DE3540884C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Servolenkvorrichtung für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Da hydraulische Servolenkvorrichtungen kompliziert sind, wurde eine Vielzahl von elektrischen Servolenkvorrichtungen für Kraftfahrzeuge vorgeschlagen. Beispielsweise ist in der DE-OS 22 37 166 eine elektrische Servolenkvorrichtung für Kraftfahrzeuge beschrieben, die eine mit einem Lenkrad verbundene Eingangswelle, eine Ausgangswelle, die über ein Universalgelenk mit der Eingangswelle und über einen Zahnstangengetriebemechanismus mit einer Spurstange eines gelenkten Rades verbunden ist, einen Elektromotor, der ein Hilfsdrehmoment über ein Untersetzungsgetriebe an die Ausgangswelle anlegt, eine an der Eingangswelle angeordnete Einrichtung zur Ermittlung des auf die Eingangswelle einwirkenden Lenkdrehmomentes, und eine treibende Steuerschaltung aufweist, die auf der Grundlage eines Ausgangssignales von der Einrichtung zur Ermittlung des Lenkdrehmomentes ein die Größe des Lenkdrehmomentes anzeigendes Signal und ein die Richtung des Lenkdrehmomentes anzeigendes Signal erzeugt. Bei dieser Vorrichtung wird dem Elektromotor ein Ankerstrom zugeführt, dessen Größe proportional zu dem die Größe des Lenkdrehmomentes anzeigenden Signales ist. Die Flußrichtung dieses Ankerstromes stimmt mit dem die Richtung des Drehmomentes anzeigenden Signal überein. Der Mechanismus zur Ermittlung des Drehmomentes besteht aus einem Dehnungsmessersensor.

In der beschriebenen elektrischen Servolenkvorrichtung wird jedoch der Antrieb für den elektrischen Motor so gesteuert, daß das Hilfsdrehmoment, dessen Größe im wesentlichen proportional zu derjenigen des auf die Eingangswelle einwirkenden Lenkdrehmomentes ist, unabhängig von der Geschwindigkeit der Drehoperation des Lenkrades bzw. der Drehung des Lenkrades angelegt wird.

Aus der DE 29 15 890 A1 ist es im Zusammenhang mit einer hydraulischen Servolenkvorrichtung bekannt, an einen das Hilfsdrehmoment erzeugenden Elektromotor eine Spannung anzulegen, deren Mittelwert dem Drehmoment an der Lenkwelle proportional ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, bei einer elektrischen Servolenkvorrichtung der eingangs genannten Art die Größe des an die Ausgangswelle angelegten Hilfsdrehmomentes fortlaufend an die Größe des an die Eingangswelle abgegebenen Lenkdrehmomentes anzupassen, um die Lenkbarkeit des Kraftfahrzeuges günstig zu beeinflussen.

Diese Aufgabe wird durch eine Servolenkvorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die durch die in dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gekennzeichnet ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Im folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Antriebssteuerkreises einer erfindungsgemäßen elektrischen Servorlenkvorrichtung für Kraftfahrzeuge;

Fig. 2A bis 2D charakteristische Kurven von Ausgangssignalen einiger Hauptkreiselemente in dem Antriebssteuerkreis der Fig. 1;

Fig. 3 einen Längsschnitt eines wesentlichen Teiles der elektrischen Servolenkvorrichtung, die durch den Antriebssteuerkreis der Fig. 1 gesteuert wird;

Fig. 4A einen Schnitt entlang der Linie 4A-4A der Fig. 3, der einen wesentlichen Bereich einer Einrichtung zur Ermittlung des auf eine Eingangswelle der elektrischen Servolenkvorrichtung einwirkenden Lenkdrehmomentes zeigt; und

Fig. 4B und 4C eine Aufsicht und eine Seitenansicht eines beweglichen Teiles der Einrichtung zur Ermittlung des Lenkdrehmomentes der Fig. 4A.

In der Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 100 den gesamten Antriebssteuerkreis einer elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in ein nicht dargestelltes Kraftfahrzeug eingebaut ist. Die Fig. 2A bis 2D zeigen charakteristische Kurven einiger Signale, die von wesentlichen Kreiselementen des Antriebssteuerkreises 100 ausgesendet werden. Diese Signale werden später noch näher erläutert. Die Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt der elektrischen Servolenkvorrichtung 200, die durch den Antriebssteuerkreis 100 gesteuert wird. In den Fig. 4A bis 4C sind Schnittdarstellungen einer Einrichtung 13 zur Ermittlung des Lenkdrehmomentes der Servolenkvorrichtung 200 dargestellt, die später noch näher erläutert werden wird.

Zum besseren Verständnis wird zuerst der mechanische Aufbau der Servolenkvorrichtung 200 im Zusammenhang mit den Fig. 3 und 4A bis 4C erläutert, bevor die Beschaffenheit und die Funktion des Antriebssteuerkreises 100 beschrieben werden.

Die Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt des wesentlichen Teiles der Servolenkvorrichtung 200, wobei ein Viertel dieses Teiles entfernt ist.

Die Servolenkvorrichtung 200 weist eine Eingangswelle 1, die drehbar durch ein Kugellager 2 und durch ein Nadellager 3 gelagert wird und an ihrem axialen äußeren Ende mit einem nicht dargestellten Lenkrad verbunden ist, und eine Ausgangswelle 4 auf, die koaxial zur Eingangswelle 1 angeordnet ist und wirksam mit dieser über ein Zwischenverbindungsteil 8 bzw. einen Torsionsstab verbunden ist, der koaxial zur Eingangswelle 1 angeordnet ist. Die Ausgangswelle 4 wird ebenfalls durch ein Kugellager 5 und Nadellager 6, 7 drehbar gelagert. Das axiale äußere Ende der Ausgangswelle 4 weist einen Kerbverzahnungsbereich 4 a zur Verbindung der Ausgangswelle 4 mit einem nicht dargestellten Zahnstangengetriebe auf.

Die Eingangswelle 1 weist einen verkleinerten axialen inneren Endbereich 1 b auf, der an seinem innersten Ende in einen erweiterten axialen Endbereich 4 b der Ausgangswelle 4 eingreift, wobei er dort drehbar durch das dazwischen angeordnete Nadellager 3 gehalten wird.

Die linke Hälfte der Länge des Torsionsstabes 8 ist in einen axialen Hohlraum 4 c der Ausgangswelle 4 eingeführt und an ihrem linken Endbereich 8 a mit der Hilfe eines Stiftes 11, der senkrecht in den Endbereich 8 a eingedrückt bzw. eingeführt wird, mit der Ausgangswelle 4 verbunden. Die rechte Hälfte des Torsionsstabes 8 ist in eine axiale Aushöhlung 1 c der Eingangswelle 1 eingeführt und an ihrem rechten Endbereich 8 b mit der Hilfe einer Schraube 9 mit der Eingangswelle 1 verbunden, wobei die Eingangswelle 1 dann, wenn kein Lenkdrehmoment auf sie einwirkt, in Umfangsrichtung gesehen, eine vorbestimmte Winkelposition oder eine neutrale Position relativ zur Ausgangswelle 4 einnehmen kann.

Bei der zuvor beschriebenen Anordnung wird das Lenkdrehmoment von dem Lenkrad an die Eingangswelle 1 angelegt und von dieser über den Torsionsstab 8 auf die Ausgangswelle 4 übertragen, wobei in dem Torsionsstab 8 Drehmoment- bzw. Torsionsverformungen bewirkt werden.

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

Die Servolenkvorrichtung 200 weist an einer Position, an der der innere Endbereich 1 b der Eingangswelle 1 in den erweiterten Endbereich 4 b der Ausgangswelle 4 eingreift, eine Einrichtung 13 zur Ermittlung des Lenkdrehmomentes auf, die so angeordnet ist, daß sie sich um die Position herum erstreckt und auf das die Eingangswelle 1 einwirkende Lenkdrehmoment durch Ermittlung einer relativen Winkelverschiebung in Umfangsrichtung anzeigen kann, die als eine Phasendifferenz zwischen der Eingangswelle 1 und der Ausgangswelle 4 erzeugt wird. Die Einrichtung 13 zur Ermittlung des Lenkdrehmomentes weist einen Differentialtransformator 14, der an dem Innenumfang der Lenksäule 12 befestigt ist, und ein röhrenförmiges bewegliches Teil 15 auf, bei dem es sich beispielsweise um einen Blechkern handelt, der in axialer Richtung gleitbar um die gegenseitig ineinandergreifenden Bereiche 1 b, 4 b der Eingangswelle 1 und der Ausgangswelle 4 angeordnet ist. Der Differentialtransformator 14 weist ein Paar von Ausgangsanschlüssen auf, die mit dem Antriebssteuerkreis 100 verbunden sind. Er kann teilweise die relative Winkelverschiebung zwischen der Eingangswelle 1 und der Ausgangswelle 4 elektrisch ermitteln. Die Funktion des Antriebssteuerkreises 100 besteht darin, an dem Gleichstrommotor 20 eine gesteuerte Spannung einer gesteuerten Polarität einzuprägen. Dadurch wird dem Gleichstrommotor 20 ein Ankerstrom IO (Fig. 1) zugeführt, der zum Antrieb des Gleichstrommotors 20 in Übereinstimmung mit der Größe und der Wirkungsrichtung des Hilfsdrehmomentes übereinstimmt, das der Gleichstrommotor 20 an seinem Ausgang erzeugen soll.

Wie dies in der Fig. 4A dargestellt ist, greift das bewegliche Teil 15 über ein Paar von radial verlaufenden Stiften 16, 16, die an der Eingangswelle 1 befestigt sind, an der Eingangswelle 1 und an der Ausgangswelle 4 über ein weiteres Paar von radialen Stiften 17, 17 an, die an der Ausgangswelle 4 befestigt sind. Jeder radiale Stift 17, 17 ist von einem der radialen Stifte 16, 16 durch einen Winkel von 90° in Umfangsrichtung beabstandet. Um an den radialen Stiften 16, 16 angreifen zu können, die von der Eingangswelle 1 vorstehen, weist das bewegliche Teil 15 in seinem Umfang ein Paar von in der axialen Richtung des Torsionsstabes 8 verlaufenden, länglichen Eingriffslöchern 15 b auf. Um an den radialen Stiften 17, 17 angreifen zu können, die von der Ausgangswelle 4 aus vorstehen, weist das bewegliche Teil 15 ein Paar von länglichen Eingriffslöchern 15 a auf, die durch das Teil 15 hindurchverlaufen und in Bezug auf die axiale Richtung des Torsionsstabes 8 unter einem schrägen Winkel verlaufen. Das bewegliche Teil 15 ist normalerweise in der axialen Richtung nach links (Fig. 3) durch eine Schraubenfeder 18 vorgespannt, die so zusammengedrückt ist, daß sie zwischen dem Teil 15 und dem zuvor genannten Kugellager 2 angeordnet ist.

Bei der voranstehenden Ausführungsform besteht zwischen jedem der radialen Stifte 17 und dem entsprechenden länglichen Eingriffsloch 15 a ein Spiel, das auf die Herstellungsgenauigkeit zurückzuführen ist. An einer Seite 15 c, die als Arbeitsseite des Eingriffslochs 15 a dient, wird jeder auf ein derartiges Spiel zwischen dem Stift 17 und dem Eingriffsloch 15 a zurückzuführende Abstand im wesentlichen durch das Vorhandensein der Schraubenfeder 18 beseitigt, die den Stift 17 normalerweise so drückt, daß er an der Arbeitsseite 15 c anliegt. An der anderen Seite 145 d des Eingriffsloches 15 a besteht dagegen ein entsprechender Abstand 1 zum Stift 17.

Wenn bei der voranstehenden Ausführungsform die Einangswelle 1 durch ein an das Lenkrad angelegtes Lenkdrehmoment in eine Drehung versetzt wird, wird ein Lenkdrehmoment über den Torsionsstab 8 zur Ausgangswelle 4 übertragen, wobei in Umfangsrichtung eine relative Winkelverschiebung, d. h. eine relative Winkelverschiebung zwischen der Eingangswelle 1 und der Ausgangswelle 4, hervorgerufen wird, wodurch bewirkt wird, daß das bewegliche Teil 15 sich in axialer Richtung nach rechts oder links (Fig. 3) entsprechend der Lenkrichtung und dem absoluten Wert der Winkeldifferenz bewegt, die die Eingangswelle 1 dann in Bezug auf die Ausgangswelle 4 ausführen muß. Da die axiale Bewegung des beweglichen Teils 15 proportional zur relativen Winkelverschiebung zwischen der Eingangswelle 1 und der Ausgangswelle 4 ist, wird die relative Winkelverschiebung durch die elektrische Ermittlung der axialen Bewegung durch den Differentialtransformator 14 ermittelt.

Wie dies in der Fig. 3 dargestellt ist, weist die Servolenkvorrichtung 200 ein zylindrisches Gehäuse 19 auf, in dem der Gleichstrommotor 20 in der Form einer Gleichstrommaschine, die koaxial um die Ausgangswelle 4 herum angeordnet ist, enthalten ist. Der Elektromotor 20 weist ein Paar von Magneten 21 als Feldmagnete, die an dem Innenumfang des Gehäuses 19 befestigt sind, und einen Rotor 26 als Anker auf, der aus einer röhrenförmigen Welle 23, die drehbar durch die Nadellager 6, 7 und ein Kugellager 22 gehalten wird, und einem Ankerkern 24 besteht, der auf der röhrenförmigen Welle 23 befestigt ist und eine Ankerwicklung 25 aufeist, die so angeordnet ist, daß sie dann, wenn sie gedreht wird, die von den Magneten 21 entwickelten Magnetflußlinien schneidet. Außerdem weist der Rotor 26 an seinem linken Ende eine Schleifringeinheit 27 auf, mit der Anschlüsse 25 a der Ankerwicklung 25 derart verbunden sind, daß der Ankerstrom Io der nötigen Größe in jeder geforderten Leitungsrichtung durch die Ankerwicklung 25 geschickt werden kann. An jeder der erforderlichen elektrischen Winkelpositionen liegt eine Bürste 29 an der Schleifringeinheit 27 an, wobei die Bürste 29 normalerweise durch eine Schraubenfeder 28 gegen die Schleifringeinheit 27 gedrückt wird. Durch die Bürste 29 wird der gesteuerte Ankerstrom Io von dem Antriebssteuerkreis 100 in die Ankerwicklung 25 gesendet.

Wenn bei der voranstehenden Ausführungsform ein Drehmoment von dem Lenkrad an die Eingangswelle 1 angelegt wird, wobei zwischen der Eingangswelle 1 und der Ausgangswelle 4 eine relative Winkelverschiebung bewirkt wird, die durch die Einrichtung 13 zur Ermittlung des Lenkdrehmomentes erfaßt wird, wird bewirkt, daß der Antriebssteuerkreis 100 den Ankerstrom Io zur Ankerwicklung 25 sendet. Dadurch wird der Gleichstrommotor 20 derart angetrieben, daß sich der Rotor 26 unabhängig davon in derselben Drehrichtung wie die Eingangswelle 1 um die Ausgangswelle 4 dreht.

Die Drehung des Rotors 26 wird auf die Ausgangswelle 4 über einen Untersetzungsmechanismus übertragen, der aus einem ersten und zweiten Planetengetriebe 32, 33 besteht. Durch diesen Untersetzungsmechanismus werden die Geschwindigkeit der Drehung verringert und deren Drehmoment vergrößert. In dem Untersetzungsmechanismus besteht das erste Planetengetriebe 32 aus einem ersten Sonnenrad 30, das entlang des Außenumfanges des linken Endbereiches der röhrenförmigen Welle 23 als ein erstes Eingangsteil ausgebildet ist, der rechten Hälfte eines gemeinsamen Drehkranzes 31, der an dem inneren Umfang des Gehäuses 19 befestigt ist, und drei ersten Planetenzahnrädern 32 a, die zwischen dem ersten Sonnenrad 30 und dem Drehkranz 31 kämmen. Die ersten Planetenzahnräder 32 a werden drehbar an einem scheibenähnlichen Flansch 32 b gehalten, der an einem zweiten Eingangsteil befestigt ist, das drehbar und lose auf der Ausgangswelle 4 montiert ist. An dem zweiten Eingangsteil ist ein zweites Sonnenzahnrad 33 a ausgebildet. Andererseits besteht das zweite Planetengetriebe 33 aus dem zweiten Sonnenrad 33 a, der linken Hälfte des Drehkranzes 31 und drei zweiten Planetenrädern 33 b, die in das zweite Sonnenrad 33 a und den Drehkranz 31 eingreifen. Die zweiten Planetenräder 33 b sind drehbar an einem scheibenähnlichen Flansch 33 c gelagert, der einstückig mit einem röhrenförmigen Teil 33 e verbunden ist. Das Teil 33 e ist mit der Hilfe einer Kerbverzahnung auf einem Bereich des Kerbverzahnungsbereiches 4 a der Ausgangswelle 4 befestigt. Außerdem ist das Teil 33 e durch einen radialen Bolzen 33 d an der Ausgangswelle 4 befestigt.

Wenn daher ein Lenkdrehmoment an die Eingangswelle 1 angelegt wird, empfängt die Ausgangswelle 4 neben dem von der Eingangswelle 1 auf sie über den Torsionsstab 8 übertragenen Lankdrehmoment ein Hilfsdrehmoment, das durch den Gleichstrommotor 20, der um die Ausgangswelle 4 herum angeordnet ist, entwickelt wird und durch den Untersetzungsmechanismus übertragen wird. Als Ergebnis wird eine leistungsunterstützende Funktion der elektrischen Servolenkvorrichtung 200 erreicht.

Aus der Fig. 4A geht hervor, daß dann, wenn die relative Winkelverschiebung zwischen der Eingangswelle 1 und der Ausgangswelle 4 auf einen vorbestimmten Winkel (etwa 10° bei dieser Ausführungsform) vergrößert wird, die sich in Umfangsrichtung bewegenden Seitenflächen der axialen Aushöhlungen 1 c des axialen inneren Endbereiches 1 b der Eingangswelle 1 an den entsprechenden Seitenflächen 4 c des axialen inneren Endbereiches 4 b der Ausgangswelle 4, die in Umfangsrichtung verriegeln, angrenzen, um dort verriegelt zu werden. Dadurch wird verhindert, daß die relative Winkelverschiebung weiter vergrößert wird, wobei dann die Drehung der Eingangswelle 1, d. h. das auf sie einwirkende Lenkdrehmoment, mechanisch und direkt zur Ausgangswelle 4 übertragen wird. Mit anderen Worten wird durch eine derartige Verriegelungsstruktur zwischen der Eingangswelle 1 und der Ausgangswelle 4 und durch den Torsionsstab 8 in der Servolenkvorrichtung 200 ein Sicherheitsmechanismus gebildet.

Im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2A bis 2D werden nun der Aufbau und die Funktion des Antriebssteuerkreises 100 beschrieben, der die elektrische Servolenkvorrichtung 200 steuert.

Wie dies in der Fig. 1 dargestellt ist, besteht der Antriebssteuerkreis 100 aus einem Kreis 70, der für das Lenkdrehmoment repräsentative Signale erzeugt und ein Paar von Ausgangssignalen Vr, Vl empfängt, die von der Einrichtung 13 zur Ermittlung des Lenkdrehmomentes ausgesendet werden, und einer treibenden Steuerschaltung 80 für den Gleichstrommotor 20, der das Lenkdrehmoment repräsentierende Signale Sdr, Sdl und Sa vom Kreis 70 empfängt. Der Kreis 70 kann dabei das Paar der Signale für die Richtung des Lenkdrehmomentes Sdr, Sdl und ein die Größe des Lenkdrehmomentes anzeigendes Signal Sa in Übereinstimmung mit den Ausgangssignalen Vr, Vl erzeugen. Die treibende Steuerschaltung 80 kann eine Ankerspannung Va einer gesteuerten Polarität an den Gleichstrommotor 20 anlegen und dadurch einen Ankerstrom Io in Übereinstimmung mit den Signalen Sdr, Sdl und Sa an den Gleichstrommotor 20 liefern.

Zuerst wird der Kreis 70 zur Erzeugung der das Lenkdrehmoment darstellenden Signale beschrieben.

Der Differentialtransformator 14 der Einrichtung 13 zur Ermittlung des Lenkdrehmomentes weist eine Primärwicklung 14 a und ein Paar von Sekundärwicklungen 14 b, 14 c auf.

Die Primärwicklung 14 a wird mit einem Wechselstromsignal einer vorbestimmten Frequenz erregt, die von einem Oszillator 34 zugeführt wird. Die Sekundärwicklungen 14 b, 14 c können die Ausgangssignale Vr, Vl in der Form eines Paares von Wechselspannungssignalen mit einer sich in Übereinstimmung mit der axialen Bewegung des beweglichen Teiles 15 des Differentialtransformators 14 unterschiedlich ändernden Amplitude aussenden. Die Ausgangssignale Vr, Vl von den Sekundärwicklungen 14 b, 14 c werden zuerst durch ein Paar von Gleichrichtern 35 a, 35 b gleichgerichtet und durch ein Paar von Tiefpaßfiltern 36 a, 36 b geglättet, so daß sie in ein Paar von Gleichspannungssignalen Vr₁, Vl₁ umgewandelt werden.

Das Gleichspannungssignal Vr₁ wird an einen positiven Eingangsanschluß eines Subtrahiergliedes 37 und an einen negativen Eingangsanschluß eines weiteren Subtrahiergliedes 38 angelegt. Das Gleichspannungssignal Vl₁ wird an einen negativen Eingangsanschluß des Subtrahiergliedes 37 und an einen positiven Eingangsanschluß des Subtrahiergliedes 38 angelegt.

Bei der voranstehenden Ausführungsform kann das bewegliche Teil 15 die neutrale Position, die in der Fig. 1 durch Xo bezeichnet ist, einnehmen, wenn die relative Winkelverschiebung zwischen der Eingangswelle 1 und der Ausgangswelle 4 Null beträgt, wenn kein Lenkdrehmoment an die Eingangswelle 1 angelegt wird. Außerdem kann es sich in Fig. 4B nach rechts, d. h. in Fig. 4C nach oben bewegen, wenn die Eingangswelle 1 von der Seite des Lenkrades gesehen, relativ zur Ausgangswelle 4 nach rechts gedreht wird, wobei auf die Welle 4 eine Last ausgeübt wird, während ein im Uhrzeigersinn wirkendes Lenkdrehmoment an die Eingangswelle 1 angelegt wird. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß, wie dies in der Fig. 1 dargestellt ist, eine vertikale Richtung des beweglichen Teiles 15 mit seiner vertikalen Richtung in Fig. 4C zusammenfällt. Wenn daher die Eingangswelle 1 im Uhrzeigersinn relativ zur Ausgangswelle 4 gedreht wird, wird das bewegliche Teil 15 in eine Aufwärtsrichtung +X in der Fig. 1 bewegt. Im Gegensatz dazu wird, wenn die Eingangswelle 1 von der Seite des Lenkrades gesehen entgegen dem Uhrzeigersinn relativ zur Ausgangswelle 4 gedreht wird, wobei eine Last auf die Ausgangswelle 4 ausgeübt wird, während das entgegen dem Uhrzeigersinn wirkende Lenkdrehmoment an die Eingangswelle 1 angelegt wird, das bewegliche Teil 15 in eine Abwärtsrichtung -X in Fig. 1 bewegt.

Als Ergebnis werden unter der Bedingung, daß das bewegliche Teil 15 in die neutrale Position Xo als eine Ursprungsposition gebracht wird, beide Gleichspannungssignale Vr₁, Vl₁ in der Form eines vorbestimmten Pegels oder Ursprungspegels vorgegeben. Wenn das bewegliche Teil 15 aus der neutralen Position Xo in Fig. 1 vertikal bewegt wird, werden die Spannungswerte der Gleichspannungssignale Vr₁, Vl₁ in Übereinstimmung mit der vertikalen Bewegung von dem Ursprungspegel aus unterschiedlich geändert.

Wenn beispielsweise in der Einrichtung 13 zur Ermittlung des Lenkdrehmomentes das bewegliche Teil 15 in Fig. 1 nach oben verschoben wird, wobei die Eingangswelle 1 relativ zur Ausgangswelle 4 im Uhrzeigersinn gedreht wird, weist das Gleichspannungssignal Vr₁ einen Spannungspegel auf, der um einen Anstiegsbetrag größer ist als der Ursprungspegel, der proportional zur Aufwärtsverschiebung des beweglichen Teils 15 ist, während bewirkt wird, daß der Pegel der Spannung des Gleichspannungssignales Vl₁ entsprechend fällt. Wenn im Gegensatz dazu das bewegliche Teil 15 in Fig. 1 nach unten verschoben wird, wobei die Eingangswelle 1 relativ zur Ausgangswelle 4 entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn gedreht wird, wird der Pegel der Spannung des Gleichspannungssignals Vl₁ von dem Ursprungspegel proportional zur Abwärtsverschiebung des Teiles 15 angehoben, während das Gleichspannungssignal Vr₁ in einer entsprechenden Weise verkleinert wird.

Außerdem wird am Subtrahierglied 37 ein Spannungssignal Vr₂ derart ausgegeben, daß Vr₂=Vr₁-Vl₁ gilt, und wird am Subtrahierglied 38 ein weiteres Spannungssignal Vl₂ derart ausgegeben, daß Vl₂=Vl₁-Vr₁ gilt.

In diesem Zusammenhang ist das Subtrahierglied 37 so aufgebaut, daß das von ihm ausgegebene Spannungssignal Vr₂ im wesentlichen auf einem Null-Volt-Pegel an der positiven Seite gehalten wird, ohne daher negativ zu werden, während der Pegel des Gleichspannungssignales Vr₁ niedriger ist als der des Gleichspannungssignales Vl₁. In einer ähnlichen Weise wird das vom Subtrahierglied 38 ausgegebene Spannungssignal Vl₂ im wesentlichen auf dem Null-Volt-Pegel an der positiven Seite gehalten, ohne daher negativ zu werden, während der Pegel des Gleichspannungssignales Vl₁ niedriger ist als der des Gleichspannungssignales Vr₁. Als Ergebnis werden unter der Bedingung, daß das bewegliche Teil 15 in die neutrale Position Xo gebracht ist, die Spannungssignale Vr₂, Vl₂ der Subtrahierglieder 37, 38 beide im wesentlichen auf dem Null-Volt-Pegel an der positiven Seite gehalten.

Das Spannungssignal Vr₂ des Subtrahiergliedes 37 wird einem Spannungsvergleicher 39 und einem OR-Kreis 40 eingegeben. Das Spannungssignal Vl₂ des Subtrahiergliedes 38 wird einem anderen Spannungsvergleicher 41 und dem OR-Kreis 40 eingegeben.

Durch den OR-Kreis 40 werden die Spannungssignale Vr₂, Vl₂ logisch addiert, so daß sich ein die Größe des Lenkdrehmomentes anzeigendes Signal Sa ergibt und vom OR-Kreis 40 ausgegeben wird. Dieses Signal Sa weist die Form eines Spannungssignales auf, dessen Pegel proportional zur Größe des auf die Eingangswelle 1 einwirkenden Lenkdrehmomentes Ti ist.

An den Spannungsvergleichern 39, 41 werden die Signale Sdr, Sde für die Richtung des Lenkdrehmomentes Ti erhalten und jeweils ausgesendet, wobei die Sa-Signale Sdr, Sdl die Form von logischen Spannungssignalen aufweisen, die jeweils einen niedrigen Pegel "low" aufweisen, wenn der Pegel des Spannungssignales Vr₂ oder Vl₂ kleiner ist als eine vorbestimmte Bezugsspannung Vc und einen hohen Pegel "high" aufweisen, wenn der Pegel des Spannungssignales Vr₂ oder Vl₂ nicht kleiner ist als die Bezugsspannung Vc.

Wenn daher die Eingangswelle 1 relativ zur Ausgangswelle 4 im Uhrzeigersinn gedreht wird, werden die Signale Sdr, Sdl für die Richtung des Lenkdrehmomentes von den Spannungsvergleichern 39, 41 auf den hohen Pegel und den niedrigen Pegel jeweils eingestellt. Im Gegensatz dazu werden, wenn die Eingangswelle 1 entgegen dem Uhrzeigersinn relativ zur Ausgangswelle 4 gedreht wird, das Signal Sdr auf den niedrigen Pegel und das Signal Sdl auf den hohen Pegel gesetzt. Als Ergebnis kann die Richtung der Relativdrehung der Eingangswelle 1 in Bezug auf die Ausgangswelle 4 aus dem logischen Zustand, d. h. aus dem Zustand "high" oder "low" der genannten Signale Sdr, Sdl identifiziert bzw. bestimmt werden.

Die Signale Sdr, Sdl und das Signal Sa weisen charakteristische Kurven auf, die in der in den Fig. 2A und 2B, 2C jeweils gezeigten Weise geneigt und abgestuft sind.

Wie dies in der Fig. 2A dargestellt ist, liegt eine obere Grenze des die Größe des Signales Sa an einem Spannungspegel Vk, der einer Winkelverschiebung der Eingangswelle 1 relativ zur Ausgangswelle 4 bis zur vorbestimmten Verriegelungsposition (annähernd 10°) entspricht, in der der Sicherheitsmechanismus, der aus den jeweiligen axialen inneren Endbereichen 1 b, 4 b dieser Wellen 1, 4 besteht, wirksam wird und verhindert, daß die relative Winkelverschiebung zwischen diesen Wellen 1, 4 größer wird.

Es ergeben sich für die Signale Sdr, Sdl für die Richtung des Lenkdrehmomentes jeweils Totzonen, die in den Fig. 2B und 2C mit den Bezugszeichen D₁ und D₂ bezeichnet sind.

Die Signale Sdr, Sdl und Sa werden vom Kreis 70 an die treibende Steuerschaltung 80 angelegt.

Im folgenden wird die treibende Steuerschaltung 80 im Zusammenhang mit der Fig. 1 erläutert.

Das Signal Sa wird einem positiven Eingangsanschluß eines Differenzverstärkers 49 zugeführt, an dessen negativem Eingangsanschluß ein zurückgekoppeltes Signal Vf entsprechend der Ankerspannung angelegt wird.

Dieses Signal Vf entsprechend der Ankerspannung wird auf die folgende Weise erhalten. Die Ankerspannung Va des Gleichstrommotors 20, die eine gesteuerte Polarität aufweist, wie dies später ausführlich erläutert werden wird, wird in der Form eines Spannungsanstieges zwischen einem Paar von Anschlüssen 20 a, 20 b des Gleichstrommotors 20 erzeugt. Die Potentiale der Anschlüsse 20 a, 20 b werden jeweils als Spannungssignale Var, Val herausgeführt. Das Spannungssignal Var vom Anschluß 20 a wird an den positiven Eingangsanschluß eines Subtrahiergliedes 50 und an den negativen Eingangsanschluß eines weiteren Subtrahiergliedes 51 angelegt. Das Spannungssignal Val vom Anschluß 20 b wird an einen negativen Eingangsanschluß des Subtrahiergliedes 50 und an einen positiven Eingangsanschluß des Subtrahiergliedes 51 angelegt. In den Subtrahiergliedern 50, 51 werden die Spannungssignale Var, Val jeweils zur Erzeugung von Spannungssignalen Var′, Val′ verarbeitet, die von den Subtrahiergliedern 50, 51 ausgesehendet werden. Die Ausgangssignale Var′, Val′ der Subtrahierglieder 50, 51 werden einem OR-Kreis 52 eingegeben, in dem sie zur Erzeugung eines Spannungssignales Va′, das den Spannungsanstieg zwischen den Anschlüssen 20 a, 20 b als den absoluten Wert der Ankerspannung Va darstellt, logisch addiert werden. Das Spannungssignal Va′ wird über ein Tiefpaßfilter 53 ausgesendet, in dem es zur Erzeugung des zuvor genannten Signales Vf geglättet wird.

In dem Differenzverstärker 49, der das Signal Sa und das Signal Vf empfängt, wird die Differenz zwischen diesen Signalen Sa und Vf gebildet, die dann verstärkt und als ein Gleichspannungssignal Sa′ vom Verstärker 49 ausgesendet wird. Das Gleichspannungssignal Sa′ wird einem positiven Eingangsanschluß eines Vergleichers 54 zugeführt, in dem es mit einem dreieckförmigen Spannungsimpulssignal Vt verglichen wird, das an einen negativen Eingangsanschluß des Vergleichers 54 von einem Dreieckwellengenerator 55 angelegt wird. Dadurch wird ein rechteckiges Impulssignal Sa′′ erzeugt und vom Vergleicher 54 ausgesendet.

Das Impulssignal Sa′′ wird als ein Spannungssignal ausgesendet, das einen Ursprungspegel Vcc aufweist, wenn der Pegel des Gleichspannungssignals Sa′ größer ist als das dreieckförmige Spannungsimpulssignal Vt. Wie dies beispielhaft in der Fig. 2D dargestellt ist, wird demgemäß das Impulssignal Sa′′ des Vergleichers 54 in der Form eines Rechteckimpulssignales erzeugt, dessen Frequenz mit dem Spannungsimpulssignal Vt und einer sind ändernden Impulsbreite W₁ proportional zum Spannungspegel des Gleichstromsignales Sa′, das vom Verstärker 49 ausgesendet wird, synchronisiert wird.

Wie dies aus der Fig. 2D hervorgeht, weist das Impulssignal Sa′′ eine Durchschnittsspannung bzw. eine effektive Spannung VM₁ derart auf, daß VM₁=VCC×(W₁/Wo) gilt, wobei Wo die Impulsdauer des mit dem Signal Vt synchronisierten Impulssignales Sa′′ ist. Die Durchschnittsspannung VM₁ des Impulssignales Sa′′ ist proportional zum Spannungspegel des Gleichspannungssignales Sa′.

Das Impulssignal Sa′′ wird an einen Schaltkreis 48 angelegt, der zur Steuerung eines Brückenkreises 47 vorgesehen ist, der ihm nachgeschaltet ist. An den Schaltkreis 48 werden auch die Signale Sdr, Sdl für die Richtung des Lenkdrehmomentes angelegt. Der Schaltkreis 48 kann bewirken, daß der Brückenkreis 47 die Ankerspannung Va dem Gleichstrommotor 20 mit einer gesteuerten Polarität an den Klemmen einprägt, wobei die Ankerspannung Va einen effektiven Wert aufweist, der der Durchschnittsspannung VM₁ des Impulssignales Sa′′ entspricht, wie dies später erläutert werden wird.

Der Schaltkreis 48 sendet die Steuersignale, die später beschrieben werden, über vier Anschlüsse 48 a, 48 b, 48 c, 48 d aus, die mit den Basisanschlüssen von vier npn-Transistoren 43, 44, 45, 46 verbunden sind, die die vier Brückenzweige des Brückenkreises 47 bilden. Der Brückenkreis 47 ist als Schaltkreis aufgebaut, der die Polarität und die effektive Spannung bestimmt, wobei die Transistoren 43 bis 46 als Schaltelemente verwendet werden. In dem Brückenkreis 47 weist die Seite mit den Transistoren 43, 45 einen zwischen diesen Transistoren herausgeführten Anschluß 47 a auf, der als ein Anschluß an der Versorgungsseite mit einem positiven Anschluß +V einer nicht dargestellten Versorgungsquelle verbunden ist. Die Seite mit den Transistoren 44, 46 weist einen zwischen diesen Transistoren herausgeführten Anschluß 47 b auf, der als ein erdseitiger Anschluß mit Masse verbunden ist. Vom Zweig mit den Transistoren 43, 44 und vom Zweig mit den Transistoren 45, 46 werden jeweils zwischen den entsprechenden Transistoren Anschlüsse 47 c, 47 d herausgeführt, die als ein Paar von Ausgangsanschlüssen, deren Polarität in Übereinstimmung mit den Ein-Aus-Zuständen der Transistoren 43-46 umschaltbar ist, mit den Anschlüssen 20 a, 20 b des Gleichstrommotors 20 jeweils verbunden sind.

Der Schaltkreis 48 ist so aufgebaut, daß er das rechteckförmige Impulssignal Sa′′ zu den Basisanschlüssen der Transistoren 43, 46 führt, wenn das Signal Sdr für die Richtung des Lenkdrehmomentes einen hohen Pegel "high" aufweist und wenn das Signal Sdl für die Richtung des Lenkdrehmomentes einen niedrigen Pegel "low" aufweist. Im Gegensatz dazu legt der Schaltkreis 48 das Impulssignal Sa′′ an die Basisanschlüsse der Transistoren 44, 45 an, wenn das genannte Signal Sdr den niedrigen Pegel "low" und das genannte Signal Sdl den hohen Pegel "high" aufweisen.

Wenn beispielsweise das Signal Sdr für die Richtung des Lenkdrehmomentes auf den hohen Pegel eingestellt wird, wobei vom Lenkrad auf die Eingangswelle 1 das Lenkdrehmoment im Uhrzeigersinn angelegt wird, wird das Impulssignal Sa′′ vom Vergleicher 54 an die Basisanschlüsse der Transistoren 43, 46 angelegt, wodurch diese eingeschaltet werden, so daß die Ankerspannung Va mit einer solchen Polarität an den Gleichstrommotor 20 angelegt wird, daß der Ankerstrom Io in der Richtung A der Fig. 1 fließt. Dadurch wird der Rotor 26 des Gleichstrommotors 20 so angesteuert, daß er sich im Uhrzeigersinn in Übereinstimmung mit der Richtung der Drehung der Eingangswelle 1 relativ zur Ausgangswelle 4 dreht. Als Ergebnis wird das im Uhrzeigersinn wirkende Drehmoment des Rotors 26 über den Untersetzungsmechanismus 32, 33 derart übertragen, daß es als Hilfsdrehmoment an die Ausgangswelle 4 angelegt wird.

Im Gegensatz dazu wird, wenn das Signal Sdl für die Richtung des Lenkdrehmomentes auf den hohen Pegel eingestellt wird, wobei von dem Lenkrad an die Eingangswelle 1 ein Lenkdrehmoment entgegen dem Uhrzeigersinn angelegt wird, das Impulssignal Sa′′ an die Basisanschlüsse der Transistoren 44, 45 angelegt, wodurch diese eingeschaltet werden, so daß die Ankerspannung Va an den Gleichstrommotor 20 mit einer solchen Polarität angelegt wird, daß der Ankerstrom Io in der Richtung B der Fig. 1 angelegt wird. Dadurch wird der Rotor 26 des Gleichstrommotors 20 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Als Ergebnis wird ein entgegen dem Uhrzeigersinn wirkendes Drehmoment des Rotors 26 über den Untersetzungsmechanismus 32, 33 derart übertragen, daß es als Hilfsdrehmoment an die Ausgangswelle 4 angelegt wird.

Der effektive Wert der an den Gleichstrommotor 20 angelegten Ankerspannung Va entspricht daher der Durchschnittsspannung VM₁ des Impulssignales Sa′′ und ist daher proportional zum Spannungspegel des die Größe des Lenkdrehmomentes anzeigenden Signales Sa.

In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß unter der Bedingung, daß das bewegliche Teil 15 die Einrichtung 13 zur Ermittlung des Lenkdrehmomentes in die neutrale Position Xo der Fig. 1 gebracht ist, ohne daß ein Lenkdrehmoment an die Eingangswelle 1 angelegt wird, das Signal Sa in der Nähe des Null-Volt-Pegels gehalten wird und beide Signale Sdl, Sdr für die Richtung des Lenkdrehmomentes auf die niedrigen Pegel eingestellt werden, so daß keiner der Transistoren 43 bis 46 des Brückenkreises 47 eingeschaltet wird. Aus diesem Grunde bleibt die Ankerspannung Va auf einem Null-Volt- Pegel, wie dies aus den Fig. 2A bis 2C hervorgeht.

Bei einer derartigen Anordnung kann die treibende Steuerschaltung 80 an den Gleichstrommotor 20 ein Steuersignal als Ankerspannung Va anlegen, das einen effektiven Wert besitzt, der proportional zum Spannungspegel des Signales Sa ist.

Außerdem wird, wie dies bereits beschrieben wurde, ein Signal Vf entsprechend der Ankerspannung Va zu dem Signal Sa zurückgekoppelt.

Im folgenden wird die Steuerung des Gleichstrommotors 20 im Zusammenhang mit dem Signal Vf ausführlicher erläutert.

Die Spannungssignale Var′, Val′, die von den Subtrahiergliedern 50, 51 ausgesendet werden, werden in der folgenden Form geliefert:

Var′=A₁×(Var-Val)

und

Val′=A₁×(Val-Var)

wobei A₁ einen Verstärkungsfaktor bezeichnet, der so beschaffen ist, daß die Spannung der genannten Signale Var′ oder Val′ im wesentlichen gleich Null an der positiven Seite wird, ohne daß negative Werte erreicht werden, wenn Var<Val für das Subtrahierglied 50 oder Var<Val für das Subtrahierglied 51 ähnlich wie in dem Fall der obengenannten Subtrahierglieder 37, 38 gilt.

Das Spannungssignal Va′ vom OR-Kreis 52 ergibt sich dadurch, daß die logische Summe der obengenannten Spannungssignale Var′, Val′ gebildet wird. Es weist daher immer einen Spannungspegel auf, der dem absoluten Wert der Ankerspannung Va entspricht. Das Spannungssignal Va′ ergibt sich in der Form eines Effektivwertes, der dem Anker des Gleichstrommotors 20 so eingeprägt wird, daß gilt:

Va′=A₁×/Var-Val/=A₁×/Va/

Das Signal Vf ist ein geglättetes Signal dieses Spannungssignales Va′. Es gilt:

Vf=Va′=A₁×/Va/

Es wird festgestellt, daß in der treibenden Steuerschaltung 80 die Ankerspannung Va durch das Signal Vf, das zu dem Signal Sa zurückgekoppelt wird, stabilisiert wird, so daß ihr Effektivwert proportional zur Spannung des genannten Signals Sa ist.

Unter der Bedingung, daß der Rotor 26 des Gleichstrommotors 20 in einer Drehrichtung mit der so eingeprägten Ankerspannung Va gedreht wird, folgt, wenn der Durchschnittswert als Effektivwert des Ankerstroms Io Im ist, der Innenwiderstand des Motors 20 Rm (<0) beträgt und die Induktionsspannung als elektromotorische Kraft des Motors 20 Vs ist:

Va=Im×Rm+Vs (1)

Außerdem ergibt sich für den Gleichstrommotor 20, wenn N die Drehzahl in Umdrehungen pro Minute ist und Ke der Koeffizient der Induktionsspannung in Volt pro Umdrehungen pro Minute ist, daß die Induktionsspannung Vs in Volt die folgende Beziehung zur Drehzahl N aufweist:

Vs=Ke×N (2)

Durch Einsetzen der Gleichung (2) in die Gleichung (1) ergibt sich:

Va=Im×Rm+Ke×N (3)

In der bisher beschriebenen elektrischen Servolenkvorrichtung 200 wird, unter einer Bedingung, daß die auf die Ausgangswelle 4 an der Seite der Straßenoberfläche ausgeübte Last eine konstante Größe Tr aufweist, wenn das zur Drehung des Lenkrades und daher der Eingangswelle 1 erforderliche Betriebslenkdrehmoment Th für eine relativ hohe Drehzahl Nh (Umdrehungen pro Minute) und Tl für eine relativ niedrige Drehzahl Nl (Umdrehungen pro Minute) ist, die Beziehung dazwischen folgendermaßen bestimmt. In diesem Zusammenhang werden nachfolgend ein Index "low" oder "l", der sich auf die niedrige Drehzahl bezieht und ein begleitender Index "h", der sich auf die hohe Drehzahl bezieht, verwendet.

Aus der voranstehenden Definition ergibt sich:

Nh<Nl (4)

Die Anwendung der obengenannten Indices auf die Gleichung (3) ergibt:

Vah=Ih×Rm+Ke×Nh′ (5)

und

Va low=Il×Rm+Ke×Nl′ (6)

Dabei bezeichnen Nh′ und Nl′ hohe und niedrige Drehzahlen (Umdrehungen pro Minute) des Gleichstrommotors 20.

Da andererseits die Eingangswelle 1 über den Torsionsstab 8 mit der Ausgangswelle 4 verbunden ist und zudem auch der Rotor 26 über den Untersetzungsmechanismus 32, 33 mit der Ausgangswelle 4 verbunden ist, muß die Drehzahl N des Gleichstrommotors 20 der Anzahl der Umdrehungen pro Zeiteinheit der Eingangswelle 1 entsprechen.

Beispielsweise können für eine Einheitsumdrehungszahl pro Zeiteinheit der Eingangswelle 1, d. h. für eine Umdrehung pro Minute der Eingangswelle 1, wenn bewirkt wird, daß der Gleichstrommotor 20 sich mit einer Drehzahl von K₂ Umdrehungen pro Minute dreht, die Faktoren Nh′ und Nl′ der Gleichungen (5) und (6) folgendermaßen ausgedrückt werden:

Nh′=K₂×Nh und Nl′=K₂×Nl

Durch Einführen eines einzigen Faktors K₃ anstelle des Produktes Ke×K₂ können die Gleichungen (5) und (6) folgendermaßen umgeschrieben werden:

Vah=Ih×Rm+K₃×Nh (7)

und

Val=Il×Rm+K₃×Nl (8)

Wie dies bereits beschrieben wurde, weist die Ankerspannung Va einen sich ändernden Effektivwert auf, der proportional zur Größe des Lenkdrehmomentes Ti ist, das auf die Eingangswelle 1 einwirkt. Aus diesem Grunde folgt, wenn der Proportionalitätsfaktor dazwischen oder ein schein- bzw. offenbarer Verstärkungsfaktor an den Kreisen 70, 80 A₃ ist:

Vah=A₃×Th (9)

und

Va low=A₃×Tl (10)

Durch Einsetzen der Gleichungen (9) und (10) in die Gleichungen (7) und (8) ergibt sich:

A₃×Th=Ih×Rm+K₃×Nh (11)

und

A₃×Tl=Il×Rm+K₃×Nl (12)

Der Gleichstrommotor 20 entwickelt elektromagnetisch ein Drehmoment und legt dieses als Hilfsdrehmoment To an die Ausgangswelle 4 an. Dieses Hilfsdrehmoment To ist bezüglich seiner Größe proportional zu dem Effektivwert als Durchschnittswert Im des Ankerstromes Io. In der Servolenkvorrichtung 200, durch die ein Straßenrad (nicht dargestellt) durch das Lenkrad gelenkt wird, muß die in der Form des Drehmomentes Tr an der Seite der Straßenoberfläche ausgeübte Last mit der Summe des auf die Eingangswelle 1 einwirkenden Lenkdrehmomentes Ti und des Hilfsdrehmomentes To, das vom Gleichstrommotor 20 angelegt wird, ausgeglichen werden. Es gilt daher:

Tr=Th+K₄×Ih (13)

und

Tr=Tl+K₄×Il (14)

Dabei bezeichnet K₄ den Proportionalitätsfaktor zwischen dem Ankerstrom Im des Motors 20 und dem Hilfsdrehmoment To desselben.

Durch Abziehen der Gleichung (12) von der Gleichung (11) an beiden Seiten und Ordnen der Ergebnisse durch Ersetzen der Faktoren Ih und Il gemäß einer Reduzierung aus den Gleichungen (13) und (14) ergibt sich:

Th-Tl=K₃×(NH-Nl)/(A₃+Rm/K₄) (15)

Unter den Faktoren auf der rechten Seite der obigen Gleichung (15) bezeichnet Rm eine positive Konstante. A₃, K₃ und K₄ sind ebenfalls positiv. Außerdem ergibt sich aus der Gleichung (4) Nh-Nl<0. Die rechte Seite der Gleichung (15) wird daher positiv, wenn sie zahlenmäßig abgeschätzt wird.

Aus der Gleichung (15) ergibt sich daher

Th-Tl<0

Es gilt daher:

Th<Tl (15′)

Aus der Gleichung (15′) geht hervor, daß in der elektrischen Servolenkvorrichtung 200, in der die Eingangswelle 1 mechanisch im wesentlichen über den Torsionsstab 8 mit der Ausgangswelle 4 verbunden ist und in der außerdem an den Gleichstrommotor 20 die Ankerspannung Va angelegt wird, deren Effektivwert proportional zur Größe des Lenkdrehmomentes Ti ist, das auf die Eingangswelle 1 einwirkt, eine solche Wirkung erreicht wird, daß, wenn die auf der Seite der Straßenoberfläche ausgeübte Last Tr konstant gehalten wird, das zur Drehung des Lenkrades erforderliche Betriebslenkdrehmoment Th bei der relativ hohen Drehzahl Nh bezüglich seiner Größe größer gemacht wird als das geforderte Betriebslenkdrehmoment Tl zur Drehung des Lenkrades bei der relativ niedrigen Drehzahl Nl.

Daß das Lenkdrehmoment Th größer ist als das Lenkdrehmoment Tl bedeutet, daß dann, wenn die Geschwindigkeit der Drehung des Lenkrades größer wird, die Lenkreaktion größer wird. Dadurch wird das Lankrad nur umso mehr wirksam.

Bei der vorangehenden Ausführungsform der vorliegenden Servolenkvorrichtung 200 sind die Eingangswelle 1 und die Ausgangswelle 4 im wesentlichen koaxial zueinander angeordnet und mechanisch im wesentlichen miteinander über den Torsionsstab 8 verbunden, der koaxial zu beiden Wellen 1, 4 angeordnet ist. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß bei einem modifizierten Beispiel der Ausführungsform eine willkürlich angeordnete Eingangswelle und eine willkürlich angeordnete Ausgangswelle vorteilhafterweise miteinander über eine Kombination notwendiger mechanischer Verbindungsglieder, wie beispielsweise durch eine Zugstange und durch ein Universalgelenk, miteinander verbunden sein können.

Claims (4)

1. Elektrische Servolenkvorrichtung (200) für Kraftfahrzeuge mit einer Eingangswelle (1), die wirksam mit einem Lenkrad verbunden ist, einer Ausgangswelle (4), die wirksam mit einem gelenkten Rad verbunden ist, einem Zwischenverbindungsteil (8), das im wesentlichen mechanisch die Eingangswelle (1) und die Ausgangswelle (4) miteinander verbindet, einem Gleichstrommotor (20), der wirksam ein Hilfsdrehmoment an die Ausgangswelle (4) anlegt, einer Einrichtung (13) zur Ermittlung des auf die Eingangswelle (1) einwirkenden Lenkdrehmomentes (Ti) und einer treibenden Steuerschaltung (80), die an den Gleichstrommotor (20) ein Antriebssteuersignal in Übereinstimmung mit einem aus dem Ausgangssignal (Vr, Vl) von der Einrichtung (13) zur Ermittlung des Lenkdrehmomentes (Ti) abgeleiteten, die Größe des Lenkdrehmomentes (Ti) anzeigenden Signales (Sa) anlegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebssteuersignal eine Ankerspannung (Va) des Gleichstrommotors (20) ist, die proportional zur Größe des auf die Eingangswelle (1) einwirkenden Lenkdrehmomentes (Ti) ist, und daß die treibende Steuerschaltung (80) einen Rückkopplungskreis (50, 51, 52, 53) aufweist, durch den ein Signal (Vf) entsprechend der Ankerspannung (Va) zu dem in die treibende Steuerschaltung (80) eingeführten, die Größe des Lenkdrehmomentes (Ti) anzeigenden Signals (Sa) zur Differenzbildung zurückgekoppelt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kreis (70) vorgesehen ist, der das Ausgangssignal (Vr, Vl) von der Einrichtung (13) zur Ermittlung des Lenkdrehmomentes (Ti) empfängt und aus diesem ein Signal (Sdr, Sdl) für die Richtung des Lenkdrehmomentes (Ti) und das die Größe des Lenkdrehmomentes (Ti) anzeigende Signal (Sa) erzeugt, und daß die treibende Steuerschaltung (80) das Signal (Sdr, Sdl) für die Richtung des Lenkdrehmomentes (Ti) und das die Größe des Lenkdrehmomentes (Ti) anzeigende Signal (Sa) empfängt und dem Gleichstrommotor (20) die Ankerspannung (Va) mit einer Polarität einprägt, die von dem Signal (Sdr, Sdl) für die Richtung des Lenkdrehmomentes (Ti) abhängt.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangswelle (1) und die Ausgangswelle (4) im wesentlichen koaxial zueinander angeordnet sind und daß das Zwischenverbindungsteil (8) ein Torsionsstab (8) ist, der koaxial sowohl zur Eingangswelle (1) als auch zur Ausgangswelle (4) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Untersetzungsmechanismus (32, 33) zur Übertragung des von dem Gleichstrommotor (20) entwickelten Hilfsdrehmomentes an die Ausgangswelle (4) mit einer untersetzten Drehzahl vorgesehen ist.