DE2640792A1

DE2640792A1 - Control unit for servo-assisted steering of vehicle - has servomotor positioned between switching sections of two relays with change contacts to switch supply between motor poles

Info

Publication number: DE2640792A1
Application number: DE19762640792
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Ing Maisch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1976-09-10
Filing date: 1976-09-10
Publication date: 1978-03-16
Also published as: SE7710098L

Abstract

The control unit for servo-assisted steering on a motor vehicle has the servo-motor(32) positioned between the switching sections of two relays (22, 23). The latter have charge contacts by means of which the two connectors of the motor car in each case be coupled alternatively with the two poles of a supply voltage source. Two threshold-value stages (12, 14) in the form of an NPN transistor and a PNP transistor are used to control the relays. By alternate control of the relays the current direction through the servo-motor can be reversed.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer Steuervorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine solche Steuervorrichtung aus der DT-OS 2 350 958 bekannt, bei der ebenfalls das Steuersignal über zwei Schwellwertstufen zur Lenkungsstellvorrichtung geführt ist. Die Betätigung der Lenkungsstellvorrichtung erfolgt jedoch dadurch, daß sie im Brückenquerzweig einer aus vier elektronischen Schaltern bestehenden Brückenschaltung geschaltet ist. Diese bekannte Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß bei großen Fahrzeugen ein erheblicher Strom für die Lenkungsstellvorrichtung nötig ist und dadurch sehr teure Leistungstransistoren benötigt werden. Darüber hinaus besteht der Nachteil, daß bei der Transistor-Brückenschaltung die Stellvorrichtung beim Halt-Befehl mit einem Gegenstrom abgebremst wird. Dabei muß in Kauf genommen werden, daß bei veränderlichem Widerstands- und Reibungsmoment (z.B. Lenkmoment durch den Fahrer) der Motor entweder nicht vollständig abgebremst wird oder aber in der Gegenrichtung anzulaufen beginnt, was sich regelungstechnisch ungünstig auswirkt. Eine Kurzschlußbremsung würde einen zu großen Elektronikaufwand erfordern.The invention is based on a control device of the type of the main claim. It is such a control device from DT-OS 2 350 958 known, in which the control signal via two threshold levels for Steering actuator is performed. The operation of the steering actuator takes place, however, in that they have one of four electronic ones in the transverse branch of the bridge Switches existing bridge circuit is switched. This known arrangement however, has the disadvantage that a significant current for the large vehicles Steering actuator is necessary and therefore very expensive power transistors are needed. In addition, there is a disadvantage that the transistor bridge circuit the actuating device is braked with a countercurrent when the stop command is given. Included must be accepted that with variable drag and friction torque (e.g. steering torque by the driver) the engine either not fully braked is or begins to run in the opposite direction, which is control-related has an unfavorable effect. Short-circuit braking would require too much electronics require.

Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchshat demgegenüber den Vorteil, daß vier teure Leistungstransistoren durch zwei Relais ersetzt werden können. Dieser Kostenvorteil tritt natürlich nur bei größeren Strömen ein. Darüber hinaus kann durch die erfindungsgemäße Steuervorrichtung eine Kurzschlußbremsung der Lenkungsstellvorrichtung ohne Zusatzaufwand erfoliesn Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Steuervorrichtung möglich.Advantages of the invention The control device according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that four expensive power transistors can be replaced by two relays. This Of course, the cost advantage only occurs with larger flows. In addition, can by the control device according to the invention a short-circuit braking of the steering actuator without any additional effort By those listed in the subclaims Measures are advantageous developments and improvements of the main claim specified control device possible.

Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 den Schaltungsaufbau eines Ausführungsbeispiels der Steuervorrichtung -und Fig. 2 ein Diagramm zur-Erläuterung der Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten Schaltung.Drawing An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. It shows Fig. 1 shows the circuit structure of an exemplary embodiment of the control device and FIG. FIG. 2 shows a diagram to explain the mode of operation of the circuit shown in FIG.

Beschreibung der Erfindung In dem in'Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine das Steuersignal führende Klemme 10 sowohl über eine erste Diode il mit der Basis eines NPN-Transistors 12, wie auch über eine zweite Didde 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 des Transistors 14 über einen Basisvorwiderstand 17 mit Masse verbunden. Drei Widerstände 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 zwischen den Widerständen 19, 20 mit dem Emitter des Transistors 14 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 12 ist über einen aus zwei Widerständen 21, 36 bestehenden Spannungsteiler mit der Klemme 16 verbunden. Der Abgriff des Spannungsteilers 21, 36 ist an die Basis eines PNP-Transistors 24 angeschlossen. 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 an die Basis eines NPN-Transistors 27 angeschlossen. Der Kollektor des Transistors 24 ist über die Magnetwicklung eines Relais 22 mit Masse und der Kollektor des Transistors 27 über die Magnetwicklung eines Relais 23 mit der Klemme 16 verbunden. Dabei ist die Magnetwicklung des Relais 22 durch eine Freilaufdiode 28 und die Magnetwicklung des Relais 23 durch eine Freilaufdiode 29 überbrückt. Weiterhin sind die Kollektoren der Transistoren 24. und 27 über je einen Rückkopplungswiderstand 30 und 31 mit jeweils der Basis der Transistoren 12 und 14 rückgekoppelt. Der Emitter des Transistors 27 ist mit Masse und der Emitter des Transistors 24 mit der Klemme 16 verbunden. Zwischen die Stellglieder der beiden Relais 22, 23 ist ein Stellmotor 32 geschaltet. Die Relais 22, 23 sind als Relais mit Wechslerkontakt ausgebildet und können jeweils durch ihre Stellglieder den Stellmotor 32 sowohl mit Masse, wie auch mit der Klemme 16 verbinden. In ihrer Ruhestellung verbinden beide Relais 22, 23 den Stellmotor 32 mit Masse. Beide Anschlüsse des Stellmotors 32 sind über Freilaufdioden 33, 34 mit Masse verbunden. Ein Kondensator 35 überbrückt die positive Klemme 16 und Masse.Description of the invention In the in'Fig. 1 illustrated embodiment is a control signal leading terminal 10 both via a first diode il with the base of an NPN transistor 12, as well as a second Didde 13 with the base a PNP transistor 14 is connected. The base of transistor 12 is via a Base series resistor 15 with a terminal 16 and leading to the supply voltage the base of the transistor 14 is connected to ground via a base series resistor 17. Three resistors 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 transistor 12 and the connection point between resistors 19, 20 is connected to the emitter of transistor 14. The collector of the transistor 12 is via a voltage divider consisting of two resistors 21, 36 with the Terminal 16 connected. The tap of the voltage divider 21, 36 is connected to the base of a PNP transistor 24 connected. The collector of transistor 14 is via a voltage divider consisting of two resistors 25, 26 connected to ground. Of the The tap of the voltage divider 25, 26 is connected to the base of an NPN transistor 27. The collector of transistor 24 is connected to a relay 22 via the magnet winding Mass and the collector of transistor 27 through the magnet winding a relay 23 is connected to terminal 16. Here is the magnet winding of the relay 22 by a freewheeling diode 28 and the magnet winding of the relay 23 by a freewheeling diode 29 bridged. Furthermore, the collectors of transistors 24 and 27 are about each a feedback resistor 30 and 31 each having the base of the transistors 12 and 14 fed back. The emitter of transistor 27 is connected to ground and the emitter of transistor 24 is connected to terminal 16. Between the actuators of the two A servomotor 32 is connected to relays 22, 23. The relays 22, 23 are as relays designed with changeover contact and can each use their actuators to control the servomotor Connect 32 to ground as well as to terminal 16. In their rest position both relays 22, 23 connect the servomotor 32 to ground. Both connections of the Servomotor 32 are connected to ground via freewheeling diodes 33, 34. A capacitor 35 bridges the positive terminal 16 and ground.

Die Wirkungsweise des in Fig 1 dargestellten Ausführungsbeispiels soll im Folgenden unter Zuhilfenahme des in Fig. 2 dargestellten Diagramms beschrieben werden.The mode of operation of the embodiment shown in FIG is to be described below with the aid of the diagram shown in FIG. 2 will.

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 einer Regelabweichung entsprechenden Spannung. Diesen Eingängen liegt z.B. der eingestellte Sollwert für die Fahrzeugsteuerung an, der von einem Lenkrad erzeugt werden kann, und der Istwert, der ein dem Lenkungsausschlag der Lenkung proportionales Signal dargestellt. Diesem Lenkregler können in weiteren Eingängen von beliebigen weiteren Parametern abhängige Signale zugeführt sein. Solche Parameter sind der Seitenwind, Fahrbahnunebenheiten usw. Bei einer Seitenwindkompensation wird z.B. durch einen Meßwertaufnehmer die Seitenwindkraft gemessen und ein dazu proportionales Signal dem Lenkregt \z$hr.+ b«ch wird z.B. bei Auftreten eines starken Seitenwinds. das Fahrzeug automatisch gegengelenkt.The terminal 10 is connected to the output of a known one in the drawing steering controller not shown connected. Such a steering controller adds the voltages at its inputs and thus forms one of a control deviation appropriate voltage. For example, the setpoint for the vehicle control, which can be generated by a steering wheel, and the actual value, which shows a signal proportional to the steering deflection of the steering. This one Steering controllers can be dependent on any further parameters in further inputs Signals be fed. Such parameters are the cross wind, uneven road surfaces etc. In the case of crosswind compensation, the Crosswind force measured and a proportional signal to the steering input \ z $ hr. + b «ch becomes, for example, when a strong crosswind occurs. the vehicle automatically counter-steered.

Die Transistoren 12 und 14 sind als Schwelwertsture geschaltet. Überschreitet das an der Klemme 10 anliegende Steuersignal eine bestimmte Spannung U1, so wird der Transistor 12 stromleitend, und unterschreitet das an der Klemme 10 anliegende Steuersignal eine bestimmte Spannung U2, so wird der Transistor 14 stromleitend.The transistors 12 and 14 are connected as a threshold value. Exceeds the control signal applied to terminal 10 has a certain voltage U1, so becomes the transistor 12 conducts current, and falls below that applied to the terminal 10 Control signal a certain voltage U2, the transistor 14 is conductive.

Durch den stromleitend gewordenen Transistor 12 wird der als Steuerschalter eingesetzte Transistor 24 stromleitend. Dieser wiederum betätigt das Relais 22, so daß dessen Stellglied den Stellmotor 32 mit der Klemme 16 verbindet. Es fließt nun ein Steuerstrom durch den Stellmotor 32. Wird dagegen der Transistor 14 stromleitend, so wird entsprechend das Relais 23 betätigt, und der Steuerstrom durch den Stellmotor 32 fließt in umgekehrter Richtung, so daß der Stellmotor'seine Drehrichtung ändert.The transistor 12, which has become conductive, acts as a control switch inserted transistor 24 conductive. This in turn actuates the relay 22, so that its actuator connects the servomotor 32 to the terminal 16. It flows now a control current through the servomotor 32. If, on the other hand, the transistor 14 conducts current, the relay 23 is actuated accordingly, and the control current through the servomotor 32 flows in the opposite direction, so that the servomotor changes its direction of rotation.

Bewegt sich das Steuersignal an der Klemme 10 zwischen den Spannungen U1 und U2, so dreht sich der Stellmotor nicht. Erst bei Überschreiten bzw. Unterschreiten der Schwellspannungen Ul bzw. U2 dreht sich der Stellmotor 32 in die eine bzw. in die andere Richtung.If the control signal at terminal 10 moves between the voltages U1 and U2, the servomotor does not turn. Only when it is exceeded or not reached of the threshold voltages U1 and U2, the servomotor 32 rotates in one or in the other direction.

Die Rückkopplungswiderstände 30, 31 dienen der Mitkopplung, d.h., das Leitendwerden z.B. der Transistoren 12 und 24 erfolgt nicht allmählich, sondern sehr rasch, so daß die Transistoren nur im Schaltbetrieb arbeiten und damit leistungsmäßig möglichst wenig beansprucht werden. Durch die Mittkopplung entsteht eine Hysterese, wie sie im Diagramm in Fig. 2 dargestellt ist. Diese Hysterese hilft Regelschwingungen zu vermeiden.The feedback resistors 30, 31 are used for positive feedback, i.e. transistors 12 and 24, for example, do not become conductive gradually, but rather very quickly, so that the transistors only work in switching mode and thus in terms of performance are used as little as possible. The coupling creates a hysteresis, as shown in the diagram in FIG. This hysteresis helps control oscillations to avoid.

Mit Hilfe der öffnerkontakte der Relais 22, 23 ist auf einfache Art eine Kurzschlußbremsung des Stellmotors 32 möglich. Wenn die Steuerspannung an der Klemme 10 zunächst größer als U1 ist, so dreht der Stellmotor 32 in eine bestimmte Richtung. Sinkt das Steuersignal unter U1, so verbinden beide Relais 22, 23 den Stellmotor 32 mit Masse.With the help of the break contacts of the relays 22, 23 it is easy short-circuit braking of the servomotor 32 is possible. When the control voltage at the Terminal 10 is initially greater than U1, the servomotor 32 rotates to a specific value Direction. If the control signal falls below U1, then connect both relays 22, 23 the servomotor 32 to ground.

Der Stellmotor 32 ist somit kurzgeschlossen. Sind die Kontakte der Relais 22, 33 unterschiedlich strombelastbar, wie es bei vielen handelsüblichen Relais der Fall ist, dann werden zweckmäßigerweise die höher belastbaren Kontakte mit Klemme 16 verbunden, weil beim Abschalten des Motors die höchste Belastung entsteht. Die Freilaufdioden 33, 34 übernehmen den Motorstrom während der Kontakt-Umschaltphase.The servomotor 32 is thus short-circuited. Are the contacts of the Relays 22, 33 with different current ratings, as is the case with many commercially available Relay is the case, then the more resilient contacts are expediently connected to terminal 16 because the highest load occurs when the motor is switched off. The freewheeling diodes 33, 34 take over the motor current during the contact switching phase.

Die Zuleitung der Klemme 16 zu der Batterie kann, im Gegensatz zu den übrigen Leitungen, nicht genügend kurz und damit induktivitätsarm ausgeführt werden. Die Wirkung dieser Leitungsinduktivität kann zur Schonung der Relaiskontakte mit der Kapazität des Kondensators 35 ungefähr kompensiert werden.The lead from terminal 16 to the battery can, in contrast to the other lines are not short enough and therefore have a low inductance will. The effect of this line inductance can protect the relay contacts can be approximately compensated with the capacitance of the capacitor 35.

Zur exakteren Schaltung kann vorzugsweise der transistorisierte Teil der Schaltung mit einer stabilisierten Spannung versorgt werden, während der Leistungsteil direkt, wie dargestellt, mit der die Versorgungsspannung führenden Klemme 16 verbunden ist.The transistorized part can preferably be used for more precise switching the circuit can be supplied with a stabilized voltage, while the power section directly, as shown, connected to terminal 16 carrying the supply voltage is.

Claims

Claims C'J 5 control device for a steering actuator of a vehicle, which as a function of a control signal, preferably a control deviation, is actuated, and with two SchwellwertstuSen to which the control signal can be fed is, characterized in that the steering adjusting device (32) between the Switching paths of two relays (22, 23) is connected that each threshold value stage (12, 14) for controlling one of the two relays (22, 23) in operative connection with these stands and that by alternative control of the two relays (22, 23) the current direction is reversible by the steering actuator (32).

2. Control device according to claim 1, characterized in that the relays (22, 23) have changeover contacts through which the two connections the steering adjusting device (32) alternatively with the two poles of one Supply voltage source can be connected.

3. Control device according to claim 2, characterized in that free-wheeling diodes on the steering actuator (32) designed as a servomotor (33, .34) are provided.

4. Control device according to one of the preceding claims, thereby characterized in that through the one threshold value stage (12) when one is exceeded certain threshold value and by the other threshold level (14) when it falls below a certain threshold value a switching process can be triggered.

5. Control device according to claim 4, characterized in that the threshold levels (12, 14) have different threshold values for generation a dead zone in which the steering actuator (32) cannot be actuated.

6. Control device according to one of the preceding claims, thereby characterized in that a control switch (24, 27) is provided, which can be controlled by one of the threshold levels (12, 14).

7. Control device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that a feedback (30, 31) to the inputs of the threshold value stages (12, 14) is provided.