DE19822170A1 - Servolenkvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Servolenkvorrichtungen für Kraftfahrzeuge, insbesondere auf elektrisch unterstützte Servolenkvorrichtungen zur Erzeugung von Unterstützungs­ drehmomenten bei der Steuerung von Kraftfahrzeugen.

Elektrisch unterstützte Servolenkvorrichtungen sind bekannt. Servolenkvorrichtungen haben die Aufgabe, ein vorgegebenes gewünschtes Unterstützungsdrehmoment oder eine vorgegebene gewünschte Unterstützungskraft für den Lenkmechanismus zu erzeugen, damit die vom Bediener bzw. Fahrer auf zubringende Kraft reduziert werden kann. Dies wird bei hydraulisch unt­ erstützten Servolenkvorrichtungen unter Einsatz eines Netz­ werkes von komplexen, zur Erzielung einer wünschenswerten Verstärkungs- bzw. Verstärkerkurve vorgesehenen Hydraulik­ kreisen erreicht. Der Verstärkerkurve ist zu entnehmen, wel­ ches Unterstützungsdrehmoment bei einem bestimmten, vom Fah­ rer auf gebrachten Eingangsdrehmoment erzeugt werden soll. Der Verlauf der Verstärkerkurve ist im allgemeinen nichtli­ near. Wenn der Fahrer ein niedriges Drehmoment aufbringt, erfolgt eine geringe Verstärkung. Diese wird deutlich er­ höht, wenn das vom Fahrer aufgebrachte Drehmoment größer wird. Dies hat eine geringere Unterstützung durch das Servo­ lenksystem während eines Hochgeschwindigkeitsbetriebes zur Folge, was ein "gutes Lenkgefühl" für den Fahrer zur Folge hat. Für den Fahrer ist es nämlich kaum möglich, während ho­ her Fahrgeschwindigkeiten hohe Eingangsdrehmomente auf die Lenkung aufzugeben, da bei hohen Fahrgeschwindigkeiten Fahr­ zeuge stark auf Lenkeingaben ansprechen.

Im Niedriggeschwindigkeitsbetrieb, beispielsweise beim Ein­ parken, muß der Fahrer eines Kraftfahrzeuges beträchtliche Lenkdrehmomente aufbringen. Dann soll die Servolenkvorrich­ tung in der Lage sein, in Reaktion auf ein großes, vom Fah­ rer aufgebrachtes Eingangsdrehmoment ein beträchtliches Un­ terstützungsdrehmoment zu erzeugen. Bei typischen Verstär­ kerkurven wird diesem Umstand durch eine bei einem zunehmen­ den Lenkeingangsdrehmoment größer werdende Verstärkung Rech­ nung getragen. Auch ein elektrisch unterstütztes Servolenk­ system muß in dieser Weise ausgelegt sein.

Das Leistungsvermögen von elektrisch unterstützten Servo­ lenkvorrichtungen kann durch deren Bandbreite charakteri­ siert werden, welche ein Maß für die Reaktionszeit und die Verstärkung ist. Eine ausreichende Bandbreite ist erforder­ lich, damit ohne merkbare Reaktionszeiten auf schnellste Eingaben des Fahrers reagiert wird, und damit gleichzeitig dem Fahrer ein "Fühlen der Straße" durch den mechanischen Lenkmechanismus vermittelt wird. Überschreitet die dynami­ sche Lenkfrequenz die Systembandbreite, so wird der Fahrer eine Verschlechterung seines Lenkgefühls feststellen, und zwar wird das Lenkgefühl dann "schwergängig", wenn der Elek­ tromotor nicht das geforderte Unterstützungsdrehmoment auf­ bringen kann. Um dies zu vermeiden, ist es erforderlich, daß eine ausreichende Bandbreite vorhanden ist und die Stabili­ tät und die Systemvibrationen innerhalb vorgegebener zuläs­ siger bzw. akzeptabler Grade gehalten werden. Bei hydrauli­ schen Servosystemen können die hydraulische Stabilität und die Vibrationen durch Verringerung der Unterstützungsver­ stärkung oder durch Erhöhen der Dämpfung gesteuert werden. Da jedoch ein niedrigerer Kraftstoffverbrauch eines der Zie­ le eines Einsatzes elektrisch unterstützter Servolenksysteme ist, ist es angezeigt, nach Alternativen für eine Erhöhung der Dämpfung zur Steuerung der Stabilität und der Vibratio­ nen zu suchen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrisch unterstützte Servolenkvorrichtung zu schaffen, bei der eine ausreichende, den Anforderungen eines Servolenksystems Rech­ nung tragende Bandbreite vorhanden ist, und bei der die Sta­ bilität und die Vibrationen des Steuersystems ohne übermäßig großen Dämpfungseinsatz innerhalb vorgegebener Niveaus ge­ halten werden, damit der angestrebte Vorteil eines geringen Kraftstoffverbrauchs erzielt wird. Zudem wird angestrebt, kostengünstige Sensoren und Betätigungselemente ohne Mikro­ prozessorüberlastung einsetzen zu können.

Mit der vorliegenden Erfindung wird eine neue, elektrisch unterstützte Servolenkvorrichtung zum Lenken eines Kraft­ fahrzeuges geschaffen, ohne daß zur Erreichung der ange­ strebten Wirkung und Leistung ein Einsatz kostenintensiver Systemkomponenten und Dämpfungseinrichtungen zur Stabilisie­ rung erforderlich ist.

Die elektrisch unterstützte Servolenkvorrichtung weist an einem Lenkmechanismus einen Lenkdrehmomentsensor zur Ermitt­ lung eines auf ein Lenkrad auf gebrachten Lenkdrehmoments und zum Erzeugen eines Lenkdrehmomentsignals auf. Weiterhin ist ein Elektromotor zur Erzeugung eines Unterstützungslenk­ drehmomentes für den Lenkmechanismus sowie eine Steuerungs­ einrichtung zum Steuern des Motors vorgesehen. Die Steue­ rungseinrichtung weist eine Steuerungseinrichtung für eine Außenschleife zur Erzeugung eines gewünschten, auf das Lenk­ drehmomentsignal ansprechenden Drehmomentsignals auf. Die Steuerungseinrichtung für die Außenschleife hat ein Phasen­ verzögerungsnetzwerk in Reihe bzw. -netz und ein Netzwerk bzw. Netz zweiter Ordnung, das mit dem Phasenverzögerungs­ netz geschaltet ist. Die Steuerungseinrichtung weist weiter­ hin eine Steuerungseinrichtung für eine Innenschleife auf, welche dazu vorgesehen ist, ein auf das gewünschte Drehmo­ mentsignal ansprechendes Motorantriebssignal zu erzeugen, und welches weiterhin die Aufgabe hat, das Motorantriebs­ signal an den Elektromotor anzulegen.

Vorteilhaft ist, daß die elektrisch unterstützte Servolenk­ vorrichtung eine ausreichende Stabilität dahingehend auf­ weist, daß sowohl während eines Parkmanövers als auch wäh­ rend eines Hochgeschwindigkeitsbetriebs die jeweils ge­ wünschte Verstärkung erzeugt wird, und zwar mittels einer gegenüber dem Stand der Technik kostengünstigeren Konstruk­ tion bei verbesserter Leistung.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zei­ gen:

Fig. 1 eine Teil-Vertikalansicht einer elektrisch unter­ stützten Servolenkvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Teil-Vertikalansicht einer weiteren Ausfüh­ rungsform einer elektrisch unterstützten Servo­ lenkvorrichtung entsprechend der vorliegenden Er­ findung;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer elektrisch un­ terstützten Servolenkvorrichtung gemäß der vorlie­ genden Erfindung;

Fig. 4 eine graphische Darstellung einer Verstärkerkurve, die von einer elektrisch unterstützten Servolenk­ vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zu implementieren ist;

Fig. 5 ein Ortskurven-Diagramm für eine elektrisch unter­ stützte Servolenkvorrichtung gemäß der vorliegen­ den Erfindung.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist ein elektrisch unterstütz­ tes Servolenksystem 10 ein Lenkrad 12 auf, das an einem er­ sten Ende 14 einer Lenkwelle 16 befestigt ist. Ein Lenkrit­ zel 18, das in einem zweiten, vom ersten Ende 14 abgewandten Endbereich 20 der Lenkwelle angeordnet ist, greift in Zähne 22 einer Lenkzahnstange 24 ein. Beide Enden der Lenkzahn­ stange 24 weisen Spurstangen 26 auf, die in herkömmlicher Weise an einer steuerbaren Rad/Reifen-Baugruppe 28 befestigt sind.

Ein Lenkdrehmomentsensor 30 ist in die Lenkwelle 16 einge­ baut, um ein von einem Fahrer auf die Lenkwelle 16 über das Lenkrad 12 aufgebrachtes Lenkdrehmoment zu ermitteln. Bei­ spielhaft für einen derartigen Drehmomentsensor ist ein Tor­ sionsstab zwischen einer Eingangs- bzw. Antriebswelle und einer Ausgangs- bzw. Abtriebswelle der Lenkwelle, der eine relative Bewegung zwischen der Eingangs- und der Ausgangs­ welle ermöglicht, die proportional zum aufgebrachten Drehmo­ ment ist. Diese Bewegung kann gemessen werden, und unter Einbeziehung der bekannten Torsionsfederkonstanten des Tor­ sionsstabes kann unmittelbar daraus das aufgebrachte Drehmo­ ment bestimmt werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird ein berührungsloser sog. "Torkducer"-Rotations- bzw. Rund-Drehmomentsensor des Herstellers GSE, Inc. eingesetzt. Selbstverständlich ist auch der Einsatz anderer Drehmoment­ sensoren möglich, sofern diese gewünschte Funktionalität und Betriebsfähigkeit aufweisen.

Ein Elektromotor 32 weist ein Abtriebszahnrad bzw. -ritzel 34 auf, das an einer Abtriebswelle 36 befestigt ist, um mit einem an der Lenkwelle 16 befestigten Unterstützungsan­ triebszahnrad bzw. -ritzel 38 in Antriebseingriff zu kommen. Alternativ können, wie in Fig. 2 dargestellt, die Abtriebs­ welle 36' und ein Abtriebsritzel 34' des Elektromotors 32' zu einem direkten Eingriff in die Lenkzahnstange 24' ange­ ordnet sein. Die Wahl zwischen diesen beiden Alternativen hängt vorrangig von dem verfügbaren Einbauraum ab, da die Funktionalität und Betriebsfähigkeit beider Alternativen gleich ist. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung kann mit gleichem Erfolg auch bei Systemen eingesetzt werden, welche einen Kugelumlaufspindel- oder einen Kugelmutter- Zahnrad- bzw. -Getriebemechanismus aufweisen, wie in der Re­ gel in schweren Fahrzeugen, wie zum Beispiel Lastwagen, üb­ lich.

Als Elektromotor 32 kann z. B. ein handelsüblicher 12 Volt- Gleichstrom-Motor mit oder ohne Bürsten Verwendung finden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Elektromotor als Dreiphasen-Wechselstrom-Induktionsmotor ausgebildet. Es kann aber auch ein variabler Reluktanzmotor anstelle des In­ duktionsmotors eingesetzt werden, ohne daß dadurch die Wir­ kung der vorliegenden Erfindung beeinflußt bzw. beeinträch­ tigt würde. Induktionsmotoren und variable Reluktanzmotoren sind aufgrund ihrer niedrigen Reibungswerte und ihres hohen Drehmoment/Trägheits-Verhältnisses für einen Einsatz bei elektrisch unterstützten Servolenksystemen im Vergleich zu größeren Elektromotoren besonders geeignet. Der Motor kann für die Erzeugung eines Signals zum Bestimmen der Wellen­ stellung und der Drehzahl zur Verwendung in verschiedenen bekannten Motorsteuerungsschemata eine Motorwellen- Codiereinrichtung aufweisen. Auch ein Einsatz von sensorlo­ sen Motoren ist vorteilhaft. Somit läßt die vorliegende Er­ findung auch den Einsatz von weniger genau steuerbaren Moto­ ren zu.

Es können weitere Systemsensoren vorgesehen sein, so etwa ein Lenkradwinkelsensor 40, der mit der Lenkwelle 16 zur Er­ zeugung eines Lenkradwinkelsignals verbunden ist, welches die relative Drehstellung der Lenkwelle 16 anzeigt. Als wei­ terer Sensor kann ein Fahrzeuggeschwindigkeitssenor 42 vor­ gesehen sein, der üblicherweise von einem Getriebe angetrie­ ben ist und der ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal erzeugt, das die Vorwärtsgeschwindigkeit des Fahrzeugs darstellt. Die einzelnen erzeugten Signale werden einem Elektromotor- Steuermodul 50 zugeführt, von dem dann zur Betätigung des Elektromotors 32 ein Motorantriebssignal ausgeht, aufgrund dessen das gewünschte Unterstützungsdrehmoment erzeugt wird.

Wichtige Informationen zur Auslegung einer geeigneten Steue­ rungseinrichtung für das elektrisch unterstützte Servolenk­ system können einem analytischen Modell entnommen werden. Das vor stehend beschriebene System kann mathematisch durch die nachfolgend angegebenen Bewegungsgleichungen dargestellt werden, bei denen das Vorhandensein einer relativ hohen Un­ terstützungs- bzw. Verstärkungssteifigkeit vorausgesetzt wird:

Hierbei sind x, m_e, b_e die Zahnstangenverschiebung aus einer Gleichgewichtsstellung, die wirksame Zahnstangenmasse bzw. Dämpfung; θ_s, J_s, K_s, b_s sind der Drehwinkel, das Trägheitsmo­ ment, die Steifigkeit bzw. die Dämpfung der Lenkwelle; R_s, R_m sind die Radien des Lenkritzels und des Abtriebritzels; G ist das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Abtriebsritzel und dem Unterstützungsantriebsritzel; T_d ist das von dem Fah­ rer aufgebrachte Drehmoment und F_δ ist eine Störkraft von der Straße; T_a ist das von dem Elektromotor erzeugte Drehmoment; y ist ein an der Lenkwelle gemessenes elastisches Drehmoment und ν_t ist ein Meßrauschen. Hiervon ausgehend wurde die er­ findungsgemäße Vorrichtung entwickelt.

In Fig. 3 ist ein Blockdiagramm gezeigt, das eine in dem Steuermodul 50 des Elektromotors enthaltene Steuerlogik dar­ stellt. Das Steuermodul 50 weist eine Steuerungseinrichtung 51 für eine Innenschleife zum Erzeugen eines Motorantriebs­ signals 55 und dessen Anlegen an den Elektromotor 32 auf, und zwar unter Ansprechen auf ein gewünschtes Drehmomentsi­ gnal, wie es allgemein bekannt ist. Das gewünschte Drehmo­ mentsignal ist ein Ausgangssignal aus einer Steuerungsein­ richtung 53 für eine Außenschleife, und zwar erfolgt eine Berechnung des gewünschten Drehmomentes basierend auf ver­ schiedenen von dem System erzeugten Signalen, wie weiter un­ ten detailliert beschrieben wird.

Block 52 reflektiert die Beziehung zwischen dem Fahrer des Kraftfahrzeugs, dem Lenkrad und der in der Lenksäule 54 be­ festigten Lenkwelle. Wenn der Fahrer das Fahrzeug manö­ vriert, erzeugt der Lenkradwinkelsensor 40 ein Lenkradwin­ kelsignal 56, das dem Steuermodul 50 zugeleitet wird. Alle vom Fahrer auf das Lenkrad ausgeübten Kräfte werden - in der bevorzugten Ausführungsform mechanisch - auf den Drehmoment­ sensor 30 übertragen. Ein von diesem erzeugtes Lenkdrehmo­ mentsignal 58 wird dem Steuermodul 50 zugeleitet. Dem Steu­ ermodul wird von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 42 wei­ terhin ein entsprechendes Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 60 zugeleitet. Diese Signale werden von der Steuerungseinrich­ tung 53 für die Außenschleife ver- bzw. bearbeitet, um das gewünschte bzw. Soll-Drehmomentsignal zu erzeugen.

Unter Verwendung des Lenkdrehmomentsignals 58 und des Fahr­ zeuggeschwindigkeitssignals 60 wird von dem Steuermodul 50 ein Betrag an Lenkunterstützung bestimmt, der von dem Elek­ tromotor 32 zu erzeugen ist, und zwar unter Bezugnahme auf eine in einem Permanentspeicher gespeicherte Tabelle. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, spiegeln die Daten in der Tabelle eine nichtlineare Verstärkungs- bzw. Verstärkerkurve wider, die das von dem Fahrer aufgebrachte Lenkdrehmoment mit dem von dem Elektromotor 32 zu erzeugenden Unterstützungsdrehmo­ ment in Beziehung setzt. Vorteilhafterweise sieht die vor­ liegende Erfindung eine ausreichende Betriebsbandbreite vor, damit eine einzige Verstärkerkurve für einen Bereich an Fahrzeugbetriebsgeschwindigkeiten eingesetzt werden kann, so daß sich eine Bereitstellung von mehreren geschwindigkeits­ abhängigen Verstärkerkurven erübrigt. Dabei wird jedoch nicht verkannt, daß bei einigen elektrischen Servolenkvor­ richtungen ein Einsatz von unterschiedlichen Kurven für un­ terschiedliche, variierenden Fahrzeuggeschwindigkeiten ähn­ liche Fahrzeugbetriebszustände, wie zum Beispiel andere dy­ namische Fahrzeugzustände, wünschenswert ist. Eine Anpassung der erfindungsgemäßen Vorrichtung für einen Einsatz mehrerer Verteilerkurven ist ohne weiteres möglich, aber nicht zwin­ gend erforderlich. Der aus der Tabelle erhaltene Unterstüt­ zungsdrehmomentwert zeigt das Unterstützungsdrehmoment an, das von dem Elektromotor 32 erzeugt werden sollte. Zu diesem Zweck wird das gewünschte Drehmomentsignal unter Verwendung dieses Wertes von der Steuerungseinrichtung 53 für die Au­ ßenschleife hergeleitet. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß im Rahmen der vorliegenden Erfindung ohne weiteres auch ein Einsatz anderer Verstärkerkurven möglich ist, um variie­ renden Anforderungen unterschiedlicher Fahrzeugtypen Rech­ nung zu tragen.

Die Steuerungseinrichtung 53 für die Außenschleife gleicht unter Aufnahme von Eingangssignalen, die die Fahrzeugge­ schwindigkeit, das Lenkdrehmoment, den Lenkradwinkel und die Elektromotor-Dynamik, einschließlich Rotorstellung und -geschwindigkeit, darstellen, den aus der Tabelle erhaltenen Unterstützungsdrehmomentwert aus, um das aktuelle bzw. tat­ sächliche gewünschte Drehmomentsignal zu erhalten, das an die Steuerungseinrichtung 51 für die Innenschleife weiterge­ leitet wird. Die Steuerungseinrichtung für die Außenschleife weist ein Phasenverzögerungsnetz auf, das in Reihe mit einem Netz zweiter Ordnung geschaltet ist.

Das Phasenverzögerungsnetz kann durch folgende Beziehung charakterisiert werden:

wobei β < 1 und die Werte für β und ω_l basierend auf den Eigen­ schaften der Lenkvorrichtung festgelegt sind. Das Phasenver­ zögerungsnetz bewirkt, daß sich die Systemverstärkung bei höheren Frequenzen verringert, während die Systemverstärkung in dem Frequenzbereich von Fahrereingaben eine Verstärkung von Eins aufweist. Dies führt zu einer Verbesserung der Sta­ bilität durch Reduzierung der Verstärkung bei der Frequenz, mit der das System normalerweise oszillieren würde (z. B. ∼50 Hz). Deshalb werden β und ω_l dahingehend ausgewählt, eine Antwort des Lenksystems ausreichend schnell zu machen, um den Lenkeingaben des Fahrers zu folgen, ohne daß Hochfre­ quenzschwingungen angeregt werden.

Das Netz zweiter Ordnung kann durch die folgende Beziehung charakterisiert werden:

wobei die Werte für ξ_n und (ω_p/ω_n)² basierend auf den Eigen­ schaften der Lenkvorrichtung festgelegt sind. Das Netz zwei­ ter Ordnung kann, je nach den Erfordernissen, von Reihenlei­ tungen, Verzögerungsnetzen oder einer Kombination davon in einer beliebigen Reihenfolge abgeleitet werden. In einer be­ vorzugten Ausführungsform wird mit einem Setzen von ξ_n ≈ 1 und einem Verhältnis von (ω_p/ω_n)² ≈ 20 ein günstiges bzw. vor­ teilhaftes Ergebnis erzielt. Es wurde festgestellt, daß sich reale bzw. reelle Pole und Nullstellen für das Netz zweiter Ordnung als uneffektiv bei einem Stabilisieren des elektro­ nisch unterstützten Servolenksystems erweisen. Als Alterna­ tive ist der Einsatz eines Voreil-Verzögerungsnetzes mit komplexen Nullstellen möglich.

Der Aufbau des Reihen-Phasenverzögerungsnetzes und des Vor­ eil-Verzögerungsnetzes zweiter Ordnung der vorliegenden Er­ findung kann am besten mit Hilfe eines Diagramms der Pol­ ortskurven für das System mit und ohne Ausgleich dargestellt werden, wie aus Fig. 5 ersichtlich. Die charakteristische Gleichung für das Servolenksystem weist zwei Niederfrequenz- Wurzeln auf, dargestellt als X₁, X₂, die, wenn nicht ausge­ glichen, bei sehr niedrigen Verstärkungen instabil werden, was die Verwendung einer Verstärkerkurve, wie sie beispiels­ weise in Fig. 4 dargestellt ist, verhindert. Dies ist aus dem Ortskurven-Diagramm ersichtlich, indem beachtet wird, daß X₁, X₂ sich asymptotisch in die rechte Halbebene bewegen, wenn die Unterstützungsverstärkung ansteigt. Übliche Ver­ stärkungsanforderungen für die in Fig. 4 dargestellte Ver­ stärkerkurve liegen im Bereich von 0-80. Das nicht ausgegli­ chene bzw. kompensierte System geht in die rechte Halbebene, wenn die Verstärkung 1,5 überschreitet.

Zur Behebung dieses Problems werden von dem Reihen- Phasenverzögerungsnetz und dem Voreil-Verzögerungsnetz zwei­ ter Ordnung komplexe Nullstellen 0₁, 0₂ hinzuaddiert, die die leicht gedämpften Wurzeln der charakteristischen Gleichung an sich ziehen, nunmehr dargestellt als X'₁, X'₂. Dies führt zur Verhinderung von Instabilitäten und Vibrationen des Steuersystems für alle gewünschten Verstärkungsbereiche. Die hinzugefügten Pole X₃, X₄ werden nur bei solchen Verstär­ kungsbereichen instabil, die außerhalb des Bereiches liegen, der normalerweise für Servolenkanwendungen gewünscht ist. In dem dargestellten Plot sind X₃, X₄ stabil für Verstärkungen, die geringer als 150 sind, was ausreichend oberhalb des ge­ wünschten Bereiches liegt. Mit der Steuerungseinrichtung für die Außenschleife wird ein System geschaffen, bei dem eine wünschenswerte Verstärkung während Parkmanövern und auch ei­ ne ausreichende Dämpfung während eines Hochgeschwindigkeits­ betriebs erfolgt, wodurch das Lenkgefühl bei Benutzung des Gegenstandes der Erfindung bei Betrieb mit hohen Geschwin­ digkeiten verbessert wird.

Claims (19)

1. Elektrisch unterstützte Servolenkvorrichtung zum Lenken eines Kraftfahrzeuges, mit
einem Lenkmechanismus (12-28);
einem Lenkdrehmomentsensor (30) zum Ermitteln eines auf ein Lenkrad (12) aufgebrachten Lenkdrehmoments und zum Erzeugen eines Lenkdrehmomentsignals (58);
einem Elektromotor (32) zum Erzeugen eines Unterstüt­ zungslenkdrehmomentes für den Lenkmechanismus (12-28);
einer Steuerungseinrichtung (53) für eine Außenschleife zum Erzeugen eines gewünschten Drehmomentsignals, das auf das Lenkdrehmomentsignal (58) anspricht, wobei die Steuerungseinrichtung (53) für die Außenschleife auf­ weist
ein Phasenverzögerungsnetz; und
ein Netz zweiter Ordnung, das in Reihe mit dem Phasenverzögerungsnetz geschaltet ist; und
einer Steuerungseinrichtung (51) für eine Innenschleife zum Erzeugen eines Motorantriebssignals (55), das auf das gewünschte Drehmomentsignal anspricht, und zum Anle­ gen des Motorantriebssignals (55) an den Elektromotor (32).

2. Elektrisch unterstützte Servolenkvorrichtung zum Lenken eines Kraftfahrzeuges, nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Netz zweiter Ordnung ein Voreil- Verzögerungsnetz ist, das komplexe Voreil-Nullstellen aufweist.

3. Elektrisch unterstützte Servolenkvorrichtung zum Lenken eines Kraftfahrzeuges, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein Fahrzeuggeschwindigkeits­ sensor (42) zum Ermitteln einer Fahrzeuggeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und zum Erzeugen eines Fahrzeugge­ schwindigkeitssignals (60) vorgesehen ist, das von der Steuerungseinrichtung (53) für die Außenschleife zum Er­ zeugen eines gewünschten, auf das Lenkdrehmomentsignal (58) und das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal (60) anspre­ chenden Drehmomentsignals verwendet wird.

4. Elektrisch unterstützte Servolenkvorrichtung zum Lenken eines Kraftfahrzeuges, nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Phasenverzögerungsnetz durch die folgende Beziehung charakterisiert ist:
wobei die Werte für β und ω_l basierend auf den Eigen­ schaften der Lenkvorrichtung festgelegt sind.

5. Elektrisch unterstützte Servolenkvorrichtung zum Lenken eines Kraftfahrzeuges, nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Voreil-Verzögerungsnetz durch die folgende Beziehung charakterisiert ist:
wobei die Werte für ξ_n und (ω_p/ω_n)² basierend auf den Ei­ genschaften der Lenkvorrichtung festgelegt sind.

6. Elektrisch unterstützte Servolenkvorrichtung zum Lenken eines Kraftfahrzeuges, nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein Lenkradpositions­ sensor (40) zum Ermitteln eines Lenkradwinkels und zum Erzeugen eines Lenkradwinkelsignals (56) vorgesehen ist, das von der Steuerungseinrichtung (53) für die Außen­ schleife zum Erzeugen eines gewünschten, auf das Lenk­ drehmomentsignal (58), das Fahrzeuggeschwindigkeits­ signal (60) und das Lenkradwinkelsignal (56) ansprechen­ den Drehmomentsignals verwendet wird.

7. Elektrisch unterstützte Servolenkvorrichtung zum Lenken eines Kraftfahrzeuges, mit
einem Lenkmechanismus (12-28);
einem Lenkdrehmomentsensor (30) zum Ermitteln eines auf ein Lenkrad aufgebrachten Lenkdrehmoments und zum Erzeu­ gen eines Lenkdrehmomentsignals (58);
einem Elektromotor (32) zum Erzeugen eines Unterstüt­ zungslenkdrehmomentes für den Lenkmechanismus (12-28);
einer Steuerungseinrichtung (53) für eine Außenschleife zum Erzeugen eines gewünschten Drehmomentsignals, das auf das Lenkdrehmomentsignal (58) anspricht, wobei die Steuerungseinrichtung (53) für die Außenschleife auf­ weist
ein Phasenverzögerungsnetz; und
ein Voreil-Verzögerungsnetz, das in Reihe mit dem Phasenverzögerungsnetz geschaltet ist und
dadurch charakterisiert ist, daß es komplexe Voreil-Nullstellen aufweist; und mit
einer Steuerungseinrichtung (51) für eine Innenschleife zum Erzeugen eines Motorantriebssignals (55), das auf das gewünschte Drehmomentsignal anspricht, und zum Anle­ gen des Motorantriebsignals (55) an den Elektromotor (32).

8. Elektrisch unterstützte Servolenkvorrichtung zum Lenken eines Kraftfahrzeuges, nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ferner ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (42) zum Ermitteln einer Fahrzeuggeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges und zum Erzeugen eines Fahrzeuggeschwin­ digkeitssignals (60) vorgesehen ist, das von der Steue­ rungseinrichtung (53) für die Außenschleife zum Erzeugen eines gewünschten Drehmomentsignals verwendet wird, das auf das Lenkdrehmomentsignal (58) und das Fahrzeugge­ schwindigkeitssignal (60) anspricht.

9. Elektrisch unterstützte Servolenkvorrichtung zum Lenken eines Kraftfahrzeuges, nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Phasenverzögerungsnetz durch die folgende Beziehung charakterisiert ist:
wobei die Werte für β und ω_l basierend auf den Eigen­ schaften der Lenkvorrichtung festgelegt sind.

10. Elektrisch unterstützte Servolenkvorrichtung zum Lenken eines Kraftfahrzeuges nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Voreil-Verzögerungsnetz durch die folgende Beziehung charakterisiert ist:
wobei die Werte für ξ_n und (ω_p/ω_n)² basierend auf den Ei­ genschaften der Lenkvorrichtung festgelegt sind.

11. Elektrisch unterstützte Servolenkvorrichtung zum Lenken eines Kraftfahrzeuges nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein Lenkradwinkelpo­ sitionssensor (40) zum Ermitteln eines Lenkradwinkels und zum Erzeugen eines Lenkradwinkelsignals (56) vorge­ sehen ist, das von der Steuerungseinrichtung (53) für die Außenschleife zum Erzeugen eines gewünschten Drehmo­ mentsignals verwendet wird, das auf das Lenkdrehmoment­ signal (58), das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal (60) und das Lenkradwinkelsignal (56) anspricht.

12. Elektrisch unterstützte Servolenkvorrichtung zum Lenken eines Kraftfahrzeuges, mit
einem Lenkrad (12) zur Entgegennahme der Fahrereingabe;
einer Lenkwelle (16), deren erstes Ende (14) mit dem Lenkrad (12) verbunden ist;
einem Lenkritzel (18), das an einem zweiten, vom ersten Ende (14) abgewandten Ende (20) der Lenkwelle (16) befe­ stigt ist;
einer Lenkzahnstange (24), die mit dem Lenkritzel (18) zusammenlaufend in Eingriff steht;
einem Lenkdrehmomentsensor (30) zum Ermitteln eines auf das Lenkrad (12) aufgebrachten Lenkdrehmomentes und zum Erzeugen eines Lenkdrehmomentsignals (58);
einem Elektromotor (12) zum Erzeugen eines Unterstüt­ zungslenkdrehmomentes, um die Fahrereingabe auf die Lenkzahnstange (24) zu ergänzen;
einer Steuerungseinrichtung (53) für eine Außenschleife zum Erzeugen eines gewünschten Drehmomentsignals unter Ansprechen auf das Lenkdrehmomentsignal (58), wobei die Steuerungseinrichtung (53) für die Außenschleife auf­ weist
ein Phasenverzögerungsnetz; und
ein Voreil-Verzögerungsnetz, das mit dem Pha­ senverzögerungsnetz zusammenwirkt; und mit
einer Steuerungseinrichtung (51) für eine Innenschleife zum Erzeugen eines Motorantriebssignals (55), das auf das gewünschte Drehmomentsignal anspricht, und zum Anle­ gen des Motorantriebssignals (55) an den Elektromotor (32).

13. Elektrisch unterstützte Servolenkvorrichtung zum Lenken eines Kraftfahrzeuges, nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das von dem Elektromotor (32) erzeugte Un­ terstützungsdrehmoment auf die Lenkwelle (16) aufge­ bracht wird.

14. Elektrisch unterstützte Servolenkvorrichtung zum Lenken eines Kraftfahrzeuges, nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das von dem Elektromotor (32) erzeugte Un­ terstützungsdrehmoment auf die Lenkzahnstange (24) auf­ gebracht wird.

15. Elektrisch unterstützte Servolenkvorrichtung zum Lenken eines Kraftfahrzeuges, nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Voreil-Verzöge­ rungsnetz komplexe Voreil-Nullstellen aufweist.

16. Elektrisch unterstützte Servolenkvorrichtung zum Lenken eines Kraftfahrzeuges, nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein Fahrzeugge­ schwindigkeitssensor (42) zum Ermitteln einer Fahrzeug­ geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges und zum Erzeugen ei­ nes Fahrzeuggeschwindigkeitssignals (60) vorgesehen ist, das von der Steuerungseinrichtung (53) für die Außen­ schleife zum Erzeugen eines gewünschten Drehmomentsi­ gnals verwendet wird, das auf das Lenkdrehmomentsignal (58) und das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal (60) an­ spricht.

17. Elektrisch unterstützte Servolenkvorrichtung zum Lenken eines Kraftfahrzeuges nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Phasenverzögerungs­ netz durch die folgende Beziehung charakterisiert ist:
wobei die Werte für β und ω_l basierend auf den Eigen­ schaften der Lenkvorrichtung festgelegt sind.

18. Elektrisch unterstützte Servolenkvorrichtung zum Lenken eines Kraftfahrzeuges, nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Voreil- Verzögerungsnetz durch die folgende Beziehung charakte­ risiert ist:
wobei die Werte für ξ_n und (ω_p/ω_n)² basierend auf den Ei­ genschaften der Lenkvorrichtung festgelegt sind.

19. Elektrisch unterstützte Servolenkvorrichtung zum Lenken eines Kraftfahrzeuges, nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein Lenkradwin­ kelpositionssensor (40) zum Ermitteln eines Lenkradwin­ kels und zum Erzeugen eines Lenkradwinkelsignals (56) vorgesehen ist, das von der Steuerungseinrichtung (53) für die Außenschleife zum Erzeugen eines gewünschten Drehmomentsignals verwendet wird, das auf das Lenk­ drehmomentsignal (58), das Fahrzeuggeschwindigkeits­ signal (60) und das Lenkradwinkelsignal (56) anspricht.