DE2350958A1

DE2350958A1 - CONTROL DEVICE FOR A STEERING SETTING DEVICE OF A VEHICLE

Info

Publication number: DE2350958A1
Application number: DE19732350958
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Dr Maisch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1973-10-11
Filing date: 1973-10-11
Publication date: 1975-04-24
Also published as: SE7412759L; FR2251189A5; SE405770B; DE2350958C2; NL7413341A

Description

R. 17 81 .R. 17 81.

10.9-1973 Ve/Hm10.9-1973 Ve / Hm

Anlage zur PatentanmeldungAttachment to the patent application

ROBERT BOSCH GMBH, 7 STUTTGART

Steuervorrichtung für eine Lenkungsstellvorrichtung eines Fahrzeugs . Control device for a steering actuator of a vehicle .

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine Lenkungsstellvorrichtung eines Fahrzeugs, die in Abhängigkeit eines Steuersignals, vorzugsweise einer Regelabweichung, steuerbar ist.The invention relates to a control device for a steering actuator of a vehicle, which as a function of a Control signal, preferably a control deviation, is controllable.

Oft erhebt sich die Forderung, die Steuerung eines Fahrzeugs in Abhängigkeit eines Parameters, wie zum Beispiel Seiten~ wind, Fahrbahnunebenheiten und sogenanntes Lenkungsverreißen, zu beeinflussen. Dazu ist eine Steuervorrichtung notwendig, die durch ein in Abhängigkeit iron diesem Parameter stehendes Steuersignal in Tätigkeit tritt und eine Lenkungsstellvorrichtung, vorzugsxfeise ein -Stellmotor, steuert*, Dieses Steuersignal enthält natürlich auch die Regelabweichung von Steuerung und Lenkung.Often there is a requirement to control a vehicle as a function of a parameter, such as pages ~ to influence wind, uneven road surfaces and so-called steering tears. A control device is necessary for this, the one that is dependent on this parameter Control signal comes into operation and a steering actuator, preferably an actuator, controls *, this control signal Of course, it also includes the control deviation of control and steering.

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Bei bekannten Steuervorrichtungen wird der Stellmotor proportional zum Steuersignal angesteuert. Diese proportionale Ansteuerung ist einmal sehr aufwendig und hat weiterhin den Nachteil, daß das Fahrzeug laufend Lenkbewegungen ausführt, selbst bei sehr kleinen Änderungen des Steuersignals.In known control devices, the servomotor is proportional driven to the control signal. This proportional control is very complex and still has the Disadvantage that the vehicle continuously executes steering movements, even with very small changes in the control signal.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute Steuervorrichtung zu entwickeln, die erst ab einer gewissen Größe der Steuersignaländerung in Tätigkeit tritt. Ist ein solcher Grenzwert dann überschritten, so tritt der Stellmotor mit voller Leistung in Tätigkeit.The invention is based on the object of developing a simply constructed control device that can only be used from a certain point on Size of the control signal change comes into action. If such a limit value is exceeded, the Servomotor at full power in action.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lenkungsstellvorrichtung im Brückenquer zweig einer aus vier Schaltstufen bestehenden Brückenschaltung vorgesehen ist, daß das Steuersignal zwei Schwellwertstufen zuführbar ist und daß je eine Schwellwertstufe zur Steuerung des Schaltzustands einer Brückendiagonale vorgesehen ist.This object is achieved in that the Steering control device is provided in the bridge cross branch of a bridge circuit consisting of four switching stages, that the control signal can be fed to two threshold levels and that a threshold level is provided for each control of the switching state of a bridge diagonal.

Ein dem Lenkungsspiel ähnlicher Effekt v/ird in weiterer Ausgestaltung dadurch, erzielt, daß durch die eine Schwellwertstufe bei Überschreiten eines bestimmten Schwellwerts und durch die andere bei Unterschreiten eines bestimmten Schwellwerts ein Schaltvorgang auslösbar ist, wobei die Schwellwertstufen unterschiedliche Schwellwerte aufweisen zur Erzeugung einer toten Zone, in der die Lenkungsstellvorrichtung nicht betätigbar ist.An effect similar to the steering game is provided in a further embodiment in that, achieved by the one threshold level when a certain threshold value is exceeded and by the other when falling below a certain threshold value a switching process can be triggered, the threshold value stages having different threshold values for generation a dead zone in which the steering actuator cannot be operated.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ein einfacher Aufbau mit Dreipunktregelverhalten erzielt wird«, daß eine nii.ige Steuerung dadurch erzielt wird, daß kleine Änderungen des Steuersignals, insbesondere auch durch Störungen, niclit registriert Kerden und daß keineThe advantages achieved by the invention are in particular that a simple structure with three-point control behavior is achieved "that little control is achieved by that small changes in the control signal, in particular, too due to disturbances, no kerden registered and that none

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Regelschwingungen im Lenksystem entstellen können. Indem nach. Überschreiten einer Ansprechschwelle der Stellmotor gleich mit voller Kraft in Tätigkeit tritt ist eine schnelle Reaktion des Lenksystems gegeben.Can distort control oscillations in the steering system. By doing after. The servomotor exceeds a response threshold the steering system reacts quickly.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below. It demonstrate:

Pig. 1 den Schaltungsaufbau eines Ausführungsbeispiels einerPig. 1 shows the circuit structure of an exemplary embodiment of a

Steuervorrichtung und
Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach Figur 1.Control device and
FIG. 2 shows a diagram to explain the mode of operation of the circuit according to FIG. 1.

In der Schaltung des Ausführungsbeispiels ist eine das Steuersignal führende Klemme 10 sowohl über eine erste Diode 11 mit der Basis eines KEU-Transistors 12, wie auch über eine zweite Diode 13 mit der Basis eines PNP-Transistors 14 verbunden. Die Basis des Transistors 12 ist über einen Basisvorwiderstand 15 mit einer die Versorgungsspannung führenden Klemme 16 und die Basis dea Transistors 14 über einen Basisvorwiderstand 17 mit Masse verbunden. Drei~Wider stände 18, 19» 20 bilden einen Spannungsteiler zwischen der Klemme 16 und Masse, wobei der Verknüpfungspunkt zwischen den Widerständen 18, 19 mit dem Emitter des Transistors 12 und der Verknüpfungspunkt zwichen den Widerständen 19, 20 mit dem Emitter des Transistors 14 verbunden ist» Der Kollektor des Transistors ist über die Reihenschaltung dreier Widerstände 21, 22, mit der Klemme 16 verbunden. Der mittlere VJiderstand 22 ist durch die Basis-Emitter-Strecke eines PHP-Transistors 24 überbrückt. Der Kollektor des Transistors 14 ist über einen aus zwei Widerständen 25? 26 bestehenden Spannungsteiler mit Masse verbunden. Der Abgriff des Spannungsteilers 25,26 ist sowohl an die Basis eines NPN-Transistors 27 wie auch über die Reihenschaltung eines Widerstandes 28 mit einem Kondensator 29 an die Basis des Transistors 24 angeschlossen.In the circuit of the embodiment, one is the control signal leading terminal 10 both via a first diode 11 with the base of a KEU transistor 12, as well as via a second diode 13 connected to the base of a PNP transistor 14. The base of the transistor 12 is connected to a supply voltage via a base series resistor 15 Terminal 16 and the base of the transistor 14 via a base series resistor 17 connected to ground. Three resistances 18, 19 » 20 form a voltage divider between terminal 16 and ground, the point of connection between the resistors 18, 19 with the emitter of the transistor 12 and the node between the resistors 19, 20 with the emitter of the Transistor 14 is connected »The collector of the transistor is connected via the series connection of three resistors 21, 22, connected to terminal 16. The middle resistor 22 is through the base-emitter path of a PHP transistor 24 bridged. The collector of transistor 14 is via one of two resistors 25? 26 existing voltage dividers connected to ground. The tap of the voltage divider 25,26 is connected to the base of an NPN transistor 27 as well Connected to the base of transistor 24 via the series connection of a resistor 28 with a capacitor 29.

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Die Kollektoren der Transistoren 24 und 27 sind über je einen Rückkoppelungswiderstand 30 und 31 mit jeweils der Basis der Transistoren 12 und 14 rückgekoppelt. Der Emitter des Transistors 2? ist über einen Widerstand 32 mit Masse verbunden. Eine aus vier Transistoren 33 bis 36 bestehende Brückenschaltung ist zwischen die Klemme 16 und Masse geschaltet. Dabei bildet die Emitter-Kollektor-Strecke des PNP-Transistors 33 und die Kollektor-Emitter-Strecke des NPN-Transisotrs 34 den einen Längszweig und entsprechend der PNP-Transistor 35 und der NPN-Transistor 36 den anderen Längs zweig. Im Brückenquerzweig ist ein Stellmotor 37 geschaltet. Die Emitter der Transistoren 24 und. 27 sind jeweils an die Basis der Transistoren 33 und 34 angeschlossen. Der Kollektor des Transistors 24 ist über einen aus zwei Widerständen 38, 39 bestehenden Spannungsteiler mit Masse verbunden,und der Kollektor des Transistors 27 ist über einen aus zwei Widerständen 40, 41 bestehenden Spannungsteiler an die Klemme 16 angeschlossen. Der Abgriff des Spannungsteilers 33, 39 ist an die Basis des Transistors 36 und der Abgriff des Spannungsteilers 40, 41 ist an die Basis des Transistors 35 angeschlossen.The collectors of transistors 24 and 27 are about each a feedback resistor 30 and 31 each having the Base of transistors 12 and 14 fed back. The emitter of transistor 2? is connected to ground via a resistor 32 tied together. One consisting of four transistors 33 to 36 Bridge circuit is connected between terminal 16 and ground. The emitter-collector path forms the PNP transistor 33 and the collector-emitter path of the NPN-Transisotrs 34 the one series branch and accordingly the PNP transistor 35 and the NPN transistor 36 the other Long branch. A servomotor 37 is connected in the transverse branch of the bridge. The emitters of transistors 24 and. 27 are each connected to the base of transistors 33 and 34. The collector of transistor 24 is one of two Resistors 38, 39 existing voltage divider to ground connected, and the collector of the transistor 27 is via a voltage divider consisting of two resistors 40, 41 connected to terminal 16. The tap of the voltage divider 33, 39 is connected to the base of the transistor 36 and the tap of the voltage divider 40, 41 is connected to the base of the transistor 35.

Die Wirkungsweise des in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiels soll unter Zuhilfenahme des in Figur 2 dargestellten Diagramms im folgendem beschrieben werden. Die Klemme 10 ist mit dem Ausgang eines bekannten, in der Zeichnung nicht näher dargestellten Lenkreglers verbunden. Ein solcher Lenkregler addiert die an seinen Eingängen liegenden Spannungen und bildet somit eine Regelabweichung. An diesen Eingängen liegt zum Beispiel der eingestellte Sollwert für die Fahrzeugsteuerung, der von einem Lenkrad erzeugt werden kann,und der Istwert, der ein dem Lenkungsausschlag der Lenkung proportionales Signal darstellt. Diesem Lenkregler können in weiteren Eingängen von beliebigen weiteren Parametern abhängige Sig nale zugeführt sein. Solche Parameter sind der Seitenwind,The mode of operation of the exemplary embodiment shown in FIG. 1 should be carried out with the aid of that shown in FIG Diagram below. The terminal 10 is not closer to the output of a known one in the drawing shown steering controller connected. Such a steering controller adds the voltages and at its inputs thus forms a control deviation. For example, the setpoint for the vehicle control is at these inputs, which can be generated by a steering wheel, and the actual value, which is proportional to the steering deflection of the steering Signal represents. Sig nale to be supplied. Such parameters are the cross wind,

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Fahrbahnunebenheiten usw. Bei einer Seitenwindkompensation wird zum Beispiel durch einen Meßwertaufnehmer an der Seite des Fahrzeugs der Seitenwind gemessen und ein proportionales Signal dem Lenkregler zugeführt. Dadurch wird zum Beispiel bei Auftreten eines starken Seitenwinds das Fahrzeug automatisch gegengelenkt.Uneven road surfaces, etc. In the case of cross wind compensation, for example, a sensor on the side the crosswind of the vehicle is measured and a proportional signal is sent to the steering controller. This will for example the vehicle is automatically counter-steered in the event of a strong crosswind.

Die Transistoren 12 und 14 sind als Schwellwertstufen geschaltet. Überschreitet das an der Klemme 10 anliegende Steuersignal eine bestimmte Spannung U^ so wird der Transistor 12 stromleitend,und unterschreitet das an der Klemme 10 anliegende Steuersignal eine bestimmte Spannung Ü2, so wird der Transistor^ stromleitend. Durch den stromleitend gewordenen. Transistor 12 wird der als Steuerschalter eingesetzte Transistor 24 stromleitend. Dieser wiederum versetzt die Transistoren 55 und 36 in den stromleitenden Zustand. Somit fließt bei Leitendwerden des Transistors 12 ein Steuerstrom durch den Transistor 33, den Stellmotor 37 und den Transistor 36. Wird dagegen der Transistor 14 stromleitend, so fließt entsprechend der Steuerstrom durch den Transistor 35» den Stellmotor 37 und den Transistor 34. Der Stellmotor 57 ändert seine Drehrichtung.The transistors 12 and 14 are connected as threshold levels. If the control signal applied to terminal 10 exceeds a certain voltage U ^, transistor 12 becomes conductive, and if the control signal applied to terminal 10 falls below a certain voltage U2, the Transistor ^ conductive. By the one that has become conductive. Transistor 12, the transistor 24 used as a control switch is conductive. This in turn moves the transistors 55 and 36 in the conductive state. Thus, when the transistor 12 becomes conductive, a control current flows through the Transistor 33, servomotor 37 and transistor 36. Will on the other hand, the transistor 14 is conductive, so flows accordingly the control current through transistor 35 »the servomotor 37 and the transistor 34. The servomotor 57 changes its direction of rotation.

Beilegt sich das Steuersignal an der Klemme 10 zwischen den Spannungen IL und I^_s so dreht sich der Stellmotor nicht. Erst bei Überschreiten bzw. Unterschreiten der Schwellspannungen IL· bzw.U₂ dreht sich der Stellmotor 37 in die eine bzw. in die andere Richtung.If the control signal at terminal 10 is between the voltages IL and I ^ _s , the servomotor does not turn. The servomotor 37 only rotates in one or the other direction when the threshold voltages IL · or U _{2 are exceeded or not reached.}

Die Rückkoppelungswiderstände 3O₂51 dienen der Mitkoppelung, das heißt * das Leitendwerden _zum Beispiel der Tr-ansistoren und 24 erfolgt nicht schleichend_s sondern sehr rascli₉ so daß die Schaltschwelle sehr genau eingehalten., werden kanruThe feedback resistors 3O ₂ 51 serve to Mitkoppelung, that is to say * the Conduction _for example, the ANSI Tr-tors and 24 does not take place gradually but very _s rascli ₉ so that the switching threshold maintained very accurately., Are kanru

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Dadurch entsteht eine Hysteresse, wie sie in Diagramm in Figur 2 dargestellt ist. Diese Hystere hilft Regelschwingungen zu vermeiden.This creates a hysteresis as shown in the diagram in Figure 2 is shown. This hysteresis helps control oscillations to avoid.

Das RC-KoppcLglied 28, 29 bewirkt, daß beim Abschalten des Transistors 24 der Transistor 27 kurz stromleitend wird. Beim umgekehrten Abschalten verhält es sich ebenso. Dieses kurze Einschalten liegt in der Größenordnung des Entlade-r Vorgangs bzvj. Ladevorgangs des Kondensators 29· Durch dieses RC-Koppelglied wird der Stellmotor 37 Kit Gegenstrom sehr rasch abgebremst.The RC coupling element 28, 29 has the effect that when the Transistor 24, the transistor 27 briefly conducts current. The same applies to the reverse switch-off. This brief switch-on is in the order of magnitude of the discharge r Process or Charging process of the capacitor 29 · This RC coupling element makes the servomotor 37 kit very countercurrent decelerated quickly.

Zur Verminderung des Aufwands für eine Spannungsstabilisierungsschaltung ist es auch üblich, nur die eigentlichen Schalttransistoren 33 his 3& an die nicht stabilisierte Spannungsquelle 16 anzuschließen, der übrigen Elektronik jedoch eine stabilisierte Spannung zuzuführen.To reduce the cost of a voltage stabilization circuit it is also common to only use the actual switching transistors 33 to 3 & to the non-stabilized To connect voltage source 16, but to supply the rest of the electronics with a stabilized voltage.

Di in der Schaltung eingesetzen Transistoren können selbstverständlich auch durch Transistoren eines anderen Leitfähigkeitstyps oder durch andere steuerbare Halbleiter ersetzt sein. Die Verwendung zweier Transistoren komplementären Leitfähigkeitstyp.s in der beschriebenen Anordnung in einer Brückendiagonale"hat jedoch den Vorteil, daß der Spannungsabfall an den beiden Transistoren möglichst gering und die Spannung am Kotor daher möglichst groß wird. lerner wird die Ansteuerung der Transistoren (35? 36 bzw. 351 3²O besonders einfach, weil jeweils nur ein einziger Transistor (24· bzw. 27) benötigt wird, über den der Basisstrom des pr:p-Transistors und der des zugehörigen npn-Transistors geführt wird. Werden höhere Schaltleistungen für die Endstufen benötigt, so können die verwendeten Transistoren durch mehrstufige Anordnungen, bzw. Darlington-Transistoren ersetzt werden«,The transistors used in the circuit can of course also be replaced by transistors of a different conductivity type or by other controllable semiconductors. The use of two transistors of complementary conductivity type in the described arrangement in a bridge diagonal "has the advantage that the voltage drop across the two transistors is as low as possible and the voltage at the motor is therefore as high as possible. The control of the transistors (35-36 or 351 3 ² O, because only a single transistor (24 · or 27) is required through which the base current of the pr: p transistor and that of the associated npn transistor is conducted Output stages required, the transistors used can be replaced by multi-stage arrangements or Darlington transistors «,

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Claims

Expectations

1. Control device for a Lenkungsstellvorriehtung of a vehicle, which is controllable as a function of a control signal, preferably a control deviation, characterized in that the Lenkungsstellvorriehtung (37) is provided in the bridge branch of a bridge circuit consisting of four switching stages (33 to 36), that the control signal two threshold levels (12, 14) can be supplied and that one threshold level (12, 14) is provided for each control of the switching state of a bridge diagonal (33 _} 36 or 35 »34).

2. Control device according to claim 1, characterized in that that by a threshold level (12) when exceeded of a certain threshold value and by the other threshold value level (14) when falling below a certain threshold value a switching process can be triggered.

3. Control device according to Claim 2, characterized in that the threshold value stages (12, 14) are different Have Schwellwoite to create a dead zone, in the steering control device (37) cannot be operated is.

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4. Control device according to claim 1, characterized in that that as switching stages (33 "to 36) transistors are provided and that each bridge branch from complementary Transistors "whose collectors are connected to one another.

5. Control device according to claim 1 or 4, characterized in that that a control switch (24 or 27) is provided, which can be controlled by one of the threshold levels (12 or 14).

6. Control device according to claim 5 »characterized in that that the control inputs of the control switches (24, 27) are connected to one another via an RC coupling element (28, 29) are.

7 · Control device according to claim 5? characterized, that the outputs of the control switch (24, 27) over each a positive feedback element (30, 31) with the inputs of the Threshold stages (12, 14) are connected.

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