DE3601851A1

DE3601851A1 - Elektrisches leistungssteuersystem fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3601851A1
Application number: DE19863601851
Authority: DE
Inventors: Yasuo Shimizu
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1985-01-22
Filing date: 1986-01-22
Publication date: 1986-07-31
Also published as: DE3601851C2; GB8601488D0; GB2170157A; FR2576266B1; CA1260844A; FR2576266A1; US4715461A; GB2170157B

Description

^ :.-::.■■ ^; -^: 360T851

. 6.

Elektrisches Lexstungssteuersystem für Kraftfahrzeuge

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen ein Leistungssteuersystem für Kraftfahrzeuge. Insbesondere betrifft die Erfindung ein elektrisches Leistungssteuersystem für Kraftfahrzeuge, das ein Hilfsdrehmoment zur Steuerung durch eine einen elektrischen Motor verwendende Steuerservoeinheit erzeugt.

Im Hinblick auf Probleme von hydraulischen LeistungsSteuersystemen, die beispielsweise darin bestehen, daß ihr Aufbau kompliziert ist, wurde kürzlich eine Vielzahl von elektrischen Leistungssteuersystemen für Kraftfahrzeuge vorgeschlagen. Beispielsweise ist in der japanischen Auslegungsschrift 59-70257 ein elektrisches Leistungssteuersystem für Kraftfahrzeuge beschrieben, bei dem die Steuerung analog erfolgt.

Dieses elektrische Leistungssteuersystem für Kraftfahrzeuge enthält eine Eingangswelle als eine Steuerwelle, die mit dem Steuerrad verbunden ist, eine Ausgangswelle, die über ein Universalgelenk mit der Eingangswelle und über einen Zahnstangengetriebemechanismus mit einer Zug- bzw. Spurstange eines gesteuerten Rades verbunden ist, einen elektrischen Motor, der ein Hilfsdrehmoment über ein Untersetzungsgetriebe an die Ausgangswelle anlegt, einen Mechanismus zur Ermittlung des Drehmomentes, der an der Eingangswelle ange-

ordnet ist, um das auf die Eingangswelle einwirkende Steuerdrehmoment zu ermitteln, und einen Antriebssteuerkreis, der auf der Grundlage eines Ermittlungssignales von dem Mechanismus zur Ermittlung des Drehmomentes ein Signal für die Größe des Drehmomentes und ein Signal für die Richtung des Drehmomentes, die die Größe und die Richtung des Steuerdrehmomentes, das auf die Eingangswelle einwirkt, jeweils darstellen, erzeugen kann. Bei diesem System wird dem elektrischen Motor ein Ankerstrom proportional zum Signal für die Größe des Drehmomentes und in Übereinstimmung mit der Leitungsrichtung des Signales für die Richtung des Drehmomentes zugeführt. Der Mechanismus zur Ermittlung des Drehmomentes besteht aus einem Dehnungsmessersensor.

Bei einer derartigen Anordnung wird dann, wenn das Steuerrad betätigt wird, an die Ausgangswelle ein angemessenes Hilfsdrehmoment vom elektrischen Motor angelegt, so daß die Steueroperation erleichtert wird.

In dem beschriebenen elektrischen Leistungssteuersystem wird jedoch der Antrieb des elektrischen Motores derart gesteuert, daß das Hilfsdrehmoment, dessen Größe im wesentlichen proportional zu derjenigen des auf die Eingangswelle einwirkenden Steuerdrehmomentes ist, unabhängig von der Geschwindigkeit der Drehoperation des Steuerrades bzw. der Drehung des Steuerrades an die Ausgangswelle angelegt.

Bei dem beschriebenen Leistungssteuersystem besteht daher die Möglichkeit, daß die Steuergeschwindigkeit des Steuerrades und die Drehzahl des elektrischen Motores nicht immer in Bezug aufeinander gut angepaßt sind. Dies führt zur Neigung, daß ein optimales Steuergefühl nicht mehr erreicht wird.

· Kürzlich bestand eine Neigung Mikrocomputersysteme,

die grundsätzlich zur Verarbeitung digitaler Daten geeignet sind, als Steuervorrichtungen für verschiedene Arbeitssysteme zu verwenden, weil sie den Vorteil aufweisen, daß komplizierte Steuerfunktionen bei einem relativ einfachen Systemaufbau ausgeführt werden können.

Es ist daher wünschenswert, Mikrocomputersystema als Steuervorrichtung für ein derartiges beschriebenes Steuersystem anzuwenden.

Im allgemeinen kann jedoch ein Mikrocomputersystem nicht gleichzeitig viele Eingangssignale lesen und außerdem werden Prozeßschritte des Mikrocomputersystems sequentiell in Übereinstimmung mit einem Taktpuls des Systems ausgeführt. Als Ergebnis besteht eine Beschränkung oder ein Problem dahingehend, daß eine vorbestimmte Prozeßzeit erforderlich ist, um mit einem Microcomputersystem verschiedene Steuerfunktionen zu erreichen, die den Steuerfunktionen eines analogen Steuerkreises ähnlich sind, der beispielsweise in dem herkömmlichen Leistungssteuersystem verwendet wird, das beschrieben wurde.

In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß das Problem in dem Fall, in dem ein Mikrocomputersystem für eine Rückkopplungssteuerung verantwortlich ist, beträchtlich ist, weil die Notwendigkeit besteht, daß eine Rückkopplungsschleife sehr oft wiederholt wird.

Aus diesen Gründen besteht in dem Fall, in dem ein Mikro-Computersystem als Steuervorrichtung eines elektrischen Leistungssteuersystems verwendet wird, die Möglichkeit, daß die Steuerung eines elektrischen Motors, der ein Hilfsdrehmoment erzeugen kann, der Geschwindigkeit der Steueroperation nicht in einer ausreichenden Weise folgen kann. Deshalb kann kein optimales Steuergefühl realisiert werden.

3« η ι ο ρ ι b υ ι 3 5

Die vorliegende Erfindung soll diese Probleme der beschriebenen herkömmlichen elektrischen Leistungssteuersysteme wirksam lösen. Insbesondere soll die vorliegende Erfindung selbst in dem Fall, in dem zur Lösung derartiger Probleme ein Mikrocomputersystern als Steuervorrichtung angewendet wird, die zuvor genannten Probleme oder Beschränkungen, die sich aus der Verwendung des Mikrocomputersystems ergeben, beseitigen.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein elektrisches Leistungssteuersystem für Kraftfahrzeuge anzugeben, in dem die Drehzahl eines elektrischen Motors vorteilhaft an die Steuergeschwindigkeit eines Steuerrades angepaßt wird. Dadurch wird ein optimales Steuergefühl erzielt.
15

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, bei der Verwendung eines Mikrocomputersystems als Steuervorrichtung eines derartigen Steuersystems ein elektrisches Leistungssteuersystem für Kraftfahrzeuge anzugeben, in dem. ein elektrischer Motor derart gesteuert werden kann, daß er der Geschwindigkeit der Steueroperation in einer ausreichenden Weise folgen bzw. nachfolgen kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung ein elektrisches Leistungssteuersystem für Kraftfahrzeuge mit einer Eingangswelle, die wirksam mit einem Steuerrad verbunden ist, einer Ausgangswelle, die wirksam mit einem gesteuerten Rad verbunden ist, einem elektrischen Motor, der wirksam ein Hilfsdrehmoment an die Ausgangswelle anlegen kann, einer Einrichtung zur Ermittlung des auf die Eingangswelle einwirkenden Steuerdrehmomentes und einer Antriebssteuereinrichtung zum Anlegen eines Antriebssignales an den elektrischen Motor unter Beachtung eines Ausgangssignales von der Einrichtung zur Ermittlung des Steuerdrehmomentes. 35

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das System ausserdem eine Einrichtung zur Ermittlung einer Steuergeschwindigkeit der Eingangswelle aufweist, und daß die Antriebssteuereinrichtung an den elektrischen Motor das Antriebs- signal unter Beachtung eines Ausgangssignales von der Ermittlungseinrichtung für die Steuergeschwindigkeit und des Ausgangssignales von der Ermittlungseinrichtung für das Steuerdrehmoment anlegen kann.

Vorzugsweise umfaßt die Antriebssteuereinrichtung eine Mikrocomputereinheit, die das Ausgangssignal von der Ermittlungseinrichtung für das Steuerdrehmoment und das Ausgangssignal von der Ermittlungseinrichtung für die Steuergeschwindigkeit empfängt, um dadurch ein Signal zur Steuerung des Motors zu bestimmen und auszusenden, das den Inhalt des Antriebssignales darstellt, das an den elektrischen Motor anzulegen ist. Außerdem kann eine Antriebseinrichtung für den Motor das Signal zur Steuerung des Motors empfangen und an den Motor das Antriebssignal für den Motor in Übereinstimmung mit dem Signal zur Steuerung des Motors anlegen. Außerdem kann die Mikrocomputereinheit das Signal zur Steuerung des Motors durch Adressenbezeichnung in Übereinstimmung mit sowohl dem Ausgangssignal von der Ermittlungseinrichtung zur Steuerung des Drehmomentes und dem Ausgangssignal von der Ermittlungseinrichtung zur Steuerung der Geschwindigkeit bestimmen.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigt:
30

Fig. 1 einen Längsschnitt einer elektromagnetischen Servovorrichtung, die ein wesentliches Teil eines erfindungsgemäßen elektrischen Leistungssteuersystems für Kraftfahrzeuge darstellt, wobei ein Viertel

3601351 . /M.

der Servovorrichtung weggeschnitten

ist;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1;

Fig. 3A eine Schnittdarstellung entlang der Linie

III-III der Fig. 1, die ein bewegliches Ferroglied eines Sensors für das Steuerdrehmoment der elektromagnetischen Servo

vorrichtung zeigt;

Fig. 3B und 3C eine Seitenansicht und eine Aufsicht des

beweglichen Gliedes der Fig. 3A; 15

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der

Fig. 1;

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V der Fig. 1;

Fig. 6 ein ausführliches Blockschaltbild eines

Steuerkreises der elektromagnetischen Servovorrichtung ;
25

Fig. 7 ein schematisches Ablaufdiagramm des durch

die Mikrocomputereinheit in dem Steuerkreis der Fig. 6 auszuführenden Steuerprozesses;
30

Fig. 8 ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Signal des Steuerdrehmomentes und dem Ankerstrom eines elektrischen Motores der elektromagnetischen Servovorrichtung zeigt;

Fig. 9

- r-

ein Diagramm zur Erläuterung der Betriebscharakteristiken des elektrischen Motors der elektromagnetischen Servovorrichtung, wobei Beziehungen dargestellt sind, die zwischen dem Ankerstrom, der Drehzahl und dem Lastdrehmoment des Motors bestehen;

10

Fig.10

ein Diagramm, das ein Beziehung zwischen dem Ankerstrom des elektrischen Motors und dem Antriebsstrom einer magnetischen Kupplung der elektromagnetischen Servovorrichtung zeigt;

15

Fig. 11

ein Diagramm, das Beziehungen zeigt, die zwischen dem Lastdrehmoment und dem auf die elektromagnetische Servovorrichtung einwirkenden Steuerdrehmoment bestehen; und

20

Fig. 12

ein schematisches Blockschaltbild des
Steuerkreises der Fig. 6.

In der Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 200 die Gesamtheit der elektromagnetischen Servovorrichtung, die ein wesentliches Teil eines erfindungsgemäßen elektrischen Leistungssteuersystems für Kraftfahrzeuge darstellt, mit dem ein Fahrzeug (nicht dargestellt) ausgerüstet ist. Die Servovorrichtung 200 weist eine Eingangswelle 4 ,die gemäß Fig. 1 an ihrem rechten Ende mit einem nicht dargestellten Steuerrad des Steuersystems verbunden ist, eine Steuersäule 1, die die Eingangswelle 4 aufnehmen kann und an einem nicht dargestellten Körper des Fahrzeuges befestigt ist, eine Ausgangswelle 7, die an ihrem linken Ende gemäß

3 6 G1 δ

Fig. 1 mit einem nicht dargestellten Steuergetriebe bzw. Steuergetriebegehäuse für ebenfalls nicht dargestellte gesteuerte Räder des Fahrzeuges verbunden ist, wobei die Ausgangswelle 7 relativ zur Eingangswelle 4 koaxial angeordnet ist, ein Gehäuse 3, das die Ausgangswelle 7 aufnimmt, und einen Stator 2 eines elektrischen Motors 33 auf, der später ausführlicher erläutert werden wird. Der Stator 2 ist einstückig bzw. integral mit der Säule 2 und dem Gehäuse 3 verbunden.

Die Eingangswelle 4 ist an ihrem axialen innersten Bereich lose in den axial gesehen innersten Bereich der Ausgangswelle 7 eingesetzt, wobei die innersten Bereiche der Wellen 4, 7 miteinander über einen Torsionsstab 8 verbunden sind, der koaxial zu den Wellen 4, 7 angeordnet ist. Die Eingangswelle 4 und die Ausgangswelle 7 werden drehbar durch ein Paar von Lagern 9, 10 und drei Lager 11, 12, 13 jeweils in der richtigen Position gehalten.

Die elektromagnetische Servovorrichtung 200 besteht aus einem Sensor 20 für die Steuergeschwindigkeit, der um die Eingangswelle 4 herum angeordnet ist, einen Sensor 24 für das Steuerdrehmoment, der um die lose eingesetzten innersten Bereiche der Eingangswelle und der Ausgangswelle 4, 7 herum angeordnet ist, dem elektrischen Motor 33, bei dem es sich um einen Gleitstrommotor handelt, der koaxial um die Ausgangswelle 7 angeordnet ist und ein Hilfsdrehmoment an die Welle 7 anlegen kann, wie dies später erläutert werden wird, einem Untersetzungsgetriebe 50, einer elektromagnetischen Kupplung 63 und einer Steuervorrichtung zum Antreiben bzw. Steuern des elektrischen Motors 33 und der elektromagnetischen Kupplung 63 in Übereinstimmung mit entsprechenden Ermittlungssignalen, die von dem Sensor 20 für die Steuergeschwindigkeit und dem Sensor 24 für das Steuerdrehmoment ausgesendet werden.

Genauer gesagt ist die Eingangswelle 4 in eine erste Welle und eine röhrenförmige zweite Welle 6 unterteilt. An dem axialen äußeren Ende der ersten Welle 5, d.h. in der Fig. 1 an dem rechten Ende, ist das Steuerrad befestigt. Mit dem axialen inneren Ende ist die erste Welle 5 mit der röhrenförmigen zweiten Welle über eine Gummibuchse 14 verbunden, die dazwischen angeordnet ist, um die Übertragung von Schwingungen bzw. Vibrationen zu verhindern. Die Gummibuchse 14 besteht aus einem radialen inneren und einem radialen äußeren Metallrohr 14a, 14b und einem elastischen Glied 14c, das dazwischen angeordnet ist. Das innere Rohr 14a ist an der ersten Welle 5 befestigt. Das äußere Rohr 14b ist an der zweiten Welle 6 befestigt.

Wie dies in der Fig. 2 dargestellt ist, ist außerdem am axialen inneren Endbereich der ersten Welle 5 fest ein ringförmiges Teil 15 aufgesetzt, das ein Paar von radial nach außen ragenden VorSprüngen 15a aufweist, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Diese Vorsprünge 15a sind in ein Paar von Schlitzen 6a eingesetzt, wobei ein geeigneter winkelförmiger Spalt bestehen bleibt. Die Schlitze 6a sind an dem axialen äußeren Ende der zweiten Welle 6, d.h. in der Fig. 1 an dem rechten Ende dieser Welle ausgebildet. Die erste und zweite Welle 5, 6, die durch die Gummibuchse 14 elastisch miteinander verbunden sind, können infolge der Spalte relativ zueinander winkelförmig verschoben werden. Außerdem können sie durch das ringförmige Teil 14 in Bezug aufeinander nach einer relativen winkelförmigen Verschiebung zwischen ihnen verriegelt werden, so daß verhindert wird, daß das elastische Teil 14c in seiner Drehrichtung Drehmomenten ausgesetzt wird, die größer sind als vorbestimmte Drehmomente. Mit dem Bezugszeichen 16 ist eine kreisförmige Klammer bezeichnet, durch die verhindert wird, daß das ringförmige Teil 15 aus der richtigen Lage gelangt.

_ 1of _ 3 6 ü \ 6 5

Wie dies in den Fig. 3A bis 3C dargestellt ist, ist an dem axial gegenüberliegenden Ende der zweiten Welle 6, d.h. in der Fig. 1 an dem linken Ende der zweiten Welle, ein Paar von sich in axialer Richtung erstreckenden Nuten 17 ausgebildet, die winkelförmig um 180° voneinander beabstandet sind. Im axial innersten Bereich der Ausgangswelle 7, dessen Durchmesser vergrößert ist und von dem Stator 2 über ein Lager 11a gehalten wird, ist ein Paar von sich in axialer Richtung erstreckenden Vorsprüngen 7a an Positionen ausgebildet, die den Nuten 17 der zweiten Welle 6 entsprechen. Die Vorsprünge 7a sind in die Nuten 17 eingeführt, wobei jeweils ein vorbestimmter Spalt besteht. Außerdem ist an diesem selben Ende der Durchmesser der zweiten Welle 6 verkleinert, wobei der verkleinerte Bereich in den vergrößerten innersten Bereich der Ausgangswelle 7 eingeführt ist, um von der Ausgangswelle 7 gehalten zu werden.

Außerdem sind in den entsprechenden axialen inneren Endbereichen der zweiten Welle 6 und der Ausgangswelle 7 sich gegenüberliegende axiale Löcher koaxial zueinander angeordnet, in denen der Torsionsstab 8 koaxial angeordnet ist. Ein Ende desselben (in der Fig. 1 das rechte Ende) ist durch einen Stift 18 an der zweiten Welle 6 befestigt. Das axial gesehen gegenüberliegende Ende des Torsionsstabes 8 ist durch einen anderen Stift 19 an der Ausgangswelle 7 befestigt. Das axiale äußere Ende der Ausgangswelle 7 ist über eine an ihm ausgebildete Kerbverzahnung mit dem Steuergetriebe bzw. Steuergetriebegehäuse verbunden, das ein Teil an der Lastseite darstellt, wie dies beschrieben wurde. Ein von dem Steuerrad an die Eingangswelle 4 angelegtes Drehmoment wird daher unter Deformation des Torsionsstabes 8 an die Ausgangswelle 7 und an Teile bzw. Glieder an der Lastseite übertragen. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß die Gummibuchse 14, die zwischen der ersten und der zweiten Welle 5, 6 und der ersten Welle 4 vorgesehen ist,

ORIGINAL ir!SFiO7ED

so ausgewählt bzw. eingestellt wird, daß sie sich starrer oder härter verformt als der Torsionsstab 8, der zwischen der zweiten Welle 6 und der Ausgangswelle 7 angeordnet ist.
5

Wie dies in der Fig. 4 dargestellt ist, ist der Sensor 20 für die Steuergeschwindigkeit als ein Sensor für die Drehgeschwindigkeit ausgebildet, der eine Mehrzahl von sich radial nach außen erstreckenden Vorsprüngen 21 aufweist, die entlang des Umfanges der zweiten Welle 6 durch gleiche Winkel voneinander beabstandet sind. Der Sensor umfaßt ausserdem als photoefektrische Aufnahmeeinrichtung einen Photokoppler 22, der an der Steuersäule 1 in einer derartigen Position befestigt ist, daß er licht-projizierende und licht-empfangende Elemente zu beiden Seiten einer Ebene aufweist, durch die die radialen Vorsprünge 22 verlaufen. Im Sensor 20 werden die intermittierend durch die Spalte zwi schen den VorSprüngen 22 übertragenen, empfangenen Lichtstrah len in elektrische Impulse umgewandelt, die ausgesendet 0 werden.

Der Sensor 24 für das Steuerdrehmoment umfaßt einen Differentialtransformator, der aus einem beweglichen röhrenförmigen Ferro kernglied 25 besteht, das axial gleitbar um die gegenseitig aneinander angreifenden innersten Bereiche der zweiten Welle 6 der Eingangswelle 4 und der Ausgangswelle herum aufgesetzt ist. Außerdem weist der Sensor 24 ein Wicklungsteil 28 auf. Wie dies in den Fig. 3A bis 3C dargestellt ist, verläuft durch das bewegliche Kernglied 25 ein Paar von ersten länglichen Löchern 25a, die an einem Paar von Stiften 26 angreifen, die radial von den axialen Vorsprüngen 7a der Ausgangswelle 7 vorstehen, und ein Paar von zweiten länglichen Löchern 25b auf, die an einem weiteren Paar von Stiften 27 angreifen, die in axialer Richtung von der zweiten Welle 6 vorstehen. Jeder dieser radialen

3 6013 •/7-

Stifte 27 ist von einem der radialen Stifte 26 durch einen Winkel von 90° beabstandet. Die ersten länglichen Löcher 25a verlaufen in der axialen Richtung des Kerngliedes 25. Die zweiten länglichen Löcher 25b sind in Bezug auf die Achse des Gliedes 25 um einen erforderlichen Winkel geneigt. Als Ergebnis wirken die geneigten länglichen Löcher 25 in Übereinstimmung mit einer in Umfangsrichtung zwischen der zweiten Welle 6 und der Ausgangswelle 7 entwickelten Winkeldifferenz mit den Stiften 26 zusammen, die an ihnen angreifen, um zu verursachen, daß das bewegliche Kernglied 25 sich in axialer Richtung bewegt, so daß es in Übereinstimmung mit dem auf die Eingangswelle 4 oder auf die zweite Welle 6 der Eingangswelle 4 einwirkenden Steuerdrehmoment verschoben wird.

Genauer gesagt wird-in dem Fall, in dem beispielsweise angenommen wird, daß das Steuerdrehmoment auf die zweite Welle 6 im Uhrzeigersinn von der Seite des Steuerrades her gesehen und ein Lastdrehmoment, das größer ist als das Steuerdrehmoment auf die Ausgangswelle 7 ausgeübt werden, die zweite Welle 6 relativ zur Ausgangswelle 7 im Uhrzeigersinn von der Seite des Steuerrades aus gesehen gedreht. Dann wird bewirkt, daß sich das bewegliche Kernglied 25 in Fig. 3C nach oben, d.h. in der Fig. 3B nach rechts oder in der Fig. 1 nach links bewegt.

Im Gegensatz dazu wird in dem Fall, in dem die zweite Welle 6 relativ zur Ausgangswelle 7 entgegen dem Uhrzeigersinn von der Seite des Steuerrades aus gesehen gedreht wird, bewirkt, daß sich das Kernglied 25 in der zu der obengenannten Richtung entgegengesetzten Richtung bewegt.

In jedem der vorangehenden Fälle wird das Kernglied 25 infolge der geneigten länglichen Löcher 25b des beweglichen Kerngliedes 25, in die die radialen Stifte 26 eingreifen,

ORIGIMAL "■—-?"Zl

die an der Seite der Ausgangswelle 7 vorgesehen sind, wobei die Löcher 26 so geformt sind, daß sie eine geradlinige Form aufweisen wenn das röhrenförmige Kernglied 25 hergestellt bzw. entwickelt wird, axial in der Bewegungsrichtung aus einer ursprünglichen Mittelposition oder neutralen Position im Verhältnis zur relativen Winkelverschiebung in Umfangsrichtung zwischen der zweiten Welle 6 als ein Glied der Eingangsseite und der Ausgangswelle 7 verschoben.

In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß das bewegliche Kernglied 25 unter der Bedingung an der mittleren Position angeordnet werden kann, daß kein Steuerdrehmoment auf die Eingangswelle 4 einwirkt und daß daher die relative Winkelverschiebung zwischen der zweiten Welle 6 und der Ausgangswelle 7 auf Null gehalten wird. In dem in den Fig. 1 und 3A bis 3C dargestellten Zustand wird angenommen, daß sich das Kernglied 25 in dieser mittleren Position befindet.

In dem Differentialtransformator weist der Wicklungsbereich 28, der um das bewegliche Kernglied herum angeordnet ist, eine Primärwicklung 29, an die ein Impulssignal angelegt wird, und ein Paar von Sekundärwicklungen 30, 31 auf, die koaxial an beiden Seiten der Primärwicklung 29 angeordnet sind und ein Ausgangssignal entsprechend der axialen Verschiebung des Kerngliedes 25 erzeugen können. Wenn sich die relative Winkelverschiebung zwischen der zweiten Welle 6 und der Ausgangswelle 7 bei einer Deformation des Torsionsstabes 8 entwickelt, wird dementsprechend die axiale Ver-Schiebung des beweglichen Kerngliedes 25 in die auszusendenden elektrischen Signale umgewandelt.

Der elektrische Motor 33 umfaßt einen Stator 2 mit einer zylindrischen Form, der mit der Hilfe von Bolzen 34 einstückig sowohl mit der Steuersäule 1 als auch mit dem

36G1851 . /ί.

Gehäuse 3 verbunden ist, wobei der Stator 2 wnigstens ein Paar von Magneten 36, die an seiner Innenseite befestigt sind,aufweist,und einen Rotor7, der drehbar um die Ausgangswelle 7 angeordnet ist. Der Rotor 37 enthält eine röhrenförmige Welle 38, die frei drehbar auf die Ausgangswelle mit der Hilfe von Nadellagern 12, 13 aufgesetzt ist, die dazwischen angeordnet sind. In einer ähnlichen Weise wird der Rotor 37 durch das Gehäuse 3 über ein Kugellager 13a gelagert. Außerdem umfaßt der Rotor 37 eine Ankereinheit, die einstückig auf der röhrenförmigen Welle 38 befestigt ist. Diese Einheit besteht aus einem geschichteten Ferrokern 39, in dem schräge Schlitze ausgebildet sind, um eine erste Mehrfachwicklung 40 und eine zweite darüber vorgesehene Mehrfachwicklung 41 anzuordnen, wobei ein feiner Luftspalt zwischen den Magneten 36 und der zweiten Wicklung 41 bestehen bleibt. Außerdem sind an der röhrenförmigen Welle 38 ein erster Kommutator 42, der mit der ersten Mehrfachwicklung 40 verbunden ist, und ein zweiter Kommutator 43 befestigt, der mit der zweiten Mehrfachwicklung 41 verbunden ist. Außerdem wird ein Satz von Bürsten 44 gewaltsam in Kontakt zu dem ersten Kommutator 42 gebracht. Ein weiterer Satz von Bürsten 46 wird in ähnlichen Weise in Kontakt zu dem zweiten Kommutator 43 gebracht. Die Bürsten 44, 46 sind jeweils in Bürstenhaltern 45, 47 enthalten, die an dem Stator 2 befestigt sind. Anschlußdrähte der Bürsten 44, 46 verlassen den Stator 2 über nichtmagnetische Rohre 2a, 2b.

In der voranstehenden Anordnung wirken die Magnete 3 6, die erste Vielfachwicklung 40, der erste Kommutator 42 und die Bürsten 44 zusammen, um einen Gleichstromgenerator 48 als einen Sensor für die Motorgeschwindigkeit zu bilden, um die Anzahl der Umdrehungen pro Zeiteinheit des Rotors 37 des elektrischen Motores 33 zu ermitteln. Dieser Generator 48 kann daher angewendet werden, um ein Ausgangssignal in der

Form einer Gleichspannung zu erzeugen, die proportional zur Anzahl der Umdrehungen des Rotors 37 ist. Andererseits wirken die Magnete 36, die zweite Mehrfachwicklung 41, der zweite Kommutator 43 und die Bürsten 46 zusammen, um einen geeigneten elektrischen Bereich des elektrischen Motores 36 zur Erzeugung des Hilfsdrehmomentes zu bilden.

Das Untersetzungsgetriebe 50 umfaßt zwei Stufen 51, 52 von Planetengetrieben, die um die Ausgangswelle 7 herum angeordnet sind. Wie dies in der Fig. 1 dargestellt ist, besteht die erste Stufe 51 aus einem ersten Sonnenrad 38a, das entlang des äußeren Umfanges des linken Endbereiches der röhrenförmigen Welle 38 ausgebildet ist, der rechten Hälfte eines gemeinsamen Drehkranzes 53, der entlang des inneren Umfanges des Gehäuses 3 ausgebildet ist, drei ersten Planetenzahnrädern 54, die in dem Sonnenrad 38a und dem Drehkranz 53 angeordnet sind und in diese eingreifen, und einem ersten Trägerteil 55, das die Planetenzahnräder 54 drehbar hält. Das Trägerteil 55 ist lose auf die Ausgangswelle 7 aufgesetzt. Die zweite Stufe 52 besteht aus einem zweiten Sonnenrad 56a, das entlang des äußeren Umfanges eines röhrenförmigen Teiles 56 ausgebildet ist, das einstückig mit dem ersten Trägerteil 55 verbunden ist, der linken Hälfte des gemeinsamen Drehkranzes 53, drei zweiten Planetenzahnrädern 57, die zwischen dem Sonnenrad 56a und dem Drehkranz 53 angeordnet sind und in diese eingreifen, und einem zweiten Trägerteil 58, das die Planetenzahnräder 57 drehbar hält. An radial verlaufenden Innenseiten des Trägerteiles 58 ist einstückig ein innerer röhrenförmiger Bereich 60 angeformt, der von der Ausgangswelle 7 über ein Lager 59 gehalten wird. An der in radialer Richtung verlaufenden Außenseite des Trägerteiles 58 ist ein äußerer röhrenförmiger Bereich 61 angeformt, der sich entlang des inneren Umfanges des Gehäuses 3 erstreckt. Der äußere röhrenförmige Bereich 61 weist Innenzähne 61a auf, die entlang seines Innenumfanges ausgebildet sind. Wenn sich daher der Rotor 37 des elektrischen

3801851

Motores dreht, wird die Drehung des Rotors 37 über die röhrenförmige Welle 38, die ersten Sonnenräder 38a, die ersten Planetenzahnräder 54, das erste Trägerteil 55, das zweite Sonnenrad 56a und die zweiten Planetenzahnräder 57 zum zweiten Trägerteil 58 und daher zum äußeren röhrenförmigen Bereich 61 desselben übertragen, wobei die Geschwindigkeit verringert bzw. untersetzt wird.

In der elektromagnetischen Kupplung 63 ist ein Rotor 64 derselben drehbar durch ein Lager 66 auf einem Ringteil 65 gelagert, das durch eine Kerbverzahnung an der Ausgangswelle 7 befestigt ist. Der Rotor 64 ist elastisch mit der Ausgangswelle 7 über ein ringähnliches elastisches Teil 67 verbunden. Der röhrenförmig ausgebildete Rotor 64 weist eine axiale Verlängerung auf, die entlang ihrer gesamten Länge den inneren röhrenförmigen Bereich 60 des zweiten Trägerteiles 58 umgibt. Diese Verlängerung weist ein Paar von Vorsprüngen 64a auf, die radial nach innen von dem inneren Umfang der Verlängerung aus in Richtung auf den äußeren Umfang der Ausgangswelle 7 vorstehen. Wie dies in der Fig. dargestellt ist, sind die radialen Vorsprünge 64a in ein Paar von Schlitzen 65a eingeführt, die in dem Ringteil 65 ausgebildet sind, wobei ein erforderlicher Umfangsspalt dazwischen ebenfalls bestehen bleibt, so daß die Vorsprünge winkelförmig an dem Ringteil 65 angreifen. Der Rotor 64 kann daher während einer relativen Winke!verschiebung zwischen ihm und der Ausgangswelle 7 elastisch mit der Ausgangswelle 7 verbunden gehalten werden, wobei diese Verschiebung dem Umfangsspalt entspricht oder bevor die VorSprünge 64a des Rotors 64 an dem Ringteil 65 angrenzen. Die axiale Verlängerung des Rotors 64 weist entlang ihres äußeren Umfanges Außenzähne 64b auf, die auf ihr ausgebildet sind. Außerdem weist der Rotor 64 am entgegengesetzten Ende der axialen Verlängerung des Rotors in Bezug auf das zweite Trägerteil 58 an einer Position auf dem Rotor einen scheiben-

ähnlichen Trägerplattenbereich 64c auf, der in radialer Richtung vorsteht. Zwischen dem Trägerplattenbereich 64c des Rotors 64 und dem zweiten Trägerteil 58 sind abwechselnd eine Vielzahl von scheibenähnlichen Platten 68 angeordnet, in deren äußeren Umfangen Nuten eingeschnitten

sind, die mit den Innenzähnen 61a des äußeren röhrenförmigen Bereiches 61 des Trägerteiles 58 kämmen. Außerdem sind eine Vielzahl von scheibenähnlichen Platten 69 vorgesehen, in deren Innenumfänge Nuten eingeschnitten sind, die mit ^O den Außenzähnen 64b der axialen Verlängerung des Rotors 64 kämmen. Dadurch wird ein MehrScheibenkupplungsmechanismus gebildet. In der Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 70 ein Anschlag der Platten 69 bezeichnet.

Außerdem ist am axialen äußeren Ende des Gehäuses 3 eine ringförmige öffnung 64 vorgesehen und darin befestigt, die einen kanalähnlichen Querschnitt aufweist. Diese ringförmige öffnung 64 nimmt in sich eine ringförmige Erregerspule 72 auf, die über einen Leitungsdraht mit der Steuervorrichtung 75 verbunden ist. Auf diese Weise wird bei einer Stromleitung durch die Erregerspule 72 ein Feld einer elektromagnetischen Kraft aufgebaut, durch die über eine nicht dargestellte geeignete Einrichtung die zuvor genannten Platten 68, 6 9 alle zusammen gegen die Spule 72 gezogen werden, so daß das Hilfsdrehmoment, das vom elektrischen Motor 33 zu dem äußeren ringförmigen Bereich 61 des zweiten Trägerteiles 58 bezüglich seiner Geschwindigkeit durch das Untersetzungsgetriebe 50 untersetzt übertragen wurde, normalerweise weiter über den die vielen Platten aufweisenden Kupplungsmechanismus, der aus den Elementen 61a, 68, 6 9 und 64b besteht, den Rotor 64 und das elastische Glied 67 zur Ausgangswelle 7 übertragen wird.

In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß in einem Zustand, in dem der Rotor 64 relativ zur Ausgangswelle

7 gedreht wurde, bis die relative WinkelverSchiebung zwischen dem Rotor und der Ausgangswelle einen vorbestimmten Wert erreicht, die radialen VorSprünge 64a von der axialen Verlängerung des Rotors 64 an entsprechenden Seitenflächen der Schlitze 65a in dem Ringteil 6 5 angrenzen, so daß das Hilfsdrehmoment durch den elektrischen Motor 33 mechanisch vom Rotor 64 zur Ausgangswelle 7 auf eine nicht-elastische Art übertragen wird.

im folgenden wird nun die Steuervorrichtung 75 erläutert, die als ein Steuerkreis für die elektromagnetische Servovorrichtung dient. Die Erläuterung erfolgt im Zusammenhang mit der Fig. 6.

In der Fig. 6 bezeichnet das Bezugszeichen 76 eine Mikrocomputereinheit. An die Mikrocomputereinheit 76 werden entsprechende Ermitt lungs signale S-, bis S^ angelegt, die von einem Ermittlungskreis 77 zur Ermittlung des Steuerdrehmomentes, einem Ermittlungskreis 82 zur Ermittlung der Steuergeschwindigkeit., einem Ermittlungskreis 86 zur Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit, einem Ermittlungskreis zur Ermittlung der Motorgeschwindigkeit und einem Ermittlungskreis 114 für eine Unregelmäßigkeit ausgesendet werden.

Der Ermittlungskreis 77 für das Steuerdrehmoment umfaßt den zuvorgenannten Sensor 24 für das Steuerdrehmoment, eine Antriebseinheit 78, die einen Bezugstaktpuls T₁ des Mikrocomputers, während sie diesen in einer Anzahl von. Stufen teilt, an die Primärwicklung 29'des Sensors 24 für das Steuerdrehmoment aussendet, ein Gleichrichterpaar 7 9a, 79b zum Gleichrichten entsprechender analoger elektrischer Signale, die von den Sekundärwicklungen 30, 31 des Sensors 24 für das Drehmoment in Übereinstimmung mit der axialen Verschiebung des beweglichen Kerngliedes 25 des Sensors 24 ausgegeben werden, ein Paar von Tiefpaßfiltern 80a, 80b zum Eliminieren von Hochfrequenzkomponenten dieser gleichgerich-

tetenSignale und einen Analog/Digital-Wandler 81 zum Umwandeln entsprechender analoger elektrischer Signale von den Tiefpaßfiltern 80a, 80b in ein Paar von digitalen Signalen, die als Steuerdrehmoment signale S.., S2 an die Mikro-Computereinheit 76 ausgesendet werden.

Der Ermittlungskreis 120 für die Motorgeschwindigkeit umfaßt den zuvor genannten Generator 48 als einen Sensor für die Drehgeschwindigkeit des Motors, und ein Tiefpaßfilter 121 zum Beseitigen von Hochfrequenzkomponenten eines analogen Spannungssignales, das vom Generator 48 ausgesendet wird. Ein vom Tiefpaßfilter 121 ausgesendetes analoges Spannungssignal wird an den A/D-Wandler 81 angelegt, von dem es in ein digitales Signal umgewandelt wird, das als ein Ankerdrehzahlsignal S, verwendet wird, das die Drehgeschv/indigkeit des Ankers 37 entsprechend der Anzahl Nm der Umdrehung pro Minute desselben darstellt. Wie dies später erläutert werden wird, kann der Ermittlungskreis 120 für die Motordrehzahl als ein Rückkopplungssignalgenerator arbeiten.

Der Ermittlungskreis 82 für die Steuergeschwindigkeit umfaßt den zuvor genannten Sensor 20 für die Steuergeschwindigkeit, einen Impulsgenerator 83, der eine elektrische Leistung an den lichtprojizierenden Bereich des Photokopplers 22 in den Sensor 20 für die Steuergeschwindigkeit anlegen kann und der ein von dem lichtaufnehmenden Bereich des Photokopplers 22 ausgesendetes elektrisches Signal in ein auszusendendes geeignetes Impulssignal umformen kann, einen Verstärker 84 zum Einstellen der Wellenform und Phase des Ausgangssignales vom Impulsgenerator 83 und eine Antriebseinheit 85, die so arbeiten kann, daß sie auf der Basis eines vom Verstärker 84 ausgesendeten Impulssignales und eines von einem Anschluß CL^ der Mikrocomputereinheit 76 ausgesendeten Impulses zur Erzeugung des auszusendenden die Steuergeschwindigkeit betreffenden Signales S₄ die Steuer drehgeschwindigkeit Ns bestimmen und die

Anzahl der Impuls_edes Pulssignales vom Verstärker 84 zählen kann, um dadurch ein auszusendendes den Steuerwinkel betreffendes Signal Se zu erzeugen.

Der Ermittlungskreis 86 für die Fahrzeuggeschwindigkeit umfaßt einen .Sensor für die Fahrzeuggeschwindigkeit mit einem Magnet 87,der sich zusammen mit der Drehung eines nicht dargestellten Geschwindigkeitsmeßkabels drehen kann,und einen Reed-Schalter 88, der in Übereinstimmung mit der Drehung des Magneten 87 ein- und ausschalten kann, einen Impulsgenerator 90 zum Anlegen einer elektrischen Leistung an den Reed-Schalter 88 zur Ausgabe der Schließ- und Unterbrechungsschritte des Schalters 88 in der Form eines auszusendenden Impulssignales, einen Verstärker 91 zum Verstärken und Einstellen der Wellenform und Phase des Ausgangssignales vom Impulsgenerator 90 und eine Antriebseinheit 91a, die derart arbeiten kann, daß sie auf der Basis eines vom Verstärker ausgegebenen Impulssignales und eines Taktimpulses von einem weiteren Anschluß CL₃ der Mikrocomputereinheit 76 die Geschwindigkeit V des Fahrzeuges bestimmen kann, um das auszusendende die Fahrzeuggeschwindigkeit betreffende Signal Sg zu erzeugen.

Die Mikrocomputereinheit 76 umfaßt notwendigerweise nicht dargestellte I/O- bzw. Eingabe/Ausgabe-Einheiten, Speicher, Prozessoren und Steuereinrichtungen.

Zum Ansteuern der Mikrocomputereinheit 76 wie auch anderer Kreise ist ein elektrischer Leistungskreis 92 vorgesehen, der ein normalerweise geschlossenes Relais 96, das in einer Leistungsleitung angeordnet ist, die von einem positiven Anschluß einer in dem Fahrzeug montierten Batterie 93 über einen Schlüsselschalter 94 eines Zündschalters IG.SW. und eine Sicherung abgeleitet ist, und einen Spannungsstabilisator 97, an den die elektrische Leistung über das Relais

96 angelegt wird,aufweist. Das Realais 96 weist .einen Ausgangsanschluß 96a zum Anlegen von elektrischer Leistung von der Batterie 93 an einen Antriebskreis 100 für den elektrischen Motor und einen Antriebskreis 108 für die elektromagnetische Kupplung auf. Der Spannungsstabilisator 97 weist einen Ausgangsanschluß 97a zum Anlegen der stabilisierten Leistung bzw. Spannung an die Mikrocomputereinheit 76 und andere Kreiselemente auf. Während der Schlüsselschalter 94 eingeschaltet ist, wird daher die Mikrocomputereinheit 76 in einen erregten Zustand gebracht, in dem sie die entsprechenden Eingangssignale S₁ bis S₇ verarbeiten kann, wobei sie einem in dem Speicher gespeicherten Programm folgt, um drei Steuersignale T₃, T₄, T₅, die zum Ansteuern des elektrischen Motors 33 verwendet werden, und ein Steuersignal T_fi für den Strom der Kupplung auszusenden, das zum Ansteuern der elektromagnetischen Kupplung 63, des Ansteuerkreises 100 des Motors und des Ansteuerkreises 108 der Kupplung jeweils verwendet wird, um dadurch die Ansteuerung des Motors 33 und der Kupplung 63 zu steuern. Unter diesen Steuersignalen stellen T_ und T₄ Signale für die Drehung im Uhrzeigersinn und die Drehung entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn dar, die für die Bestimmung der Anschlußpolarität eine Ankerspannung Va verantwortlich sind, die an den elektrischen Motor 33 in Übereinstimmung mit der Steuerrichtung des Steuerrades anzulegen sind.

T₅ ist ein Spannungssteuersignal, das für die Bestimmung der Ankerspannung Va verantwortlich ist.

Der Antriebssteuerkreis 100 für den elektrischen Motor umfaßt eine Antriebseinheit 101 und einen aus einem Relaispaar 102, 103 und einem Paar von npn-Transistoren 104, 105 bestehenden Brückenkreis. In dem Brückenkreis weisen die Relais 102, 103 einen gemeinsamen Versorgungsanschluß auf, der mit dem Ausgangsanschluß 96a des Relais 96 des Leistungskreises 92 verbunden ist. Außerdem sind die Emitteranschlüsse der Transistoren 104, 105 über einen Widerstand 106 gemeinsam mit Masse ver-

bunden sind. Dagegen sind die entsprechenden Erregerspulen der Relais 102, 103 und die Basisanschlüsse der Transistoren 104, 105 jeweils mit Ausgangsanschlüssen 101b, 101a und 101c, 101d des Antriebskreises 101 verbunden. Die Kollektoranschlüsse der Transistooren 104, 105 wirken zusammen, um eine Potentialdifferenz zu erzeugen, die als Ankerspannung Va über die zuvor erwähnten Bürsten 46, 46 an die zweite Mehrfachwicklung 41, die eine Ankerwicklung des elektrischen Motors 33 darstellt, anzulegen.

Die Antriebseinheit 101 des Antriebskreises 100 des Motors kann das Relais 102 oder 103 und den Transistor 105 oder in Übereinstimmung mit den Steuersignalen T^, T^, die für die Drehrichtung repräsentativ sind, ansteuern und ein Impulssignal als eine Reihe von PWM-Wellen (Impulsdauermodulation) an die Basis der Transistoren 104, 105 aussenden, die durch Modulieren der Dauer eines Rechteckimpulssignales einer konstanten Frequenz in Übereinstimmung mit dem Spannungssteuersignal T₅ erhalten wird.

In einem Zustand, in dem die das Steuerdrehmoment repräsentierenden Ermittlungssignale S-, S- so beschaffen sind, daß sie ein Steuerdrehmoment einer bestimmten Größe repräsentieren, das im Uhrzeigersinn auf die Eingangswelle 4 wirkt, sendet die Mikrocomputereinheit 76 in einer später beschriebenen Weise die für die Drehung im Uhrzeigersinn und die Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn repräsentativen Signale T3, T. in der Form eines hohen Pegels "high" bzw. eines niedrigen Pegels "low" und das SpannungsSteuersignal T₅ mit

3Q einem Signalwert aus, der dem obigen Steuerdrehmoment entspricht. Dann wird bewirkt, daß die Antriebseinheit 101 das Relais 102 über den Anschluß 101b erregt und gleichzeitig das zuvor genannte Impulssignal, dessen Impulsbreite in Übereinstimmung mit dem Wert des Spannungssteuersignales T^ moduliert wird, über den Anschluß 101d an den Basisanschluß

des Transistors 105 anlegt. Unter diesen Umständen ist der effektive Wert der an den elektrischen Motor 33 anzulegenden Ankerspannung Va proportional zur Dauer des modulierten Impulssignales. Die Ankerspannung weist eine Anschlußpolarität auf, die so beschaffen ist, daß ein Ankerstrom Ia in einer Leitungsriehtung A fließt, die bewirkt, daß der Motor 33 im Uhrzeigersinn dreht.

In dem obengenannten Fall sendet die Antriebseinheit 101 keinen Erregerstrom über den Anschluß 101a und kein Impulssignal über den Anschluß 101c aus, so daß das Relais 103 entregt bleibt und der Transistor 104 ausgeschaltet bleibt bzw. sperrt.

Im Gegensatz dazu wird in einem Zustand, in dem das Steuerdrehmoment einer bestimmten Größe entgegen dem Uhrzeigersinn auf die Eingangswelle 4 einwirkt und daher die Mikrocomputereinheit 76 die für die Drehung im Uhrzeigersinn und die Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn repräsentativen Signale T3, T, so aussendet, daß sie einen Pegel "low" bzw. "high" aufweisen und in dem das Spannungssteuersignal mit einem Signalwert ausgesendet wird, der dem Steuerdrehmoment entspricht, eine Reihe von in der Richtung umgekehrten Schritten ausgeführt. Dadurch wird bewirkt, daß das Relais 103 erregt und gleichzeitig der Transistor 104 eingeschaltet wird, so daß der Ankerstrom Ia durch den elektrischen Motor 33 in einer Drehrichtung B läuft, wodurch erzwungen wird, daß sich der Motor 33 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht.

Mit anderen Worten wird in dem Antriebskreis 100 für den elektrischen Motor ein Prozeß zur Steuerung der Drehrichtung des elektrischen Motores 33 durch eine selektive Stromleitung an eine Kombination des Relais 102 und des Transistors 105 oder eine entgegengesetzte Kombination des Relais 103 und des Transistors 104 wie auch ein Prozeß zur Bewirkung

-μ- 3601351 «29.

einer Steuerung der Leitungsperiode der Transistoren 104, 105 durch Modulieren der Dauer der an die Basisanschlüsse der Transistoren 104, 105 anzulegenden Impulse ausgeführt, während an den elektrischen Motor 33 die Ankerspannung Va angelegt wird, die einen effektiven Wert aufweist, der der Steuerung der Leitungsperiode entspricht. Dadurch wird der Motor 33 so gesteuert, daß er ein Hilfsdrehmoment in Übereinstimmung mit dem an das Steuerrad angelegten Steuerdrehmoment erzeugt.

Der Antriebskreis 108 für die elektromagnetische Kupplung weist eine Antriebseinheit 109 und einen npn-Transistor auf. Der Kollektoranschluß des Transistors 110 ist über die Erregerspule 72 der elektromagnetische Kupplung 63 mit dem zuvor genannten Ausgangsanschluß 96a des Relais 96 in dem Leistungskreis 92 verbunden. Der Emitteranschluß des Transistors 101 ist über einen Widerstand 111 mit Masse als gemeinsamer Anschluß verbunden. Der Basisanschluß des Transistors 110 ist mit einem Ausgangsanschluß der Antriebseinhext 109 verbunden. Die Antriebseinheit 109 kann an den Basisanschluß des Transistors 110 ein Impulssignal anlegen, dessen Breite in Übereinstimmung mit dem Steuersignal T, für den Kupplungsstrom moduliert ist, das von der Mikrocomputereinheit 76 ausgesendet wird. In dem Antriebskreis 108 für die Kupplung wird daher an der Antriebseinheit 109 ein Prozeß ausgeführt, durch den die Steuerung der Stromleitung des Transistors 110 in Übereinstimmung mit dem Steuersignal Tg bewirkt wird, um dadurch die Drehmomentübertragung der elektromagnetischen Kupplung 63 zu steuern.

Wie dies beschrieben wurde, wird in der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung ein Ermittlungskreis 114 für eine Unregelmäßigkeit angewendet, der Unregelmäßigkeiten des elektrischen Motores 33 und der elektromagnetischen Kupplung 63 ermitteln kann. Der Ermittlungskreis 114 weist einen Ver-

. 20-

stärker 115a zum Verstärken eines Spannungssignales, das an einem Anschluß des zuvor genannten Widerstandes 106 in dem Steuerkreis 100 für den Motor anliegt, einen weiteren Verstärker 115b zum Verstärken eines Spannungssignales, das von einem Anschluß des zuvor genannten Widerstandes 111 in dem Antriebskreis 108 für die Kupplung abgenommen wird, ein Paar von Tiefpaßfiltern 116a, 116b zur Beseitigung von Hochfrequenzkomponenten der Ausgangssignale von den Verstärkern 115a bzw. 115b und einen Analog/Digital-Wandler 117 zum Umwandeln der von den Tiefpaßfiltern 116a bzw. 116b ausgesendeten analogen Signale in ein digitales Ermittlungssignal auf, das als das zuvor genannte Signal S^ an die Mikrocomputereinheit 76 angelegt wird. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß dieser Ermittlungskreis 114 Unregelmäßigkeiten des elektrischen Motors 33 und der elektromagnetischen Kupplung 63 dadurch ermitteln kann, daß er die entsprechenden Anschlußspannungen der Widerstände 106, 111 prüft. In dem Fall, in dem eine Unregelmässigkeit durch den Kreis 114 ermittelt wird, tritt die Mikro-Computereinheit 76 in einen Diagnoseprozeß für Unregelmässigkeiten ein, indem sie so arbeitet, daß sie ein Relaissteuersignal T₂ an das Relais 96 des Leistungskreises 92 anlegt, um dadurch die Spannungsversorgung für die Kreiselemente zu unterbrechen.

-

Im folgenden werden verschiedene programmierte Funktionen bzw. Arbeitssehritte der Mikrocomputereinheit 76 erläutert.

Die Fig. 7 zeigt ein Ablaufdiagramm, das schematisch verschiedene Steuerschritte der Mikrocomputereinheit 76 darstellt. In der Fig. 7 bezeichnen die Bezugszeichen 300 bis 340 Prozeßschritte.

Durch Einschalten des Schlüsselschalters 94 mit dem Zündschlüssel am Leistungskreis 92 werden sowohl der Mikrocomputer

-**-" 3601351

76 als auch andere ihm zugeordnete Kreise mit elektrischer Leistung versorgt und wird die Ausführung von Steuerfunktionen derselben ermöglicht.

Zuerst werden beim Schritt 300 verschiedene Parameter und Faktoren wie auch Kreise in der Mikrocomputereinheit 76 in der geforderten Weise initialisiert.

Dann werden beim Schritt 302 die Ermittlungssignale S.. bis S- von den entsprechenden Ermittlungskreisen 77, 82, 86, 114, 120 zum Lesen und Speichern eingegeben.

Beim nächsten Schritt 304 wird als ein Schritt einer Subroutine eine Störungs- bzw. Fehlerdiagnose zur Prüfung, ob die Ermittlungssignale S^ bis S^ richtig sind oder nicht, ausgeführt. Dabei erfolgt die Prüfung dadurch, daß die Signale S.J bis S^ in Bezug auf Unregelmäßigkeiten geprüft werden. Wenn irgendeine Unregelmäßigkeit herausgefunden wird, wird das Relaissteuersignal T₂ von der Mikrocomputereinheit 76 an das Relais 96 angelegt. Dadurch wird die Leistungsversorgung von dem Leistungskreis 92 unterbrochen, so daß die leistungs-unterstützende Funktion des elektrischen Leistungssteuersystems gestoppt bzw. beendet wird, wodurch es ermöglicht wird, daß das Steuersystem durch menschliche Kraft betätigt wird.

Genauer gesagt beendet dann der Steuerkreis 75 die Steuerung des elektrischen Motors 33. In Fällen, in denen unter einer derartigen Bedingung, bei der bewirkt wird, daß die Eingangswelle 4 durch das an das Steuerrad angelegte Steuerdrehmoment in einer Richtung gedreht wird, wird am Anfang die Drehmomentübertragung von der Eingangswelle 4 zur Ausgangswelle 7 über den Torsionsstab 8 bewirkt. Dies führt zu einer sich vergrößernden Torsionsdeformation derselben.

Und wenn auf die Ausgangswelle 7 ein Lastdrehmoment ausge-

übt wird, das derart größer ist als das Steuerdrehmoment, so daß bewirkt wird, daß die relative WinkelverSchiebung zwischen der Eingangswelle 4 und der Ausgangswelle 7 sich soweit entwickelt, daß sie einen vorbestimmten maximalen Wert erreicht, werden zu dieser Zeit die obengenannten Vorsprünge 7a des axialen innersten Bereiches der Ausgangswelle 7 zum Anliegen an den entsprechenden Seitenwänden der Nuten 17 gebracht, die in dem inneren Ende der zweiten Welle 6 der Eingangswelle 4 angeordnet sind. Es wird dort eine Eingriffsbeziehung hergestellt, in der die Ausgangswelle mechanisch und einstückig bzw. integral mit der Eingangswelle 4 in der entsprechenden einen Richtung gedreht wird. Eine solche Eingriffsbeziehung zwischen den Vorsprüngen 7a der Ausgangswelle 7 und den Nuten 17 der zweiten Welle 6 der Eingangswelle 4 stellt eine Sicherheitsfunktion für die elektromagnetische Servovorrichtung 200 dar.

In dem Fall, in dem die Ermittlungssignale S- bis S- alle normal und richtig sind, wird dann beim Schritt 306 als ein Entscheidungsschritt in Abhängigkeit von dem Ermittlungssignal S,, das für die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentativ ist, beurteilt, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit V kleiner ist als eine Bezugsgeschwindigkeit Vr des Fahrzeuges oder nicht.

Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V größer ist als die Bezugsgeschwindigkeit Vr, wird mit dem Schritt 340 fortgefahren, der einen Prozeß zur allmählichen Entregung enthält, um den elektrischen Motor 33 und die elektromagnetische Kupplung 63 zu stoppen, wenn diese dann arbeiten bzw. im Betrieb sind. Es wird dort nämlich eine Steuerung zur allmählichen Verkleinerung der Ankerspannung Va oder des Ankerstromes Ia zum elektrischen Motor 33, die bzw. der dann an diesem angelegt bzw. zu diesem geleitet wird, und des Erregerstromes Ic zur elektromagnetischen Kupplung 63 ausgeführt, der dann zu dieser geleitet wird, um dadurch den Betrieb des

Motors 33 und der Kupplung 63 zu stoppen. Nach diesem Prozeß wird beim Schritt 340 wieder zum Schritt 302 übergegangen .

In dem Fall, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit V kleiner ist als die Bezugsgeschwindigkeit Vr, wird dann beim Schritt 308, der ein Entscheidungsschritt ist, ein Vergleich des Signalwertes zwischen den Ermittlungssignalen S^, S2 von dem Ermittlungskreis 77 für das Steuerdrehmoment, die für das Steuerdrehmoment repräsentativ sind, um dadurch zu beurteilen, ob die Steuerrichtung des Steuerdrehmomentes im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn erfolgt. Daraufhin wird entschieden, welches der Signale T 3 , T^ die für die Drehung im Uhrzeigersinn bzw. für die Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn repräsentativ sind, auf den Pegel "high" einzustellen ist.

Genauer gesagt wird bei der Stufe 308 beurteilt, ob der Signalwert des Signales S₂ für das Steuerdrehmoment im Uhrzeigersinn größer ist als das Signal S₂ für das Steuerdrehmoment entgegen dem Uhrzeigersinn. Dann wird/wenn der Fall gerade so ist, daß der Ablauf zum Schritt 310 gehen soll, eine Entscheidung getroffen, gemäß der das Signal T 3 für die Drehung im Uhrzeigersinn auf den Pegel "high" eingestellt wird und daß bei einer anderen ^Beurteilung zum Schritt gegangen wird, in dem das Signal T* für die Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn auf den Pegel "high" eingestellt wird.

Nachdem diese Prozesse durchgeführt wurden, gelangt man zum Schritt 314, bei dem eine Operation zur Bestimmung der Größe D als der absolute Wert des Steuerdrehmomentes aus den für das Steuerdrehmoment repräsentativen Signalen S₁, S₂ derart ausgeführt wird, daß D = J S₁ -S₂] gilt.

Dann wird bei dem Schritt 316, der ein Entscheidungsschritt ist, ein entlastender Steuer prozess ausgeführt. Mit anderen Worten wird in Abhängigkeit von dem Signal S₁- für den Steuerwinkel beurteilt, ob der Steuerwinkel größer ist als ein vorbestimmter Wert C.

Unter der Folgerung, daß das Steuerrad nahe zu seinem Steuerende gelangt ist, wird dann entschieden, daß eine Kompensationsoperation beim Schritt 318 derart ausgeführt werden soll, daß der kompensierte Wert D=D-X ist, wobei X ein vorbestimmter Korrekturwert ist.

Danach wird beim Schritt 320 in Abhängigkeit von der Steuergeschwindigkeit Ns die durch das die Steuergeschwindigkeit betreffende Signal S. repräsentiert wird, das von dem Ermittlungskreis 82 ausgesendet wird, und von der Größe D des in der beschriebenen Weise bestimmten und/oder kompensierten Steuerdrehmomentes der Signalwert des Spannungssteuer signales T₁- bestimmt, der für die Bestimmung der Ankerspannung Va verantwortlich ist. Die Bestimmung erfolgt durch die Bezeichnung von Speicheradressen.

Im folgenden wird nun beschrieben, wie der Signalwert des Spannungssteuersignales Tr in der Praxis bestimmt wird.

Wie leicht zu verstehen ist, sollte zwischen der Eingangswelle 4 und dem elektrischen Motor 33, der über das Untersetzungsgetriebe 50 und die elektromagnetische Kupplung 63 mit der Ausgangswelle 7 verbunden ist, die sich naturgemäß im wesentlichen mit derselben Drehgeschwindigkeit oder Winkelgeschwindigkeit wie die Eingangswelle 4 drehen muß, eine solche Beziehung bestehen, daß Nm^ = K.Ns. gilt. Dabei bezeichnet Nm. die Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl in der Form der Anzahl der Umdrehungen pro Zeit, die der Motor 33 ausführen muß, wenn die Eingangswelle mit einer Steuergeschwindigkeit Ns. gedreht wird. K bezeichnet das Über-

Setzungsverhältnis des Untersetzungsgetriebes 50, das in der Form des Verhältnisses der Geschwindigkeit der Antriebsseite zur Geschwindigkeit der angetriebenen Seite gegeben ist. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß die elektromagnetische Kupplung 63 grundsätzlich so betrieben werden kann, daß das Drehmoment von dem Untersetzungsgetriebe 50 so wie es ist zur Ausgangswelle 7 übertragen wird, während der Erregerstrom Ic zur Kupplung 63 in einer später beschriebenen Weise gesteuert wird.

Die notwendige Drehzahl Nm des elektrischen Motores 33 wird so durch die Steuergeschwindigkeit Ns bestimmt.

In der Mikrocomputereinheit 76 ist in einem bestimmten Bereich des Speichers ein Satz von numerischen Daten des Ankerstromes Ia als eine Funktion Ia(D) der Größe D des Steuerdrehmomentes dauerhaft bzw. ununterbrochen adressiert, wobei der Strom Ia zur Größe D die in der Fig. 8 dargestellte Beziehung aufweist. Wenn daher ein Wert der Größe D des Steuerdrehmomentes vorgegeben ist, kann der Wert des erforderlichen Anker stromes Ia(D) in der Form von Daten aus den gespeicherten Daten bestimmt werden, wobei die Daten dadurch identifiziert werden, daß einfach eine entsprechende Adresse bezeichnet wird. Es müssen keine besonderen Berechnungen ausgeführt werden. '

Außerdem geht aus der Fig. 9 hervor, die die Betriebscharakteristiken des Gleichstrommotors 33 zeigt, daß proportional zur Vergrößerung des Lastdrehmomentes Tm am Motor 33 der Ankerstrom Ia sich vergrößert und die Drehzahl Nm des Motors abnimmt, während die an den Motor anzulegende Ankerspannung Va konstant gehalten wird. Andererseits nimmt in dem Fall, in dem das Lastdrehmoment Tm konstant ist, die Drehzahl Nm des Motors zu, wenn die Ankerspannung Va zunimmt, während der Ankerstrom Ia konstant gehalten wird.

3"60Ί851

An diesem Punkt der Beschreibung wird festgestellt, daß die erforderliche Drehzahl Nm des Motors aus der Steuergeschwindigkeit Ns bestimmt wird und daß der erforderliche Ankerstrom Ia(D) durch Adressenbestimmung entsprechend der Größe D des Steuerdrehmomentes bestimmt wird.

In dem Speicher der Mikrocomputereinheit 76 ist in einem anderen Bereich ein Satz von numerischen Daten der Ankerspannung Va als eine Funktion sowohl der Drehzahl Nm des Motors und des Anker ströme s Ia, gemäß den zwis'chen ihnen be stehenden Beziehungen / die in'· der Figur 9 darge stellt sind, matrixförmig ununterbrochen bzw. dauerhaft adressiert. Bei der Vorgabe entsprechender Werte der Drehzahl Nm des Motors und des Ankerstromes Ia kann daher der Wert 5 der erforderlichen Ankerspannung Va in der Form von Daten aus den gespeicherten Daten bestimmt werden/ wobei diese Daten einfach durch Bestimmung eines Paares entsprechender Adressen identifiziert werden. Beispielsweise wird in dem Fall, in dem die erforderliche Drehzahl Nm des Motors so bestimmt wird, daß sie in Fig. 9 N- beträgt und in dem die Größe D des Steuerdrehmomentes in Fig. 8 als ein Wert D.. gegeben ist und der erforderliche Ankerstrom Ia(D) folglich so bestimmt wird, daß er in Fig. 8, 9 Ia- beträgt, ein Wert V~ i-ⁿ Fig. 9 als die erforderliche Anker spannung Va bestimmt.

' .

In Übereinstimmung mit einem solchen bestimmten Wert der erforderlichen Ankerspannung Va wird das Spannungssteuersignal T₅ bestimmt.

In der Praxis sind jedoch numerische Daten der Ankerspannung Va derart gespeichert, daß die Spannung Va durch Adressen— bestimmung in Übereinstimmung mit entsprechenden Werten der Drehzahl Ns und des Ankerstromes Ia(D) bestimmt werden kann, ohne daß die Bestimmung der erforderlichen Drehzahl Nm des Motors aus der Steuergeschwindigkeit Ns erforderlich ist.

Der Grund, weshalb eine derartige Operation möglich ist, ergibt sich aus der proportionalen Beziehung oder Linearität zwischen der Drehzahl Nm des Motors und der Steuergeschwindigkeit Ns.

Die Ankerspannung Va wird daher durch eine Adressenbezeichnung bestimmt, die auf den für das Steuerdrehmoment repräsentativen Signalen S-, S2 und dem Signal S. beruht, das die Steuergeschwindigkeit bezeichnet. Dies führt zu einer vergrößerten Steuergeschwindigkeit des Mikrocomputersystems 76.

In dem Ablaufdiagramm der Fig. 7 wird beim Schritt 322 das Steuersignal Tg für den Strom der elektromagnetischen Kupplung 63 gemäß der Größe D des Steuerdrehmomentes bestimmt. Im Zusammenhang mit dem Signal Tg erfolgt die Bestimmung ebenfalls durch Adressenbezeichnung. Genauer gesagt wird zuerst der Erregerstrom Ic für die Kupplung durch Adressenbezeichnung gemäß dem erforderlichen Ankerstrom Ia(D) bestimmt, der aus der berechneten Größe D des Steuerdrehmomentes bestimmt wird. In dieser Hinsicht besitzt der Kupplungsstrom Ic zum Ankerstrom Ia(D) eine in der Fig. 10 dargestellte Beziehung. Dann wird in Übereinstimmung mit dem so bestimmten Kupplungsstrom Ic das Steuersignal Tg für den

Kupplungsstrom bestimmt. In der Fig. 10 ist mit dem Bezugszeichen Ico eine Vorspannungskomponente bzw. eine Vorstromkomponente des Kupplungsstromes Ic bezeichnet, die für die erforderliche Absorption von beispielsweise Reibungskräften angelegt wird.

Dann wird beim Schritt 324 in Bezug auf die Steuergeschwindigkeit Ns, die durch das Signal S₄ vom Ermittlungskreis 82 für die Steuergeschwindigkeit dargestellt wird und in Bezug auf eine scheinbare bzw. sichtbare Drehzahl Nm¹ des Motors, die durch das Signal

S₃ dargestellt wird, das die Drehzahl des Motors betrifft und vom Ermittlungskreis 120 für die Drehzahl des Motors stammt, eine dazwischen vorliegende Abweichung M erhalten, derart, daß M = ) Nm¹ - Ns j gilt. Mit anderen Worten wird die Abweichung M als ein absoluter Wert der Differenz zwischen der Drehzahl Nm¹ und der Steuergeschwindigkeit Ns bestimmt, wohingegen diese Abweichung beispielsweise anders in der Form eines Verhältnisses zwischen der Steuergeschwindigkeit Ns und dem Produkt der Drehzahl Nm des Motors und des Übersetzungsverhältnisses K des Untersetzungsgetriebes 50 dargestellt werden kann. Der Generator 48 des Ermittlungskreises 120 kann eine Ausgangscharakteristik aufweisen, die eine Beziehung derart sicherstellen kann, daß Nm¹ = Nm/K gilt. Dabei bezeichnet Nm¹ die scheinbare Drehzahl des Motors. Nm bezeichnet die tatsächliche Drehzahl des Motors. K bezeichnet das zuvor genannte Übersetzungsverhältnis. Die scheinbare Drehzahl Nm¹ des Motors ist daher von Natur aus direkt mit der Steuergeschwindigkeit Ns vergleichbar.

Dann wird beim Schritt 326, der ein Entscheidungsschritt ist, eine Beurteilung der Größe der Abweichung M dadurch getroffen, daß beurteilt wird, ob M =» M_n ist. Dabei bezeichnet M_n einen vorbestimmten kritischen Wert. Wenn herausgefunden wird, daß die Abweichung M in einem zulässigen Bereich unter dem Wert M_Q liegt, wird zum Schritt 334 übergegangen, derein Ausgabeschritt ist,bei dem die Steuersignale T₃, T,, T₅, T_g so ausgesendet werden, wie sie bis dann bestimmt werden, ohne daß das Signal T₅ zur Steuerung der Ankerspannung und das Signal Tg zur Steuerung des Kupplungsstromes korrigiert werden.

In dem Fall, in dem die Abweichung M größer ist als der Wert M_n wird zum nächsten Schritt 328 übergegangen, der ein Entscheidungsschritt ist, bei dem die scheinbare Drehzahl Nm¹ des Motors und die Steuergeschwindigkeit Ns mit-

. 39.

einander dadurch verglichen werden, daß beurteilt wird, ob Ns=» Nm¹ gilt.

Dann wird in dem Fall, in dem die Steuergeschwindigkeit Ns schneller ist als die Geschwindigkeit Nm* des Motors/ zum Schritt 330 gegangen, bei dem eine Vergrößerungskorrektur des Steuersignals T^ für die Spannung ausgeführt wird, um die Ankerspannung Va zu vergrößern, um dadurch die tatsächliche Drehzahl Nm in der Form der Umdrehungsanzahl des elektrischen Motors 33 anzuheben. In Übereinstimmung damit wird eine Vergrößerungskorrektur des Signals Tg zur Steuerung des Kupplungsstromes ausgeführt.

Im Gegensatz dazu wird, wenn die Steuergeschwindigkeit Ns kleiner ist als die scheinbare Drehzahl Nm¹ des Motors zum Schritt 332 übergegangen, bei dem eine Verkleinerungskorrektur des Signals Tr zur Steuerung der Spannung ausgeführt wird, um dadurch die tatsächliche Drehzahl Nm des Motors und auch des Signales T_g zur Steuerung des Kupplungsstromes kleiner zu machen. Danach wird zum Ausgabeschritt 334 übergegangen .

Durch die Korrektur der Steuersignale T₅, T_ß bei den Schritten 324, 326, 328, 330 und 332 werden sehr kleine Änderungen des Betriebes des elektrischen Motores und Schwankungen des Steuergefühls, die auf sehr kleine Änderungen des Betriebes der Reibungselemente der elektromagnetischen Kupplung 63 und des Untersetzungsgetriebes 50 zurückzuführen sind, beseitigt.

Beim Ausgabeschritt 334 werden die Steuersignals T₃, T₄ für die Drehrichtung des Motors und das Signal T₅ zur Steuerung der Ankerspannung, wenn nötig, in der korrigierten Form, an den Antriebskreis 100 für den elektrischen Motor ausgesendet. Außerdem wird das Signal T_g zur Steuerung

des Kupplungsstromes, nötigenfalls in der korrigierten

Form, an den Antriebskreis 108 für die elektromagnetische Kupplung ausgesendet.

wie dies beschrieben wurde, wird im Antriebskreis 100 für den Motor eine PWM-Steuerung der Ankerspannung Va des
elektrischen Motores 33 in Abhängigkeit von den die Drehrichtung steuernden Signalen T-,, T, und dem Spannungssteuersignal Tr ausgeführt. Gleichzeitig wird im Antriebskreis

108 für die Kupplung der Erregerstrom Ic für die elektromagnetische Kupplung 63 in Abhängigkeit von dem Signal Tg zur Steuerung des Kupplungsstromes durch Impulsbreitenmodulation gesteuert, so daß die Kupplungskraft der Kupplung
63 proportional zum Ankerstrom Ia oder Ausgangsdrehmoment Tm des elektrischen Motors 33 gesteuert wird. Dadurch wird ein nutzloser oder besonderer Verbrauch von elektrischer
Leistung an der Kupplung 63 wirksam verhindert.

Schließlich wird wieder zum ersten Schritt 302 übergegangen.

Das Diagramm der Fig. 11 zeigt für den manuellen oder leistungslosen Betrieb und den leistungs-unterstützten Betrieb die entsprechenden Beziehungen zwischen dem Steuerdrehmoment Ts, das auf die Eingangswelle 4 einwirkt, und
dem Lastdrehmoment Tl, das von dem Steuergetriebe auf die Ausgangswelle 7 ausgeübt wird. Der kleine Buchstabe !L bezeichnet eine geradlinige Charakteristik des leistungslosen Betriebes des elektrischen Leistungssteuersystems. Der

große Buchstab L bezeichnet eine gekrümmte Charakteristik des leistungs-unterstützten Betriebes des elektrischen
Steuersystems. In einem Bereich R.., in dem das Lastdrehmoment klein ist, überlappt die leistungs-unterstützte Charakteristik im wesentlichen die leistungslose Charakteristik. In einem Bereich R₂, in dem das Lastdrehmoment groß

3601351

ist, wird jedoch die leistungs-unterstützte Charakteristik günstigerweise im wesentlichen flach gehalten. Aus diesem Grunde kann dann, wenn das Lastdrehmoment groß wird, das Steuerdrehmoment umso mehr wirksam verringert werden.

Die Fig. 12 zeigt ein schematisches Blockschaltbild, das Beziehungen zwischen verschiedenen Einrichtungen darstellt, die in dem Steuerkreis 75 verwendet werden. Es bestehen vorgegebene Beziehungen zwischen wesentlichen Komponenten des in Fig. 6 gezeigten Kreises 75 und zugeordneten Prozeßschritten in dem Ablaufdiagramm der Fig. 7. Die Ermittlungssignale Sg, S₇ und die Steuersignale T-j, T₂, Tg wurden weggelassen.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Ankerspannung Va des elektrischen Motores 33 in Abhängigkeit von den das Steuerdrehmoment betreffenden Signalen S₁, S₂ und dem die Steuergeschwindigkeit betreffenden Signal S₄ derart bestimmt, daß die tatsächliche Drehzahl Ns des Motors 33 günstig an die Steuergeschwindigkeit Ns der Eingangswelle 4 und daher auch des Steuerrades angepaßt wird. Dadurch wird ein optimales Steuergefühl sichergestellt.

Außerdem wird als Steuervorrichtung des gesamten Steuersystems der Steuerkreis 75 verwendet, der die Mikrocomputereinheit 76 enthält, in der die Ankerspannung Va aus den Ermittlungssignalen S-/ S₂, S₃ grundsätzlich durch Adressenbezeichnung bestimmt wird. Dadurch wird es ermöglicht, daß die Steuerung des elektrischen Motores 33 schnell genug ist, um der Steuergeschwindigkeit Ns effektiv zu folgen bzw. nachzufolgen.

Durch Ausführung einer Feineinstellung der Drehzahl Nm des Motors in Abhängigkeit von dem die Motordrehzahl betreffen-

den Signal S-, als einem Rückkopp lungs signal und dem die Steuergeschwindigkeit betreffenden Signal S₄ werden außerdem unerwünschte Effekte vermindert, die auf sehr kleine Änderungen der Arbeitsbedingung zurückzuführen sind, die wiederum Folge von mechanischen kleinen Änderungen, wie beispielsweise der Lager am Untersetzungsgetriebe 50 und der elektromagnetischen Kupplung 63 und Folge kleiiier Änderungen in den Ausgangscharakteristiken des elektrischen Motors 33 sind., Dadurch wird zusätzlich das Steuergefühl verbessert.

Zur Vereinfachung des Aufbaues des Steuersystems als Ganzes kann vorteilhafterweise ein abgeändertes Beispiel der Ausführungsform angewendet werden, bei dem der Ermittlungskreis 120 für die Motordrehzahl und die zugeordneten Prozeßschritte, wie die Schritte 324, 326, 328, 330 und 332 nicht vorgesehen sind.

Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Wei'ckiäahn,:D2pl:-Phy-s". Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A1We-ICFvannv D'.n.-GHEJ!." B. Huber Dr.-Ing. H. Liska, Dipl.-Phys. Dr. J. Prechtel 8000 München 86 OO lan 4noc POSTFACH 860820 "' 03Πί «OD MDHtSTRASSE 22 TELEFON (089) 980352 TELEX 522621 TELEGRAMM PATENTWEICKMANN MÜNCHEN VP/He HONDA GIKEN KOGYO KABUSHIKI KAISHA 1-1/ Minami-aoyama 2-chome/ Minato-ku, Tokyo/ Japan Elektrisches Leistungssteuersystem für Kraftfahrzeuge Patentansprüche

1. Elektrisches Leistungssteuersystem (200) für Kraftfahrzeuge mit einer Eingangswelle (4), die wirksam mit einem Steuerrad verbunden ist, einer Ausgangswelle (7), die wirksam mit einem gesteuerten Rad verbunden ist, einem elektrischen Motor (33) , der wirksam ein Hilfsdrehmoment an die Ausgangswelle (4) anlegt, einer Einrichtung (77) zur Ermittlung des auf die Eingangswelle (4) einwirkenden Steuerdrehmomentes (Ts) und einer Antriebssteuereinrichtung (76, 100), die an den elektrischen Motor (33) ein Antriebssignal (Va) unter Beachtung eines Ausgangssignales (S-, S₂) von der Ermittlungseinrichtung (77) für das Steuerdrehmoment anlegt, dadurch gekennzeichnet , daß

das System (200) außerdem eine Einrichtung (82) zur Ermittlung einer Steuergeschwindigkeit (Ns) der Eingangswelle (4) aufweist, und daß die Antriebssteuereinrichtung (76, 100, 108) an den elektrischen Motor (33) das Antriebssignal (Va) unter Beachtung eines Ausgangssignales (S₄, S^) von der Ermittlungseinrichtung (82) für die Steuergeschwindigkeit und auch des Ausgangssignales (S-|, S2) von der Ermittlungseinrichtung (77) für das Steuerdrehmoment anlegen kann.
10

2. System nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Antriebssteuereinrichtung (76, 100, 108) eine Mikrocomputereinheit (76) umfaßt, die das Ausgangssignal (S-, S₃) von der Ermittlungseinrichtung (77) für das Steuerdrehmoment und das Ausgangssignal (S₄, Sc) von der Ermittlungseinrichtung (82) für die Steuergeschwindigkeit empfängt, um dadurch ein Signal (T₃, T₄, T₅) zur Steuerung des Motors zu bestimmen und auszusenden, das den Inhalt des dem elektrischen Motor (33) zuzuführenden.

Antriebssignales (Va) darstellt, und daß die Antriebseinrichtung (100) für den Motor das Signal (T₃, T₄, T₅) zur Steuerung des Motors empfangen und das Antriebssignal (Va) an den elektrischen Motor (33) in Übereinstimmung mit dem Signal (T₃, T₄, T₅) zur Steuerung des Motors anlegen kann, und daß die Mikrocomputereinheit (76) das Signal (T₃, T>, T,-j zur Steuerung des Motors durch Adressenbezeichnung in Übereinstimmung sowohl mit dem Ausgangssignal (S-, S₃) von der Ermittlungseinrichtung (77) für das Steuerdrehmoment und dem Ausgangssignal (S₄, S₅^von der Ermittlungseinrichtung (82) für die Steuergeschwindigkeit bestimmen kann.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Mikrocomputereinheit (76) durch Adressenbezeichnung einen für den elektrischen Motor (33) erforderlichen Ankerstrom (Ia) in Abhängigkeit von dem

Ausgangssignal (S₁, S₀) der Ermittlungseinrichtung (77) für das Steuerdrehmoment und durch Adressenbezeichnung eine an den elektrischen Motor (33) anzulegende Ankerspannung (Va) in Abhängigkeit von einer Steuergeschwindigkeit (Ns) bestimmen kann, die durch das Ausgangssignal (S₄, S₅) von der Ermittlungseinrichtung (82) für die Steuergeschwindigkeit und den Ankerstrom (Ia) repräsentiert wird, und daß das von der Antriebseinrichtung (100) für den Motor an den elektrischen Motor (33) anzulegende Antriebssignal (Va) ein Ankerspannungssignal (Va) umfaßt.

4. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß außerdem eine Einrichtung (120) zur Ermittlung einer Drehzahl (Nm) des elektrischen Motors (33) vorgesehen ist, und daß die Mikrocomputereinheit (76) das Signal (T₃, T₄, T₅) für die Steuerung des Motors unter Beachtung eines Ausgangssignales (S₃) von der Ermittlungseinrichtung (120) für die Drehzahl des Motors und des.Ausgangssignales (S₁, S₂) von der Ermittlungseinrichtung (77) für das Steuerdrehmoment und des Ausgangssignales (S₄, S₅) von der Ermittlungseinrichtung (82) für die Steuergeschwindigkeit bestimmen kann.

5. System nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η -

zeichnet, daß die Mikrocomputereinheit (76) eine Motordrehzahl (Nm¹), die aus dem Ausgangssignal (S₃) von der Ermittlungseinrichtung (120) für die Motordrehzahl bestimmt wird, mit der Steuergeschwindigkeit (Ns) vergleichen kann, die durch das Ausgangssignal (S₄, S₅) von der Ermittlungseinrichtung (82) für die Steuergeschwindigkeit repräsentiert wird, um dadurch eine dazwischen bestehende Abweichung (M) zu bestimmen, und daß die Mikrocomputereinheit (76) in dem Fall, in dem die Abweichung (M) einen vorbestimmten Bereich (M_Q) überschreitet, das durch Adressenbezeichnung bestimmte Signal (T₃, T₄, T₅) zur Steuerung des Motors in Abhängigkeit von der Abweichung (M) korri-

gieren kann, bevor sie dieses an die Antriebseinrichtung (100) für den Motor aussendet.

6. System nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß das von der Antriebssteuereinrichtung (76, 100, 108) an den elektrischen Motor (33) anzulegende Antriebssignal (Va) ein Ankerspannungssignal· (Va) umfaßt.

7. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Antriebssteuereinrichtung (76, 100, 108) das Antriebssignal· (Va) an den el·ektrischen Motor (33) derart anlegen kann, daß die Steuergeschwindigkeit (Ns) der Eingangswelle (4) und die Drehzahl (Nm)

des el·ektrischen Motores (33) im wesentlichen zueinander passen.

8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß außerdem eine Einrichtung (120) zur Ermittlung der Drehzahl (Nm) des elektrischen Motors (33) und zum Zurückkoppeln eines Ausgangssignales (S.,) von diesem an die Antriebssteuereinrichtung (76, 100, 108) vorgesehen ist.

9. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine elektromagnetische Kupplungseinrichtung (63) zur Übertragung des an den elektrischen Motor (33) erzeugten Drehmomentes an die Ausgangswe^e (7) vorgesehen ist, und daß die Antriebssteuereinrichtung (76, 100, 108) an die elektrische Kupplungseinrichtung (63) ein Antriebssignal· (Ic) aniegen kann, das von dem Ausgangssignal (S₁, S₂) von der Ermittlungseinrichtung (77) für das Steuerdrehmoment abhängt.

3601351

1O. System nach Anspruch 9/ dadurch gekennzeichnet , daß ein Untersetzungsmechanismus (50) zur übertragung des an dem elektrischen Motor (33) erzeugten Drehmomentes an die elektromagnetische Kupplungseinrichtung (63) und zur Untersetzung der Geschwindigkeit des Motors vorgesehen ist.