DE3529475C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromotorische Servoeinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige elektromagnetische Servoeinrichtung geht aus der JP-OS 59 70 257 hervor. Sie weist eine Eingangswelle, die mit dem Lenkrad eines Kraftfahrzeuges verbindbar ist, eine Ausgangswelle, die beispielsweise über ein Getriebe mit einer Spurstange eines zu steuernden Straßenrades verbindbar ist, einen Drehmomentfühler zur Ermittlung sowohl der Größe in der Form eines Drehmomentgrößensignales als auch der Richtung in der Form eines Drehmomentrichtungssignales des an der Eingangswelle infolge einer auf das Lenkrad einwirkenden Steuerkraft entwickelten Drehmomentes im Verhältnis zu einer Last am Ende der Spurstange, einen elektrischen Motor zum Erzeugen eines Hilfsdrehmomentes an der Ausgangswelle und einen Antriebssteuerkreis zum Erzeugen eines Speisestromes, für den elektrischen Motor auf. Dieser Speisestrom weist eine solche Größe und eine solche Richtung auf, wie dies in Übereinstimmung sowohl mit dem Drehmomentgrößensignal als auch dem Drehmomentrichtungssignal wünschenswert ist.

Bei dieser elektromotorischen Servoeinrichtung ist an der Eingangswelle als Drehmomentfühler ein Dehnungsmesser-Sensor vorgesehen. Auf der Basis eines Ausgangssignales dieses Sensors werden das Drehmomentrichtungssignal und das Drehmomentgrößensignal erzeugt, das die Größe des Drehmomentes in der Form eines absoluten Wertes darstellt. Dadurch wird der elektrische Motor mit einem Speisestrom gespeist, der eine solche Größe und eine solche Richtung aufweist, wie dies in Übereinstimmung mit den beiden Drehmomentsignalen wünschenswert ist, so daß an der Ausgangswelle das notwendige Hilfsdrehmoment erzeugt wird.

Wie dies in der Fig. 7A dargestellt ist, weist bei dieser elektromotorischen Servoeinrichtung ein Kreis zur Erzeugung eines Drehmomentgrößensignals Sa eine inhärente Totzone DZ in einem Drehmomentbereich auf, in dem die Größe des auf die Eingangswelle einwirkenden Drehmomentes in der Nähe von Null liegt. Ein Problem besteht dabei darin, daß der elektrische Motor nicht starten kann, wenn das Lenkrad mit einer kleinen Steuerkraft gedreht wird.

Im Hinblick auf dieses Problem wird bei der genannten elektromotorischen Servoeinrichtung das Drehmomentgrößensignal Sa durch eine Spannung Δ V nur in einem solchen Bereich vorgespannt, der bei der Erzeugung des Drehmomentgrößensignales eine Totzone DZ bewirkt (Fig. 7B). Der elektrische Motor kann daher immer mit einem Speisestrom gespeist werden, der selbst dann eine angemessene Größe aufweist, wenn das an der Eingangswelle erzeugte Drehmoment klein ist.

Wie dies später ausführlich im Zusammenhang mit den Fig. 8 und 9 beschrieben wird, muß bei dieser elektromotorischen Servoeinrichtung, in der das Drehmomentrichtungssignal Sd in Übereinstimmung mit einem Signal erzeugt wird, das im wesentlichen dieselbe Form wie das Drehmomentgrößensignal Sa aufweist, das in der Fig. 7A dargestellt ist, dem elektrischen Motor in einem Drehmomentbereich, in dem der Signalzustand des Drehmomentrichtungssignales Sd von dem Zustand "EIN" zu dem Zustand "AUS", d. h. vom hohen Pegel zu einem niedrigen Pegel oder umgekehrt geändert werden muß, kein elektrischer Speisestrom gerade zu der Zeit zugeführt werden, wenn der Zustand des Drehmomentrichtungssignales Sd von dem Zustand "EIN" zum Zustand "AUS" geändert wird und ein elektrischer Speisestrom einer bestimmten Größe gerade dann zugeführt werden, wenn dieser Signalzustand von dem Zustand "AUS" zu dem Zustand "EIN" geändert wird. In diesem Drehmomentbereich tritt daher wahrscheinlich ein Rattern bzw. Rütteln auf. Mit anderen Worten muß in dieser bekannten Servoeinrichtung der Zustand des Drehmomentrichtungssignales Sd in einem Drehmomentbereich, in dem das auf die Eingangswelle einwirkende Drehmoment klein ist, zwischen dem Zustand "EIN" und dem Zustand "AUS" von Zeit zu Zeit geändert werden, was dazu führt, daß die Neigung zum Rattern bzw. Rütteln besteht.

In der Fig. 8 ist die Beziehung zwischen einem Drehmomentrichtungssignal Sd und einem Drehmomentgrößensignal Sa dargestellt, wie sie bei der elektromotorischen Servoeinrichtung gemäß der JP-OS 59 70 257 besteht. In dieser elektromagnetischen Servoeinrichtung wird zur Erzeugung des Drehmomentrichtungssignales Sd in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal des Drehmomentfühlers ein Spannungsvergleichskreis, wie beispielsweise ein Schmidt-Trigger angewendet, der im allgemeinen eine Hysterischarakteristik aufweist.

In der Fig. 8 stellt die Abszisse die Größe und Richtung des Drehmomentes dar, das auf die Eingangswelle einwirkt. Die Abszisse entspricht rechts vom Ursprung 0 einer Drehung des Lenkrades im Uhrzeigersinn und an der linken Seite des Ursprungs 0 einer Drehung des Lenkrades entgegen dem Uhrzeigersinn. Die Ordinantenachse stellt den Wert der entsprechenden Spannungen dar, die die Drehmomentsignale Sa und Sd bestimmen.

Wie dies in der Fig. 8 dargestellt ist, ergibt im aufgezeichneten Zustand das Drehmomentgrößensignal SA, dessen Spannung der Größe des Eingangsdrehmomentes entspricht und bei dem der absolute Wert des Ankerstromes des elektrischen Motores abhängig gesteuert wurde, eine talähnliche charakteristische Kurve, deren Boden eine Totzone DZa aufweist. Das Drehmomentrichtungssignal Sd, das aus einem Paar von Signalen Sd ₁, Sd ₂ besteht, wobei das Signal Sd ₁ für die Drehung des Lenkrades im Uhrzeigersinn und das Signal Sd ₂ für die Drehung des Lenkrades entgegen dem Uhrzeigersinn verantwortlich ist, und in Abhängigkeit von dem die Richtung der Leitung des Ankerstromes des elektrischen Motores in Übereinstimmung mit der Drehrichtung des Eingangsdrehmomentes gesteuert wird, ergibt ein Paar von gestuften charakteristischen Kurven, die das Signal Sd ₁ für die Drehung im Uhrzeigersinn und das Signal Sd ₂ für die Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn darstellen. Die gestuften Kurven wirken zusammen, um dazwischen eine Totzone DZd zu bestimmen. Durch die rechte und linke Hysteresisschleife H ₁ und H ₂ wird die Phase der Stufung der Hysteresisnatur dargestellt. Die entsprechende Drehmomentrichtungssignale Sa und Sd (Sd ₁, Sd ₂) werden dem Antriebssteuerkreis des elektrischen Motors zugeführt.

In dieser bekannten elektromotorischen Servoeinrichtung, bei der tatsächlich das Drehmomentrichtungssignal Sd, das aus den Drehmomentrichtungssignalen Sd ₁ und Sd ₂ besteht, in dem zuvor genannten Spannungsvergleichskreis auf der Basis des Drehmomentgrößensignales Sa erzeugt wird, wird die Totzone DZd bei der Erzeugung des Drehmomentrichtungssignales Sd breiter als die Totzone DZa in dem Drehmomentgrößensignal Sa eingestellt.

In der Fig. 8 sind die Minimumwerte der Drehmomentrichtungssignale Sd ₁, Sd ₂ zum Zwecke der Unterscheidung größer als Null dargestellt, wohingegen diese Minimumwerte im wesentlichen Null betragen.

Die Fig. 9 zeigt eine Darstellung des Ankerstromes Am des elektrischen Motores für verschiedene Größen des Eingangsdrehmomentes in beiden Drehrichtungen, wenn die Drehmomentsignale Sa, Sd ₁, Sd ₂ gemäß der Fig. 8 verändert werden. In der Fig. 9 weist der Ankerstrom Am auch einen minimalen Wert auf, der zum leichteren Verständnis so dargestellt ist, daß er sichtbar über Null liegt, wohingegen dieser Wert in Wirklichkeit nahe bei Null liegt.

Wie dies in der Fig. 9 dargestellt ist, weist der Ankerstrom Am infolge der rechten und linken Hysteresisschleife H ₁, H ₂ der Drehmomentrichtungssignale Sd ₁, Sd ₂ eine Hysteresisnatur auf, die durch die rechte und linke Hysteresisschleife H ₃ und H ₄ dargestellt ist. Außerdem weist der Ankerstrom Am eine Totzone auf, die den Totzonen DZa, DZd der Drehmomentsignale Sa, Sd entspricht. Infolge des Vorhandenseins der Totzone weist der Ankerstrom Am einen Bereich mit einem hohen Pegel und einen Zustand mit einem niedrigen Pegel, die nicht miteinander übereinstimmen, obwohl sie nahe beieinander liegen, in einem Bereich auf, in dem das auf die Eingangswelle einwirkende Drehmoment eine kleine Größe besitzt. Die Hysteresisnatur ist derart, daß bei der Größe des in jeder Leitungsrichtung ausgeübten Ankerstromes Am ein plötzlicher Anstieg von dem Zustand mit dem niedrigen Pegel zu einem hohen Pegel A ₁ bei einem Wert der Größe T ₁ (bei der Drehung im Uhrzeigersinn) oder T ₂ (bei der Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn) des Eingangsdrehmomentes auftritt, wie dies bei der Vergrößerung von Null aus der Fall ist, und daß ein plötzlicher Abfall von einem anderen hohen Pegel A ₂, der kleiner ist als der Pegel A ₁, zu einem Zustand mit einem niedrigen Pegel bei einem anderen Wert der Größe T ₃ (für die Drehung im Uhrzeigersinn) oder T ₄ (für die Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn) des Eingangsdrehmomentes auftritt, wie dies bei der Abnahme auf Null der Fall war.

Dabei ist die Breite der Hysteresis, die als Abweichung zwischen den Anstiegs- und Abfallpunkten T ₁, T ₃ (für die Drehung im Uhrzeigersinn) und als Abweichung zwischen den Anstiegs- und Abfallpunkten T ₂, T ₄ (entgegen dem Uhrzeigersinn) zu bestimmen ist, so klein, daß dann, wenn der elektrische Motor von dem Zustand "AUS" in den Zustand "EIN" bei der Drehung der Eingangswelle in einer Richtung geschaltet wird, ein Hilfsdrehmoment in einem übergroßen Maß an die Ausgangswelle angelegt wird. Dadurch wird die Phasenverzögerung, die die Ausgangswelle relativ zur Eingangswelle aufweist, ausgelöscht. Auf diese Weise wird der Pegel des Ausgangssignales des Drehmomentfühlers verringert. Der Ankerstrom Am wird dann auf den niedrigen Pegel zurückgebracht. Aus diesem Grunde wird eine vergrößerte Phasendifferenz zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle erzeugt, wodurch der elektrische Motor wieder eingeschaltet wird. Als Ergebnis gelangt der elektrische Motor abwechselnd in den Zustand "EIN" und "AUS", wenn das Lenkrad in dem Bereich betätigt wird, in dem das auf die Eingangswelle einwirkende Drehmoment klein ist. Dies führt dazu, daß der Motor in einen Ratter- bzw. Rüttelzustand eintritt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine elektromotorische Servoeinrichtung anzugeben, durch die selbst dann, wenn das auf eine Eingangswelle der Servoeinrichtung einwirkende Eingangsdrehmoment klein ist, wirksam verhindert werden kann, daß die Servoeinrichtung rattert bzw. rüttelt.

Diese Aufgabe wird durch eine elektromotorische Servoeinrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gekennzeichnet ist.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß eine stabile Kraftverstärkung erreicht wird.

Im folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen in Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Antriebssteuerkreises für eine erfindungsgemäße elektromotorische Servoeinrichtung;

Fig. 2 eine Darstellung charakteristischer Kurven des Antriebssteuerkreises der Fig. 1;

Fig. 3 einen Längsschnitt der elektromotorischen Servoeinrichtung, die durch den Antriebssteuerkreis der Fig. 1 steuerbar ist;

Fig. 4A eine Schnittdarstellung, die ein wesentliches Teil eines Drehmomentfühlers der elektromagnetischen Servoeinrichtung zeigt, wobei der Schnitt entlang der Linie 4A-4A der Fig. 3 verläuft;

Fig. 4B und 4C Ansichten von oben und von der Seite eines beweglichen Teiles zur Ermittlung des Drehmomentes in dem Drehmomentfühler der Fig. 4A;

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines wesentlichen Teiles eines teilweise abgeänderten Antriebssteuerkreises;

Fig. 6 eine Darstellung charakteristischer Kurven des Antriebssteuerkreises der Fig. 5;

Fig. 7A und 7B Darstellungen charakteristischer Kurven des Drehmomentgrößensignales Sa gemäß der JP-OS 59 70 257 und eine verbesserte charakteristische Kurve eines ähnlichen Signales dieser JP-OS;

Fig. 8 eine Darstellung charakteristischer Kurven, die die Beziehung zwischen dem Drehmoment und den Spannungen in einem Antriebssteuerkreis einer herkömmlichen elektromagnetischen Servoeinrichtung zeigen; und

Fig. 9 eine Darstellung charakteristischer Kurven, die eine Beziehung zwischen dem Drehmoment und einem bestimmten Ankerstrom auf der Basis der obigen Spannungen zeigen, wobei der Ankerstrom an den elektrischen Motor der vorliegenden Servoeinrichtung der Fig. 8 anzulegen ist.

In der Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 100 den gesamten Antriebssteuerkreis für eine elektromotorische Servoeinrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In der Fig. 2 sind charakteristische Kurven des Antriebssteuerkreises 100 dargestellt.

Die Fig. 3 und 4A bis 4C zeigen Schnittdarstellungen der ganzen Servoeinrichtung 200 bzw. wesentliche Teile der Servoeinrichtung 200, die durch den Antriebssteuerkreis 100 jeweils zu steuern sind.

Zum besseren Verständnis wird zuerst der Aufbau der elektromotorischen Servoeinrichtung 200 im Zusammenhang mit den Fig. 3 und 4A bis 4C beschrieben, bevor sowohl der Aufbau als auch die Funktion des Antriebssteuerkreises 100 beschrieben werden.

Die Fig. 3 zeigt einen Schnitt in Längsrichtung durch die elektomotorische Servoeinheit 200, die in einem elektrischen Leistungssteuersystem für Kraftfahrzeuge anwendbar ist, wobei ein Viertel weggeschnitten ist.

Die Servoeinrichtung 200 weist eine Eingangswelle 1, die drehbar durch ein Kugellager 2 und ein Nadellager 3 gehalten wird und in ihrem axial gesehen äußeren Ende mit einem Lenkrad (nicht dargestellt) des Leistungssteuersystems verbunden ist, und eine Ausgangswelle 4 auf, die koaxial zur Eingangswelle 1 angeordnet ist und mit dieser durch einen Torsionsstab 8 verbunden ist. Die Ausgangswelle 8 ist ebenfalls durch ein Kugellager 5 und Nadellager 6, 7 drehbar gelagert. Das in axialer Richtung gesehen äußere Ende der Ausgangswelle 4 weist einen mit einer Kerbverzahnung versehenen Bereich 4 a auf, der wirksam mit einem nicht dargestellten Getriebe des Leistungssteuersystems zusammengebaut ist. Wie dies später ausführlich erläutert werden wird, greift ein besonders geformter axialer innerer Endbereich 1 b der Eingangswelle 1 an seinem innersten Ende in den besonders geformten axialen inneren Endbereich 4 b der Ausgangswelle 4 ein, wobei die Nadellager 3 dazwischen angeordnet sind.

Die Eingangswelle 1 und die Ausgangswelle 4 sind in der unten beschriebenen Weise an dem Torsionsstab 8 befestigt.

Zuerst wird ein Endbereich 8 a des Torsionsstabes 8 in eine axiale Aushöhlung 4 c der Ausgangswelle 4 eingeführt und von der Außenseite der Ausgangswelle 4, zu einer geeigneten Position derselben gedreht, damit in ein gebohrtes Loch ein Federstift 11 aus Befestigungsgründen hineingestoßen werden kann. Danach wird, nach dem Montieren notwendiger Komponententeile an und um die Eingangswelle 1 der andere Endbereich 8 b des Torsionsstabes 8 in eine axiale Aushöhlung 1 c der Eingangswelle 1 eingeführt und die Eingangswelle 1 wird gedreht, um eine geeignete Winkelposition relativ zur Ausgangswelle 4 herzustellen, in der sie an dem Torsionsstab 8 provisorisch befestigt wird.

Diese provisorische Befestigung der Eingangswelle 1 an dem Torsionsstab 8 wird mit einer Befestigungsschraube (nicht dargestellt) ausgeführt, die in ein Gewindeloch 9 eingeführt wird, das in der Eingangswelle 1 an einer geeigneten Position derselben entsprechend dem Endbereich 8 b des Torsionsstabes 8 ausgebildet ist. Der Torsionsstab 8 wird wieder von der Außenseite der Eingangswelle 1, die an ihm provisorisch befestigt ist, gedreht, so daß in das gebohrte Durchgangsloch ein weiterer Federstift 10 für eine normale Befestigung eingeführt wird. Danach wird die provisorische Befestigungsschraube entfernt.

In der zuvor beschriebenen Ausführungsform wird das Steuerdrehmoment von dem Lenkrad an die Eingangswelle 1 angelegt und von dieser durch den Torsionsstab 8 an die Ausgangswelle 4 übertragen, wobei in dem Torsionsstab 8 Torsionsdeformationen bewirkt werden.

In der Fig. 3 bezeichnet das Bezugszeichen 12 eine Lenksäule, die die Eingangswelle 1 umgibt und aufnimmt.

Die Servoeinrichtung 200 weist an einer axialen Position, an der der innere Endbereich 1 b der Eingangswelle 1 in den inneren Endbereich 4 b der Ausgangswelle 4 eingreift, einen Drehmomentfühler 13 auf, der so angeordnet ist, daß er sich um die Eingangswelle 1 herum erstreckt und das auf die Eingangswelle 1 einwirkende Drehmoment als ein Differenzdrehmoment zwischen dem an der Eingangswelle 1 entwickelten Drehmoment, das beispielsweise durch das an die Eingangswelle 1 angelegte Steuerdrehmoment bewirkt wird, und dem Drehmoment ermitteln kann, das an der Ausgangswelle 4 beispielsweise durch das von der Eingangswelle 1 durch den Torsionsstab 8 an die Ausgangswelle 4 übertragene Drehmoment bewirkt wird. Der Drehmomentfühler 13 umfaßt einen Differentialtransformator 14, der an dem Innenumfang der Lenksäule 12 befestigt ist und ein röhrenförmiges bewegliches Teil 15, das axial gleitbar auf die wechselseitig eingreifenden Endbereichen 1 b, 4 b der Eingangswelle 1 und der Ausgangswelle 4 aufgesetzt ist. Der Differentialtransformator 14 weist ein Paar von Ausgangsanschlüssen auf, die mit einem später beschriebenen Antriebssteuerkreis 100 (Fig. 1) verbunden sind, dessen Funktion darin besteht, die Größe und die Richtung der Leitung eines Speisestromes zu bestimmen, der in der Form eines Ankerstromes an einen später beschriebenen elektrischen Motor 20 anzulegen ist, um dadurch den elektrischen Motor 20 und die Größe und die wirksame Richtung des zusätzlich von dem elektrischen Motor 20 an die Ausgangswelle 4 angelegten Hilfsdrehmomentes zu steuern.

Wie dies in der Fig. 4A dargestellt ist, greift das bewegliche Teil 15 an der Eingangswelle 1 einerseits über ein Paar von radialen Stiften 16, 16 an, die in radialer Richtung von dem axialen inneren Endbereich 1 b der Eingangswelle 1 vorstehen. Andererseits greift das bewegbare Teil 15 an der Ausgangswelle 4 über ein weiteres Paar von radialen Stiften 17, 17 an, die von dem axialen inneren Endbereich 4 b der Ausgangswelle 4 radial nach außen vorstehen. Jeder radiale Stift 17, 17 ist jeweils durch einen Winkel von 90° von einem der radialen Stifte 16, 16 winkelmäßig beabstandet, so daß die Stifte 16, 17 an Viertelpunkten der Umfangsrichtung angeordnet sind. Zur Herstellung des Eingriffes an den radialen Stiften 17, 17 die von der Ausgangswelle 4 vorstehen, weist das bewegliche Teil 15 ein Paar von Eingriffslöchern 15 a auf, die durch das Teil 15 an entsprechenden Winkelpositionen verlaufen, so daß sie sich in der axialen Richtung des Torsionsstabes 8 ausdehnen. Für den Eingriff an den radialen Stiften 16, 16 weist das bewegliche Teil 15 ein Paar von durch das Teil 15 verlaufenden Eingriffslöchern 15 b auf, die an entsprechenden Winkelpositionen derart angeordnet sind, daß sie sich in bezug auf die axiale Richtung des Torsionsstabes 8 unter einem schrägen Winkel verlängern. Das bewegliche Teil 15 ist normalerweise in der axialen Richtung nach links (Fig. 3) vorgespannt, wobei eine Schraubenfeder 18 so zusammengedrückt wird, daß sie zwischen dem Teil 15 und dem zuvor genannten Kugellager 2 angeordnet ist. Zwischen jedem radialen Stift 16 und dem entsprechenden verlängerten Loch 15 b besteht ein Spiel l infolge der Herstellungsgenauigkeit, das jedoch durch das Vorhandensein der Feder 18 wirksam eliminiert wird, die normalerweise den Stift 16 so drückt, daß er an einer Seite 15 c des Loches 15 b anliegt, während die andere Seite 15 d dieses Loches relativ zum Stift 16 ein Spiel aufweist.

In der vorangehenden Ausführungsform wird, wenn eine Drehung der Eingangswelle 1 erzwungen wird, um ein Drehmoment über den Torsionsstab 8 an die Ausgangswelle 4 zu übertragen, eine Phasendifferenz oder eine relative Winkelverschiebung zwischen der Eingangswelle 1 und der Ausgangswelle 4 bewirkt, was wiederum dazu führt, da sich das bewegliche Teil 15 in axialer Richtung, in der Fig. 3 nach rechts oder links, in Übereinstimmung mit dem Vorzeichen und dem absoluten Wert der Phasendifferenz, d. h. der Richtung und der Größe der relativen Winkelverschiebung, bewegt. In dieser Hinsicht kann der Differentialtransformator 14 das auf die Eingangswelle 1 einwirkende Drehmoment dadurch ermitteln, daß er potentiometrisch die Axialverschiebung des beweglichen Teiles 15 mißt, die bezüglich der Richtung und proportional bezüglich der Größe dem Drehmoment entspricht.

Wie dies in der Fig. 3 dargestellt ist, weist die Servoeinrichtung 200 ein Gehäuse 19 auf, das den zuvor genannten elektrischen Motor 20, der koaxial um die Ausgangswelle 4 angeordnet ist, aufnimmt. Der elektrische Motor 20 besteht aus einem Paar von Permanentmagneten 21, die an dem Innenumfang des Gehäuses 19 befestigt sind, um das Feld zu erzeugen, und einem Rotor 26 als Anker, der aus einer röhrenförmigen Welle 23 besteht, die durch ein Paar von Nadellagern 6, 7 und ein Kugellager 22 drehbar gelagert ist. Außerdem weist der elektrische Motor 20 einen Ankerkern 24 auf, der auf der röhrenförmigen Welle 23 befestigt ist und mit einer Ankerwicklung 25 versehen ist, die so angeordnet ist, daß sie, wenn sie gedreht wird, die Linien des durch den Magneten 21 entwickelten magnetischen Flusses schneidet. Außerdem weist der Rotor 26 an seinem linken Ende einen Schleifring 27 auf, mit dem Anschlüsse 25 a der Ankerwicklung 25 verbunden sind, um es zu ermöglichen, daß ein elektrischer Speisestrom durch sie gesendet wird, der eine solche Größe und eine solche Richtung aufweist, wie die Umstände dies erfordern. An jeder notwendigen elektrischen Winkelposition liegt eine Bürste 29 an dem Schleifring 27 an, wobei die Bürste 29 normalerweise durch eine Schraubenfeder 28 gegen den Schleifring 27 gedrückt wird. Durch die Bürste 29 wird der gesteuerte Speisestrom als ein Ankerstrom von dem Antriebssteuerkreis 100 in die Ankerwicklung 25 gesendet. Genauer gesagt funktioniert der Antriebssteuerkreis 100 in einer später beschriebenen Weise, um einen gesteuerten Speisestrom durch die Bürste 29 in die Ankerwicklung 25 zu senden, wenn das auf die Eingangswelle 1 einwirkende Drehmoment, wie es durch das Steuerdrehmoment ausgeübt wird, durch den Drehmomentfühler 13 ermittelt wird. Dadurch wird der elektrische Motor 20 angetrieben, so daß der Rotor 26 zu einer Drehung um die Ausgangswelle 4, unabhängig von dieser, in derselben Richtung wie die Eingangswelle 1 gezwungen wird.

Die Drehung des Rotors 26 wird an die Ausgangswelle 4 über eine erste Stufe 32 und eine zweite Stufe 33 eines Planetengetriebes übertragen, die in Reihe zueinander geschaltet sind. Dabei wird es bezüglich der Geschwindigkeit verkleinert, während es im Hinblick auf das Drehmoment vergrößert wird. Das Planetengetriebe der ersten Stufe 32 besteht aus einem Sonnenrad 30, das entlang dem Außenumfang des linken Endbereiches der röhrenförmigen Welle 23 ausgebildet ist, einem ringförmigen Drehkranz 31, der entlang dem Innenumfang des Gehäuses 19 ausgebildet ist, und drei Planetenzahnrädern 32 a, die an dem Sonnenrand 30 und dem Zahnkranz 30 angreifen. Die Planetenzahnräder 32 a werden drehbar durch einen scheibenförmigen Flansch 32 b gehalten, der an einem anderen Sonnenzahnrad 33 a befestigt ist, das drehbar auf die Ausgangswelle 4 aufgepaßt ist. Das Planetengetriebe der zweiten Stufe 33 besteht aus dem Sonnenzahnrad 33 a, dem ringförmigen Drehkranz 31 und drei Planetenzahnrädern 33 b, die an dem Sonnenzahnrad 33 a und dem Drehkranz 31 angreifen. Die Planetenzahnräder 33 b werden drehbar durch einen scheibenförmigen Flansch 33 c gehalten, der einstückig mit dem röhrenförmigen Teil 33 e ausgebildet ist. Dieses Teil 33 e ist über eine Kerbverzahnung auf den kerbverzahnten Bereich 4 a der Ausgangswelle 4 aufgesetzt und außerdem über einen radialen Bolzen 33 d an der Ausgangswelle 4 befestigt.

Wenn ein Steuerdrehmoment an die Eingangswelle 1 einwirkt, empfängt die Ausgangswelle 4 demgemäß zusätzlich zu dem von der Eingangswelle 1 durch den Torsionsstab 8 übertragenen Drehmoment das durch die elektromagnetischen Wirkungen des elektrischen Motores 20, der um die Ausgangswelle 4 angeordnet ist, entwickelte Hilfsdrehmoment, das über die Planetengetriebe 32, 33 übertragen wird. Als Ergebnis wird in der Servoeinrichtung 200 das an die Eingangswelle 1 angelegte Drehmoment sichtbar vergrößert, wenn es übertragen wird, um als Ausgangsdrehmoment an der Ausgangswelle 4 entwickelt zu werden. Daher kann die Servoeinrichtung 200 als eine elektromagnetische Kraftverstärkungseinrichtung für ein elektrisches Leistungssteuersystem wirken.

Im folgenden werden nun der Aufbau und die Funktion des Antriebssteuerkreises 100 beschrieben, der den Speisestrom des elektrischen Motors 20 steuern kann.

Gemäß Fig. 1 weist der Differentialtransformator 14 eine Primärwicklung 14 a auf, an die ein elektrisches Wechselstromsignal einer vorbestimmten Frequenz von einem Oszillator 35 angelegt wird. Außerdem weist der Transformator 14 ein Paar von Sekundärwicklungen 14 b, 14 c auf, die ein Paar von Spannungs-Ausgangssignalen VR, VL erzeugen können, von denen das eine (VR) auf eine Drehung im Uhrzeigersinn des auf die Eingangswelle 1 wirkenden Drehmomentes und das andere (VL) auf eine Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn zurückzuführen sind. Die Ausgangssignale VR, VL werden zuerst durch ein Paar von Gleichrichtern 36, 36 gleichgerichtet. Durch ein Paar von Tiefpaßfiltern 37, 37 werden sie geglättet, so daß sie in der Form eines Paares von geglätteten Spannungssignalen VRo, VLo einem paar von Addierern 38, 39 zugeführt werden.

Der Differentialtransformator 14 ist derart geschaltet, daß dann, wenn bewirkt wird, daß das bewegliche Teil 15 sich in der Fig. 1 nach oben bewegt, die Spannung sowohl des Signales VRo als auch des Ausgangssignales VR proportional zur Aufwärtsbewegung des Teiles 15 ansteigt und die Spannung sowohl des Signales VLo als auch des Ausgangssignales VL proportional zur Aufwärtsbewegung des Teiles 15 abfällt, und daß im Gegensatz dazu, wenn bewirkt wird, daß das Teil 15 sich in der Fig. 1 nach unten bewegt, die Spannung des Signales VRo und VR des Ausgangssignales VR proportional zur Abwärtsbewegung des Teiles 15 abfällt und die Spannung des Signales VLo und des Ausgangssignales VL proportional zur Abwärtsbewegung ansteigen.

In dieser Hinsicht wird in dem Fall, in dem trotz des Vorhandenseins eines im Uhrzeigersinn an die Eingangswelle 1 angelegten Drehmomentes, die Ausgangswelle 4 davon abgehalten wird, sich im Einklang mit der Eingangswelle 1 im Uhrzeigersinn zu drehen, bewirkt, daß sich das bewegliche Teil 15 in der Fig. 4C nach rechts, d. h. in der Fig. 4B nach oben bewegt, wie dies zuvor beschrieben wurde. Im Hinblick auf das bewegliche Teil 15 fällt die vertikale Richtung der Fig. 1 mit derjenigen in Fig. 4B zusammen.

Am Addierer 38 wird die Spannung des Signales VRo zu derjenigen eines Bezugsspannungssignales Vr addiert, das von einem Spannungsstabilisator 40 geliefert wird. Andererseits wird am Addierer 39 die Spannung des Signales VLo zu derjenigen eines Spannungssignales Vb ₁ addiert, das von einem Kreis 42 für eine variable Spannung geliefert wird, der durch ein Nulleinstellglied 41 gesteuert wird. Die Ausgangsspannungssignale VR ₁, VL ₁ der Addierer 38, 39 werden einem Paar von Subtrahierern 43, 44 jeweils eingegeben.

Die Subtrahierer 43, 44 können Ausgangssignale VR ₂, VRL ₂ derart aussenden, daß VR ₂ = Ai (VR ₁ - VL ₁) und VL ₂ = Ai (VL ₁ - VR ₁) gelten, wobei Ai ein Verstärkungsfaktor ist.

In dem Antriebssteuerkreis 100, in dem eine einzige Spannungsversorgung (nicht dargestellt) einer positiven Polarität selbst unter einer Bedingung, bei der beispielsweise VR ₁ < VL ₁ ist, verwendet wird, wird verhindert, daß eine Spannung des vom Subtrahierer 43 ausgesendeten Ausganges VR ₂ negativ wird, während sie sich unter dieser Bedingung an der positiven Seite Null annähert. Diese Charakteristik ist analog zu dem Ausgangssignal VL ₂ des Subtrahierers 44.

In der voranstehend beschriebenen Kreisanordnung wird am Addierer 39 das Eingangssignal VLo durch das Vorspannungssignal Vb ₁ vorgespannt, um dadurch die Spannung des Ausgangssignales VL ₁ des Addierers 39 so zu steuern, daß sie mit derjenigen des Ausgangssignales VR ₁ des Addierers 38 ausgeglichen wird, wenn kein Drehmoment an die Eingangswelle 1 angelegt wird. Aus diesem Grunde wird das Nulleinstellglied 41 ohne ein an der Eingangswelle 1 anliegendes Drehmoment geeicht. Die Spannungen der Ausgangssignale VR ₂, VL ₂ der Subtrahierer 43, 44 werden daher so eingestellt, daß sie beide im wesentlichen Null sind, wenn an die Eingangswelle 1 kein Drehmoment angelegt wird.

In dieser Hinsicht werden die Subtrahierer 43, 44 aus den folgenden Gründen als eine erste Stufe vorgesehen. In der Servoeinrichtung 200 kann das bewegliche Teil 15 infolge möglicher mechanischer Fehler, die beispielsweise auf die maschinelle Bearbeitung und Herstellung des Drehmomentfühlers 13 zurückzuführen sind, nicht immer am magnetisch neutralen Punkt als Differentialtransformators 14 angeordnet werden. Als Ergebnis können die Addierer 38, 39, der Spannungsstabilisator 40, das Nulleinstellglied 41 und der Spannungskreis 42 zusammenwirken, um die Spannungen der Ausgangssignale VR ₁, VL ₁ der Addierer 38, 39 derart einzusellen, daß VR ₁ = VL ₁ unter der Bedingung gilt, daß kein Drehmoment an die Eingangswelle 1 angelegt wird. Selbst unter dieser Bedingung kann daher der Fall eintreten, daß VR ₁ = VL = k < 0 (Null) gilt, was, wenn dies so belassen würde, für die nachfolgenden Prozesse Unzulänglichkeiten bringen würde.

Der Spannungsstabilisator 40 und der Spannungskreis 42 für die variable Spannung sind so aufgebaut, daß die Ausgangsspannung einer Spannungsquelle (nicht dargestellt) für eine konstante Spannung für den ersteren durch einen Teilwiderstand (nicht dargestellt) und für den letzteren durch einen konstanten Widerstand und einen variablen Widerstand (nicht dargestellt) geteilt wird.

Es ist ersichtlich, daß an der Stelle der Addierer 38, 39 ein Paar von Subtrahierern zur Nulleinstellung der Ausgangssignale VR ₂, VL ₂ verwendet werden können.

Außerdem wird gemäß Fig. 1 das vom Subtrahierer 43 ausgesendete Ausgangssignal VR ₂ einem Subtrahierer 45 und einem Spannungsvergleicher 46 mit einer Hysteresisnatur eingegeben, während das Ausgangssignal VL ₂ von dem Subtrahierer 44 einem weiteren Subtrahierer 47 und einem weiteren Spannungsvergleicher 48 mit einer Hysteresisnatur eingegeben wird. Den Subtrahierern 45, 47 wird außerdem ein Vorspannungssignal Vb ₂, das von dem Kreis 50 für die variable Spannung ausgesendet wird, der mit einem Einstellglied 49 für die Totzone gesteuert wird, eingegeben, so daß die Ausgangssignale VR ₃, VL ₃, die von den Subtrahierern 45, 47 ausgesendet werden, im Hinblick auf ihre Spannung durch die Spannung des Vorspannungssignales Vb ₂ von den Pegeln der Ausgangssignale VR ₂, VL ₂ jeweils verkleinert werden. Dadurch wird die Breite einer Totzone DZ ₁ bei der unten beschriebenen Signalerzeugung durch dieses Ausgangssignal VR ₃, VL ₃ vergrößert. Die Ausgangssignale VR ₃, VL werden einem analogen OR-Kreis 51 eingegeben, der ein Drehmomentgrößensignal Sa erzeugt.

Die Fig. 2 enthält eine charakteristische Kurve des Drehmomentgrößensignales Sa, das eine Kombination der Ausgangssignale VR ₃ und VL ₃ ist. In der Fig. 2 ist die Totzone DZ ₁ bei der Erzeugung des Drehmomentgrößensignales Sa in einer vergrößerten Form dargestellt.

Der Spannungsvergleicher 46, der das Ausgangssignal VR ₂ vom Subtrahierer 43 empfängt, kann ein Drehmomentrichtungssignal Sdr erzeugen, das ein Spannungssignal ist, das auf einen hohen Pegel eingestellt wird, wenn die Spannung des Eingangssignales VR ₂ größer ist als ein vorbestimmter Wert Vr ₁ und das auf einen niedrigen Pegel eingestellt wird, wenn die obige Spannung kleiner ist als ein weiterer vorbestimmter Wert Vr ₂, wobei die Werte Vr ₁, Vr ₂ derart eingestellt werden, daß 0 < Vr ₂ < Vr ₁ gilt. Das Drehmomentrichtungssignal Sdr zeigt eine Hysterersis, wenn es sich vom hohen Pegel in den niedrigen Pegel und umgekehrt verändert. Diese Hysteresis ist absichtlich vorgesehen, um zu verhindern, daß der Spannungsvergleicher 46 in der Nähe seiner Arbeitsspannungen, d. h. in der Nähe der Spannungen Vr ₁, Vr ₂ "klappert". Das Drehmomentrichtungssignal Sdr weist einen hohen Pegel auf, wenn bewirkt wird, daß sich das bewegliche Teil 15 in der Fig. 1 nach oben bewegt und eine vorbestimmte Größe der Verschiebung überschreitet, wodurch impliziert wird, daß die Eingangswelle 1 im Uhrzeigersinn in bezug auf die Ausgangswelle 4 gedreht wird.

Der Spannungsvergleicher 48, der das Ausgangssignal VL₂ vom Subtrahierer 45 empfängt, kann ein weiteres Drehmomentrichtungssignal Sdl erzeugen, das impliziert, daß die Eingangswelle 1 in bezug auf die Ausgangswelle 4 entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn gedreht wird. Dieser Spannungsvergleicher 48 ist analog zum obigen Spannungsvergleicher 46 aufgebaut. Als ein Ergebnis ist das Drehmomentrichtungssignal Sdl symmetrisch zu dem obengenannten Drehmomentrichtungssignal Sdr und es wird daher hier nicht weiter erläutert.

Der Zusammenhang zwischen den Ausgangssignalen VR₂, VL₂ und den Drehmomentrichtungssignalen Sdr, Sdl in Fig. 1 ist analog zu dem Zusammenhang zwischen den Drehmomentgrößensignalen Sa und dem Drehmomentrichtungssignal Sd, das aus den Drehmomentrichtungssignalen Sd₁, Sd₂ in Fig. 8 besteht.

Die Fig. 2 zeigt außerdem ein paar von charakterischen Kurven, die die Drehmomentrichtungssignale Sdr, Sdl darstellen, die von den Spannungsvergleichern 46, 48 jeweils ausgesendet werden. Wie in den Fig. 8 und 9 weisen die entsprechenden Signale Sa, Sdr, Sdl Minimumwerte auf, die im wesentlichen gleich Null Volt sind.

Das Drehmomentgrößensignal Sa und die Drehmomentrichtungssignale Sdr, Sdl werden alle an einen Arbeitskreis 52 des elektrischen Motors 20 angelegt. Dieser Antriebskreis 52 ist mit einer geeigneten Spannungsversorgung (nicht dargestellt) verbunden. Der Antriebskreis 52 kann an den elektrischen Motor 20 einen Ankerstrom An einer geforderten Größe und in einer geforderten Richtung in Übereinstimmung mit den Signalen Sa, Sdr, Sdl senden, um dadurch den elektrischen Motor 20 derart anzutreiben, daß:

• (1) wenn beide Drehmomentrichtungssignale sdr, Sdl einen niedrigen Pegel aufweisen, kein Speisestrom an den elektrischen Motor 20 angelegt wir;
• (2) wenn das Drehmomentrichtungssignal Sdr einen hohen Pegel aufweist, während das Drehmomentrichtungssignal Sdl einen niedrigen Pegel aufweist, der Ankerstrom An in einer Größe, deren Ampeezahl proportional zur Spannung des Drehmomentgrößensignals Sa ist und in einer solchen Leitungsrichtung an den elektrischen Motor 20 angelegt wird, daß eine Drehung des Rotors 26 des elektrischen Motors 20 im Uhrzeigersinn bewirkt wird;
• (3) wenn das Drehmomentrichtungssignal Sdr einen niedrigen Pegel aufweist, während das Drehmomentrichtungssignal Sdl einen hohen Pegel aufweist, der Ankerstrom An mit einer Größe, die proportional zur Spannung des Drehmomentgrößensignals Sa ist, und einer solchen Richtung an den elektrischen Motor 20 angelegt wird, daß eine Drehung des Rotors 26 entgegen dem Uhrzeigersinn bewirkt wird.

In dem Antriebssteuerkreis 100 weist, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, die Totzone DZ₁ bei der Erzeugung des Drehmomentsignals Sa eine Breite auf, die breiter eingestellt wird, als diejenige einer Totzone DZ₂ bei der Erzeugung der Drehmomentrichtungssignale Sdr, Sdl. Aus diesem Grunde funktioniert nach einer Phase, in der kein Drehmoment an die Eingangswelle 1 angelegt wird, wenn das darauf einwirkende Drehmoment ermittelt wird, zuerst der Spannungsvergleicher 46 oder 48 derart, daß er die Drehrichtung des Rotors 26 und des elektrischen Motors 20 bestimmt. Dann wird der Ankerstrom An zu der Bürste 29 mit einer Größe einer Ampèrezahl gesendet, die proportional zur Spannung des Drehmomentgrößensignals Sa ist. Es ist ersichtlich, daß der Ankerstrom An allmählich von einem Pegel, der im wesentlichen gleich Null Ampère ist, vergrößert wird.

Im Gegensatz dazu ist in dem Fall, in dem das auf die Eingangswelle 1 ausgeübte Drehmoment eine Verringerung der Größe von einem relativ großen Wert im wesentlichen auf Null erfährt, auch der an die Bürste 29 gesendete Ankerstrom An allmählich in der Größe der Ampèrezahl auf Null in Übereinstimmung mit dem das Drehmomentgrößensignal Sa zu verringern, bevor die Drehmomentrichtungssignale Sdr oder Sdl, die die Richtung der Drehung des Rotors 26 bestimmen, auf den niedrigen Pegel absinken.

Demgemäß folgt der von dem Antriebskreis 52 an die Bürste 29 gesendete Ankerstrom An im wesentlichen der charakterischen Kurve des in der Fig. 2 dargestellten Drehmomentgrößensignales Sa, wenn die Eingangswelle 1 im Uhrzeigersinn oder entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn gedreht wird, weil die Totzone DZ₁ für das Drehmomentgrößensignal Sa durch die Zusammenwirkung der Subtrahierer 45, 47, des Einstellgliedes 49 für die Totzone und des Kreises 50 für die variable Spannung breiter eingestellt wird, als die Totzone DZ₂ für die Drehmomentrichtungssignale Sdr, Sdl.

Aus diesem Grunde wird in der elektromotorischen Servoeinrichtung 200, deren Antriebssteuerkreis 100 in den Fig. 1 bis 4 dargestellt ist, unterschiedlich vom Ankerstrom Am in Fig. 9, wirksam verhindert, daß die Größe des Speisestromes An zum elektrischen Motor 20 plötzlich auf einen relativ hohen Pegel ansteigt, was sonst eintreten würde, wenn der elektrische Motor 20 vom Zustand "AUS" zum Zustand "EIN" umgeschaltet würde. Außerdem wird wirksam verhindert, daß die Größe des Speisestromes An plötzlich auf einen Pegel abfällt, der im wesentlichen Null beträgt, was sonst eintreten würde, wenn der elektrische Motor 20 im Zustand "EIN" ausgeschaltet würde. Als Ergebnis wird vorteilhafterweise selbst in einem Drehmomentbereich, in dem das auf die Eingangswelle 1 einwirkende Drehmoment klein ist, verhindert, daß die Servoeinrichtung 200 rattert bzw. schwingt. Auf diese Weise wird eine feste und stabile Ausführung der glatten Kraftverstärkungsfunktion sichergestellt.

Die Fig. 5 zeigt einen wesentlichen Teil des Antriebssteuerkreises 300 entsprechend einer Abänderung des Antriebssteuerkreises 100 der Fig. 1. Ähnliche Teile sind durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet.

Bei dieser Teilmodifikation wird ein Paar von Flip-Flop-Kreisen 53, 54 vom R-S-Typ, die als ein Speicherkreis bekannt sind, angewendet, um ein Paar von Spannungsvergleichern 46, 48 an einem Antriebskreis 52 anzuschließen. Andere Kreiselemente sind analog aufgebaut wie die der Fig. 1 und aus diesem Grunde in der Fig. 5 weggelassen.

Ein Drehmomentrichtungssignal Sdr das vom Spannungsvergleicher 46 ausgesendet wird, wird als ein Triggersignal an einen Setzanschluß S eines Flip-Flop-Kreises 53 und einen Zurücksetz-Anschluß R des anderen Flip-Flop-Kreises 54 angelegt. Ein anderes Drehmomentrichtungssignal Sdl vom Spannungsvergleicher 48 wird als ein anderes Triggersignal an einen Zurücksetz-Anschluß R des Flip-Flop-Kreises 53 und an einen Setz-Anschluß S des Flip-Flop-Kreises 54 angelegt. Dann werden ein phasenverzögertes Drehmomentrichtungssignal Sdr′ von dem Ausgangsanschluß Q des Flip-Flop-Kreises 53 und ein weiteres phasenverzögertes Drehmomentrichtungssignal Sdl′ von einem Ausgangsanschluß Q des Flip-Flop-Kreises 54 an den Antriebskreis 52 angelegt.

Gemäß der obigen Teilmodifikation werden immer dann, wenn das Drehmomentrichtungssignal Sdr des Spannungsvergleichers 46 vom niedrigen Pegel zum hohen Pegel ansteigt, die Signalzustände des Drehmomentrichtungssignales Sdr′ vom Flip-Flop-Kreis 53 und des Drehmomentrichtungssignales Sdl′ vom Flip-Flop-Kreis 54 jeweils vom niedrigen zum hohen Pegel und vom hohen Pegel zum niedrigen Pegel geändert. Jedesmal dann, wenn das Drehmomentrichtungssignal Sdl vom Spannungsvergleicher 48 vom niedrigen zum hohen Pegel ansteigt, ändert sich das Drehmomentrichtungssignal Sdr′ vom Flip-Flop-Kreis 53 vom hohen zum niedrigen Pegel und das Drehmomentrichtungssignal Sdl′ vom Flip-Flop-Kreis 54 vom hohen zum niedrigen Pegel.

Fig. 6 zeigt entsprechende charakteristische Kurven der Drehmomentrichtungssignale Sdr′, Sdl′ und des Drehmomentrichtungssignales Sa in dieser Teilmodifikation.

Wie dies in der Fig. 6 dargestellt ist, bilden die aufgezeichneten Drehmomentrichtungssignale Sdr′, Sdl′ ein paar von Hysteresisschleifen H₅, H₆, deren Breiten WH₁, WH₂ breiter sind als diejenige der Hysteresisschleifen H₁, H₂, die durch die Drehmomentrichtungssignale Sdr, Sdl in Fig. 2 jeweils gebildet werden.

Ähnlich zur Fig. 2 weisen die Signale Sdr′, Sdl′, Sa in der Fig. 6 Minimumwerte auf, die alle im wesentlichen gleich Null Volt betragen. Außerdem sind die Hysteresisschleifen H₅, H₆ zum leichteren Verständnis so dargestellt, als ob sie voneinander abweichen würden, während sie sich entlang der Breiten WH₁, WH₂ überlappen, wie dies aus der Funktion der Flip-Flop-Kreise 53, 45 zu verstehen ist.

Gemäß dem in den Fig. 5 und 6 dargestellten modifizierten Beispiel, wie auch in der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform wird ein Schwingen der elektromotorischen Servoeinrichtung 200 wirksam in einem Drehmomentbereich verhindert, in dem das auf die Eingangswelle 1 einwirkende Drehmoment klein ist. Dadurch wird eine glatte und stabile Ausführung einer kraftverstärkenden Funktion sichergestellt. Außerdem weisen die Drehmomentrichtungssignale Sdr′, Sdl′ Hysteresisschleifen H₅, H₆ auf, deren Schleifenbreiten WH₁, H₂ breit eingestellt sind, so daß dann, wenn einmal bewirkt wird, daß die Eingangswelle 1 sich zu drehen beginnt, die Drehmomentrichtungssignale Sdr′ oder Sdl′ sich nicht vom hohen oder niedrigen Pegel ändern, sofern nicht ein Fahrer absichtlich versucht, die Eingangswelle 1 in die umgekehrte Richtung zu drehen. Aus diesem Grunde wird sichergestellt, daß ein Speisestrom An, der dem Drehmomentrichtungssignal Sa entspricht, weiter stabilisiert durch eine Bürste 29 in einen Rotor 26 eines elektrischen Motors 20 angelegt wird.

In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden Servoreinrichtung können die jeweiligen Antriebssteuerkreise 100, 300 vorteilhafterweise ein Mikrocomputersystem aufweisen.

Außerdem ist leicht verständlich, daß die vorliegende Servoeinrichtung auch anwendbar ist, wenn ein Drehmomentrichtungssignal Sd keine Hysteresiseigenschaft aufweist.

Bei der voranstehenden Ausführungsform werden die Ausgangssignale VR₂, VL₂ von den Subtrahierern 43, 44 dadurch erhalten, daß die Ausgangssignale VR, VL des Drehmomentfühlers 13 unter Anwendung der Addierer 38, 39, des Spannungsstabilisierers 40, des Nulleinstellgliedes 41 und des Kreises 42 für die variable Spannung, die aus diesem Grunde mit den Elementen 43, 44 zusammenarbeiten, auf Null eingestellt werden. In diesem Zusammenhang kann bei einem Anwendungsfall, bei dem ein Dehnungsmesser-Sensor als Drehmomentfühler verwendet wird, ein Ermittlungssignal von einem solchen Sensor vorzugsweise an der Stelle der obigen Ausgangssignale VR₂, VL₂ direkt den Subtrahierern 45, 47 und den Spannungsvergleichern 46, 48 zugeführt werden.

Das charakteristische Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Totzone DZ₁ bei der Erzeugung des Drehmomentgrößensignales Sa breiter eingestellt wird als die Totzone DZ₂ bei der Erzeugung der Drehmomentrichtungssignale Sdr, Sdl.

Claims (6)

1. Elektromotorische Servoeinrichtung (200) mit einer Eingangswelle (11), einer Ausgangswelle (4), einem elektrischen Motor (20) zum Erzeugen eines Hilfsdrehmoments an der Ausgangswelle (4), einem ein auf die Eingangswelle (1) einwirkendes Drehmoment ermittelnden Drehmomentfühler (13) und einem Antriebssteuerkreis (100; 300) zum Erzeugen eines Drehmomentgrößensignals (Sa) und eines Drehmomentrichtungssignals (Sdr, Sdl; Sdr′, Sdl′) auf der Basis eines Ausgangssignals (VR ₂, VL ₂) des Drehmomentfühlers (13), um einen dem elektrischen Motor (20) zuzuführenden Speisestrom (An) zu steuern, der eine solche Größe und eine solche Richtung aufweist, wie dies in Übereinstimmung sowohl mit dem Drehmomentgrößensignals (Sa) als auch dem Drehmomentrichtungssignal (Sdr, Sdl; Sdr′, Sdl′) wünschenswert ist, wobei für beide Drehmomentsignale unterschiedlich breite Totzonen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Totzone (DZ 1) des Drehmomentgrößensignals (Sa) größer gewählt ist als diejenige der Totzone (DZ 2) des Drehmomentrichtungssignals (Sdr, Sdl; Sdr′, Sdl′).

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellen der Totzone des Drehmomentgrößensignals (Sa) mittels einer Addiereinrichtung (45, 47) erfolgt, über welche ein Vorspannungssignal (V _b2) zu dem Ausgangssignal (VR ₂, VL ₂) des Drehmomentfühlers (13) addiert wird.

3. Servoeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Addiereinrichtung (45, 47) eine Einrichtung (49, 50) zum Einstellen des Wertes des Vorspannungssignales (Vb ₂) aufweist.

4. Servoeinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebssteuerkreis (100; 300) eine Einrichtung (38, 39, 40, 41, 42, 43, 44) zum Einstellen eines Ausgangssignales (VR, VL) des Drehmomentfühlers (13) auf Null, bevor das Vorspannungssignal (Vb ₂) zum dem Ausgangssignal (VR ₂, VL ₂) des Drehmomentfühlers (13) hinzuaddiert wird, aufweist.

5. Servoeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebssteuerkreis (100) einen Spannungsvergleicher (46, 48) zur Erzeugung des Drehmomentrichtungssignales (Sdr, Sdl) aus dem Ausgangssignal (VR ₂, VL ₂) des Drehmomentfühlers (13) aufweist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebssteuerkreis (300) einen Spannungsvergleicher (46, 48) und einen Zustandsspeicherkreis (53, 54) aufweist, die zur Erzeugung des Drehmomentrichtungssignales (Sdr′, Sdl′) aus dem Ausgangssignal (VR ₂, VL ₂) des Drehmomentfühlers (13) miteinander zusammenwirken.