DE69607075T2

DE69607075T2 - Servolenkung

Info

Publication number: DE69607075T2
Application number: DE69607075T
Authority: DE
Inventors: Ken Fukuda; Hirofumi Matsuoka; Yasuji Noritou
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1995-07-12
Filing date: 1996-07-09
Publication date: 2000-12-14
Anticipated expiration: 2016-07-10
Also published as: JP3563835B2; US5844386A; EP0753448A1; JPH0924847A; EP0753448B1; DE69607075D1

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Servolenkung, welche ein Schaltelement zum Steuern der einem Motor zuzuführenden elektrischen Energie hat, wobei der Motor eine Lenkhilfskraft erzeugt. Die Erfindung bezieht sich auf Servolenkungen, wie eine elektrische Servolenkung, bei der der Ausgang des Motors direkt eine Lenkhilfskraft liefert, oder eine hydraulische Servolenkung mit einer elektrischen Pumpe, welche einen Öldruck angetrieben durch den Ausgang des Motors als eine Lenkhilfskraft liefert.
Eine Servolenkung der im einleitenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Art ist in EP-A-0 535 422 beschrieben, welcher JP- 05-185938 entspricht.
Üblicherweise wird eine Servolenkung eingesetzt, welche ein Gehäuse, einen Motor zum Erzeugen einer Lenkhilfskraft, eine Treiberschaltung einschließlich eines Schaltelementes, wie einen Transistor, zum Steuern der den Motor oder dergleichen zuzuführenden elektrischen Energie, und eine Steuerschaltung hat, welche ein Steuersignal an das Schaltelement nach Maßgabe des Fahrzustands, wie in Abhängigkeit von dem Lenkmoment oder dergleichen, abgibt.
Üblicherweise ist die Steuerschaltung von der Treiberschaltung einschließlich eines Schaltelements isoliert bzw. getrennt. Es ist daher erforderlich, die Steuerschaltung mit der Treiberschaltung über eine Verkabelung zuverbinden. Der Einsatz einer Verkabelung jedoch bringt Schwierigkeiten hinsichtlich eines mangelnden Rauschwiderstandes, eines größeren Gewichts, einer größeren Anzahl von Leitungsverbindungen, einer geringeren Betriebszuverlässigkeit und größeren Kosten mit sich.
Als eine Lösung für diese Schwierigkeiten beim Stand der Technik sind die Steuerschaltung und die Treiberschaltung miteinander dadurch integriert vorgesehen, daß man diese an ein und demselben Substrat im Gehäuse der Servolenkung anbringt (siehe JP-A- 05-185938).
In diesem Fall erzeugt das Schaltelement infolge des starken Stroms eine große Wärmemenge. Um zu vermeiden, daß diese Wärme die Steuerschaltung nachteilig beeinflußt, muß eine Abstrahlungsplatte vorgesehen sein, wodurch man jedoch die Schwierigkeiten erhält, daß das Gewicht der Servolenkung größer wird und dann eine größere Anzahl von Montageschritten benötigt.
Bei einer anderen Auslegung nach dem Stand der Technik ist das Schaltelement in Kontakt mit dem Gehäuse der Servolenkung, so daß das Gehäuse als eine Abstrahlungsplatte dient, um Wärme von dem Schaltelement abzustrahlen, ohne daß eine gesonderte Abstrahlungsplatte vorgesehen zu sein braucht (JP-U-06-118565, JP- U-69-156867). Jedoch wird zwischen dem Gehäuse und dem Schalt element ein Zwischenraum gebildet, wenn das Schaltelement direkt mit dem Gehäuse in Kontakt ist. Ein solcher Zwischenraum behindert eine zufriedenstellende Wärmeübertragung von dem Schaltelement zu dem Gehäuse. Daher kann es hierbei vorkommen, daß die Steuerschaltung infolge einer unzulänglichen Wärmeabstrahlung nachteilig beeinflußt wird.
Die Erfindung zielt daher darauf ab, eine Servolenkung bereitzustellen, welche frei von den vorstehend genannten Schwierigkeiten beim Stand der Technik ist.
Nach der Erfindung wird hierzu eine Servolenkung mit den Merkmalen des Anspruches 1 bereitgestellt. Bei der Servolenkung nach der Erfindung sind das Schaltelement zum Steuern der den Motor zur Erzeugung der Lenkhilfskraft zuzuführenden elektrischen Energie und die Schaltung, welche ein Steuersignal an das Schaltelement abgibt, in ein und demselben isolierenden Gehäuse angeordnet, so daß Verkabelungen entfallen können, die ansonsten erforderlich wären, wenn das Schaltelement getrennt von der Schaltung angeordnet ist. Diese Auslegung gestattet, daß man eine verbesserte Rauschwiderstandfähigkeit, verminderte Abmessungen der Servolenkung und ein geringeres Gewicht derselben, eine verminderte Anzahl von Leitungsverbindungen, eine verbesserte Betriebszuverlässigkeit und herabgesetzte Herstellungskosten erhält.
Wiederum kann bei der Servolenkung nach der Erfindung das Gehäuse als eine Abstrahlungsplatte dienen, da das Schaltelement gegen das Gehäuse unter Zwischenlage eines wärmeleitenden Flächengebildes angedrückt ist. Diese Auslegung vermeidet, daß man eine gesonderte Abstrahlungsplatte vorsehen muß, wodurch sich die Abmessungen der Servolenkung und ihr Gewicht reduzieren lassen und sich die Anzahl der Montageschritte herabsetzen läßt.
Ferner ist das wärmeleitende Flächengebilde elastisch, so daß es das Schaltelement und das Gehäuse unter enger Anlage kontaktieren kann. Somit werden eine zufriedenstellende Wärmeableitung von dem Schaltelement zu dem Gehäuse und eine verbesserte Wärmeabstrahlung sichergestellt, so daß sich nachteilige Einflüsse auf die Steuerschaltung vermeiden lassen.
Es wird bevorzugt, daß eine Seite des Schaltelements, welches in dem Gehäuse angeordnet ist, von der Fläche des Gehäuses vorsteht, die dem Gehäuse gegenüberliegt, und daß eine Seite des Schaltelements gegen das Gehäuse unter Zwischenlage des Flächengebildes gedrückt wird.
Wenn eine Seite des Schaltelements vorsteht, welche gegen das Gehäuse gedrückt wird, und zwar an der Seite, die dem Gehäuse gegenüberliegt, wird ein enger Kontakt mit dem wärmeleitenden Flächengebilde mit einer Seite des Schaltelements sichergestellt, so daß man eine verbesserte Wärmeabstrahlung und Wärmeableitung erhält.
Ferner wird es bevorzugt, daß das Gehäuse integral mit einem Gehäuse eines Verbinders ausgebildet ist, welcher das Schaltelement mit dem Motor und der Energiequelle verbindet, und daß eine Elektrode, welche den Verbinder und eine Leitung bildet, welche die Elektrode mit dem Schaltelement verbindet, jeweils in Form eines plattenähnlichen elektrisch leitenden Elements ausgebildet sind, welches in dem Gehäuse vorgesehen ist.
Wenn man das Gehäuse mit dem Gehäuse des Verbinders zum Verbinden des Schaltelements mit dem Motor der Energiequelle integriert, und wenn man auch die den Verbinder in dem Gehäuse bildende Elektrode mit einbezieht, kann man die Gesamtanzahl von erforderlichen Verbindungen reduzieren, man erhält eine verbesserte Betriebszuverlässigkeit und es ergeben sich reduzierte Kosten.
Da die den Verbinder bildende Elektrode, welche das Schaltelement mit dem Motor und der Energiequelle verbindet, und der Draht, welcher die Elektrode mit dem Schaltelement verbindet, jeweils als plattenähnliche, elektrisch leitende Elemente ausge bildet sind, welche in dem Gehäuse angeordnet sind, lassen sich die Querschnittsabmessungen der Elektrode und der Leitungen größer machen. Somit erhält man eine Verkabelung mit kompakten Abmessungen, mit geringen Kosten verbunden und mit einer geringen Verkabelungsimpedanz, so daß große Ströme durchgeschickt werden können, welche ihrerseits eine geringere Wärmemenge erzeugen. Hierdurch läßt sich ein Rauschen infolge von hohen Strömen unterdrücken, und nachteilige Einflüsse auf die Steuerschaltung werden vermieden.
Vorzugsweise enthält das Gehäuse einen Kondensator, welcher mit einer Leitung verbunden ist, welcher das Schaltelement mit der Energiequelle zur elektrischen Stromversorgung für den Motor verbindet. Ferner ist vorzugsweise ein Relais mit der Leitung verbunden, und ein Motorstromdetektionswiderstand ist mit dem Schaltelement über eine Leitung verbunden. Alle Leitungen sind in Form eines plattenähnlichen, elektrisch leitenden Elements ausgebildet, welches in dem Gehäuse vorgesehen ist.
Da der mit der Leitung verbundene Kondensator, welcher das Schaltelement mit der Energiequelle zur Stromversorgung des Motors verbindet, das Relais, welches die Leitung verbindet, und der Motorstromdetektionswiderstand, welcher mit dem Schaltelement über die Leitung verbunden ist, alle in dem Gehäuse untergebracht sind, läßt sich die Rauschquelle auf der Energieseite, d. h. die Impedanz der Leitungen, welche die Energiequelle und deren Anschlüsse von dem Schaltelement mit dem Kondensator verbindet, unterdrücken, so daß das Rauschen in effektiver Weise absorbiert wird, welches beim Schaltvorgang der Schaltelemente im Hochfrequenzband auftritt.
Durch die Verbindung des Kondensators, des Relais und des Motorstromdetektionswiderstandes mit den Leitungen, welche in Form von plattenähnlichen, elektrisch leitenden Elementen ausgelegt sind, kann die von diesen Komponenten erzeugte Wärme zu den Leitungen freigesetzt werden, so daß sich ein Temperaturanstieg in den Komponenten unterdrücken läßt. Wiederum vermindert diese Auslegungsform die Gesamtimpedenz der Motortreiberschaltung, bei der die Schaltelemente, der Kondensator, das Relais und der Motorstromdetektionswiderstand von einem starken Strom durchflossen sind, so daß der Spannungsabfall in der Steuerschaltung herabgesetzt werden kann. Somit wird ein beim Schalten der Schaltelemente erzeugtes Rauschen effektiv herabgesetzt, und der Spannungsbereich läßt sich vergrößern, welcher für den Motor zur Verfügung steht. Darüber hinaus ist die verminderte Gesamtimpedanz der Motortreiberschaltung dahingehend wirksam, daß auch die erzeugte Wärmemenge herabgesetzt wird.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Schnittansicht einer elektrischen Servolenkung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung.
Fig. 2 ist eine Draufsicht der elektrischen Servolenkung gemäß der bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung.
Fig. 3 ist eine Unteransicht der elektrischen Servolenkung gemäß der bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung.
Fig. 4 ist eine Vorderansicht der elektrischen Servolenkung gemäß der bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung.
Fig. 5(1) ist eine Draufsicht auf das Gehäuse der elektrischen Servolenkung gemäß der bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung; Fig. 5(2) ist eine Vorderansicht des Gehäuses; Fig. 5(3) ist eine Seitenansicht des Gehäuses.
Fig. 6 ist eine Schaltung der elektrischen Servolenkung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung.
Fig. 7 ist eine Schnittansicht zur Verdeutlichung der Anordnung der Elemente, welche eine Schaltung in dem Gehäuse der elektrischen Servolenkung gemäß der bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung bilden.
Fig. 8 ist eine Schnittansicht einer Auslegungsform von Elementen, welche die Schaltung in dem Gehäuse der elektrischen Servolenkung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung bilden.
Fig. 9 ist eine Schnittansicht zur Verdeutlichung der Auslegung von Elementen, welche die Schaltung in dem Gehäuse der elektrischen Servolenkung gemäß der bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung bilden.
Fig. 10(1) ist eine Schnittansicht zur Verdeutlichung einer Auslegung von Leitungen, welche die Schaltung in dem Gehäuse der elektrischen Servolenkung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung bilden;
Fig. 10(2) ist eine Schnittansicht zur Verdeutlichung der Auslegung der das Gehäuse bildenden Leitungen.
Fig. 11 ist eine weitere Schnittansicht zur Verdeutlichung eine Auslegung von Leitungen, welche die Schaltung in dem Gehäuse der elektrischen Servolenkung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung bilden.
Fig. 12 ist eine Schnittansicht zur Verdeutlichung des Zustands des Gehäuses, wenn dieses an dem Gehäuse der elektrischen Servolenkung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung angebracht ist.
Fig. 13 ist eine Draufsicht des Flächengebildes zum Anbringen des Gehäuses der elektrischen Servolenkung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung.
Eine bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.
Eine elektrische Servolenkung 1, welche in Fig. 1 dargestellt ist, überträgt ein Lenkmoment, welches durch Betätigung eines Lenkrades 2 erzeugt wird, auf ein Ritzel 4 über eine Lenkwelle 3, um eine Zahnstange 5 zu bewegen, welche in Kämmeingriff mit dem Ritzel 4 ist, wodurch sich der Lenkwinkel der Räder 6, welche mit der Zahnstange 5 über eine Spurstange, einen Gelenkarm und dergleichen (nicht dargestellt) verbunden sind.
Ein Drehmomentsensor 7 zum Detektieren des Lenkmoments, welches über die Lenkwelle 3 übertragen wird, ist ebenfalls vorgesehen. Der Drehmomentsensor 7 hat ein Aluminiumgehäuse 21, welches die Lenkwelle 3 umgibt. Das Gehäuse 21, welches von zwei wechselweise zusammenpassenden Elementen 21a, 21b gebildet wird, ist an einer Fahrzeugkarosserie über einen Träger 28 angebracht.
In dem Gehäuse 21 ist die Lenkwelle 3 mittels einer Buchse 31 und Lagern 26, 27 gelagert. Die Lenkwelle 3 ist in eine erste Welle 3a, welche mit dem Lenkrad 2 verbunden ist, eine zylindrische zweite Welle 3b, welche mit der ersten Welle 3a über einen Stift 22 verbunden ist, und eine zylindrische dritte Welle 3c unterteilt, welche passend um den Außenumfang der zweiten Welle 3b unter Zwischenschaltung einer Buchse 25 derart angeordnet ist, daß beide Wellen 3b, 3c relativ zueinander drehbar sind. Ein Ende eines Torsionsstabs 23 ist in die Mittelbereiche der Wellen 3a, 3b, 3c eingesetzt und mit der ersten Welle 3a und der zweiten Welle 3b über den Stift 22 verbunden. Das äußere Ende des Torsionsstabs 23 ist mit der dritten Welle 3c über einen Stift 24 verbunden. Durch diese Auslegung sind die zweite Welle 3b und die dritte Welle 3c elastisch relativ zueinander nach Maßgabe des Lenkmoments drehbar.
Ein Ring 36 ist passend um die zweite Welle 3b angeordnet und fest mit der Welle 3b mittels eines Stifts 35 verbunden. Die dritte Welle 3c ist in einem Ring 37 eingedrückt. Die Anzahl von Zähnen 36a, 37a ist auf einem Ende der jeweiligen Ringe 36, 37 entlang deren Umfangsteilen vorgesehen. Die Zähne 36a des einen Rings 36 und die Zähne 37a des anderen Rings 37 sind einander zugewandt. Eine Spule 33, welche den Spalt zwischen den beiden Ringen 36, 37 umgibt, ist in dem Gehäuse 21 untergebracht. Wenn die zweite Welle 3b und die dritte Welle 3c sich relativ nach Maßgabe des Lenkmoments zueinander drehen, ändern sich die zugewandten Flächenbereiche der Zähne 36a, 37a der beiden Ringe 36, 37, woraus eine Änderung des magnetischen Widerstands im Magnetfluß sich ergibt, welcher durch die Spule 33 erzeugt wird. Auf der Basis dieser Änderung des Ausgangs der Spule nach Maßgabe der Änderung des magnetischen Widerstands kann der Drehmomentsensor 7 ein das Lenkmoment wiedergebendes Signal abgeben.
Ein Schneckenrad 10 wird auf den Außenumfang der dritten Welle 3c gedrückt. Eine Schnecke 9, welche in Kämmeingriff mit dem Schneckenrad 10 ist, ist mit der Ausgangswelle eines Motors 8 zur Erzeugung einer Lenkhilfskraft verbunden. Der Motor 8 wird nach Maßgabe des Lenkmoments angetrieben, welches durch den Momentsensor 7 erfaßt wird, sowie nach Maßgabe der Fahrzeuggeschwindigkeit, welche mittels eines Fahrzeuggeschwindigkeitssensors (nicht gezeigt) erfaßt wird, so daß die Lenkhilfskraft nach Maßgabe des Fahrzustandes bereitgestellt wird. Der Motor 8 ist mit dem Gehäuse 21 verbunden. Auf dem Außenumfang des Gehäuses 21 des Drehmomentsensors 7 ist eine Fläche 21' zum Anbringen der Steuerung 50 des Motors 8 ausgebildet. Die Befestigungsfläche 21' ist eben ausgebildet. Wie in den Fig. 2 bis 4 dargestellt ist, ist die Steuereinrichtung 50 mit Hilfe von Schrauben 55 angebracht.
Das Gehäuse 51 der Steuereinrichtung 50 ist aus einem isolierenden Material hergestellt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Gehäuse aus PPS (Polyphenylsulfid) hergestellt. Wie in Fig. 5(1) dargestellt ist, hat das Gehäuse 51 grob gesprochen eine viereckförmige Gestalt in der Draufsicht. Wie aus den Fig. 5(2) und 5(3) zu ersehen ist, wird das Gehäuse 51 von einem Hauptkörper 52 und einem Deckel 53 gebildet, welcher eine Seite des Hauptkörpers 52 abdeckt. Der Hauptkörpers 52 hat einen ersten Abschnitt 52a mit geringerer Tiefe, und einen zweiten Abschnitt 52b mit größerer Tiefe, welche durch eine Stufe 52' getrennt sind, welche auf der anderen Seite ausgebildet ist. Die Stufe 52' und die Bodenfläche 52a' des ersten Abschnitts 52a liegen jeweils dem Gehäuse 21 gegenüber. Der erste Abschnitt 52a und der Deckel 53 sind mit Durchgangsöffnungen 54 für die vorstehend angegebenen Schrauben 55 versehen.
Wie aus Fig. 6 zu ersehen ist, ist die Schaltung der Steuereinrichtung 50 derart ausgestaltet, daß sie eine Treiberschaltung und eine Steuerschaltung umfaßt. Die Treiberschaltung weist erste bis vierte FETs (Feldeffekttransistoren) auf, d. h. Schaltelemente 61, 62, 63, 64, ein Ausfallsicherungsrelais 66, einen laminierten Keramikkondensator 70, Elektrolytkondensatoren 71, 72 und einen Nebenschlußwiderstand (Motorstromdetektionswiderstand) 75 auf. Die Steuerschaltung weist ein FET-Treiberteil 81, einen Elektrostromdetektionsteil 82, ein Kenngrößenteil 83, ein Steuerteil 84 und eine Energieversorgungsteil 89 auf, wie dies mit Funktionsblöcken dargestellt ist.
Die ersten bis vierten FETs 61, 62, 63, 64 steuern die dem Motor 8 zuzuführende elektrische Energie. Der Drain-Anschluß D der jeweiligen ersten und zweiten FETs 61, 62 ist mit dem Relaisschalter 66a des Ausfallsicherungsrelais 66 über eine Leitung L1 verbunden. Der Schalter 66a ist mit einer (67) eines Paars von Elektroden 67, 68 verbunden, welche einen Verbinder bilden, welcher mit einer Energiequelle zum Antreiben des Motors 8 über eine Leitung L2 verbunden sind. Der Teil zwischen dem Relais- Schalter 66a und dem Kontaktpunkt der ersten und der zweiten FETs 61, 62 ist mit den Kondensatoren 70, 71, 72 zur Rauschunterdrückung verbunden. Diese Kondensatoren 70, 71, 72 sind jeweils über eine Leitung L3 an Masse gelegt. Der Source-Anschluß S jeweils der dritten und vierten FETs 63, 64 ist mit dem Nebenschlußwiderstand 75 über eine Leitung L4 verbunden. Der Nebenschlußwiderstand 75 ist mit der anderen (68) der beiden Elek troden 67, 68 verbunden, welche den Verbinder bilden, der mit der Energiequelle über die Leitung L3 verbunden ist. Der Teil zwischen dem Nebenschlußwiderstand 75 und der anderen Elektrode 68 ist über die Leitung L3 an Masse gelegt. Eine Elektrode (73) eines Paars von Elektroden 73, 74, welche einen Verbinder bilden, welcher mit dem Motor 8 zu verbinden ist, ist mit dem Source-Anschluß S des ersten FET 61 und dem Drain-Anschluß D des dritten FET über eine Leitung L5 verbunden. Die andere der beiden Elektroden 73, 74 ist mit dem Source-Anschluß S des zweiten FET 62 und dem Drain-Anschluß D des vierten FET 64 über eine Leitung L6 verbunden.
Der Gate-Anschluß G jeder der FETs 61, 62, 63, 64 ist mit dem FET Treiberteil 61 über eine Leitung L7 verbunden. Das Relais 66 ist mit dem Steuerteil 84 über Leitungen L8 verbunden. Der Nebenschlußwiderstand 75 ist mit dem elektrischen ROM-Detektionsteil 82 zum Detektieren des Motorstroms verbunden. Das FET Treiberteil 61 und das elektrische Stromdetektionsteil 82 sind mit dem Kenngrößenteil 83 verbunden. Das Kenngrößenteil 83 ist mit dem Steuerteil 84 und dem Drehmomentsensor 7 verbunden. Das Steuerteil 84 ist mit einer Elektrode 85 verbunden, welcher einen Verbinder bildet, welcher mit einem Anlaßschlüsselschalter zu verbinden ist. Eine Elektrode 86 ist vorgesehen, welche einen Verbinder bildet, welcher mit einer Zündeinrichtung zum Erfassen der Drehbewegung der Brennkraftmaschine zu verbinden ist. Eine weitere Elektrode 87 ist vorgesehen, welche einen Verbinder bildet, welcher mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor zu verbinden ist. Ferner ist eine Elektrode 88 vorgesehen, welche einen Verbinder bildet, welcher mit einem externen Monitor zur Selbstdiagnosüberleitungen L9 zu verbinden ist.
Das Steuerteil 84 ist mit dem Energieversorgungsteil 89 verbunden, wenn der Schlüsselschalter aktiviert ist. Das Steuerteil 84 gibt den Erregerstrom an die Spule des Relais 66 ab, um der Relaisschalter 66a zu schließen, und sie gibt ein Kenngrößeninstruktionssignal an das Kenngrößenteil 83 basierend auf dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensorsignal von dem Fahrzeuggeschwin digkeitssensor ab. Das Kenngrößenteil 83 ermittelt die geeignete Größe für die Lenkhilfskraft basierend auf dem charakteristischen Instruktionssignal und des ermittelten Drehmoments, und dann wird der geeignete Wert mit der tatsächlichen Lenkhilfskraft entsprechend dem Antriebsstrom des Motors 8 verglichen, welcher von dem elektrischen Stromdetektionsteil 82 zurückgeführt wird, und dann wird ein Instruktionssignal an das FET Treiberteil 81 auf der Basis des Vergleichsergebnisses abgegeben, um die momentane Lenkhilfskraft auf einen geeigneten Wert zu ändern. Der geeignete Wert der Lenkhilfskraft wird mit zunehmendem Lenkmoment größer und er nimmt mit der Fahrzeuggeschwindigkeit ab, wenn das Lenkmoment konstant ist, wodurch man einen guten Geradeauslauf bei hohen Geschwindigkeiten und einen verminderten Kraftaufwand durch den Fahrer bei niedrigen Geschwindigkeiten sicherstellen. Das FET Treiberteil 81 legt ein PWM Signal als ein Steuersignal an die Gate-Anschlüsse G der FETs 61, 62, 63, 64 nach Maßgabe des Instruktionssignals an, um die Lenkhilfskraft zu ändern. Somit wird die dem Motor 8 zugeführte elektrische Energie durch den Schaltvorgang der FETs 61, 62, 63, 64 gesteuert, so daß die Lenkhilfskraft nach Maßgabe des Lenkmoments und der Fahrzeuggeschwindigkeit bereitgestellt wird. Aufgrund der Spannungsschwankungen in dem Energieversorgungsteil der Motortreiberschaltung durch den Schaltvorgang der FETs 61, 62, 63, 64 durch die Kondensatoren 70, 71, 72 geglättet werden kann, lassen sich nachteilige Auswirkungen auf die Servolenkung und andere Einrichtungen verhindern.
Wenn beispielsweise die Differenz zwischen dem Treiberstrom entsprechend dem Instruktionssignal zur Änderung der Lenkhilfskraft entspricht, welche von der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkmoment abhängig ist, und dem momentanen Treiberstrom, welcher von dem elektrischen Stromdetektionsteil 82 zurückgeführt wird, zu groß wird, oder wenn die ermittelte Brennkraftmaschinendrehzahl nicht zu der Fahrzeuggeschwindigkeit paßt, blockiert das Steuerteil 84 die Stromerregung für die Spule des Relais 66, um auf eine Lenkkraftunterstützung zu verzichten. Wiederum hat das Steuerteil 84 eine Selbstdiagnosefunktion, so daß es ein Signal zur Aktivierung des vorstehend genannten externen Monitors abgeben kann, um diese abnormalen Zustände anzuzeigen.
Bei der zuvor beschriebenen Schaltung, die in Fig. 6 verdeutlicht ist, sind alle Schaltungselemente innerhalb der mit gebrochenen Linien dargestellten Teile, d. h. die FETs 61, 62, 63, 64, das Relais 66, die Kondensatoren 70, 71, 72, der Nebenschlußwiderstand 25, die Elektroden 67, 68, 73, 74, 85, 86, 87, 88, welche die Verbinder bilden, und die Leitungen L1 bis L9 alle in den Hauptkörper 52 des Gehäuses 51 untergebracht und sind modular ausgelegt. Genauer gesagt sind in den Fig. 7 bis 9 die Positionen der vorstehend angegebenen Schaltelemente im Gehäuse 51 verdeutlicht. Die FETs 61, 62, 63, 64 sind jeweils passend in einer Vertiefung 52a" angeordnet, welche im ersten Teil 52a des Hauptkörpers 52 ausgebildet ist. Wenn diese in passender Weise in die Vertiefung 52a" angelegt sind, steht eine Seite jeder der FETs 61, 62, 63, 64 von der Bodenflächen 52a' des ersten Teils 52a im Gehäuse 21 des Drehmomentsensors 7 gegenüberliegend vor, wie dies aus Fig. 8 zu ersehen ist. Das Relais 66, die Kondensatoren 70, 71, 72 und der Nebenschlußwiderstand 75 sind an dem zweiten Teil 52b des Hauptkörpers 52 angebracht.
In den Fig. 10(1), 10(2) und 11 sind die Elektroden 67, 68, 73, 74, 85, 86, 87, 88, welche die Verbinder bilden, und die Leitungen L1 bis L9 schraffiert dargestellt. Die Elektroden 67, 68, 73, 74, 85, 86, 87, 88 sind jeweils als ein plattenähnliches, elektrisch leitendes Element ausgebildet, welches von dem Hauptkörper 52 des Gehäuses 51 vorsteht und von dem Verbindungsgehäuse 90 gelegt ist, welches integral mit dem Hauptkörper 52 verbunden ist. Die Leitungen L1 bis L2 sind jeweils in Form von plattenähnlichen, elektrisch leitenden Elementen ausgebildet, welche in den Hauptkörper 52 eingelassen sind. Die Leitungen L7 zum Verbinden der Gate-Anschlüsse G der FETs 61, 62, 63, 64 mit dem FET Treiberteil 81 haben nach Fig. 11 einen Abstand von den restlichen Leitungen L1 bis L6, L8 und L9, wie dies in den Fig. 10(1) und 10(2) in Richtung der Wanddicke des Hauptkörpers 2 gezeigt ist. Die Elektroden 67, 68, 73, 74, welche die Ver bindung zwischen der Energiequelle und dem Motor 8 bilden, sind jeweils in Form von plattenähnlichen, elektrischleitenden Elementen ausgebildet, und die Abschnitte der Leitungen L2, L3, L5, L6, welche die Elektroden 67, 68, 73, 74 mit den FETs 61, 62, 63, 64 verbinden, sind jeweils integral mit dem plattenähnlichen, elektrisch leitenden Element ausgebildet. Die Elektroden 85, 86, 87, 88, welche die Verbinder bilden, welche zu dem Steuerteil 84 zu verbinden sind, sind in Form eines plattenähnlichen, elektrisch leitenden Elements ausgebildet, und die Leitungen L9, welche die Elektroden 85, 86, 87, 88 mit dem Steuerteil 84 verbinden, sind jeweils in das plattenähnliche, elektrisch leitende Element integriert. Die weitere Elektrode 68, welche den Verbinder bildet, welcher mit der Energiequelle zu verbinden ist, dient als ein Masseanschluß für die Kondensatoren 70, 71, 72 und den Nebenschlußwiderstand 75.
Die Steuerschaltung, welche den vorstehend beschriebenen FET Treiberteil 81, den elektrischen Stromdetektionsteil 82, den Kenngrößenteil 83, den Steuerteil 84 und den Energieversorgungsteil 89 hat, kann weitgehend in Form eines IC Chip (nicht dargestellt) ausgestaltet sein. Wie in den Fig. 7 bis 9 gezeigt ist, kann der IC Chip bei einer gedruckten Schaltungsplatte 91 angeordnet werden, welche an dem Hauptkörper 52 des Gehäuses 51 angebracht ist. Die gedruckte Schaltungsplatte 91 hat von der vorstehend beschriebenen Treiberschaltung in vertikaler Richtung nach den Fig. 8 und 9 einen Abstand und ist mit der Treiberschaltung über Leitungen verbunden, welche in vertikaler Richtung in den Fig. 8 und 9 verlaufen. Der Drehmomentsensor 7 kann mit dem Kenngrößenteil 83 über Leitungen verbunden sein, die an der gedruckten Schaltungsplatte 91 angelötet sind.
Wie aus Fig. 12 zu ersehen ist, ist ein elastisches, wärmeleitendes, insolierendes Flächengebilde 95 zwischen den FETs 61,6 2, 63, 64 und dem Gehäuse 21 des Drehmomentsensors 7 vorgesehen. Das Flächengebilde 95 ist insbesondere elastischer verformbar als die FETs 61, 62, 63, 64 und das Gehäuse 21. Ein Beispiel eines Materials für das Flächengebilde 95 ist ein wärmeleitender Kautschuk, welcher Glasfasern enthält. Wie in Fig. 13 gezeigt ist, hat das Flächengebilde 95 derartige Abmessungen, daß sie in Kontakt mit einer Seite der jeweiligen FETs 61, 62, 63, 64 kommen kann. Das Flächengebilde 95 hat auch Durchgangsöffnungen 95a für die vorstehend beschriebenen Schrauben 55. Wenn man das Gehäuse 51 an dem Gehäuse 21 mit Hilfe der Schrauben 55 anbringt, wird eine Seite der jeweiligen FETs 621, 62, 63, 64 gegen das Gehäuse 21 über das Flächengebilde 95 angepreßt.
Bei der vorstehend beschriebenen Ausflegungsform sind die FETs 61, 62, 63, 64 zum Steuern der dem Motor 8 zur Erzeugung der Lenkhilfskraft zuzuführenden Energie und die Art und die Schaltung, welche die Steuersignale an die FETs 61, 62, 63, 64 abgibt, in ein und demselben isolierenden Gehäuse 51 vorgesehen, so daß man keine Verkabelungen benötigt, welche dann erforderlich wären, wenn die FETs 61, 62, 63, 64 von der Schaltung getrennt angeordnet wären. Es ist daher möglich, die Rauschwiderstandsfähigkeit zu verbessern, die Abmessungen und das Gewicht der Servolenkung zu reduzieren, die Anzahl der Leitungsverbindungen zu reduzieren sowie eine verbesserte Betriebszuverlässigkeit und verminderte Kosten zu erzielen.
Da die FETs 61, 62, 63, 64 gegen das Gehäuse 21 unter Zwischenschaltung des wärmeleitenden Flächengebildes 95 angedrückt sind, kann das Gehäuse 21 als eine Abstrahlungsplatte dienen, so daß man keine gesonderte Abstrahlungsplatte benötigt, wodurch sich die Abmessungen und das Gewicht der Servolenkung reduzieren lassen und sich auch die Anzahl der Montageschritte vermindern läßt.
Das wärmeleitende Flächengebilde 95 ist elastisch, so daß es in engen Kontakt mit dem FETs 61, 62, 63, 64 und dem Gehäuse 21 kommen kann. Hierdurch wird der Abstrahlungseffekt verstärkt, so daß die Wärme in effektiver Weise von den FETs 61, 62, 63, 64 zu dem Gehäuse 21 abgeleitet werden kann, wodurch sich nachteilige Auswirkungen auf die Steuerschaltung vermeiden lassen. Da eine Seite der jeweiligen FETs 61, 62, 63, 64 gegen das Gehäuse 21 angedrückt ist, und eine Seite von der Fläche 52a' des Gehäuses 51 dem Gehäuse 21 gegenüberliegend vorsteht, kann das wärmeleitende Flächengebilde 95 zuverlässig in engen Kontakt mit einer Seite der jeweiligen FETs 61, 62, 63, 64 gebracht werden, wodurch man einen verbesserten Abstrahlungseffekt erzielt.
Das Gehäuse 51 ist integral mit dem Gehäuse 90 der Verbinder zum Verbinden der FETs 61, 62, 63, 64 mit dem Motor 8 und der Energiequelle ausgelegt, und die Elektroden 67, 68, 73, 74, welche die Verbinder bilden, sind ebenfalls in dem Gehäuse 51 vorgesehen, so daß man eine verminderte Anzahl von Verbindern erhält, wodurch man eine verbesserte Betriebszuverlässigkeit und verminderte Kosten erhält. Da die Elektroden 67, 68, 73, 74 und die Leitungen L1 bis L6 zum Verbinden der Elektroden 67, 68, 73, 74 mit den FETs 61, 62, 63, 64 jeweils in Form eines plattenähnlichen, elektrisch leitenden Elements ausgebildet sind, welches in dem Gehäuse 51 vorgesehen ist, lassen sich die Querschnittsflächen der Elektroden 67, 68, 73, 74 und der Leitungen L1 bis L6 vergrößern, so daß man eine kompakte und billige Auslegung von Leitungen mit niedriger Impedanz für den Durchgang von größen Strömen erzielt. Dies führt zu einer verminderten Wärmeerzeugung und zu eine Unterdrückung von Rauschen infolge des hohen Stroms, wodurch man wiederum nachteilige Auswirkungen auf die Steuerschaltung vermeiden kann.
Dadurch, daß man die Kondensatoren 70, 71, 72, welche mit den Leitungen L1, L2, L3, L4 zum Verbinden der FETs 61, 62, 63, 64 mit dem Energieversorgungsteil 89 zur Zuführung einer elektrischen Energie zu dem Motor 8, das Relais 66, welches mit den Leitungen L1, L2, L3, L4 verbunden ist, und der Nebenschlußwiderstand 75, welcher mit den FETs 61, 62, 63, 64 über die Leitungen L1, L2, L3, L4 zum Detektieren des Motorstroms verbunden sind, in dem Gehäuse 51 vorsieht, läßt sich die Rauschquelle auf der Stromversorgungsseite, d. h. die Impedanz der Leitungen L1, L2, L3, L4, welche die versorgungsseitigen Anschlüsse der FETs 61, 62, 63, 64 mit den Kondensatoren 70, 71, 72 verbinden, unterdrücken. Somit wird das Rauschen, welches bei einem Schalt vorgang der FETs 61, 62, 63, 64 im Hochfrequenzband auftritt, effektiv absorbieren.
Da die Kondensatoren 70, 71, 72, das Relais 66 und der Nebenschlußwiderstand 75 mit den Leitungen L1, L2, L3, L4 verbunden sind, welche jeweils als ein plattenähnliches, elektrisch leitendes Element ausgelegt sind, kann die in den Komponenten 70, 71, 72, 66, 75 erzeugte Wärme zu den Leitungen L1, L2, L3, L4 abgegeben werden, wodurch sich ein Temperaturanstieg in den Komponenten 70, 71, 72, 66, 75 unterdrücken läßt. Da wiederum die Gesamtimpendanz der Motortreiberschaltung, welche die FETs 61, 62, 63, 64 hat, die von hohen Strömen durchschossen sind, herabgesetzt wird, läßt sich der Spannungsabfall in der Steuerschaltung reduzieren. Das beim Schalten der FETs 61, 62, 63, 64 erzeugte Rauschen läßt sich effektiv reduzieren, und der für den Motor 68 zur Verfügung stehende Spannungsbereich läßt sich vergrößern. Darüber hinaus ist die verminderte Gesamtimpedanz der Motortreiberschaltung auch zweckmäßig hinsichtlich der Detektion der Erzeugung von Wärme.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Einzelheiten der bevorzugten Ausführungsform beschränkt. Obgleich beispielsweise das Gehäuse 51 an dem Gehäuse 21 des Drehmomentsensors 7 bei der bevorzugten Ausführungsform angebracht ist, kann es auch an einem anderen Gehäuseteil angebracht werden, so lange dieses zu einer Servolenkung gehört. Die FETs werden als Schaltelemente bei der bevorzugten Ausführungsform eingesetzt. Natürlich können auch andere Bauteile, wie Transistoren, Tyristoren und dergleichen an Stelle hiervon eingesetzt werden. Obgleich die Steuersignale an die Schaltelemente nach Maßgabe des Lenkmoments und der Fahrzeuggeschwindigkeit bei der vorbeschriebenen Ausführungsform abgegeben werden, können sie auch nach Maßgabe von weiteren Größen bezüglich des Fahrzustands abgeben werden, wie zum Beispiel in Abhängigkeit von einem Lenkmoment und einem Lenkwinkel. Auch kann die Erfindung bei einer hydraulischen Servolenkung mit einer elektrischen Pumpe eingesetzt werden, wobei die Pumpe einen Öldruck erzeugt und diese von einem Motor angetrieben wird. Der Öldruck wird dann als Lenkhilfskraft genutzt. In diesem Fall kann das Gehäuse an dem Pumpengehäuse angebracht werden.

Claims

1. Servolenkung, welche folgendes aufweist:

ein Gehäuse (21);

einen Motor (8) zum Erzeugen einer Lenkhilfskraft;

ein Schaltelement (61, 62, 63, 64) zum Steuern der an den Motor (8) anzulegenden elektrischen Energie;

eine Schaltung, welche ein Steuersignal an das Schaltelement (61, 62, 63, 64) nach Maßgabe des Fahrzustandes abgibt; und

ein isolierendes Gehäuse (51), welches sowohl das Schaltelement (61, 62, 63, 64) als auch die Schaltung enthält;

dadurch gekennzeichnet, daß

ein elastisches, wärmeleitendes, isolierendes Flächengebilde (95) zwischen dem Schaltelement (61, 62, 63, 64) und dem Gehäuse (21) vorgesehen ist, und

das Gehäuse (51) an dem Gehäuse (21) derart angebracht ist, daß das Schaltelement (61, 62, 63, 64) gegen das Gehäuse (21) unter Zwischenlage des Flächengebildes (95) angedrückt ist.

2. Servolenkung nach Anspruch 1, bei der eine Seite des Schaltelements (61, 62, 63, 64), welches sich in dem Gehäuse (51) befindet, von der Fläche des Gehäuses (51) dem Gehäuse (21) gegenüberliegend vorsteht, und eine Seite des Schaltelements (61, 62, 63, 64) gegen das Gehäuse (21) unter Zwischenlage des Flächengebildes (95) angedrückt ist.

3. Servolenkung nach Anspruch 1 oder 2, bei der folgendes vorgesehen ist:

das Gehäuse (51) ist mit einem Gehäuse (90) eines Verbinders integral ausgebildet, welcher das Schaltelement (61, 62, 63, 64) mit dem Motor (8) und einer Energiequelle verbindet; und

eine Elektrode (67, 68, 73, 74), welche den Verbinder bildet, und eine Leitung (L1, L2, L3, L4, L5, L6), welche die Elektrode (67, 68, 73, 74) mit dem Schaltelement (61, 62, 63, 64) verbindet, sind in Form eines plattenähnlichen, elektrisch leitenden Elements jeweils ausgebildet, und sind in das Gehäuse (51) eingesetzt.

4. Servolenkung nach Anspruch 1 oder 2, bei der folgendes vorgesehen ist:

das Gehäuse (51) enthält einen Kondensator (70, 71, 72), welcher mit einer Leitung verbunden ist, welche das Schaltelement (61, 62, 63, 64) mit der Energiequelle zur Energieversorgung des Motors (8) verbunden ist, das Gehäuse (51) ferner ein Relais (61) enthält, welches mit der Leitung verbunden ist, und einen Motorstromdetektionswiderstand (75) enthält, welcher mit dem Schaltelement (61, 62, 63, 64) über eine Leitung verbunden ist, und die Leitungen (L1, L2, L3, L4) jeweils in Form eines plattenähnlichen elektrisch leitenden Elements ausgebildet und in dem Gehäuse (51) vorgesehen sind.