DE10127169A1

DE10127169A1 - Elektrische Servolenkvorrichtung

Info

Publication number: DE10127169A1
Application number: DE10127169A
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Tominaga; Tadayuki Fujimoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-10-18
Filing date: 2001-06-05
Publication date: 2002-05-08
Anticipated expiration: 2021-06-06
Also published as: JP2002120739A; JP3774624B2; US20020060105A1; DE10127169B4; US6577030B2

Abstract

Eine elektrische Servolenkungsvorrichtung, die in der Lage ist, Strahlungsgeräusche aufgrund des PWM-Antriebs zu reduzieren und eine erhöhte Ausgabe, verbesserte Produktivität und Gewichtsreduzierung erlaubt, ist bereitgestellt. Die Servolenkvorrichtung umfasst einen elektrischen Motor, einen Geschwindigkeitsreduziermechanismus, eine Leistungsplatte, auf der Komponenten befestigt sind, welche Wärme erzeugen, eine Steuerplatte, auf der Komponenten befestigt sind, die wenig Wärme erzeugen, ein Schaltkreisgehäuse und einen Kühlkörper zum Dissipieren von Wärme von der Leistungsplatte. Ein Verbinder für einen Drehmomentsensor, einen Verbinder für einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor und einen Verbinder für eine Stromversorgung sind integral mit dem Schaltkreisgehäuse geformt. Eine leitende Platte zum Verdrahten ist in dem Schaltkreisgehäuse formgegossen. Die Leistungsplatte ist in direktem Kontakt mit dem Kühlkörper gebracht. Das Schaltkreisgehäuse ist mit dem Kühlkörper befestigt, um so die Leistungsplatte zu bedecken. Die Steuerplatte ist mit dem Schaltkreisgehäuse befestigt. Die Leistungsplatte, das Schaltkreisgehäuse und die Steuerplatte sind in dieser Reihe aufeinander gestapelt, um eine Steuereinrichtung zu bilden. Der Motor ist mit dem Kühlkörper durch Stützenglieder befestigt. Der Kühlkörper ist mit dem Geschwindigkeitsreduziermechanismus befestigt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Servolenkvorrichtung für ein Automobil zum Anwenden einer Hilfskraft auf das Lenkrad eines Fahrzeuges und, insbesondere, eine elektrische Servolenkvorrichtung, die ausgezeichnete Produktivität und Zuverlässigkeit bietet.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Fig. 14 zeigt den Aufbau einer allgemeinen elektrischen Servolenkvorrichtung. Fig. 15 ist ein Blockdiagramm eines Treiberschaltkreises für die elektrische Servolenkungsvorrichtung. In Fig. 14 weist ein Fahrzeug ein Lenkrad 1 auf, welches gleich einer Lenkvorrichtung ist. Ein Drehmomentsensor 2 erfasst das Lenkmoment, das auf das Lenkrad 1 wirkt. Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 3 erfasst die Geschwindigkeit des Fahrzeuges. Ein elektrischer Motor erzeugt eine Lenkhilfskraft. Ein Steuermittel 5 empfängt die Ausgabesignale des Drehmomentsensors 2 und des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 3 und steuert den Motor 4 gemäß dem Lenkmoment und den Betriebszustand des Fahrzeugs, um so den Wert und die Richtung des Lenkhilfsmomentes zu steuern. Eine Batterie 6 ist gleich einer elektrischen Energiequelle für die elektrische Servolenkungsvorrichtung und führt eine Stromversorgungsspannung dem Drehmomentsensor 2, dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 3, dem Motor 4 und dem Steuermittel 5 zu. Die Schaltkreiskonfiguration der elektrischen Servolenkungsvorrichtung, die aus diesen Komponenten besteht, ist in Fig. 15 gezeigt.

Fig. 15 zeigt ein Beispiel einer Schaltkreiskonfiguration der elektrischen Servolenkungsvorrichtung, die einen bürstenlosen Motor als den Motor 4 verwendet. Ein elektrischer Motor 4 beinhaltet einen Rotor (nicht gezeigt), der aus einem Magneten besteht, eine Dreiphasenankerwicklung 7, die um einen Stator gewickelt ist, und einen Winkelpositionssensor 8 zum Erfassen der Winkelposition des Rotors. Ein Steuermittel 5 beinhaltet einen Mikrocomputer (CPU) 9, einen Treiberschaltkreis 10, einen großen Kondensator 11 zum Eliminieren von Schwankungen des elektrischen Stromes, der durch den Motor 4 fließt, einen Shunt-Widerstand 12 zum Erfassen des Stromes, der durch den Motor 4 fließt, ein Stromerfassungsmittel 13 zum Erfassen des Stromwertes aus einem Spannungsabfall an dem Shunt-Widerstand 12, und ein Schaltmittel 14 zum Ein- oder Abschalten des Stromes, der durch den Motor 4 fließt. Die CPU 9 erhält die Ausgabesignale des Drehmomentsensors 2, des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 3 und des Winkelpositionssensors 8 und steuert den Motor 4. Der Treiberschaltkreis 10 steuert Halbleiterschaltelemente Q1-Q6, die in Form einer Dreiphasenbrücke verbunden sind, gemäß einem Signal von der CPU 9.

In der allgemeinen elektrischen Servolenkungsvorrichtung, die einen oben beschriebenen Aufbau aufweist, erhält die CPU 9 das Ausgabesignal des Drehmomentsensors 2, welches das Lenkmoment anzeigt. Ebenfalls erhält die CPU 9 das Ausgabesignal des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 3, welches die Geschwindigkeit des Fahrzeuges anzeigt. Die CPU berechnet entsprechend einen Hilfsdrehmomentwert und eine Fahrtrichtung und gibt Ausgabesignale, welche die berechneten Werte anzeigen, an den Treiberschaltkreis 10 weiter. Dieser Treiberschaltkreis 10 führt pulsbreitenmodulierte (PWM) Signale an die Halbleiterschaltelemente Q1-Q6 zu und führt einen Dreiphasenwechselstrom dem Motor 4 zu. Die CPU erhält ein Stromwertsignal von dem Stromerfassungsmittel 13 und das Winkelpositionssignal von dem Winkelpositionssensor 8, um eine Rückkopplung bereitzustellen. Die CPU 9 stellt eine Steuerung derart bereit, dass ein geeigneter Treiberstrom entsprechend dem Lenkmoment und der Fahrzeuggeschwindigkeit an den Motor 4 zugeführt wird. Der Schaltkreis der Schaltmittel 14, die von dem Treiberschaltkreis 10 gesteuert werden, wird auf normale Weise geschlossen. Der Schaltkreis wird geöffnet, wenn ein abnormaler Zustand stattfindet.

In dieser elektrischen Servolenkungsvorrichtung sind der Drehmomentsensor 2, der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 3, der Motor 4 und die Batterie 6 zwangsläufig in dem Motorraum des Automobils installiert. Andererseits ist das Steuermittel 5 normalerweise in dem Insassenraum angeordnet. Deshalb ist ein langer Kabelbaum notwendig, um diese zu verbinden. Dieser Kabelbaum erhöht das Gewicht und die Kosten. Zusätzlich führt der Kabelbaum zu einem Energieverlust und stellt eine Störquelle dar aufgrund des Stromes, der durch den pulsbreitenmodulierten Motor 4 fließt. Diese Geräusche bzw. Störungen können andere Steuervorrichtungen beeinflussen und induziert Rauschen in dem Fahrzeugradio.

Hinsichtlich dieser Probleme sind Techniken zum Eliminieren eines Teils dieses Kabelbaums, um dabei diesen zu verkürzen, vorgeschlagen worden. Insbesondere sind das Steuermittel 5 und der Motor 4 als eine Untereinrichtung integriert, die umgekehrt in dem Motorraum angebracht ist. Zum Beispiel ist in der Technik bzw. Verfahren, das in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 30434/1997 offenbart ist, ein Metallgehäuse zwischen einem DC-Bürstenmotor und einem Geschwindigkeitsreduziermechanismus zum Verringern der Drehgeschwindigkeit des Motors gestellt. Ein einzelnes Metallsubstrat oder Platte ist in diesem Metallgehäuse angeordnet. Das Steuermittel 5, die Halbleiterschaltelemente Q1-Q6 und der Bürstenhalter des Motors sind auf dieser Platte befestigt. Dieses in dieser japanischen Patentoffenlegungsschrift offenbarte Verfahren verringert die Strahlungsgeräusche und berücksichtigt die Wärmedissipation. Der Motor selbst ist jedoch zwangsläufig sehr groß. Speziell weist er eine extrem große radiale Abmessung auf. Dies verschlechtert die Einfachheit, mit der der Motor an den Lenkmechanismus befestigt wird. Während des Befestigungsvorgangs werden Räume, die den umgebenden Teilen zugeordnet sind, zwangsläufig dafür aufgewendet.

Desweiteren offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 192757/1996 ein Verfahren mit einem Metallgehäuse, das zwischen einem Bürstengleichstrommotor und einem Mechanismus zur Geschwindigkeitsreduzierung, der die Drehgeschwindigkeit eines Motors reduziert, befestigt. Die Halbleiterschaltelemente Q1-Q6 und der Bürstenhalter des Motors sind in diesem Gehäuse aufgenommen. Ein Gehäuse, in dem ein Steuermittel 5 untergebracht ist, ist radial benachbart dem Metallgehäuse befestigt. Auf die gleiche Weise wie das vorher erwähnte Verfahren ist ein großer Raum in radialer Richtung notwendig. Der Motor kann nicht einfach an den Lenkmechanismus befestigt werden. Zusätzlich ist die elektrische Servolenkvorrichtung selbst mit verringerter Produktivität hergestellt.

Zusätzlich offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 117093/1997 ein Verfahren zur Verwendung mit einer elektrischen Servolenkvorrichtung, die einen Bürstengleichstrommotor verwendet. Dieses Verfahren verwendet ein Substrat oder eine Platte, auf welchem ein Steuermittel 5 und Schaltelemente Q1-Q6 befestigt sind. Diese Platte wird an einem externen Gehäuse gehalten, an dem der Bürstenhalter eines elektrischen Motors befestigt ist. Das externe Gehäuse, das die Platte hält, befindet sich an einer Seite des Motors innerhalb des Gehäuses des Motors. Dieses Verfahren erlaubt eine Vereinfachung der Verdrahtung unterhalb der Komponenten. Ebenfalls kann eine Zunahme bezüglich der Größe zu einem gewissen Grad unterdrückt werden. Jedoch befinden sich die Halbleiterschaltelemente neben dem Motor, welcher Wärme erzeugt. Zusätzlich sind die Schaltelemente innerhalb des Gehäuses des Motors befestigt. Deshalb stellt die thermische Zuverlässigkeit Probleme dar. Desweiteren ist die stromtragende Kapazität der Halbleiterschaltelemente limitiert. Zusätzlich gibt es Beschränkungen bezüglich der Zunahme der Ausgabe des Motors. Ebenfalls stellt die Produktivität ein Problem dar.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um die vorangegangenen Probleme zu lösen. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Servolenkvorrichtung bereitzustellen, welche Strahlungsgeräusche aufgrund des PWM- Antriebs reduziert und eine höhere Ausgabeleistung, Verbesserung der Produktivität und eine Gewichtsreduzierung erlaubt.

Eine elektrische Servolenkvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung umfasst:
einen elektrischen Motor mit einer Hauptwelle;
einen Geschwindigkeitsreduziermechanismus zum Reduzieren der Drehgeschwindigkeit der Hauptwelle des Motors;
eine Leistungsschaltkreisplatte mit darauf befestigten Leistungsschaltkreisteilen, die Leistungsschaltkreisteile umfassen Halbleiterschaltelemente zum Versorgen des elektrischen Motors mit elektrischer Energie;
eine Steuerschaltkreisplatte mit allgemeinen Schaltkreisteilen, die geringe Wärme erzeugen, die allgemeinen Schaltkreisteile umfassen einen Mikrocomputer zum Steuern der Halbleiterschaltelemente entsprechend einem Ausgabesignal von einem Drehmomentsensor zur Messung eines Lenkmomentes und entsprechend einem Ausgabesignal von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor zum Messen einer Fahrzeuggeschwindigkeit;
einen Schaltkreisgehäusekörper, der zumindest einen formgegossenen Leitungsdraht umfasst, und einen ersten Verbinder, der mit dem Drehmomentsensor verbunden ist, einen zweiten Verbinder, der mit dem Fahrzeugsensor verbunden ist, und einen dritten Verbinder, der von außen zugeführte, elektrische Energie aufnimmt, aufweist, der erste, zweite und dritte Verbinder sind integral mit dem Schaltkreisgehäusekörper geformt;
einen Kühlkörper zum Dissipieren von Wärme von den Leistungsschaltkreisteilen auf der Leistungsschaltkreisplatte, der Kühlkörper ist mit dem Geschwindigkeitsreduziermechanismus befestigt;
eine Steuereinrichtung, die durch die Leistungsschaltkreisplatte, die Steuerschaltkreisplatte und den Schaltkreisgehäusekörper gebildet ist;
wobei die Leistungsschaltkreisplatte und die Steuerschaltkreisplatte sich einander gegenüberliegen entlang der Achse der Hauptwelle des elektrischen Motors innerhalb des Schaltkreisgehäusekörpers der Steuereinrichtung; und
der elektrische Motor und der Kühlkörper sind derart kombiniert, dass die Steuereinrichtung sich zwischen dem elektrischen Motor und dem Kühlkörper befindet.

Gemäß diesem Aufbau kann die Steuereinrichtung und der Motor einzeln zusammengebaut und getestet werden. Anschließend können sie miteinander integriert werden. Dies stellt eine hohe Produktivität und Zuverlässigkeit sicher. Externe Drahtleitungen können verkürzt sein. Leistungsverlust und Strahlungsgeräusche sind verringert. Desweiteren werden lediglich Komponenten, die einen geringen Stromverbrauch besitzen, auf die Steuerschaltkreisplatte angebracht. Komponenten mit großem Stromverbrauch werden auf die Leistungsschaltkreisplatte angebracht. Wärme, die durch die Leistungsschaltkreisplatte und durch den Motor erzeugt wird, wird sowohl durch den Kühlkörper als auch den Geschwindigkeitsreduziermechanismus dissipiert. Folglich kann eine kleine elektrische Servolenkvorrichtung mit ausgezeichneter Wärmebeständigkeit, und die in der Lage ist, mit einer Zunahme der Motorausgabe zurechtzukommen, erhalten werden.

In einem Merkmal der elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß dieser Erfindung weisen der Kühlkörper und der Geschwindigkeitsreduziermechanismus entsprechende Anpassabschnitte auf, die zusammen angepasst sind und koaxial befestigt sind, und wobei der elektrische Motor und der Kühlkörper miteinander koaxial verbunden sind.

Gemäß diesem Merkmal wird die Drehung des Motors reibungslos auf das Schneckengetriebe übertragen. Folglich sind Rauschen und Vibrationen reduziert.

In einem weiteren Merkmal der elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß dieser Erfindung sind

A) der erste, zweite und dritte Verbinder entlang einer Linie im Wesentlichen senkrecht zur Achse des elektrischen Motors angeordnet,
B) der erste Verbinder zwischen dem zweiten und dem dritten Verbinder angeordnet, und
C) externe Leitungen, die mit dem zweiten bzw. dritten Verbinder zu verbinden sind, in einer Richtung im Wesentlichen parallel zur Achse der Hauptwelle des elektrischen Motors an der Außenseite des elektrischen Motors verbunden.

Gemäß diesem Merkmal kann ein Verdrahtungsvorgang während des Zusammenbaus des Fahrzeugs auf einfache Weise durchgeführt werden. Der Raum, der von der Verdrahtung besetzt wird, kann reduziert sein.

In einem weiteren Merkmal der elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß dieser Erfindung sind der Kühlkörper, die Leistungsschaltkreisplatte und die Steuerschaltkreisplatte mit Wellenöffnungen versehen, durch welche die Hauptwelle des elektrischen Motors hindurchgeht, und wobei die Wellenöffnungen in dem Kühlkörper und in der Leistungsschaltkreisplatte bezüglich ihres Durchmessers größer sind als die Wellenöffnung in der Steuerschaltkreisplatte.

Gemäß diesem Merkmal verhindert dieser Aufbau während des Zusammenbaus unter Verwendung einer Vorrichtung, dass die Vorrichtung mit den Ausgabeschaftlöchern in dem Kühlkörper und in der Leistungsplatte miteinander interferieren. Daher kann eine Deformation der Leistungsplatte und Lötstellenbrüche vermieden werden.

In einem weiteren Merkmal der elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß dieser Erfindung weist die elektrische Servolenkvorrichtung desweiteren einen Winkelpositionssensor auf, um die Winkelposition des elektrischen Motors zu messen, wobei der Winkelpositionssensor umfasst

A) einen Permanentmagneten, der in eine Mehrzahl von Pole magnetisiert ist, und der an dem Ausgabeschaft des elektrischen Motors befestigt ist, und
B) eine magnetische Erfassungsvorrichtung, die an der Steuerschaltkreisplatte angeordnet ist.

Gemäß diesem Merkmal verzichtet die elektrische Servolenkvorrichtung auf Verbinder und Drahtleitungen, die normalerweise zum Verbinden des magnetischen Sensors mit der Steuerplatte verwendet werden würden. Folglich können Funktionsstörungen aufgrund von Rauschen, die über die Leitungen übertragen werden, verhindert werden.

In einem zusätzlichen Merkmal der elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß dieser Erfindung ist ein Kondensator zum Absorbieren von Stromschwankungen, die durch den elektrischen Motor fließen, an einem Umfangsabschnitt der Leistungsschaltkreisplatte befestigt und befindet sich in einer Aussparung, die in der Steuerschaltkreisplatte gebildet ist.

Gemäß diesem Merkmal kann der Raum zwischen der Leistungsplatte und der Steuerplatte reduziert werden. Dies führt zu einer Miniaturisierung der Servolenkvorrichtung. In einer weiteren Ausführungsform der elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß dieser Erfindung

A) beinhaltet der elektrische Motor Motorwicklungsanschlüsse, die sich von dem elektrischen Motor hin zu dem Kühlkörper erstrecken,
B) beinhalten die formgegossenen Leitungsdrähte Wicklungsanschlüsse, die mit den Motorwicklungsanschlüssen an der Innenseite der Anpassabschnitte des Kühlkörpers und des Geschwindigkeitsreduziermechanismus, die zusammen angepasst sind, befestigt sind.

Gemäß diesem Merkmal ist eine Abdeckung an der Innenseite des Anpassabschnittes des Kühlkörpers befestigt. Die verbundenen Abschnitte können vor dem Eindringen fremder Materialien geschützt werden.

In einer weiteren Ausführungsform der elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß dieser Erfindung weist die elektrische Servolenkvorrichtung desweiteren ein Stromerfassungsmittel auf, das an der Steuerschaltkreisplatte in der Nähe einer Stelle befestigt ist, an der die Wicklungsanschlüsse mit den Motorwicklungsanschlüssen verbunden sind, und wobei ein elektrischer Strom, der durch den elektrischen Motor fließt, erfasst wird auf der Basis des Stromes, der durch den Motorwicklungsanschluss fließt.

Gemäß diesem Merkmal können auf Drahtleitungen zum Erfassen eines elektrischen Stromes verzichtet werden. Folglich kann die Größe des Servolenkungssystems reduziert sein.

In einer weiteren Ausführungsform der elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß dieser Erfindung umfasst die Motorwicklungsanschlüsse einen U-förmigen Abschnitt, und das Stromerfassungsmittel umfasst eine magnetische Stromerfassungsvorrichtung, die auf der Steuerschaltkreisplatte an der einen Seite des U-förmigen Abschnittes angepasst ist, und ein magnetischer Kollektor, der aus einem ferromagnetischen Material hergestellt ist, ist an der gegenüberliegenden Seite des U-förmigen Abschnittes angeordnet.

Gemäß diesem Merkmal kann der magnetische Fluss wirksam konzentriert sein. Folglich kann die Genauigkeit, mit der ein elektrischer Strom gemessen wird, verbessert sein.

In einer weiteren Ausführungsform der elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß dieser Erfindung umfasst das Stromerfassungsmittel einen C-förmigen, magnetischen Kollektor, der aus einem ferromagnetischen Material hergestellt ist, und der eine Öffnung zwischen seinen beiden Öffnungsenden bildet, und eine magnetische Stromerfassungsvorrichtung, die mit der Steuerschaltkreisplatte innerhalb der Öffnung des C-förmigen, magnetischen Kollektors befestigt ist, und wobei die Motorwicklungsanschlüsse einen U-förmigen Abschnitt, der magnetisch mit dem C-förmigen, magnetischen Kollektor gekoppelt ist, umfassen.

Gemäß diesem Merkmal kann der magnetische Fluss wirksam konzentriert sein. Die Genauigkeit, mit der ein elektrischer Strom gemessen wird, kann erhöht sein.

Andere Aufgaben und Merkmale der Erfindungen werden im Verlauf der Beschreibung, die folgt, erwähnt werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht einer elektrischen Servolenkvorrichtung entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist eine vergrößerter Querschnitt des Motorenabschnittes und des Steuerabschnittes der elektrischen Servolenkvorrichtung, gezeigt in Fig. 1;

Fig. 3 ist eine Oberansicht des Leistungsplattenabschnittes der elektrischen Servolenkvorrichtung, gezeigt in Fig. 1;

Fig. 4 ist eine Oberansicht des Steuerplattenabschnittes der elektrischen Servolenkvorrichtung, gezeigt in Fig. 1;

Fig. 5 ist ein Teilquerschnitt der elektrischen Servolenkvorrichtung, gezeigt in Fig. 1, die zeigt, auf welche Weise die elektrische Servolenkvorrichtung mit einem Kühlkörper befestigt ist;

Fig. 6 ist ein Blockdiagramm eines Schaltkreises der elektrischen Servolenkvorrichtung, gezeigt in Fig. 1;

Fig. 7 ist eine perspektivische Explosionsansicht der elektrischen Servolenkvorrichtung, gezeigt in Fig. 1, die den Aufbau und die Weise zeigt, mit der die Servolenkungsvorrichtung befestigt ist;

Fig. 8 ist eine weitere perspektivische Explosionsansicht der elektrischen Servolenkvorrichtung, gezeigt in Fig. 1, die den Aufbau und die Weise zeigt, mit der die Servolenkvorrichtung befestigt ist;

Fig. 9 ist ein Diagramm, das das Magnetisierungsmuster eines Winkelpositionssensors der elektrischen Servolenkvorrichtung, gezeigt in Fig. 1, darstellt;

Fig. 10 ist ein Diagramm, das die Orientierungsrichtungen der Sensoren in einer magnetischen Erfassungsvorrichtung darstellen, die in der elektrischen Servolenkvorrichtung, gezeigt in Fig. 1, enthalten ist;

Fig. 11 ist eine Vorderansicht des Stromerfassungsabschnittes einer elektrischen Servolenkvorrichtung entsprechend einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 12 ist eine Vorderansicht des Stromerfassungsabschnittes einer elektrischen Servolenkvorrichtung entsprechend einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 13 ist eine weitere Vorderansicht des Stromerfassungsabschnittes einer elektrischen Servolenkvorrichtung entsprechend einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 14 ist eine perspektivische Ansicht einer elektrischen Servolenkvorrichtung nach dem Stand der Technik; und

Fig. 15 ist ein Blockdiagramm eines Schaltkreises einer elektrischen Servolenkvorrichtung nach dem Stand der Technik.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN Erste Ausführunpsform

Fig. 1-10 zeigen den Aufbau einer elektrischen Servolenkvorrichtung entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht, die den Aufbau einer elektrischen Servolenkvorrichtung zeigt. Fig. 2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des Motorenabschnittes und des Steuerabschnittes, gezeigt in Fig. 1. Fig. 3 ist eine Oberansicht eines Plattenabschnittes eines Leistungsschaltkreises bzw. Starkstromschaltkreises. Fig. 4 ist eine Oberansicht eines Plattenabschnittes eines Steuerschaltkreises. Fig. 5 ist ein Teilquerschnitt, welcher zeigt, wie die Servolenkvorrichtung mit einem Kühlkörper befestigt ist. Fig. 6 ist ein Blockdiagramm eines Schaltkreises der Servolenkvorrichtung. Fig. 7 und 8 sind perspektivische Explosionsansichten der elektrischen Servolenkvorrichtung, die den Aufbau und die Weise zeigen, mit der die elektrische Servolenkvorrichtung befestigt ist. Fig. 9 ist ein Diagramm, das das Magnetisierungsmuster eines Winkelpositionssensors der elektrischen Servolenkvorrichtung darstellt. Fig. 10 ist ein Diagramm, das die Orientierungsrichtungen der Sensoren in einer magnetischen Erfassungsvorrichtung, die in der elektrischen Servolenkvorrichtung enthalten ist, darstellen. Es ist darauf hinzuweisen, dass gleiche Komponenten durch gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Figuren angezeigt sind, einschließlich der Figuren, die zum Beschreiben des Aufbaus nach dem Stand der Technik verwendet worden sind.

Zuerst wird die Schaltkreiskonfiguration in Bezug auf die Fig. 6 beschrieben. Ein elektrischer Motor 4 weist einen Stator auf, um den Dreiphasenankerwindungen 7 gewickelt sind. Die Ankerwicklungen 7 besitzen die Phasen U, V, W, von denen jede z. B. vier Spulen aufweist. So sind zwölf magnetische Pole insgesamt gebildet. Dies wird später im Detail beschrieben werden. Eine Steuereinrichtung 40 ist integral mit dem Motor 4 gebildet und umfasst Komponenten, die auf einer Steuerschaltkreisplatte 60 befestigt sind, und Komponenten, die auf einer Leistungsschaltkreisplatte (wird später beschrieben) befestigt sind. Die Komponenten, die auf der Steuerschaltkreisplatte 60 befestigt sind, sind ein Winkelpositionssensor 8, eine CPU 9, ein Treiberschaltkreis 10 und ein Stromerfassungsmittel 13. Die Komponenten, die auf der Leistungsschaltkreisplatte 41 befestigt sind, umfassen Halbleiterschaltelemente Q1-Q6, die eine Dreiphasenbrücke bilden, einen Kondensator 11 zum Beseitigen von Schwankungen, einen Shunt-Widerstand 12 und ein Schaltmittel 14. Die CPU 9 erhält die Ausgabesignale des Drehmomentsensors 2, des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 3, des Winkelpositionssensors 8 und anderen Sensoren und steuert den Motor 4. Als Antwort auf ein Signal von der CPU 9 liefert der Treiberschaltkreis 10 ein PWM-Signal an die Schaltelemente Q1-Q6, die in einer Dreiphasenbrücke verbunden sind. Diese arbeiten auf ähnliche Weise wie ihre entsprechenden Komponenten in dem Aufbau nach dem Stand der Technik, der vorher beschrieben wurde. Die Positionen der Anschlüsse (wird später beschrieben) in dem Schaltkreis sind durch Pm und Mm angezeigt.

Der Aufbau ist im Detail in Bezug auf die Fig. 1-10 beschrieben. In diesen Figuren setzt sich ein dreiphasenbürstenloser AC-Motor 4 aus einem Rotor 17 und einem Stator 20 zusammen. Der Rotor 17 besitzt einen Ausgabeschaft 16, auf dem ein Permanentmagnet 15 mit acht Polen z. B. befestigt ist. Dieser Ausgabeschaft 16 wirkt ebenfalls als die Ausgabe des Motors. Der Stator 20 setzt sich aus einem Joch 18, magnetischen Polen 19 (z. B. mit 12 überstehenden Polen) und Ankerwicklungen 7 zusammen, die um die magnetischen Pole 19 gewickelt sind. Die magnetischen Pole 19 sind mit dem Joch 18 mit einem bestimmten Abstand zwischen der äußeren Oberfläche des Rotors 17 befestigt. Der Motor 4 weist ein Gehäuse 21 auf, das mit dem Joch 18 des Stators 20 über Schrauben 32 (Fig. 7) befestigt ist. Lager 22 zum drehbaren Halten des Ausgabeschaftes 16 sind ebenfalls mit dem Gehäuse 21 befestigt. Das andere Ende des Ausgabeschaftes 16 ist durch die Lager 23 gehalten, die in dem Joch 18 befestigt sind. Die Wicklungsanschlüsse der verschiedenen Phasen der sternförmig verbundenen Ankerwicklungen 7 sind mit den Motorwicklungsanschlüssen 24a, 24b bzw. 24c, wie in den Fig. 2, 7 und 8 gezeigt, verbunden. Diese Motorwicklungsanschlüsse 24a, 24b und 24c erstrecken sich entlang der Achse des Ausgabeschaftes 16 hin zu einem Kühlkörper 70 (wird später beschrieben). Das Gehäuse 21 weist eine Mehrzahl von Stützglieder 21a, wie in den Fig. 5, 7 und 8 gezeigt, auf. Der Motor 4 ist mit dem Kühlkörper 70 (wird später beschrieben) durch diese Stützglieder 21a befestigt. Durch das Bezugszeichen 33 ist ein Gummiring angezeigt, der eine Wasserdichtigkeit sicherstellt.

Wie am Besten in Fig. 2 gezeigt, weist der Winkelpositionssensor 8 einen Ring 25 auf, der mit dem Ausgabeschaft 16 befestigt ist, einen scheibenförmigen Magneten 26, der mit dem Ring 25 befestigt ist, und einen magnetischen Sensor 27, der mit der Steuerschaltkreisplatte 60, wie später beschrieben, befestigt ist. Der scheibenförmige Magnet 26 ist aus einem Magneten auf Ferritbasis hergestellt und ist integral mit dem Ring 25 gebildet. Wie in Fig. 9 gezeigt, weist eine Fläche des scheibenförmigen Magneten 16 eine äußerste magnetische Spur 26n und drei innere magnetische Spuren 26u, 26v, 26w auf. Die äußerste magnetische Spur 26n besitzt 256 magnetische Pole. Diese magnetischen Pole sind wechselweise dem Umfang entlang mit Süd und Nord magnetisiert. Jede der magnetischen Spuren 26u, 26v und 26w weist acht magnetische Pole auf, die wechselweise um den Umfang mit Süd und Nord magnetisiert sind. Die magnetische Spur 26v ist unter einem Winkel magnetisiert, der dem Umfang entlang um einen gegebenen Winkel θ₁ mit Bezug auf die Spur 26u verschoben ist. Auf ähnliche Weise ist die magnetische Spur 26w unter einem Winkel magnetisiert, der dem Umfang entlang um einen gegebenen Winkel θ₁ mit Bezug auf die Spur 26v verschoben ist. Zum Beispiel ist dieser Winkel θ₁ gleich 15°.

Ein Geschwindigkeitsreduziermechanismus 35 (wie am Besten in Fig. 1 gezeigt), weist ein Schneckengetriebe 29 und ein Schneckenrad 30 auf, das in einem Getriebegehäuse 28 befestigt ist. Das Schneckengetriebe 29 ist mit dem Ausgabeschaft 16 des Motors 4 über eine Kupplung 31 mit einem Schiebekeil verbunden. Eine Drehkraft des Motors 4 ist in Fahrt durch den Geschwindigkeitsreduziermechanismus 35 verringert und wird auf das Schneckenrad 30 übertragen. Das Drehmoment wird so auf den Lenkschaft bzw. die Lenkwelle (nicht gezeigt) übertragen.

Der Kühlkörper 70 ist mit dem Geschwindigkeitsreduziermechanismus 35 befestigt. Der Motor 4 und der Kühlkörper 70 sind derart verbunden, dass die Steuereinrichtung 40 sich zwischen dem Motor 4 und dem Kühlkörper 70 befindet. Die Steuereinrichtung 40 weist eine Metallplatte 41, die als eine Leistungsschaltkreisplatte wirkt, einen Schaltkreisgehäusekörper 50, der aus einem isolierenden Harz geformt ist, und eine Steuerschaltkreisplatte 60, die aus einer isolierenden Leiterplatte besteht, auf. Eine Mehrzahl von leitenden Leitungen oder Leiter sind in dem Schaltkreisgehäusekörper 50 formgegossen. Die Leistungsschaltkreisplatte 41 und die Steuerschaltkreisplatte 60 sind innerhalb einer Ebene gestellt, die senkrecht zu der Achse des Ausgabeschaftes 16 des Motors 14 ist. Die Platten 41 und 60 befinden sich auf gegenüberliegenden Seiten entlang der Achse des Ausgabeschaftes 16. Zum Beispiel besteht die Leistungsschaltkreisplatte 41 aus einer Platte, die kommerziell erhältlich als eine HITT-Platte von Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., Japan, ist. Die HITT-Platte umfasst eine Aluminiumplatte mit einer Dicke von 2 mm und einem Leiterbahnmuster, das über der Aluminiumplatte über eine Isolierschicht mit einer Dicke von 80 pnt gebildet ist. Das Leiterbahnmuster ist aus Kupfer hergestellt und weist eine Dicke von 100 µm auf. Die Aluminiumplatte, die an der hinteren Oberfläche dieser Leistungsschaltkreisplatte 41 angeordnet ist, ist in direktem Kontakt mit dem Kühlkörper 70 befestigt, um die Wärmedissipation zu erhöhen. Wie am Besten in Fig. 3 gezeigt, sind die Halbleiterschaltelemente Q1-Q6, die einen Brückenschaltkreis bilden, der Kondensator 11 zum Entfernen von Stromschwankungen und der Shunt-Widerstand 12 und andere Komponenten, die große Ströme aufweisen, auf das Leiterbahnmuster auf der Leistungsschaltkreisplatte 41 durch Löten befestigt. Der große Kondensator 11 befindet sich an einem Umfangsabschnitt der Leistungsschaltkreisplatte 41. Das Leiterbahnmuster, das auf der Leistungsschaltkreisplatte 41 gebildet ist, weist einen ausreichenden Querschnitt auf, um mit großen Strömen zurecht zu kommen. Schaltkreiskomponenten entsprechend großen Strömen, die durch den Motor 4 fließen, können auf dem Leiterbahnmuster befestigt werden.

Wie in Fig. 3 gezeigt, sind ein Stromversorgungsverbinder 51, ein Verbinder 52 für den Drehmomentsensor und ein Fahrzeugsinalverbinder 53 integral mit einer Seitenoberfläche des Schaltkreisgehäusekörpers 50 geformt. Dieser Gehäusekörper 50 ist auf dem Kühlkörper 70 befestigt, um die Leistungsschaltkreisplatte 51 zu bedecken. Die Steuerschaltkreisplatte 60 ist an dem Ende des Schaltkreisgehäusekörpers 50 befestigt, welches von der Leistungsschaltkreisplatte 41 weg zeigt. Die Leitungskabel oder Leiterbahnen, die in dem Schaltkreisgehäusekörper 50 formgegossen sind, sind an notwendigen Stellen auf Oberflächen innerhalb des Schaltkreisgehäusekörpers 50 freigelegt, um Verbinderanschlüsse Cm zur Verbindung mit der Leistungsschaltkreisplatte 41 und der Steuerschaltkreisplatte 60, Stromversorgungsanschlüsse Pm an der Seite der Leistungsschaltkreisplatte 41 und Motoranschlüsse Mm (nachfolgend häufig als der Motoranschluss bezeichnet) für den Motor, wie in Fig. 3 gezeigt, zu bilden. Die Enden der Verbinderanschlüsse Cm, der Stromversorgungsanschlüsse Pm und der Motoranschlüsse Mm sind im Wesentlichen entlang einer Linie um die Mitte des Schaltkreisgehäusekörpers 50 angeordnet und an das Leiterbahnmuster auf der Leistungsschaltkreisplatte 41 gelötet.

Die Enden der Motoranschlüsse Mm, das von dem Ende weg zeigt, welches mit der Leistungsschaltkreisplatte 41 verbunden ist, erstrecken sich in ein Verbindungsloch 70a, das in dem Kühlkörper 70, wie in Fig. 2 gezeigt, gebildet ist, und sind mit den Motorwicklungsanschlüssen 24a-24c, die aus dem Motor 4 herausgeführt sind, verbunden. Die Enden der Verbinderanschlüsse Cm an der Seite der Steuerschaltkreisplatte 60 sind in Durchgangslöcher, die in der Steuerschaltkreisplatte 60 gebildet sind, eingeführt und sind während der Befestigung der Steuerschaltkreisplatte 60 lötverbunden. Die Enden der Stromversorgungsanschlüsse Pm an der gegenüberliegenden Seite der Leistungsschaltkreisplatte 41 erstrecken sich zu dem Stromversorgungsverbinder 51. An einer Zwischenstelle verzweigt sich ein Anschluss, der mit der Steuerschaltkreisplatte 60 verbunden ist, von diesem Ende und ist auf die gleiche Weise wie die Verbinderanschlüsse Cm mit der Steuerschaltkreisplatte 60 lötverbunden. Der Schaltkreisgehäusekörper 50 ist fest mit der Leistungsschaltkreisplatte 41 über Schrauben 43 befestigt. Die Leistungsschaltkreisplatte 41 ist zwischen Schrauben 44 gehalten, um den Schaltkreisgehäusekörper 50 und die Leistungsschaltkreisplatte 41 an den Kühlkörper 70 zu halten. Ein Gummiring 45 wird verwendet, um den Schaltkreisgehäusekörper 50 und den Kühlkörper 70 abzudichten.

Ein Ende der Leitungen ist mit dem Drehmomentsignalverbinder 52 und dem Fahrzeugsignalverbinder 53 verbunden. Andere Enden dieser Leitungen, die Anschlüsse bilden, sind an die Steuerschaltkreisplatte 60 auf die gleiche Weise wie die Verbinderanschlüsse Cm gelötet. Verschiedene Komponenten, die auf der Steuerschaltkreisplatte 60 und auf der Leistungsschaltkreisplatte 41 befestigt sind, werden so elektrisch mit der Batterie 6, dem Drehmomentsensor 2, dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 3 und anderen Sensoren über die Verbinder verbunden. Der Stromversorgungsverbinder 51, der Verbinder 52 für den Drehmomentsensor und der Fahrzeugsignalverbinder 53 sind nebeneinander gestellt. Externe Leitungen sind axial von dem Ausgabeschaft 16 des Motors 4 derart an die entsprechenden Verbinder angebracht bzw. abgenommen, dass ein Anbringen und Abnehmen außerhalb des Motors 4 möglich ist. Der Verbinder 52 für den Drehmomentsensor befindet sich in der Mitte zwischen dem Verbinder 52 und 51.

Wie in Fig. 4 gezeigt, sind die allgemeinen Schaltkreisteile, welche ein wenig Wärme erzeugen, auf der Steuerschaltkreisplatte 60 angeordnet. Die allgemeinen Schaltkreisteile umfassen die CPU 9, das Stromerfassungsmittel 13, periphere Schaltkreiselemente, durch die ein kleiner Strom fließt, und den magnetischen Sensor 27 und sind mit dem Leiterbahnmuster auf der Steuerschaltkreisplatte 60 lötverbunden. Ein Lenkdrehmomentsignal und ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal werden von dem Drehmomentsensor 2 bzw. dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 3 an die CPU 9 über den Verbinder 52 für den Drehmomentsensor bzw. über den Fahrzeugsignalverbinder 53 zugeführt. Wie in Fig. 10 gezeigt, besteht der magnetische Sensor 27 aus Magnetowiderständen, die sich gegenüberliegend den magnetischen Spuren 26n, 26u, 26v bzw. 26w befinden. Der sehr viel größere Magnetowiderstand, der sich gegenüberliegend der magnetischen Spur 26n befindet, besteht aus zwei gegenseitig senkrechten Halbbrücken, die aus vier Elementen 27a-27d, gezeigt in Fig. 10(a), bestehen. Jeder dieser übergroßen Magnetowiderstände, die sich gegenüberliegend den magnetischen Spuren 26u, 26v bzw. 27w befinden, ist aus einer vollständigen Brücke hergestellt, die aus vier Elementen 27e-27h, gezeigt in Fig. 10(b), besteht. In den Figuren zeigen die Pfeile die Richtungen der internen Magnetisierungen an. Die Steuerschaltkreisplatte 60 ist mit einem Aussparungsabschnitt 60c an der Stelle versehen, wo der Kondensator 11 auf der Leistungsschaltkreisplatte 41 auf die Steuerschaltkreisplatte in axialer Richtung des Ausgabeschaftes 16 überlappt.

Der Kühlkörper 70 weist einen hervorstehenden Anpassabschnitt 70b auf, der in ein Anpassloch 28a in einem Getriebegehäuse 28 eingepasst ist. Ein Gummiring 46 ist zwischen dem Schaltkreisgehäusekörper 50 und dem Gehäuse 21 eingeführt.

Das Gehäuse 21 ist mit dem Kühlkörper 70 durch die Stützglieder 21a befestigt, so dass der Schaltkreisgehäusekörper 50 zwischen dem Gehäuse 21 und dem Kühlkörper 70 umgeben ist. Folglich kann ein Eindringen von Wasser vermieden werden. Wie in Fig. 5 gezeigt, sind eine Anpassoberfläche 21b, die an der Endoberfläche eines jeden Stützgliedes 21a gebildet ist, und eine Anpassoberfläche 70c, die auf dem Kühlkörper 70 gebildet ist, zusammen angepasst, um dadurch einen Positioniermechanismus zu bilden, der sicherstellt, dass der hervorstehende Anpassabschnitt 70b des Kühlkörpers 70 koaxial mit dem Ausgabeschaft 16 des Motors 4 ausgerichtet ist. Das Verbindungsloch 70a, in dem die Motorwicklungsanschlüsse 24a-24c mit den Motoranschlüssen Mm verbunden sind, befindet sich an der Innenseite des hervorstehenden Anpassabschnittes 70b. Schrauben 71 befestigen die Stützglieder 21a des Gehäuses 21 mit dem Kühlkörper 70. Eine Abdeckung 72 schützt die Verbindungen eines jeden der Motorwicklungsanschlüsse 24-24c und die Motoranschlüsse Mm.

Wie in Fig. 5 gezeigt, sind die Leistungsschaltkreisplatte 41, der Schaltkreisgehäusekörper 50 und der Kühlkörper 70 mit Positionierlöchern 41a, 50a bzw. 70d versehen, um diese Komponenten in Position zu bringen. Wie in Fig. 1 gezeigt, sind der Kühlkörper 70, die Leistungsschaltkreisplatte 41 und die Steuerschaltkreisplatte 60 mit Ausgabeschaftlöchern 70e, 41b bzw. 60b versehen, um einen Durchgang des Ausgabeschaftes 60 des Motors 4 zu ermöglichen. Das Ausgabeschaftloch 70e in dem Kühlkörper 70 und das Ausgabeschaftloch 41b in der Steuerschaltkreisplatte 41 sind bezüglich des Durchmessers größer als der Ausgabeschaft 60b in der Steuerschaltkreisplatte 60.

Die elektrische Servolenkvorrichtung entsprechend der ersten Ausführungsform, die derart konfiguriert ist wie bisher beschrieben, wird durch das folgende Verfahren zusammengebaut. Der Motor 4 und die Steuereinrichtung 40 werden in getrennten Zusammenbauvorgängen zusammengebaut. Der Motor 4 wird auf die im Folgenden beschriebene Weise zusammengebaut. Der Permanentmagnet 15 wird haftend mit dem Ausgabeschaft 16 verbunden und anschließend in acht Pole magnetisiert. Die Lager 23 sind über eine Presspassung befestigt, wodurch der Rotor 17 vollständig ist. Bezüglich des Stators 20 werden die Ankerwicklungen 7 der Phasen U, V und W auf die 12 magnetischen Pole 19 über einen Isolator gewickelt mit einem Abstand eines elektrischen Winkels von 120°, um die 12 Wicklungen U1-U4, V1-V4 und W1-W4 zu bilden. Die Anfangsenden der Wicklungen U1-U4 sind mit ihren entsprechenden Anschlussenden verbunden, um eine U- Phaseankerwicklung 7u zu bilden. Auf ähnliche Weise werden die Motorwicklungen 7v und 7w der Phasen V bzw. W gebildet. Die Anschlussenden all dieser Phasen sind verbunden, um einen neutralen Punkt zu bilden. Die Anfangsenden der Phasen sind mit den Motorwicklungsanschlüssen 24a-24c verbunden. Der Stator 20 ist über eine Presspassung in das Joch 18 befestigt.

Anschließend werden die Lager 22 mit dem Gehäuse 21 befestigt. Nachfolgend wird der Ausgabeschaft 16 des Rotors 17 mit einer Pressfassung in das Lager 22 befestigt. Der Ring 25, der integral mit dem scheibenförmigen Magneten 26 hergestellt ist, wird über eine Pressfassung von der gegenüberliegenden Seite des Rotors 17 befestigt. Zu diesem Zeitpunkt ist die Winkelbeziehung zwischen dem Permanentmagneten 15 und des scheibenförmigen Magneten 26 unter Verwendung einer Haltevorrichtung bestimmt. Anschließend wird der Gummiring 33 in das Gehäuse 21 eingeführt. Das Joch 18, das den Stator über eine Presspassung befestigt aufweist, wird eingeführt und mittels Schrauben 22 befestigt. Ein magnetischer Testsensor wird an die gleiche Stelle wie der magnetische Sensor 27 auf der Steuerschaltkreisplatte 60 gestellt. Die Charakteristiken des Motors 4, der auf diese Weise zusammengebaut ist, werden hinsichtlich seiner Leistung untersucht.

Der Zusammenbau der Steuereinrichtung 40 wird begonnen durch Stellen der CPU 9, peripherer Schaltkreiselemente etc. auf die Steuerschaltkreisplatte 60, deren Elektroden bereits eine Lötpaste aufweisen. Die Steuerschaltkreisplatte 60 wird von unterhalb durch einen Schmelzofen erwärmt, oder es wird die gesamte Umgebung erwärmt, um die Komponenten zu verlöten. Auf ähnliche Weise werden die Halbleiterschaltelemente Q1-Q6, der Schaltwiderstand 12, der Kondensator 11 und andere Teile auf die Leistungsschaltkreisplatte 41 gestellt, deren Elektroden bereits eine Lötpaste bzw. Lötrahm aufweisen. Positionierstifte einer Zusammenbauvorrichtung werden in die Positionierlöcher 41a und 50a eingeführt, und die Platten werden in Position gestellt. In diesem Zustand wird der Schaltkreisgehäusekörper 50 derart gestellt, um die Leistungsschaltkreisplatte 41 zu bedecken. Der Gehäusekörper 50 ist mittels Schrauben 43 fixiert. Die Komponenten werden durch den Schmelzofen lötbefestigt. Anschließend wird der Gummiring 45 in eine Nut in dem Kühlkörper 70 eingebracht. Die Positionierlöcher 41a, 50a und 70d werden in Position gestellt durch die Positionsstifte der Zusammenbauvorrichtung. In diesem Zustand ist die Leistungsschaltkreisplatte 41, auf die der Schaltkreisgehäusekörper 50 befestigt worden ist, fest mit dem Kühlkörper 70 mittels Schrauben 44 befestigt.

Anschließend wird die Steuerschaltkreisplatte 60 mit dem Schaltkreisgehäusekörper 50 befestigt. Die Kontur des hervorstehenden Anpassabschnittes 70b des Kühlkörpers 70 ist koaxial mit dem Ausgabeschaftloch 60b in der Steuerschaltkreisplatte 60 mit einer Zusammenbauvorrichtung hergestellt. Die Verbinderanschlüsse Cm des Schaltkreisgehäuses 50, die Stromversorgungsanschlüsse Pm, die Verbinderanschlüsse, die mit dem Drehmomentsensorverbinder 52 verbunden sind, und die Verbinderanschlüsse, die mit dem Fahrzeugsignalverbinder 53 verbunden sind, werden in die Durchgangslöcher in der Steuerschaltkreisplatte 60 eingeführt. Die Anschlüsse werden mittels eines Roboters lötverbunden oder durch teilweises Überflusslöten. Zu diesem Zeitpunkt interferiert die Positioniervorrichtung nicht mit dem Ausgabeschaft 40e oder 41b, das das Ausgabeschaftloch 70e in dem Kühlkörper 70 und das Ausgabeschaftloch 41b in der Leistungsschaltkreisplatte 41 bezüglich ihres Durchmessers größer sind als das Ausgabeschaftloch 60b in der Steuerschaltkreisplatte 60. Ein Merkmalstest bzw. ein Test zum Messen der Charakteristik wird an der Steuereinrichtung 40, die auf diese Weise zusammengebaut ist, durchgeführt, um seine Leistung zu überprüfen.

Der Schaltkreisgehäusekörper 50 wird an der Innenseite der Stützglieder 21a, die an dem Gehäuse 21 befestigt sind, eingeführt. Der Motor 4 und die Steuereinrichtung 40, die getrennt auf diese Weise zusammengebaut sind, werden in Position mit den Anpassoberflächen 21b und 70c, die auf den Stützgliedern 21a bzw. dem Kühlkörper 70 gebildet sind, gestellt. Anschließend werden sie mittels Schrauben 71 auf sichere Weise fixiert. Danach werden die Motorwicklungsanschlüsse 24a-24c, die durch das Verbindungsloch 70a in dem Kühlkörper 70 herausgebracht werden, mit dem Motoranschluss Mm verschweißt. Die resultierenden Verbindungen befinden sich an der Innenseite des hervorstehenden Anpassabschnittes 70b des Kühlkörpers 70, und diese Verbindungen werden geschützt, indem die Abdeckung 72 in die Innenseite des hervorstehenden Anpassabschnittes 70b eingeführt wird.

Wie soweit beschrieben ist, werden in der elektrischen Servolenkvorrichtung entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung lediglich Komponenten, durch die kleine Ströme fließen, wie z. B. die CPU 9 und ihre peripheren Vorrichtungen, auf die Steuerschaltkreisplatte 60 befestigt. Deshalb ist es nicht notwendig, die Breite oder Dicke des Leiterbahnmusters auf der Steuerschaltkreisplatte 60 zu erhöhen. Dies ermöglicht eine Packung höherer Dichte der Komponenten und eine Miniaturisierung der Platten oder der Substrate. Desweiteren werden die Halbleiterschaltelemente Q1-Q6, der Shunt-Widerstand 12, der Kondensator 11 und andere Komponenten, durch welche große Ströme fließen, auf die Leistungsschaltkreisplatte 41 gepackt, welche wiederum in direktem Kontakt mit dem Kühlkörper 70 ist. Da der Kühlkörper 70 auf das Getriebegehäuse 28 des Geschwindigkeitsreduziermechanismus 35 befestigt ist, wird Wärme, die durch die Komponenten, durch welche große Ströme fließen, und durch das Leiterbahnmuster erzeugt wird, auf den Kühlkörper 70 und auf das Getriebegehäuse 28 über die Leistungsschaltkreisplatte 41 übertragen. Die Wärme wird zur umgebenden Luft von dem Kühlkörper 70 und von dem Getriebegehäuse 28 dissipiert. Deshalb kann eine Temperaturerhöhung unterdrückt werden, falls die Leistungsschaltkreisplatte 41 bezüglich ihrer Größe reduziert ist. Desweiteren wird weder die Wärmebeständigkeit des Leiterbahnmusters, noch die Haltbarkeit beeinträchtigt.

Überdies wird der Motor 4 mit dem Kühlkörper 70 über die Stützglieder 21 befestigt, und der Kühlkörper 70 wird mit dem Getriebegehäuse 28 befestigt. Deshalb kann Wärme, die durch die Ankerwicklungen 7 erzeugt wird, zur umgebenden Luft über das Joch 18 dissipiert werden. Zusätzlich wird die Wärme wirksam auf den Kühlkörper 70 und das Getriebegehäuse 28 über die Stützglieder 21a übertragen. Folglich, falls der Motor 4 und die Steuereinrichtung 40 integriert sind, ist der Wärmeübergang auf die Steuereinrichtung 40 unterdrückt. Eine Temperaturerhöhung in der gesamten elektrischen Servolenkvorrichtung kann unterdrückt sein. Ebenfalls kann die Ausgabeleistung des Motors 4 ohne Verschlechterung der Wärmebeständigkeit oder der Haltbarkeit der Steuereinrichtung 40 erhöht sein.

Zusätzlich ist die Verbindungslänge verkürzt, da die Leistungsschaltkreisplatte 41 mit den Ankerwicklungen 7 durch die Motorenanschlüsse Mm und die Motorenwicklungsanschlüsse 24a-24c verbunden ist. Deshalb kann ein Leistungsverlust reduziert sein. Zusätzlich können Strahlungsgeräusche unterdrückt sein. Ferner werden der Motor 4 und die Steuereinrichtung 40 getrennt zusammengebaut und bezüglich ihrer Leistung getestet. Folglich kann die Produktivität und Zuverlässigkeit erhöht sein. Überdies kann die Servolenkvorrichtung zusammengebaut sein unter Verwendung einer Vorrichtung, die bisher für das herkömmliche System verwendet worden ist, indem der Motor 4 und die Steuereinrichtung 40 voneinander getrennt sind. Die Produktion kann ohne Hinzufügen neuer Vorrichtungen bzw. neuer Ausrüstung verwirklicht werden.

Überdies, da die Anpassoberfläche 21b, die an der Endoberfläche eines jeden Stützgliedes 21a gebildet ist, und die Anpassoberfläche 70c, die auf dem Kühlkörper 70 gebildet ist, zusammen angepasst werden, wird es gewährleistet, dass der hervorstehende Anpassabschnitt 70b des Kühlkörpers 70 koaxial mit dem Ausgabeschaft 16 des Motors 4 angeordnet ist. Zusätzlich wird es gewährleistet, dass ein Schneckengetriebe 29 des Geschwindigkeitsreduziermechanismus 35 sich koaxial mit dem Ausgabeschaft des Motors befindet. Daher wird eine Drehung des Motors reibungslos auf das Schneckengetriebe 29 übertragen. Als solches können Geräusche und Vibrationen reduziert sein.

Zusätzlich sind der Stromversorgungsverbinder 51, der Verbinder 52 für den Drehmomentsensor und der Fahrzeugsignalverbinder 53 in Reihe gestellt und können axial des Ausgabeschaftes 16 des Motors 4 auf der gegenüberliegenden Seite des Geschwindigkeitsreduziermechanismus 35 eingeführt und entnommen werden. Der Verbinder 52 für den Drehmomentsensor befindet sich in der Mitte. Deshalb, wo ein Lenkmodul, das vorher mit dieser elektrischen Servolenkvorrichtung angebracht war und eine Zahnstange umfasst, in einem Fahrzeug installiert wurde, kann die Einführbarkeit der Verbinder für die Drähte an der Seite des Fahrzeuges verbessert sein. Zusätzlich können die Drähte an der Fahrzeugseite derart gestellt sein, dass sie in Richtung der Rückseite des Motors 4 zeigen. Der von den Drähten belegte Raum an der Fahrzeugseite kann verringert sein. Eine Verbindung mit dem Verbinder 52 für den Drehmomentsensor wird hergestellt, nachdem das Lenkmodul vollständig ist.

Die Motorwicklungsanschlüsse 24a-24c, die in die Verbindungslöcher 70a in dem Kühlkörper 70 hervorstehen, werden mit dem Motoranschluss Mm verschweißt und so elektrisch verbunden. Da diese elektrischen Verbindungen sich an der Innenseite des hervorstehenden Anpassabschnittes 70b des Kühlkörpers 70 befinden, kann die Vorrichtung vor Eindringen von fremden Materialien und elektrischen Kurzschlüssen geschützt werden, indem die Abdeckung 72 an der Innenseite des hervorstehenden Anpassabschnittes 70b befestigt wird. Da das Ausgabeschaftloch 70e in dem Kühlkörper 70 und das Ausgabeschaftloch 41b in der Leistungsschaltkreisplatte 41 größer als das Ausgabeschaftloch 60b in der Steuerplatte 60 ist, interferiert eine Positioniervorrichtung nicht mit dem Ausgabeschaftloch 70e oder 41b. Folglich kann eine Deformation des Kühlkörpers 70 und der Leistungsschaltkreisplatte 41 sowie Lötbrüche verhindert werden. Der Kondensator 11 ist an einem Umfangsabschnitt der Leistungsschaltkreisplatte 41 positioniert. Die Steuerschaltkreisplatte 60 ist mit dem Aussparabschnitt 60c an der Stelle versehen, wo der Kondensator 11 mit der Platte in axialer Richtung des Ausgabeschaftes 16 überlappt. Die Platte 60 kann mit einem verringerten axialen Abstand zu der Leistungsschaltkreisplatte 41 befestigt sein. Folglich kann eine Miniaturisierung erreicht werden.

Desweiteren ist der magnetische Sensor 27 auf der Steuerschaltkreisplatte 60 angeordnet, und so kann auf Drahtleitungen und Verbinder, die normalerweise verwendet würden, um den magnetischen Sensor 27 und die Steuerschaltkreisplatte 60 zu verbinden, verzichtet werden. Daher kann eine Funktionsstörung aufgrund externen Rauschens, das während des Verdrahtungsvorganges empfangen wird, unterdrückt sein. In der obigen Ausführungsform weist der Permanentmagnet 15 acht Pole auf, und der Stator 20 weist 12 magnetische Pole auf. Die Erfindung ist nicht auf diese Kombination der Anzahl der Pole beschränkt. Andere Kombinationen einer Anzahl von Polen sind ebenfalls möglich. Um das Servolenksystem in den Motorraum zu befestigen, werden Gummiringe 42, 75 und 76 zur Sicherstellung der Wasserdichte eingeführt. Es kann ebenfalls in dem Insassenraum installiert werden. In diesem Fall können die Gummiringe 42, 75 und 76 weggelassen werden.

In der obigen Ausführungsform ist die Leistungsschaltkreisplatte aus einer Aluminiumplatte 41 hergestellt. Sie kann ebenfalls aus einer anderen Metallplatte mit hoher thermischer Leitfähigkeit, wie z. B. Kupfer, hergestellt sein. Desweiteren kann eine Keramikplatte eingesetzt sein. Der Drehmomentsensorverbinder 52 wird axial von dem Motor 4 an der Seite des Motors 4 eingeführt und entnommen. Der Drehmomentsensor kann radial von dem Motor 4 hin und weg von dem Geschwindigkeitsreduziermechanismus 35 oder in einer dazwischenliegenden Zwischenrichtung eingeführt und entnommen werden. Der magnetische Sensor 27 ist aus einem übergroßen Magnetowiderstand hergestellt. Der magnetische Sensor ist nicht auf solch übergroße Magnetowiderstände beschränkt. Andere magnetische Sensoren, wie z. B. magnetische Widerstände, Hall-Vorrichtungen oder Hall-ICs können ebenfalls verwendet werden. Desweiteren kann in der obigen Ausführungsform eine Kombination der magnetisierten Scheibenoberfläche des scheibenförmigen Magneten 26 und des oberflächenbefestigten, übergroßen Magnetowiderstandes verwendet werden. Eine Kombination der magnetisierten äußeren Oberfläche des scheibenförmigen Magneten 26 und des übergroßen Magnetowiderstandes der Leseart kann ebenfalls eingesetzt werden.

Zweite Ausführunpsform

Fig. 11(a) und 11(b) zeigen den Stromerfassungsabschnitt einer elektrischen Servolenkvorrichtung entsprechend einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Fig. 11(a) ist eine Oberansicht der Servolenkvorrichtung. Fig. 11(b) ist eine Querschnittsansicht der Servolenkvorrichtung. In diesen Figuren ist ein Motorwicklungsanschluss 80 mit der Ankerwicklung 7 verbunden und erstreckt sich zu einem Kühlkörper (nicht gezeigt). Dieser Motorwicklungsanschluss 80 ist in der Nähe der Steuerschaltkreisplatte gewickelt bzw. gekurbelt und weist einen U-förmigen Abschnitt 80a parallel zu der Steuerschaltkreisplatte 60 auf. Ein magnetischer Kollektor 81, der aus einer Permalloy, welches ein ferromagnetisches Material ist, hergestellt ist, ist an diesen U-förmigen Abschnitt 80a über einen Isolator 82 befestigt. Eine Hall-Vorrichtung 83 ist auf der Steuerschaltkreisplatte 60 lötverbunden, so dass der magnetische Erfassungsabschnitt der Vorrichtung in die Mitte des Raumes innerhalb des U-förmigen Abschnittes sich befindet.

Wenn ein elektrischer Strom durch den Motorwicklungsanschluss 80 fließt, entsteht ein magnetisches Feld um diesen. Der U- förmige Abschnitt 80a dient als eine Spule mit einer halben Wicklung. Die magnetische Flussdichte in der Mitte des U- förmigen Abschnittes 80a nimmt zu. Der magnetische Kollektor 81 erfasst den austretenden, magnetischen Fluss, was wiederum den magnetischen Fluss durch die Hall-Vorrichtung erhöht. Da die magnetische Flussdichte durch die Hall-Vorrichtung proportional zu dem Strom ist, erzeugt die Hall-Vorrichtung 83 eine elektromotorische Kraft proportional zu dem Strom durch den Motor 4.

Auf diese Weise, in der elektrischen Servolenkvorrichtung entsprechend der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wird eine elektromotorische Kraft proportional zu dem Strom, der durch den Motorwicklungsanschluss 80 fließt, in der Hall-Vorrichtung 83 erzeugt. Diese elektromotorische Kraft wird durch einen Verstärker, der an der Steuerplatte 60 bereitgestellt ist, verstärkt. Folglich kann der Strom, der durch die Ankerwicklung 7 des Motors 4 fließt, auf kontaktlose Weise erfasst werden. Das Hilfsdrehmoment kann durch Bereitstellung einer Rückkopplung dieses Stromes gesteuert werden. Desweiteren kann er an seiner Zwischenposition gekrümmt sein, und so können die Kosten herabgesetzt sein. Der Stromerfassungsabschnitt, der aus der Hall-Vorrichtung 83 besteht, ist auf der Steuerschaltkreisplatte 60 gestellt. Der von der Verdrahtung eingenommene Raum kann, verglichen mit dem Fall, indem der Stromerfassungsabschnitt in anderen Abschnitten gestellt ist, reduziert sein. In dieser Ausführungsform ist der magnetische Kollektor 81 aus einer Permalloy hergestellt. Er kann ebenfalls aus einem ferromagnetischen Material hergestellt sein, wie z. B. flachgerolltem, magnetischem Stahlblech oder Ferritkern.

Dritte Ausführungsform

Die Fig. 12 und 13 sind Querschnitte des Stromerfassungsabschnittes einer elektrischen Servolenkvorrichtung entsprechend einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Fig. 12 ist ein Wicklungsanschluss 90 um eine Ankerwicklung 7 gewickelt und zu der Steuerschaltkreisplatte 60 hin gebogen, um einen U-förmigen Abschnitt 90a zu bilden. Ein C-förmiger, magnetischer Kollektor 91 aus Ferritkern ist integral aus einem isolierenden Harz 92 geformt, so dass der U-förmige Abschnitt 90a sich zwischen zwei gegenüberliegenden Abschnitten dieses Kollektors 91 befindet. Eine Hall- Vorrichtung 93 ist auf die Steuerschaltkreisplatte 60 befestigt, so dass ihr magnetischer Erfassungsabschnitt sich innerhalb der Öffnung 91a, die zwischen den beiden Öffnungsenden des magnetischen Kollektors 91 gebildet ist, befindet. Es folgt, dass der U-förmige Abschnitt 90 eine halbe Umdrehung um den magnetischen Kollektor 91 macht. Ein elektrischer Strom fließt durch den Wicklungsanschluss 90 und bewirkt, dass der magnetische Kollektor 91 ein magnetisches Feld erzeugt. Eine elektromotorische Kraft proportional zu dem magnetischen Feld, das durch den magnetischen Kollektor 91 erzeugt wurde, ist in der Hall-Vorrichtung 93 induziert, die sich in der Öffnung 91a des Ferritkerns 91 befindet.

Wie soweit beschrieben worden ist, in der elektrischen Servolenkvorrichtung entsprechend der dritten Ausführungsform der Erfindung, ist eine elektromotorische Kraft proportional zu dem Strom, der durch den Wicklungsanschluss 90 fließt, in der Hall-Vorrichtung 93 erzeugt, und der Strom, der durch die Ankerwicklung 7 des Motors 4 fließt, kann auf kontaktlose Weise erfasst werden durch Verstärkung der elektromotorischen Kraft durch den Verstärker, der auf der Steuerschaltkreisplatte 60 installiert ist. Das Hilfsdrehmoment kann durch Bereitstellung einer Rückkopplung dieses Stromes gesteuert werden. Desweiteren befindet sich der Stromerfassungsabschnitt, der aus der Hall-Vorrichtung 93 hergestellt ist, auf der Steuerschaltkreisplatte 60, was wiederum den von der Verdrahtung belegten Raum, verglichen mit dem Fall, in dem der Stromerfassungsabschnitt in anderen Abschnitten positioniert ist, reduziert. Obgleich der magnetische Kollektor 91 aus einem Ferritkern hergestellt ist, kann er ebenfalls aus einem ferromagnetischen Material, wie z. B. einer Permalloy oder flachgerolltem, magnetischem Stahlblech, hergestellt sein. Zusätzlich ist der Wicklungsanschluss 90 nicht auf die oben beschriebene Form beschränkt. Wie in Fig. 13 gezeigt, kann der U-förmige Abschnitt 90a des Wicklungsanschlusses 90 aus einem Flachblech gestanzt sein.

Claims

1. Eine elektrische Servolenkvorrichtung mit:
einem elektrischen Motor mit einer Hauptwelle;
einem Geschwindigkeitsreduziermechanismus zum Reduzieren der Drehgeschwindigkeit der Hauptwelle des Motors;
einer Leistungsschaltkreisplatte mit darauf befestigten Leistungsschaltkreisteilen, die Leistungsschaltkreisteile umfassen Halbleiterschaltelemente zum Versorgen des elektrischen Motors mit elektrischer Energie;
einer Steuerschaltkreisplatte mit allgemeinen Schaltkreisteilen, die geringe Wärme erzeugen, die allgemeinen Schaltkreisteile umfassen einen Mikrocomputer zum Steuern der Halbleiterschaltelemente entsprechend einem Ausgabesignal von einem Drehmomentsensor zur Messung eines Lenkmomentes und entsprechend einem Ausgabesignal von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor zum Messen einer Fahrzeuggeschwindigkeit;
dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Servolenkvorrichtung desweiteren umfasst:
einen Schaltkreisgehäusekörper, der zumindest einen formgegossenen Leitungsdraht umfasst, und einen ersten Verbinder, der mit dem Drehmomentsensor verbunden ist, einen zweiten Verbinder, der mit dem Fahrzeugsensor verbunden ist, und einen dritten Verbinder, der von außen zugeführte, elektrische Energie aufnimmt, aufweist, der erste, zweite und dritte Verbinder sind integral mit dem Schaltkreisgehäusekörper geformt;
einen Kühlkörper zum Dissipieren von Wärme von den Leistungsschaltkreisteilen auf der Leistungsschaltkreisplatte, der Kühlkörper ist mit dem Geschwindigkeitsreduziermechanismus befestigt;
eine Steuereinrichtung, die durch die Leistungsschaltkreisplatte, die Steuerschaltkreisplatte und den Schaltkreisgehäusekörper gebildet ist;
wobei die Leistungsschaltkreisplatte und die Steuerschaltkreisplatte sich einander gegenüberliegen entlang der Achse der Hauptwelle des elektrischen Motors innerhalb des Schaltkreisgehäusekörpers der Steuereinrichtung; und
der elektrische Motor und der Kühlkörper sind derart kombiniert, dass die Steuereinrichtung sich zwischen dem elektrischen Motor und dem Kühlkörper befindet.

2. Die elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kühlkörper und der Geschwindigkeitsreduziermechanismus entsprechende Anpassabschnitte aufweisen, die zusammen angepasst und koaxial befestigt sind, und wobei der elektrische Motor und der Kühlkörper koaxial miteinander kombiniert sind.

3. Die elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei

A) der erste, zweite und dritte Verbinder entlang einer Linie im Wesentlichen senkrecht zur Achse des elektrischen Motors angeordnet sind,
B) der erste Verbinder sich zwischen dem zweiten und dem dritten Verbinder befindet, und
C) externe Leitungen, die mit dem zweiten bzw. dritten Verbinder zu verbinden sind, sind in einer Richtung im Wesentlichen parallel zur Achse der Hauptwelle des elektrischen Motors an der Außenseite des elektrischen Motors verbunden.

4. Die elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kühlkörper, die Leistungsschaltkreisplatte und die Steuerschaltkreisplatte mit Wellenöffnungen versehen sind, durch welche die Hauptwelle des elektrischen Motors hindurchgeht, und wobei die Wellenöffnungen in dem Kühlkörper und in der Leistungsschaltkreisplatte bezüglich ihres Durchmessers größer sind als die Wellenöffnung in der Steuerschaltkreisplatte.

5. Die elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die elektrische Servolenkvorrichtung desweiteren einen Winkelpositionssensor, um die Winkelposition des elektrischen Motors zu messen, umfasst, der Winkelpositionssensor umfasst:

A) einen Permanentmagneten, der in eine Mehrzahl von Polen magnetisiert und an der Hauptwelle des elektrischen Motors befestigt ist, und
B) eine magnetische Erfassungsvorrichtung, die auf der Steuerschaltkreisplatte angeordnet ist.

6. Die elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Kondensator zum Absorbieren von Stromschwankungen, die durch den elektrischen Motor fließen, an einem Umfangsabschnitt der Leistungsschaltkreisplatte befestigt ist und sich in einem Aussparungsabschnitt befindet, der in der Steuerschaltkreisplatte gebildet ist.

7. Die elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei

A) der elektrische Motor Motorwicklungsanschlüsse umfasst, die sich von dem elektrischen Motor hin zu dem Kühlkörper erstrecken,
B) die formgegossenen Leitungsdrähte Wicklungsanschlüsse umfassen, die mit den Motorwicklungsanschlüssen an der Innenseite der Anpassabschnitte des Kühlkörpers und des Geschwindigkeitsreduziermechanismus, die zusammen angepasst sind, verbunden sind.

8. Die elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die elektrische Servolenkvorrichtung desweiteren umfasst, ein Stromerfassungsmittel, das an der Steuerschaltkreisplatte in der Nähe einer Stelle befestigt ist, an welcher die Wicklungsanschlüsse mit den Motorwicklungsanschlüssen verbunden sind, und wobei ein elektrischer Strom, der durch den elektrischen Motor fließt, erfasst wird, basierend auf dem Strom, der durch den Motorwicklungsanschluss fließt.

9. Die elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Motorwicklungsanschlüsse einen U-förmigen Abschnitt umfassen, und das Stromerfassungsmittel eine magnetische Stromerfassungsvorrichtung umfasst, die auf der Steuerschaltkreisplatte an der einen Seite des U- förmigen Abschnittes angeordnet ist, und ein magnetischer Kollektor, der aus einem ferromagnetischen Material hergestellt ist, ist an der gegenüberliegenden Seite des U-förmigen Abschnittes angeordnet.

10. Die elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Stromerfassungsmittel umfasst einen C- förmigen, magnetischen Kollektor, der aus einem ferromagnetischen Material hergestellt ist, und der eine Öffnung zwischen seinen beiden Öffnungsenden bildet, und eine magnetische Stromerfassungsvorrichtung, die mit der Steuerschaltkreisplatte innerhalb der Öffnung des C- förmigen, magnetischen Kollektors befestigt ist, und wobei die Motorwicklungsanschlüsse umfassen einen U- förmigen Abschnitt, der magnetisch mit dem C-förmigen, magnetischen Kollektor gekoppelt ist.