslenkkraft auf die Ausgabewelle 4 ausgeübt und die Lenk drehkraft wird vermindert, wodurch die Belastung des Fahrers gemildert wird. Die Rotationskraft des Elektromotors 13 wird in Übereinstimmung mit der Richtung und der Größe der Lenkdrehkraft gesteuert, die im Lenksystem A erzeugt wird.

In den Fig. 1 bis 3 bezeichnet die Bezugszahl 18 eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Rotationskraft des Elektromo tors 13 in Übereinstimmung mit der Richtung und der Größe der Lenkdrehkraft, die im Lenksystem A erzeugt wird.

Die Steuereinrichtung 18 ist mit einer Steuerschaltung 19 und einer Treiberschaltung 20 versehen, wobei sich die grundle gende Funktionsweise folgendermaßen gestaltet.

Ein Stromwert für den Elektromotor 13 wird von der Steuer schaltung 19 auf der Basis eines Lenkdrehkraftdetetktionssignals vom Lenkdrehkraftsensor 11 festgelegt, und die Treiberschaltung 20 versorgt den Elektromotor 13 mit einem Antriebsstrom, der dem festgelegten Stromwert entspricht, wodurch eine Rotationskraft entsprechend der Richtung und Größe der Lenkdrehkraft, die im Lenksystem A erzeugt wurde, in der Antriebswelle 14 des Elektro motors 13 erzeugt wird, und diese Rotationskraft dient als Hilfs lenkdrehkraft an der Ausgabewelle 4.

Die Steuerschaltung 19 und die Treiberschaltung 20 sind, wie in Fig. 3 gezeigt, auf einem verformbaren flexiblen Schaltkreis substrat 21 angeordnet, das sich in einem das Substrat enthalten den Gehäuse 22 befindet, welches integral mit dem Getriebegehäuse 15 für das Reduktionsgetriebe 12 vorgesehen ist. Das das Substrat enthaltende Gehäuse 22 hat eine Bodenplatte 23, die in einer ge winkelten Querschnittsform (siehe Fig. 3) ausgebildet ist, und sie ist so angeordnet, daß die hintere Oberfläche 25 des dach firstartigen Teils 24 der Bodenplatte 23 ein Teil der äußeren O berfläche des Getriebegehäuses 15 entlang der Form von dessen äu ßerer Oberfläche bedecken mag. Über die gesamte Randkante der Bo denplatte 23 ist eine Seitenwand 26 relativ zur Bodenplatte 23 nach oben ausgebildet, und ein umgrenzter Raum 27 für das flexib le Schaltkreissubstrat 21 ist im Raum ausgebildet, der umgeben ist von der Bodenplatte 23 und der Seitenwand 26. In der vorlie genden Ausführungsform sind die Bodenplatte 23 und die Seitenwand 26 des das Substrat enthaltenden Gehäuses in tegral mit dem Getriebegehäuse 15 ausgebildet, was aber nicht Be dingung ist, da die Bodenplatte 23 auch über Bolzen oder durch Schweißen mit dem Getriebegehäuse 15 verbunden sein kann.

Das flexible Schaltkreissubstrat 21 hat ein gebogenes zent rales Teil und hat eine Querschnittsform, die im wesentlichen wie die Bodenplatte 23 ausgebildet ist, und wird parallel zur Boden platte 23 durch ein Stützteil 28 gehalten. Somit ist das flexible Schaltkreissubstrat 21 so angeordnet, daß es einen Teil der äuße ren Oberfläche des Getriebegehäuses 15 entlang der Form dessen äußerer Oberfläche bedeckt. Das obere geöffnete Teil des umgrenz ten Raumes 27 ist so ausgebildet, daß es durch ein Deckelteil 29 in zu öffnender Weise geschlossen ist. Das Deckelteil 29 besitzt eine Querschnittsform, die im wesentlichen die gleiche Form wie die Bodenplatte 23 aufweist, und hat eine Randkante, die mit der oberen Endoberfläche der Seitenwand 26 beispielsweise durch Schrauben verbunden ist.

In einer solchen elektrischen Servolenkeinrichtung ist das das Substrat enthaltende Gehäuse 22 integral mit dem Getriebege häuse 15 ausgebildet, das in der Nähe des Lenksystems A angeord net ist, und das flexible Schaltkreissubstrat 21 befindet sich im das Substrat enthaltenden Gehäuse 22. Das flexible Schaltkreis substrat 21 ist gebogen und so angeordnet, daß ein Teil der äuße ren Oberfläche des Getriebegehäuses 15 entlang der Form der äuße ren Oberfläche bedeckt wird. Das das Substrat enthaltende Gehäuse 22 wird dem Schaltkreissubstrat 21 entsprechend ausgebildet, wo durch das das Substrat enthaltende Gehäuse 22 nicht vom Getriebe gehäuse 15 absteht und einen großen Platz beansprucht. Dadurch wird das das Substrat enthaltende Gehäuse 22 kompakt und es kann eine wirksame Verkleinerung der Vorrichtung erreicht werden.

Auch die Steuerschaltung 19 und die Treiberschaltung 20 sind auf dem gleichen Schaltkreissubstrat 21 angeordnet. Dadurch wird ein Kabelbaum und ein Verbinder zur Verbindung der Steuerschal tung 19 und der Treiberschaltung 20 überflüssig. Darüber hinaus ist nur ein einziges das Substrat enthaltendes Gehäuse 22 zur Aufnahme der Steuerschaltung 19 und der Treiberschaltung 20 not wendig und die Herstellungskosten können somit stark gesenkt wer den.

Da der Kabelbaum und die Verbindung zwischen Steuerschaltung 19 und der Treiberschaltung 20 überflüssig werden, entstehen kei ne zusätzlichen Faktoren, die Schwierigkeiten bereiten (wie bei spielsweise die Zerstörung des Kabelbaums und der Verbindung, ei ne ungenügende Verbindung etc.), und somit kann eine hohe Zuver lässigkeit der Einrichtung aufrechterhalten werden.

In der oben beschriebenen Ausführungsform ist das flexible Schaltkreissubstrat 21 auf der äußeren Oberfläche des Getriebege häuses 15 angeordnet, aber stattdessen kann das flexible Schalt kreissubstrat 21 auf der äußeren Oberfläche des Zahnstangegenäu ses 8 oder des Eingabewellengehäuses 3a in ähnlicher Weise ange ordnet sein. Der Lenkdrehkraftsensor 11 und der Elektromotor 13, der mit der Steuereinrichtung 18 verbunden ist, sind jedoch nahe dem Getriebegehäuse 15 angeordnet, und daher ist es für die Ver bindung des flexiblen Schaltkreissubstrates 21 besser, wenn das flexible Schaltkreissubstrat 21 im Getriebegehäuse 15 angeordnet ist.

Weiterhin ist in der oben beschriebenen Ausführungsform der Elektromotor 13 mit der Ausgabewelle 4 über ein Reduktionsgetrie be 12 verbunden, aber stattdessen kann der Elektromotor 13 mit der Zahnradwelle 7 über das Reduktionsgetriebe 12 verbunden sein. In diesem Fall wird das flexible Schalt kreissubstrat 21 am Getriebegehäuse 15 angeordnet, das auf der Zahnradwelle 7 angeordnet ist.

Wie aus der vorhergehenden Beschreibung deutlich wird, kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine Verkleinerung der Einrich tung erfolgen, ohne die Steuerschaltung und die Treiberschaltung voneinander zu trennen, und somit können die Herstellungskosten gesenkt und die Zuverlässigkeit der Einrichtung aufrechterhalten werden.

Fig. 4 ist ein schematisches Diagramm, das den Aufbau einer Ausführungsform einer elektrischen Servolenkeinrichtung des Säu lenkraftverstärkertyps gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

In Fig. 4 bezeichnet die Bezugszahl 101 ein Lenkrad und eine Lenkdrehkraft, die auf dieses Lenkrad 101 ausgeübt wird, wird zu einer Lenkwelle übertragen, die aus einer Eingabewelle 102 und einer Ausgabewelle 103 besteht, die koaxial mit der Eingabewelle 102 verbunden ist. Eine Drehstabfeder 151, die später beschrieben wird, ist verdrehbar zwischen der Eingabewelle 102 und der Ausga bewelle 103 angeordnet, und ein Drehkraftsensor (Drehkraftdetek tionsvorrichtung) 105 detektiert die Verdrehungsverschiebung der Drehstabfeder 151.

Die Lenkdrehkraft, die zur Ausgabewelle 103 übertragen wird, wird auch zu einer unteren Welle 107 über ein Universalgelenk 106, und weiterhin durch ein Universalgelenk 108 auf eine Zahn radwelle 109 übertragen. Die zur Zahnradwelle 109 übertragene Lenkkraft wird auch über ein Lenkgetriebe 110 auf eine Verbin dungsstange 111 übertragen, um ein Rad zu drehen. Das Lenkgetrie be 110 besteht aus einem Zahnstangengetriebe, das ein Zahnrad 110a und eine Zahnstange 110b aufweist, wobei eine Rotationsbewe gung, die auf das Zahnrad 110a übertragen wird, durch die Zahnstange 110b in eine geradlinige Bewegung umgewandelt wird.

Die Ausgabewelle 103 ist auch mit einem Reduktionsgetriebe 115 (Hilfslenkdrehkraftübertragungsmechanismus) verbunden, zur Übertragung einer Hilfslenkdrehkraft von einem Motor 117 (Elekt romotor), der später beschrieben wird, zur Ausgabewelle 103. Ein Motor 117, der beispielsweise einen elektrischen Gleichspannungsservomotor zur Erzeugung einer Hilfs lenkdrehkraft umfaßt, ist mit dem Reduktionsgetriebe 115 durch eine elektromagnetische Kupplung 116 (nachfolgend als Kupplung bezeichnet) verbunden, die auf elektromagnetische Weise die Über tragung oder das Lösen der Verbindung der Hilfslenkdrehkraft be sorgt. Die Kupplung 116 hat einen Elektromagneten, und es wird über eine Steuerung 120 (Steuereinrichtung), die später beschrie ben wird, diesem ein Erregerstrom zugeführt, wobei das Redukti onsgetriebe 115 und der Motor 117 mechanisch verbunden sein kön nen, und wobei das Reduktionsgetriebe 115 und der Motor 117 durch ein Unterbrechen des Erregerstroms voneinander gelöst werden kön nen.

Die Steuereinrichtung 120 besteht, wie das im Blockdiagramm nach Fig. 5 gezeigt ist, aus einer elektronischen Schaltung, die eine Steuerschaltung 130, eine Motortreiberschaltung 131, eine Stromdetektionsschaltung 132 und eine Kupplungstreiberschaltung 133 aufweist, und die die Antriebssteuerung des Motors 117 auf der Basis eines Drehkraftdetektionssignals vom Drehkraftsensor 105 und eines Fahrzeuggeschwindigkeitssignals vom Fahrzeugge schwindigkeitssensor 123 durchführt, und die auch die Ausgangs welle des Motors 117 und das Reduktionsgetriebe 115 durch Steue rung der Kupplung 116 miteinander verbindet oder voneinander löst.

Obwohl dies nicht gezeigt ist, ist die Steuerschaltung 130 mit einem Mikrocomputer, einem A/D-Wandler, einem Zähler etc. versehen. Der Mikrocomputer besitzt ein Interface zur Durchfüh rung der Eingabe- und Ausgabeverfahren mit einem Außenseitenver bindungselement, und Speicherteile, wie beispielsweise ein ROM und RAM. Der A/D-Wandler ist mit einem A/D-Wandler versehen zur Umwandlung des Drehkraftdetektionssignals, das vom Drehkraftsen sor 105 eingegeben wird, in einen digitalen Wert und zur Ausgabe dieses Wertes als Drehkraftdetektionswert an den Mikrocomputer, und mit einem A/D-Wandler zur Umwandlung des Stromdetektions signals des Motors 117, das man von der Stromdetektionsschaltung 132 erhält, und zur Ausgabe des Signals an den Mikrocomputer. Der Zähler ist außerdem eine Vorrichtung, an die ein Pulssignal vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 123, wie beispielsweise einem Drehzahlsensor, der ein Pulssignal in Abhängigket von der Drehung der Ausgabewelle eines nicht gezeigten Getriebes erzeugt, gelegt wird, und der die Pulszahl je Zeiteinheit integriert und sie als Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektionswert an den Mikrocomputer aus gibt.

Die Motortreiberschaltung 131 ist mit einer H-Brückenschal tung 134, einer FET-Gattertreiberschaltung 135, einem Fehlerre lais 136, einer Zusatzspannungsquelle 137, etc. versehen. Die H- Brückenschaltung 134 hat vier FETs (Schaltungselemente) 141 bis 144, wie beispielsweise N-Kanal Anreicherungs-Isolierschicht MOS- FETs (Feldeffekttransistoren), wobei unter ihnen die FETs 141 und 143 hintereinandergeschaltet sind und auch die FETs 142 und 144 hintereinandergeschaltet sind, und diese Serienschaltungen paral lel zueinander geschaltet sind, wobei die Drain-Seiten der FETs 141 und 142 über das Fehlerrelais 136 und einen Zündschalter 122 mit einer Batterie 121 verbunden sind. Ein Motor 117 ist zwischen die Verbindung zwischen den FETs 141 und 143 und die Verbindung zwischen den FETs 142 und 144 geschaltet. Die Source-Seite des FET 143 ist über einen Rechtsstromdetektionswiderstand RR geerdet und ebenso ist die Source-Seite des FET 144 durch einen Links stromdetektionswiderstand R_L geerdet. Die Gate-Anschlüsse dieser FETs 141 bis 144 sind mit der FET-Gate-Treiberschaltung 135 ver bunden, so daß wenn eine vorbestimmte Spannung von der FET-Gate- Treiberschaltung 135 an jeden Gate-Anschluß geliefert wird, die entsprechenden FETs 141 bis 144 im leitenden Zustand verbleiben. Das Fehlerrelais 135 ist ein Relaisschalter, der einen normaler weise offenen Kontakt aufweist, und der die Versorgungsspannungs quelle der Batterie 121 mit der H-Brückenschaltung 134 verbindet oder sie voneinander trennt. Die Zusatzspannungsquelle 137 ist eine integrierte Schaltung, die die an die H-Brückenschaltung 134 gelieferte Spannung konstant hält, wobei beispielsweise ein IC- Spannungsregler als Zusatzspannungsquelle 137 verwendet wird. In Fig. 5 bezeichnet die Bezugszahl 138 weiterhin einen Lade- und Entladekondensator, der in erster Linie die Spannung der Batterie 121 speichert.

Die Stromdetektionsschaltung 132 führt beispielsweise auch die Verstärkung einer Spannung durch, die über dem Rechtsstromdetektionswiderstand R_R und dem Linksstromdetekti onswiderstand R_L erzeugt wird, und die Rauscheliminierung, und gibt ein Rechtsmotorstromdetektionssignal und ein Links motorstromdetektionssignal an die Steuerschaltung 130 aus. Weiterhin steuert die Kupplungstreiberschaltung 133 die Kupp lung 116 in Übereinstimmung mit einem Kupplungssteuersignal der Steuerschaltung 130, liefert einen Erregerstrom an den Elektromagneten der Kupplung 116 und steuert die mechanische verbundenen und gelösten Zustände der Ausgabewelle des Motors 112 und des Reduktionsgetriebes 115.

Die Fig. 6 bis 10 zeigen die äußere Erscheinung und die interne Struktur eines Gehäuses bei der vorliegenden Er findung.

Wie in Fig. 10 gezeigt ist, ist das Verbindungteil zwi schen der Eingabewelle 102 und der Ausgabewelle 103, die auf der gleichen Welle angeordnet sind, in einem Getriebegehäuse 150 enthalten, und die Eingabewelle 102 ist in einem zylin drischen Säulengehäuse 158 enthalten, das mit dem Getriebege häuse 150 verbunden ist. Wie in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist, hat das Getriebegehäuse 150 an seiner äußeren Randfläche eine Anzahl von Kühlrippen 150a. Das Getriebegehäuse 150 ent spricht dem Gehäuse der vorliegenden Erfindung.

Wie in Fig. 10 gezeigt ist, ist ein Trägerteil 150b, auf welchem eine Sensorabdeckung 155 abnehmbar befestigt ist, in tegral mit dem Getriebegehäuse 150 ausgebildet, und der Motor 117, der eine Motorwelle 117a, die sich in rechtwinkliger Richtung zur Achse der Eingabewelle 102 (oder der Ausgabe welle 103) erstreckt, aufweist, ist mit dem Getriebegehäuse 150 verbunden. Die Kupplung 116 befindet sich bezüglich des Motors 117 auf der Seite des Getriebegehäuses 150.

Ein kistenartiges, das wärmeerzeugende Element enthal tendes Teil 160 ist auf der äußeren Randfläche des Getriebe gehäuses 150 ausgebildet, die neben der Sensorabdeckung 155 liegt. Dieses, das wärmeerzeugende Element enthaltende Teil 160 weist, wie in den Fig. 8 und 9 gezeigt, eine recht winklige Kammer 160c auf, die durch die Seitenplatten 160a und 160b, die von der äußeren Randfläche des Getriebegehäuses 150 vorstehen, und die integral miteinander ausgebildet sind, festgelegt wird. Eine Deckplatte 160d ist an den Sei tenplatten 160a und 160b befestigt, um den geöffneten Teil der Kammer 160c zu schließen, wodurch das das wärmeerzeugende Element enthaltende Teil 160 ausgebildet wird. Auf den äuße ren Wänden der Seitenplatte 160a und der Deckplatte 160d ist über nahezu die gesamte Fläche eine Kühlfahne 150a angeord net, um ein großes Kontaktgebiet mit der Atmosphäre zu lie fern.

Wie in Fig. 10 gezeigt, sind auch die Ausgabewelle 103, die drehbar durch Lager 151a und 151b im Getriebegehäuse 150 gelagert ist, und die Eingabewelle 102, die durch nicht ge zeigte Lager im Getriebegehäuse 150 gelagert ist, auf der gleichen Welle aneinander anliegend angeordnet. Ein konvexes Teil 103a, das in Richtung der Eingabewelle 102a vorsteht, ist an einem vorbestimmten Ort auf dem Kreisumfang auf dem Kantenteil der Ausgabewelle 103, der neben der Eingabewelle 102 liegt, angebracht, und dieses konvexe Teil 103a ist in einen länglichen Einschnitt 102a eingeschoben, der breiter als das konvexe Teil 103a ist und der auf der äußeren peri pheren Oberfläche des Endteils der Ausgangswelle 103 ausge bildet ist, die neben der Eingabewelle 102 liegt, wobei eine relative Drehung, die gleich oder größer einem vorbestimmten Winkel zwischen Eingabewelle 102 und Ausgabewelle 103 ist, verhindert wird.

Ein Schneckenrad 152, koaxial zur und drehbar mit der Ausgabewelle 103 verbunden, ist an der äußeren Randfläche der Ausgabewelle 103 befestigt. Eine Schnecke 117b ist koaxial mit der Motorwelle 117a des vorstehend erwähnten Motors 117 verbunden, und diese Schnecke 117b befindet sich im Eingriff mit dem Schneckenrad 152. Dadurch wird die Richtung der Rota tion des Elektromotors 117 passend umgeschaltet, wodurch eine Hilfslenkdrehkraft in jeder Richtung auf die Ausgabewelle 103 durch das Schneckenrad 152 und die Schnecke 117b, die ein Re duktionsgetriebe 115 darstellen, ausgeübt werden kann.

Der Drehkraftsensor 105 besteht, wie in Fig. 10 gezeigt, aus einem Schieber 153a zur Veränderung der Verdrehungsver schiebung der Drehstabfeder 151, die im Getriebegehäuse 150 enthalten ist, als axiale Verschiebung, und aus einem Poten tiometer 154, das ein Drehkraftdetektionssignal ausgibt, das eine analoge Spannung umfaßt, die der Bewegung des Schiebers 153a entspricht.

Das heißt, der zylindrische Schieber 153a ist relativ in axialer Richtung und in Rotationsrichtung bewegbar auf der Eingabewelle 102 angeordnet, das Endteil einer zylinderischen Querführung 153b nahe dem konvexen Teil 103a ist mit dem lin ken Endteil des Schiebers 153a verbunden, ein länglicher Ein schnitt 153c, der sich längs in axialer Richtung erstreckt, ist in dem Teil der inneren peripheren Oberfläche der Quer führung 153b ausgeformt, das dem konvexen Teil 103a gegen überliegt, und das äußere Ende eines Stiftes 153d, dessen in neres Ende gegen das konvexe Teil 103a gepreßt ist und der diametral entgegengesetzt nach außen vorsteht, ist in den länglichen Einschnitt 153c eingeschoben. Somit sind die Aus gabewelle 103 und der Schieber 153a fest zueinander in Rota tionsrichtung aber relativ zueinander verschiebbar in axialer Richtung im Bereich der Länge des länglichen Einschnitts 153c. Der Schieber 153a wird normalerweise, wie in Fig. 10 gezeigt, durch eine Feder 153e nach rechts gedrückt, aber die axiale Bewegung des Schiebers 153a ist begrenzt, da eine Ku gel 153g, die rollbar in einer Vertiefung 153f enthalten ist, die in der inneren peripheren Oberfläche der Querführung 153b, im Kreisumfang um ungefähr 180° beabstandet vom längli chen Einschnitt 153c, sich auch in einer sich am Kreisumfang fortsetzendem Einschnitt 102c, der in der äußeren peripheren Oberfläche der linken Endseite der Eingabewelle 102 ausge formt ist. Der Einschnitt 102c ist bezüglich der Welle etwas geneigt, und daher bewegt, wenn eine relative Drehung zwi schen der Eingabewelle 102 und der Ausgabewelle 103 auftritt, die begleitet ist von einer Verdrehung der Drehstabfeder 151 und bei der die Position des Schiebers 153a sich in Richtung der Rotation relativ zur Eingabewelle 102 ändert, sich die Kugel 153g axial entlang des Einschnitts 102c, wobei sich der Schieber 153a axial bewegt.

Das am Getriebegehäuse 150 befestigte Potentiometer 154 ist mit der Steuerschaltung 130 eines Schaltkreissubstrats 155a ver bunden, das am Getriebegehäuse 150 befestigt ist. Eine Verdrehung in der Drehstabfeder 151 durch das Lenkrad 101, das gelenkt wird, wird an die Steuerschaltung 130 als Drehkraftdetektionssignal in Form einer analogen Spannung ausgegeben, die dem Betrag der axia len Bewegung des Schiebers 153a entspricht.

Im Befestigungsteil 150b des Getriebegehäuses 150 ist das Schaltkreissubstrat 155a befestigt, und alle Schaltungselemente, die die Steuerschaltung 130, die Stromdetektionsschaltung 132 und die Kupplungstreiberschaltung 133 bilden, die die in Fig. 5 ge zeigte Steuereinrichtung 120 bilden, sind darin enthalten, und wenn man die Motortreiberschaltung 131 betrachtet, so sind die Schaltungselemente bis auf die vier FETs 141 bis 144, die die H- Brückenschaltung 134 bilden, enthalten.

Die FETs 141 bis 144, die nicht mit dem Schaltkreissubstrat 155a verbunden sind, sind spezielle Beispiele von sich selbster wärmenden Schaltungselementen in der vorliegenden Erfindung und befinden sich, wie das in den Fig. 8 und 9 gezeigt ist, mit ihren jeweiligen Anschlüssen 141a bis 144a, die mit einem Schalt kreissubstrat 164 verbunden sind, das an der inneren Wand (Wand oberfläche) 160e eines das wärmeerzeugende Element enthaltenden Teiles 160.

Das heißt, auf der inneren Wand 160e gegenüber der Deckplat te 160d des das wärmeerzeugende Element enthaltenden Teiles 160, ist eine flache Trägerplatte 162 angeordnet, wobei deren Kontakt fläche mit der inneren Wand 160e so groß ist, daß sie im wesent lichen die halbe Fläche der inneren Wand 160e bedeckt. Die Trä gerplatte 162 ist aus metallischem Material mit einer hohen Wär meleitfähigkeit, wie beispielsweise Aluminium, hergestellt und mittels Befestigungsschrauben 162a an der inneren Wand 160e be festigt.

Die FETs 141 bis 144 sind mit Gewindelöchern ausgebildet, in welche Befestigungsschrauben 165 eingeschoben sind, und sie sind durch diese Befestigungsschrauben 165 in die Trägerplatte 162 eingeschraubt, und somit fest mit der Träger platte 162 verbunden. Das Schaltkreissubstrat 164 ist mit der FET-Gatter-Treiberschaltung 135 etc. eines Schaltkreissubstrats 155a verbunden, das in einer Sensorabdeckung 155 enthalten ist.

Bei einer elektrischen Servolenkeinrichtung mit der oben be schriebenen Konstruktion arbeitet die Steuerschaltung 130 in Ü bereinstimmung mit einem vorbestimmten Programm auf der Basis des Drehkraftdetektionssignals des Drehkraftsensors 105 und des Fahr zeuggeschwindigkeitsdetektionssignals vom Fahrzeuggeschwindig keitssensor 123, und auf der Basis des Ergebnisses dieser Verar beitung führt die Motortreiberschaltung 131 die Antriebssteuerung des Motors 117 durch. Durch den Antrieb dieses Motors 117 wird eine Hilfslenkdrehkraft auf die Ausgabewelle 103 über das Reduk tionsgetriebe 115 übertragen, wodurch Lenken leicht wird, bei spielsweise beim Fahren um die Ecke bei niedrigen Geschwindigkei ten und während des Einparkens.

In der vorliegenden Ausführungsform ist die Steuereinrich tung 120, die mit der Steuerschaltung 130, der Motortreiberschal tung 131, der Stromdetektionsschaltung 132 und der Kupplungstrei berschaltung 133 versehen ist, auf der äußeren Randfläche des Ge triebegehäuses 150 angeordnet. Daher wird die Verdrahtung zwi schen den Schaltungen einfach sowie ein Rauscheinfluß wird ver hindert und die Zuverlässigkeit wird verbessert, wohingegen aber das Problem des thermischen Einflußes der sich selbst erwärmenden FETs 141 bis 144 in der Motortreiberschaltung 131 auf die Schal tungselemente mit Ausnahme dieser FETs 141 bis 144 besteht. In der vorliegenden Ausführungsform jedoch sind nur die FETs 141 bis 144 in der Kammer 160c des das wärmeerzeugende Element enthalten den Kammerteils 160 enthalten, das um das Getriebegehäuse 150 herum angeordnet ist, und somit wird kein thermischer Einfluß auf die anderen Schaltungselemente, die die Steuerschaltung 130, die Stromdetektionsschaltung 132, die Kupplungstreiberschaltung 133 und die Motortreiberschaltung 131 bilden, ausgeübt.

Da die FETs 141 bis 144 über die Trägerplatte 162 mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit fest mit der inneren Wand 160 verbunden sind, wird die von diesen FETs 141 bis 144 erzeugte Wärme durch die Trägerplatte 162 zum Getriebegehäuse 150 mit ei ner hohen Wärmekapazität übertragen, wobei eine Überhitzung der FETs 141 bis 144 selbst verhindert wird. Da auch das Getriebege häuse 150, zu dem die Wärme von den FETs 141 bis 144 übertragen wird, einen großen Kontaktbereich zur Atmosphäre hat, wird die Wärme sicher in die Atmosphäre abgestrahlt.

Somit kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Schal tungscharakteristik normal gehalten werden und der Stromwert, der an den Motor 117 geliefert werden soll, kann auf einen vorbe stimmten Wert eingestellt werden, ohne daß irgendein thermischer Einfluß auf die sich selbst erwärmenden FETs 141 bis 144 und an dere Schaltungselemente, die die Steuereinrichtung 120 bilden, ausgeübt wird, und somit kann eine elektrisch betriebene Servo lenkeinrichtung hoher Zuverlässigkeit zur Verfügung gestellt wer den.

Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform die Trägerplatte 162 mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit zwischen den FETs 141 bis 144 und der inneren Wand 160e angeordnet ist, so ist dies nicht zwingend notwendig, da ein ähnlicher Effekt auch durch eine Aus führungsform erreicht werden kann, bei der die FETs 141 bis 144 direkt an der inneren Wand 160e befestigt sind.

Obwohl die FETs 141 bis 144 als selbsterwärmende Schaltungs elemente beschrieben wurden, ist dies nicht zwingend notwendig, da ein ähnlicher Effekt erreicht werden kann, wenn das sich selbst erwärmende Fehlerrelais 136, die Stromdetektionswiderstän de R_L, R_R und die Zusatzspannungsquelle 137 oder der Lade- und Entladekondensator 138 in einem anderen, wärmeerzeugende Elemente enthaltenden Teil angeordnet sind.

Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform die FETs 141 bis 144 fest mit der äußeren peripheren Oberfläche des Getriebegehäu ses 150 verbunden sind, kann ein ähnlicher Effekt erzielt werden, wenn die FETs 141 bis 144 fest mit der inneren peripheren Ober fläche des Getriebegehäuses 150 verbunden sind.

Obwohl die vorliegende Ausführungsform mit einer Struktur beschrieben wurde, bei welcher die FETs 141 bis 144 auf dem Ge triebegehäuse 150 angeordnet sind, kann ein ähnlicher Effekt auch erreicht werden, wenn die FETs 141 bis 144 fest mit der äußeren Peripherie oder ähnlichem des Säulengehäuses 158 oder des nicht gezeigten Zahnstangengehäuses verbunden sind.

Wie oben beschrieben wurde, sind bei der elektrischen Servo lenkeinrichtung der vorliegenden Ausführungsform die sich selbst erwärmenden Elemente der Schaltungselemente, die die Schaltungen der Steuereinrichtung bilden, fest mit der Wandoberfläche des Ge häuses direkt oder über eine Trägerplatte, die aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt ist, verbunden, und da her wird die Wärmemenge, die von den Schaltungselementen erzeugt wird, zum Gehäuse mit einer hohen Wärmekapazität direkt oder durch die Trägerplatte übertragen, und somit kann eine übermäßige Temperaturerhöhung der sich selbsterwärmenden Schaltungselemente selbst verhindert werden.

Da auch das Gehäuse, zu dem die Wärmemenge von den sich selbst erwärmenden Schaltungselementen übertragen wird, eine gro ße Kontaktfläche mit der Atmosphäre aufweist, kann es die Hitze menge sicher an die Atmosphäre abstrahlen.

Somit kann die vorliegende Erfindung eine elektrische Servo lenkeinrichtung mit einer hohen Zuverlässigkeit bereitstellen, da die Schaltungscharakteristik normal gehalten werden kann und der Stromwert, der an den Elektromotor geliefert wird, immer auf ei nen vorbestimmten Wert gesetzt werden kann, ohne daß eine thermi sche Beeinflussung der sich selbst erwärmende Schaltungselemente und anderer Schaltungselemente, die die Steuereinrichtung bilden, erfolgt.

Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Eine das wärmeerzeugende Element enthaltende Kammer 260, die ein Bestandteil der vorliegenden Erfindung bildet, ist auf der äußeren Peripherie des Getriebegehäuses an einer rechten oberen, in Fig. 11 gezeigten Position angebracht.

Diese das wärmeerzeugende Element enthaltende Kammer 260 ist eine Kammer mit einer flüssigkeitsdichten Struktur, die einen inneren Raum mit einer im wesentlichen rechtwinkligen, quaderförmigen Gestalt aufweist, der gebildet wird durch eine Bodenplatte 260a, die von der äußeren Peripherie des Getriebegehäuses 250 absteht, einer Seitenwand 260b und einer Deckplatte 260c, die an der äuße ren Peripherie der Kühlfahne 250a angeordnet ist. Ein Ende eines Verbindungsteils 260d, das durch die äußere Wand des Getriebege häuses 250 hindurch ausgebildet ist, öffnet sich in die das wär meerzeugende Element enthaltende Kammer 260, und die Innenräume der das wärmeerzeugende Element enthaltenden Kammer 260 und des Getriebegehäuses 250 stehen durch dieses Verbindungsteil 260d miteinander in Verbindung.

In der vorliegende Ausführungsform ist Schmieröl 262 im Ge triebegehäuse 250 eingeschlossen, und ein Reduktionsgetriebe 215 und ein Drehkraftsensor 205, die im Getriebegehäuse 250 enthalten sind, werden in Öl gebadet, und es wird ebenfalls Schmieröl 262 in das Innere der das wärmeerzeugende Element enthaltenden Kammer 260 geliefert, die mit dem Getriebegehäuse 250 durch das Verbin dungsteil 260d, wie das in den Fig. 11 und 12 gezeigt ist, in Verbindung steht. Das Innere des Getriebegehäuses 250 ist herme tisch abgedichtet durch Dichtungen 251c und 251d.

Weiterhin ist ein Schaltkreissubstrat 255a, das eine Steuer einrichtung 220 bildet, fest im Trägerteil 250b des Getriebege häuses 250 befestigt und alle Schaltungselemente, die die Steuer schaltung 130, die Stromdetektionsschaltung 132 und die Kupp lungstreiberschaltung 133, wie in Fig. 5 gezeigt bilden, sind darin enthalten, und wenn man die Motortreiberschaltung 131 be trachtet, so sind die Schaltungselemente mit Ausnahme der vier FETs 141 bis 144, die die H-Brückenschaltung 134 bilden, hierin enthalten.

Die FETs 141 bis 144, die nicht mit dem Schaltkreissubstrat 255a verbunden sind, haben Anschlüsse, die jeweils mit einem Schaltkreissubstrat 264 verbunden sind, das im Eingriff mit einer inneren Wand der das wärmeerzeugende Element enthaltendenden Kam mer 260 steht und an ihr befestigt ist, wie das in den Fig. 11 und 12 gezeigt ist, und sie sind in ei nem Zustand angeordnet, in welchem sie durch ein Befestigungsteil 265 an der Bodenplatte 260a in der das wärmeerzeugende Element enthaltenden Kammer 260 befestigt sind. Das Schaltkreissubstrat 264 ist mit der Gate-Treiberschaltung 135, etc. des Schaltkreis substrates 255a verbunden, das in einer Sensorabdeckung 255 ent halten ist. Eine Verbindungsöffnung 264a ist in der Oberfläche des Schaltkreissubstrats 264 ausgebildet. Wie vorstehend be schrieben, wird das Schmieröl 262, das im Getriebegehäuse 250 eingeschlossen ist, durch die Öffnung des Verbindungsteils 260d auch in die das wärmeerzeugende Element enthaltende Kammer 260 geliefert, wodurch das Schmieröl 262 in der das wärmeerzeugende Element enthaltenden Kammer 260 durch das Verbindungsloch 264a im Schaltkreissubstrat 264 in das gesamte innere Gebiet der das wär meerzeugende Element enthaltenden Kammer 260 gelangt, wobei auch die FETs 141 bis 144 in das Schmieröl 262 eingetaucht werden.

In der vorliegenden Ausführungsform ist auch, wie in Fig. 13 gezeigt, das Schmieröl 262 im Getriebegehäuse 250 eingeschlossen und ein Schneckenrad 252 und eine Schnecke 217b, die das Redukti onsgetriebe 215 bilden, werden in Öl gebadet, wodurch der Ein griff der Schnecke 217b und des Schneckenrades 252 immer sanft gehalten wird und somit eine Hilfslenkkraft, die übereinstimmt mit einer Lenkdrehkraft, zuverlässig übertragen werden kann.

Da auch die Steuereinrichtung 120, die mit der Steuerschal tung 130, der Motortreiberschaltung 131, der Stromdetektions schaltung 132 und der Kupplungstreiberschaltung 133 versehen ist, fest im Getriebegehäuse 260 angeordnet ist, wird die Verdrahtung zwischen den Schaltungen einfach, der Einfluß von Rauschen wird verhindert und die Zuverlässigkeit wird verbessert, aber es be steht das Problem der thermischen Beeinflussung der FETs 141 bis 144, die die wärmeerzeugenden Elemente der Motortreiberschaltung 131 darstellen, und der um sie herum angeordneten Schaltungsele mente durch die Wärmeerzeugung der FETs 141 bis 144. In der e lektrischen Servolenkeinrichtung der vorliegenden Erfindung wird jedoch das Schmieröl 262, das im Getriebegehäuse 250 eingeschlossen ist, in die das wärmeerzeugende Element enthaltende Kammer 260 durch das Verbindungsteil 260d geführt, wobei nur die FETs 141 bis 144 in dieser das wärmeerzeugende Element enthaltenden Kammer 260 enthalten sind, die dann in das Schmieröl 262 getaucht werden und somit beeinflußt die Wärmeerzeugung nicht die anderen Schaltungselemente, die die Steuerschaltung 130, die Stromde tektionsschaltung 132, die Kupplungstreiberschaltung 133 und die Motortreiberschaltung 131 bilden. Die durch die FETs 141 bis 144 erzeugte Wärme gelangt in Kontakt mit dem Schmieröl 262, das eine hohe Wärmekapazität aufweist, und wird somit sicher an das Schmieröl 262 abgegeben, und somit kann ein übermäßiger Temperaturanstieg der FETs 141 bis 144 verhindert werden. Somit kann der an den Motor 217 gelieferte Stromwert immer auf einen vorbestimmten Wert gesetzt werden, und somit kann eine elektrische Servolenkeinrichtung mit einer hohen Zuverlässigkeit zur Verfügung gestellt werden.

Da auch die Kühlfahne 250a auf der äußeren Wand der das wärmeerzeugende Element enthaltenden Kammer 260 angebracht ist und da die Kühlfahne 250a während des Betriebs des Fahr zeugs in Kontakt mit der Atmosphäre kommt, wodurch das Schmieröl 262 in der das wärmeerzeugende Element enthaltenden Kammer 260 gut gekühlt wird, kann die Wärmeabstrahlung der FETs 141 bis 144, die sich in der das wärmerezugende Element enthaltenden Kammer 260 befinden, wirksamer durchgeführt wer den.

Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform die FETs 141 bis 144 als wärmeerzeugende Elemente beschrieben wurden, ist das nicht einschränkend zu verstehen, da eine ähnliche Funk tionsweise erreicht werden kann, sogar wenn beispielsweise das Fehlerrelais 136, die Stromdetektionswiderstände R_L, R_R und die Zusatzspannungsquelle 137 oder der Lade- und Entlade kondensator 138, die Wärme erzeugen können, einzeln in der das wärmeerzeugende Element enthaltenden Kammer 260 enthalten sind.

Obwohl die vorliegende Ausführungsform im Hinblick auf eine elektrische Servolenkeinrichtung des Säulenkraftverstär kertyps beschrieben wurde, ist dies nicht einschränkend zu verstehen, da eine ähnliche Wirkungsweise erzielt werden kann, sogar wenn die vorliegende Erfindung auf eine elektrische Servo lenkeinrichtung mit einer Zahnstange und einem Zahnrad angewandt wird.

Wie oben beschrieben wurde, ist in der elektrischen Servo lenkeinrichtung der vorliegenden Ausführungsform das Schmieröl im Getriebegehäuse eingeschlossen und das Reduktionsgetriebe wird in Öl gebadet, wodurch der Eingriff der Ausgabewelle und der Ausga bewelle des Elektromotors mit dem Reduktionsgetriebe wird immer sanft gehalten wird, und somit ist es möglich, eine Hilfslenk kraft entsprechend einer Lenkkraft zuverlässig auf die Ausgabe welle zu übertragen und zur gleichen Zeit das Schmieröl so zu leiten, daß es den Innenraum der Behälterkammer füllt. Da die Schaltungselemente der Steuereinrichtung, die eine hohe Wärmemen ge erzeugen, in dieser Behälterkammer enthalten sind, während sie in das Schmieröl getaucht werden, beeinflußt die erzeugte Wärme nicht die anderen Schaltungselemente der Steuereinrichtung. Die Wärme der in der Behälterkammer enthaltenen Schaltungselemente gelangt in Kontakt mit dem Schmieröl, das eine hohe Wärmekapazi tät aufweist, und wird somit sicher an das Schmieröl abgegeben. Dadurch kann der übermäßige Temperaturanstieg der Schaltungsele mente verhindert werden.

Somit kann die vorliegende Erfindung den an den Elektromotor gelieferten Stromwert immer auf einem vorbestimmten Wert halten, und sie kann somit eine elektrische Servolenkeinrichtung hoher Zuverlässigkeit zur Verfügung stellen.

Es wird nachfolgend nochmals eine andere Ausführung der vor liegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die Zeich nungen beschrieben.

Fig. 14 ist eine Vorderansicht einer elektrischen Servolenk einrichtung, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Fig. 15 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht der wesentlichen Teile der in Fig. 14 gezeigten Einrichtung. Fig. 16 ist eine Querschnittsansicht derselben Einrichtung entlang der Linie XVIII-XVIII der Fig. 15. Fig. 17 ist eine Querschnittsan sicht derselben Vorrichtung entlang der Linie XIX-XIX von Fig. 16.

In Fig. 14 umfaßt ein Gehäuse 401 einen Gehäusekörper 401a und eine Röhre 401b, die miteinander verbunden sind. Eine Einga bewelle 411, deren eines Ende mit einem nicht gezeigten Lenkrad verbunden ist, ist in die Röhre 401b eingesteckt. Die Eingabewel le 411 ist mit einer Ausgabewelle 413 durch eine Drehstabfeder 412 (Fig. 16) im Gehäusekörper 401a verbunden. Die elektrische Servolenkeinrichtung 400 ist so ausgeführt, daß sie über eine Schelle 415, die im Zentrum der Röhre 401b montiert ist und über eine Schelle 414, die auf dem Gehäusekörper 401a montiert ist, in einem Fahrzeug montiert werden kann.

In Fig. 16 ist ein Ende des Gehäusekörper 401a durch eine Gehäuseabdeckung 402 geschlossen und die Ausgabewelle 413, die mit der Eingabewelle 411 durch die Drehstabfeder 412 verbunden ist, ist in eine in der Gehäuseabdeckung 402 eingeformte Öffnung 402a eingeschoben. Die Ausgabewelle 413 wird durch Lager 403 und 404 drehbar im Bezug auf die Gehäuseabdeckung 402 abgestützt. Ei ne (nicht gezeigte) Zahnstange, die beispielsweise eine konventi onelle Zahnstangenlenkung bildet, ist mit dem linken Endteil der Ausgabewelle 413 verbunden. Somit kann eine Lenkdrehkraft, die durch den Fahrer, der das Lenkrad dreht, erzeugt wird, über die Eingabewelle 411, die Drehstabfeder 412, die Ausgabewelle 413 und die Zahnstangenlenkeinrichtung auf ein nicht gezeigtes gelenktes Rad übertragen werden.

Ein koaxial und drehbar mit der Ausgabewelle 413 verbundenes Schneckenrad 405 ist nahe dem rechten Ende der Ausgabewelle 413 befestigt und befindet sich im Eingriff mit einer Schnecke 407, die auf der drehenden Welle eines Elektromotors 406 ausgebildet ist. Weiterhin ist ein Stift 413a in das rechte Endteil der Aus gangswelle 413 eingedrückt, um diametral nach außen aus ihr vor zustehen. Das äußere Endteil dieses Stiftes 413a ist in einen länglichen Einschnitt 411b, der in einem Schieber 411a (der drei Röhren umfaßt) ausgebildet ist, eingeschoben und der so befestigt ist, daß er eine Verschiebung in axialer Richtung und der Rotati onsrichtung relativ zur Eingabewelle 411 gestattet, und der eine Breite aufweist, die etwas größer ist, als die des Stiftes 413a. Somit sind die Ausgabewelle 413 und der Schieber 411a in Rotati onsrichtung fest zueinander aber in axialer Richtung innerhalb des Bereiches des länglichen Einschnitts 411b relativ zueinander verschiebbar.

Der Schieber 411a wird normalerweise durch eine Feder 411c vom Schneckenrad 405 aus nach rechts gedrückt, wie das in Fig. 16 gezeigt ist. Ein spiralförmiger Einschnitt 411d, der bezüglich der Eingabewelle geneigt ist, ist in der äußeren peripheren Ober fläche der Eingabewelle 411 ausgebildet, und eine Kugel 411f aus Stahl ist rollbar im Spiraleinschnitt 411d enthalten. Ein Ein schnitt 411g, der sich über den gesam ten Kreisumfang des Schiebers 411a erstreckt, ist in der äußeren Peripherie des Schiebers 411a ausgebildet.

In den Fig. 16 und 17 ist im oberen Teil des Gehäuses 401a eine Öffnung 401c ausgebildet, und ein Potentiometer 420, das einen Detektor darstellt, ist in die Öffnung 401c eingepaßt. Das Potentiometer 420 ist fest auf einer Trägerplatte 421 für die ECU 422 montiert, die eine Steuereinrichtung darstellt. Obwohl dies in den Fig. 16 und 17 nicht gezeigt ist, so ist eine Schaltung zur passenden Steuerung des Motors 406 auf der Basis einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Lenkkraft in der ECU 422 vorgesehen. Die nicht gezeigte Energieversorgungsleitung und die Signalleitung des Potentiometers 420 sind direkt mit dem Substrat dieser Schaltung verbunden.

Das Potentiometer 420 besitzt eine drehbare Welle 420a, die einen Arm 420b aufweist, der an einem ihrer Enden montiert ist. Ein Vorsprung 420c ist am anderen Ende des Arms 420b befestigt und das Spitzenende des Vorsprungs 420c ist drehbar in einem Ein schnitt 411g in der äußeren Peripherie des Schiebers 411a durch ein Lager befestigt. Durch diese Konstruktion können der Arm 420b und die drehbare Welle 420 mit der Bewegung des Schiebers 411a bewegt werden. Das Potentiometer ist so ausgestaltet, daß es ein elektrisches Signal mit einem Betrag, der dem Rotationswinkel der drehbaren Welle 420a entspricht, ausgibt.

Die Funktion der vorliegenden Ausführungsform wird nachfol gend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es sei an genommen, daß das Fahrzeug sich in seinem geradlinigen Fahrzu stand befindet und keine Lenkdrehkraft erzeugt wird, so tritt keine Drehung zwischen der Eingabewelle 411 und der Ausgabewelle 413 auf, und somit wird keine axiale Kraft im Schieber 411a er zeugt. Somit entscheidet in diesem Fall die ECU, daß im Lenksys tem keine Lenkdrehkraft erzeugt wird, und sie sendet kein An triebssignal an den Elektromotor 406. Somit wird keine Hilfslenk drehkraft auf die Ausgabewelle 413 ausgeübt.

Als nächstes wird, wenn das Lenkkrad gedreht wird und eine Rotationskraft in der Eingabewelle 411 erzeugt wird, die Rotationskraft über die Drehstabfeder 412 auf die Ausgabewelle 413 übertragen. Zu dieser Zeit wird eine Reaktionskraft oder der gleichen, die das gelenkte Rad von der Straßenoberfläche em pfängt, in der Ausgabewelle 413 erzeugt, und somit wird die Dreh stabfeder 412 zwischen der Eingabewelle 411 und der Ausgabewelle 413 verdreht, wobei eine relative Rotation erzeugt wird, bei wel cher die Ausgabewelle 413 verzögert wird.

Die Kugel 411f ist rollbar im Schieber 411 enthalten, fest verbunden mit der Ausgabewelle 413 in der Rotationsrichtung und dem Spiraleinschnitt 411d der Eingabewelle 411, und somit bewegt sich, wenn eine relative Drehung zwischen der Eingabewelle 411 und dem Schieber 411a auftritt, der Schieber 411a in seiner axia len Richtung in Übereinstimmung mit dem Neigungswinkel des Spi raleinschnitts 411d. Wenn sich der Schieber 411a in seiner axia len Richtung in Übereinstimmung mit der relativen Drehung zwi schen der Eingabewelle 411 und der Ausgabewelle 413 bewegt, schwenkt der Arm 420b des Potentiometer 420 um einen Betrag, der dem Betrag der Bewegung des Schiebers entspricht, und es wird ein elektrisches Signal mit einem Betrag, der dem Betrag der Drehbe wegung entspricht, vom Potentiometer 420 ausgegeben. Die ECU 422 empfängt das Ausgangssignal vom Potentiometer 420 als Eingangs signal, wandelt es in einen Betrag von Drehkraft zwischen der Eingabewelle 411 und der Ausgabewelle 413 um, und gibt ein ent sprechendes Antriebssignal an den Elektromotor 406.

Bei der vorliegenden Ausführungsform sind das Potentiometer 420 und die ECU 422 integral miteinander ausgebildet, und somit wird ein dazwischenliegender Kabelbaum oder ähnliches, der die beiden verbindet, überflüssig, womit die Zahl der Teile und die Zahl der Herstellungsschritte vermindert werden kann. Auch wird die Fehlermöglichkeit, bei der ein Werkzeug während des Zusammen baus mit dem Kabelbaum zusammenstößt und dabei den Kabelbaum zer bricht, vermieden.

Fig. 18 ist eine Querschnittsansicht ähnlich der Fig. 17, die aber eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Diese Ausführungsform wird nur insoweit beschrieben, als sie sich von der vorherigen Ausführungsform unterscheidet. In Fig. 18 ist auch ein Potentiometer 520 im Quer schnitt gezeigt. Die Rotationswelle 520a des Potentiometers 520 steht mit ihrem oberen Teil bis zur oberen Oberfläche des Poten tiometers vor, wobei dessen obere Oberfläche mit einer Vertiefung 520d ausgebildet ist, in welche die Spitze eines Werkzeugs, bei spielsweise eines Schraubenziehers, eingeschoben werden kann. Das Potentiometer 520 enthält eine Feder 520e, und die Feder 520e drückt die Rotationswelle 520a in eine Rotationsrichtung.

Andererseits ist eine Öffnung 522a in dem Teil der oberen Oberfläche eines Gehäuses für die ECU 522 ausgebildet, der sich auf der Ausweitung der Rotationswelle 520a befindet, und ein staubdichtes Deckelteil 523 schließt die Öffnung 522a.

Da, wie oben beschrieben, die Rotationswelle 520a in eine Rotationsrichtung gedrückt wird, so nimmt das Potentiometer 520a in seinem freien Zustand eine Position ein, bei der die Position eines Vorsprungs 520c am Spitzenende eines Armes 520b stark ab weicht von der ursprünglichen Befestigungsposition. Somit muß, wenn das Potentiometer in die Einrichtung eingebaut werden soll, sein Körper stark gedreht werden, um so den Vorsprung in einen Schlitz 411g im Schieber zu stecken und den Zusammenbau durchzu führen, und nach dem Zusammenbau muß das Potentiometer weiter ge dreht werden, wodurch seine elektrische Neutralität erzielt wer den kann. Wenn jedoch das Potentiometer integral mit der ECU aus geführt wird, so gibt es einen Fall, bei dem wie im Stand der Technik das Potentiometer, das heißt, die ECU durch die Beein flussung von den es umgebenden Teilen (beispielsweise durch ein Getriebegehäuse) nicht frei gedreht werden kann. So wird, wie das bei der vorliegenden Ausführungsform gezeigt ist, ein Werkzeug durch die Öffnung 522a in die obere Oberfläche des Gehäuses für die ECU 522 während des Zusammenbaus eingesteckt, und es wird nur die Rotationswelle 520a des Potentiometers 520 gedreht, so daß deren Vorsprung in den Schlitz des Schiebers eingeschoben werden kann, wodurch der Zusammenbau des Potentiometers einfach wird.

Wenn es etwas Platz hat zwischen der ECU und dem sie umge benden Teil, kann die ECU mit dem Potentiometer nach dem Zusam menbau leicht gedreht werden, um so leicht die elektrische Neut ralität des Potentiometers zu erreichen. Fig. 19 ist eine Auf sicht ähnlich wie Fig. 15, die aber nochmals eine weitere Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In Fig. 19 sind Schlitze 622a im Befestigungsteil der ECU 622 ausgebildet, und die ECU 622 wird während des Zusammenbaus gedreht, um eine Neut ralitätsjustierung durchzuführen, wonach die ECU 622 durch Schrauben 622b befestigt werden kann. Die Schlitze 622a und die Schrauben 622b bilden zusammen die Montagevorrichtung.

Fig. 20 ist ein Blockdiagramm das nochmals eine weitere Aus führungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Ein ECU- Berechnungsteil 701 und ein Potentiometer 703 sind durch eine Neutralitätskorrekturschaltung 702 miteinander verbunden. Abhän gig von der Umgebung, in der die ECU montiert wird, tritt ein Fall auf, bei dem die ECU wie bei der vorherigen Ausführungsform nicht einmal ein wenig gedreht werden kann. Da das Potentiometer und die ECU integral zueinander ausgeführt sind, so kann das Po tentiometer allein nicht gedreht werden, um seine elektrische Neutralität zu erhalten. So wird in der vorliegenden Ausführungs form die neutrale Position der Lenkung (keine Lenkdrehkraft) und das Nullsetzen des Potentiometers 703 elektrisch durch die Neut ralitätsspannungskorrekturschaltung 702 erzielt. Betrachtet man die Neutralitätsspannungskorrekturschaltung 702, so ist deren Wert durch eine (nicht gezeigte) Öffnung im Gehäuse der ECU ein stellbar. Die Neutralitätsspannung wird durch eine Veränderung des Betrags der Offsetspannung erreicht. In diesem Fall kann, wenn die Öffnung nach der Neutralitätsjustierung versiegelt wird, verhindert werden, daß die Neutralitätseinstellung versehentlich verstellt wird.

Bei der elektrisch betriebenen Servolenkeinrichtung der vor liegenden Erfindung ist der Detektor integral in das Befesti gungsteil eingeschlossen, und somit kann auf einen dazwischen an geordneten Kabelbaum zur Verbindung der beiden verzichtet werden, wodurch die Zahl der Bauteile und die Zahl der Herstellungsschritte vermindert werden kann. Es wird auch ein Bruch des Kabelbaums durch ein Werkzeug, das ihn während des Zu sammenbau unabsichtlich berührt, verhindert, und somit wird die Zuverlässigkeit verbessert.

Claims

1. Elektrische Servolenkeinrichtung mit:
einem Gehäuse (15; 150; 250; 401), einem Elektromotor (13; 117; 217; 406), der am Gehäuse (15; 150; 250; 401) befestigt ist zur Erzeugung einer Hilfslenkdrehkraft,
einer an dem Gehäuse (15; 150; 250; 401) vorgesehenen Steuereinrichtung (18; 120; 422; 522; 701) mit einer Steuerschaltung (19; 130) und einer Treiberschaltung (20; 131) zur Ansteuerung des Elektromotors (13; 117; 217; 406),
einem Lenkkraftdetektor (11; 105; 420; 703) zur Detektion einer Lenkdrehkraft, die in ein Lenksystem eingegeben wird, wobei die Steuerschaltung (19; 130) einen Stromwert für den Elektromotor (13; 117; 217; 406) auf der Basis des Detektionssignals vom Lenkkraftdetektor (11; 105; 420; 703) festlegt und die Treiberschaltung (20; 131) den Elektromotor (13; 117; 217; 406) mit einem Antriebsstrom versorgt, der durch die Steuerschaltung (19; 130) festgesetzt wurde,
sowie einem Reduktionsgetriebemechanismus (12; 115; 215) zwischen Elekt romotor (13; 117; 217; 406) und dem Lenksystem,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (19; 130) und zumindest Teile der Treiberschaltung (20; 131) integral auf einem flexiblen Schaltkreissubstrat (21; 155a; 255a) angeordnet sind, das außenseitig das Gehäuse (15; 150; 250; 401) umgebend angeordnet ist, wobei das Schaltkreissubstrat (21; 155a; 255a) so verformt wird, daß es einen Teil der äußeren Oberfläche des Gehäuses (15; 150; 250; 401) entlang der Form der äußeren Oberfläche bedeckt.

2. Elektrische Servolenkeinrichtung nach Anspruch 1 mit einer Eingabewelle (3; 102; 202; 411), auf die eine Lenkdrehkraft von einem Lenkrad eingegeben wird, einer Ausgabewelle (4; 103; 203; 413), zu der die Lenkdrehkraft von der Eingabewelle (3; 102; 202; 411) übertragen wird, und einem Hilfslenkdrehkraftübertragungsmechanis mus zur Übertragung einer Hilfslenkdrehkraft, die von einem Elektromotor (13; 117; 217; 406) erzeugt wird, die in dem Gehäuse (15; 150; 250; 401) angeordnet sind, da durch gekennzeichnet, daß zumindest ein sich selbst erwärmendes Schaltungsele ment der Schaltungselemente, die die Schaltung der Steuereinrichtung (18; 120; 422; 522; 701) bilden, integral an der Wandoberfläche des Gehäuses direkt oder über eine Befestigungsplatte (162), die aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt ist, befestigt ist.

3. Elektrische Servolenkeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß Schmieröl im Getriebegehäuse (250) enthalten ist, um das Redukti onsgetriebe (215) in Öl zu tauchen, das eine Behälterkammer (260), die mit dem Inne ren des Getriebegehäuses (250) verbunden ist, und deren innerer Raum mit dem Schmieröl gefüllt ist, an einer äußeren peripheren Position des Getriebegehäuses (250) vorgesehen ist, und daß zumindest ein Schaltungselement der Schaltungsele mente, die die Schaltung der Steuereinrichtung bilden, und das eine große Menge Wärme erzeugt, in der Behälterkammer (260) enthalten ist.

4. Elektrische Servolenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Detektor in dem Gehäuse montiert ist zur Detektion einer Drehkraft, die auf die Lenkwelle ausgeübt wird, das die Treiberschaltung in dem Ge häuse montiert ist zur Ansteuerung des Motors in Übereinstimmung mit der durch den Detektor detektierten Drehkraft, und daß das Gehäuse mit einer Fahne (150a; 250a,) für die Hitzeabstrahlung im Bereich des Motors und/oder der Treiberschaltung ausge bildet ist.

5. Elektrische Servolenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (420) eine Rotationswelle (420a) aufweist, die in Übereinstimmung mit einer Drehkraft, die auf die Lenkwelle ausgeübt wird, drehbar ist zur Erfassung des Betrages der Rotation der Rotationswelle (420a) und dadurch der Drehkraft, die Steuereinrichtung (422) den Motor in Übereinstimmung mit der durch den Detektor detektierten Drehkraft steuert, wobei der Detektor (420) integral in die Steuereinrich tung (422) eingeschlossen ist und eine Befestigungsvorrichtung (421) zur drehbaren Befestigung der Steuereinrichtung (422) relativ zu der Rotationswelle (420a) des De tektors vorgesehen ist.

6. Elektrische Servolenkeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß die Rotationswelle (520a) des Detektors in eine Rotationsrichtung gedrückt wird, wobei die Steuereinrichtung (522) von einem Gehäuse umgeben ist, das mit ei ner Öffnung (522a) ausgebildet ist, in welcher ein Werkzeug zum Drehen der Rota tionswelle (520a) des Detektors von außen einschiebbar ist.

7. Elektrische Servolenkeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß der Detektor (703) so ausgebildet ist, daß er ein elektrisches Signal erzeugt, das der detektierten Drehkraft entspricht und eine Neutralitätsspannungskorrektur schaltung (702), die eine variable Widerstandsvorrichtung aufweist zur Erzielung einer elektrischen Neutralität in dem Detektor (703) zwischen dem Detektor (703) und der Steuereinrichtung (701) angeordnet ist, wobei die Steuereinrichtung von einem Ge häuse umgeben ist, das mit einer Öffnung zur Einstellung der variablen Widerstands vorrichtung von außen ausgebildet ist, wobei die Öffnung nach dem Einstellen der va riablen Widerstandsvorrichtung hermetisch versiegelt wird.