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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung einer elektrischen
Servolenkungsvorrichtung zum Unterstützen der Lenkkraft durch rotier-
bzw. drehbares Antreiben eines Motors zum Unterstützen der
Lenkkraft unter bzw. bei PWM (Impulsbreitenmodulations)-Steuerung
bzw. -Regelung mit einem Zielwert des Motorstroms für den Motor,
wobei dieser Zielwert auf der Grundlage des detektierten bzw. festgestellten
Ausmaßes
bzw. Betrages des Lenkdrehmoments bestimmt ist, welcher als ein
Zielbetrag für
die automatische Steuerung bzw. Regelung verwendet wird.
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Bei
einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung zum drehbaren Antreiben
eines Motors zum Unterstützen
der Lenkkraft bei PWM--Steuerung bzw. -Regelung beruhend auf dem
Strom-Zielwert des Motors, wobei dieser Strom-Zielwert auf der Grundlage
des detektierten Betrages des Lenkdrehmoments und des detektierten
Betrages des Antriebsstroms für den
Motor bestimmt wird, wird in dem Fall eines Zurückdrehens bzw. Drehrichtungsumkehr
eines Lenkrades der Lenkradrückkehrstrom
zu dem Motor zugeführt,
um die Lenkradrückkehr-Steuerung
bzw. -Regelung auszuführen.
Und, wenn das Lenkrad zu der Position nahe zu der neutralen Position
des Lenkrades zurückkehrt
(Lenkwinkelmittelpunkt), wodurch das Fahrzeug gerade vorwärts bewegt
wird, wird der Lenkradrückkehrstrom
auf Null eingestellt.
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Jedoch,
selbst wenn das Lenkrad zu seiner neutralen Position zurückkehrt,
hält aufgrund
der Trägheitskraft
des Motors das Lenkrad nicht sofort das Drehen in der Position an,
sondern es wiederholt ein Gehen über
die neutrale Position (0°)
hinaus und sodann ein Zurückdrehen ähnlich einem
Pendel, bis es sich an die neutrale Position nähert. Infolgedessen braucht
es Zeit, bevor das Lenkrad dazu kommt, an die neutrale Position
genähert
zu werden, und anhält, während welcher
Zeit der Fahrzeugfahrzustand nicht stabilisiert ist. Der Effekt
dieses Phänomens
ist besonders in dem Falle eines Hochgeschwindigkeitsfahrens groß.
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Um
ein derartiges Problem bzw. Schwierigkeit zu lösen, sind verschiedene Vorschläge gemacht worden,
z.B. einer, der den nächstkommenden
Stand der Technik bildet und in USP 4.754.829 beschrieben und so
konzipiert bzw. ausgestaltet ist, um Bremsen des Motors für die Lenkunterstützung zu
bewirken, wenn die Bedingungen des Lenkdrehmoments und der Lenkdrehgeschwindigkeit
befriedigt werden, von denen entweder eines bzw. eine oder beide
durch die Fahrzeuggeschwindigkeit geändert werden, einer, der in
USP 4.802.544 beschrieben und so konzipiert ist, um Bremsen durch
Kurzschließen
zwischen den zwei Terminals bzw. Anschlüssen des Motors zum Unterstützen der
Lenkkraft zu bewirken, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorbestimmten
Wert überschreitet
und das Lenken angehalten wird, und einer, der in USP 4.735.271
beschrieben und so konzipiert ist, um den Motor zum Unterstützen der
Lenkkraft zu bremsen, wenn das Lenkdrehmoment nicht mehr als einen
vorbestimmten Wert beträgt,
die Lenkdrehgeschwindigkeit mehr als einen vorbestimmten Wert beträgt und sich
das Lenksystem an der neutralen Position befindet.
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Ferner
ist bereits ein Vorschlag gemacht worden, wie in USP 4.735.271 beschrieben,
welcher so konzipiert ist, um den Motor zum Unterstützen der Lenkkraft
zu bremsen, wenn das Lenkdrehmoment nicht mehr als einen vorbestimmten
Wert be trägt
und die Drehzahl des Motors zum Unterstützen der Lenkkraft höher als
ein vorbestimmter Wert ist.
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Jedoch
wird bei solch herkömmlicher
Technik die Beziehung zwischen der Radrückkehr-Steuerung bzw. -Regelung
und der Radkonvergenz-Steuerung bzw. -Regelung zum Konvergieren
bzw. Annähern
des Lenkrads an die neutrale Position nicht in Betracht gezogen.
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Obwohl
die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich ist, gibt es entsprechend den
Lenkbedingungen Fälle,
in denen die Radrückkehr-Steuerung
bzw. -Regelung notwendig ist und in denen die Radkonvergenz-Steuerung
bzw. -Regelung notwendig ist. Die Radkonvergenz-Steuerung bzw. -Regelung
ist z.B. dann notwendig, wenn die Raddrehgeschwindigkeit nahe bei
der neutralen Position beim Fahren mit mittlerer Geschwindigkeit
hoch ist, jedoch ist die Radrückkehr-Steuerung
bzw. -Regelung notwendig, wenn die Raddrehgeschwindigkeit nahe bei
der neutralen Position beim Fahren mit mittlerer Geschwindigkeit
niedrig ist.
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KURZE ZUHSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist ausgedacht worden, um die oben erwähnten Probleme
zu überwinden.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Servolenkungsvorrichtung
zu schaffen, welche eine geeignete Steuerung bzw. Regelung, entweder
die Radrückkehr-Steuerung
bzw. -Regelung oder die Radkonvergenz-Steuerung bzw. -Regelung, entsprechend
der Lenkbedingungen ausführt,
selbst wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich ist, welche ein zufriedenstellendes
Lenkgefühl
liefert, und welche dazu befähigt
ist, das Lenkrad zu der neutralen Position rasch zurückzustellen.
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Eine
elektrische Servolenkungsvorrichtung entsprechend der vorliegenden
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Mittel bzw. Einrichtung zum
Detektieren bzw. Feststellen einer Lenkwinkelgeschwindigkeit und
ein Operations- bzw. Betriebsschaltmittel bzw. -einrichtung zum
Betreiben bzw. Betätigen
eines Motorbremsmittels bzw. -einrichtung aufweist, wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit
höher als
eine erste Fahrzeuggeschwindigkeit ist und die Lenkwinkelgeschwindigkeit,
die durch das Lenkwinkelgeschwindigkeitsdetektionsmittel detektiert
ist, höher
als eine erste Lenkwinkelgeschwindigkeit ist, und zum Aktivieren
eines Radrückkehr-Steuerungs-
bzw. -Regelungsmittels bzw. -einrichtung, um zu operieren bzw. funktionieren,
wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger als die erste Fahrzeuggeschwindigkeit
ist und wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zwischen der ersten Fahrzeuggeschwindigkeit
und einer zweiten Fahrzeuggeschwindigkeit liegt, welche höher als
die erste Fahrzeuggeschwindigkeit ist, und die Lenkwinkelgeschwindigkeit niedriger
als die erste Lenkwinkelgeschwindigkeit ist.
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Durch
diese Mittel ist es möglich,
eine geeignete Steuerung bzw. Regelung, entweder die Radrückkehr-Steuerung
bzw. -Regelung oder die Radkonvergenz-Steuerung bzw. -Regelung,
entsprechend der Lenkbedingung auszuführen, das ist die Drehgeschwindigkeit
des Lenkrads, selbst wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich ist,
wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit höher als die erste Fahrzeuggeschwindigkeit
ist, jedoch niedriger als die zweite Fahrzeuggeschwindigkeit ist,
um hierdurch ein zufriedenstellendes Lenkgefühl zu ergeben und um es dem
Lenkrad zu ermöglichen,
schnell zu der neutralen Position zurückzukehren.
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Das
Operationsschaltmittel ist dadurch gekennzeichnet, dass das Radrückkehr-Steuerungsmittel
kontinuierlich operativ bzw. betriebsfähig unter der Bedingung gehalten
wird, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit zwischen einer ersten Fahrzeuggeschwindigkeit
und einer zweiten Fahrzeuggeschwindigkeit liegt, welche höher als
die erste Fahrzeuggeschwindigkeit ist, wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit
zwischen eine erste Lenkwinkelgeschwindigkeit und eine zweite Lenkwinkelgeschwindigkeit,
welche geringer als die erste Lenkwinkelgeschwindigkeit ist, von
der Bedingung bzw. Zustand reicht, dass die Lenkwinkelgeschwindigkeit
niedriger als die zweite Lenkwinkelgeschwindigkeit ist und die Radrückkehr-Steuerung
operativ ist. Das Operationsschaltmittel ist dadurch gekennzeichnet,
dass das Radrückkehr-Steuerungsmittel
kontinuierlich inoperativ bzw. nicht-betriebsfähig unter der Bedingung gehalten
wird, dass sich die Fahrzeuggeschwindigkeit zwischen der ersten
und der zweiten Fahrzeuggeschwindigkeit befindet, wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit
zwischen die erste und die zweite Lenkwinkelgeschwindigkeit von
der Bedingung bzw. Zustand reicht, dass die Lenkwinkelgeschwindigkeit höher als
die erste Lenkwinkelgeschwindigkeit ist und die Radrückkehr-Steuerung inoperativ
bzw. nicht-betriebsfähig
ist.
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Durch
diese Mittel ist für
die Lenkwinkelgeschwindigkeit eine Hysterese gegeben, wenn das Operationsschaltmittel
die Bedingung bzw. Zustand, in dem das Radrückkehr-Steuerungsmittel operativ ist,
und die Bedingung bzw. Zustand schaltet, in dem das Motorbremsmittel
arbeitet, um hierdurch ein Auftreten von "Hunting" bzw. Pendeln zwischen der Radrückkehr-Steuerung
und der Motorbrems-Steuerung zu verhindern, so dass das Lenkgefühl zufriedenstellend
wird.
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Die
obigen und weiteren Gegenstände
und Merkmale der Erfindung werden aus der nachfolgenden, detaillierten
Beschreibung mit den beigefügten Zeichnungen
vollständiger
offensichtlich werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Ansicht zum Veranschaulichen der Konvergenz bzw. Annäherung eines
Lenkrads an eine neutrale Position bei einer herkömmlichen
elektrischen Servolenkungsvorrichtung;
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2A und 2B sind
Blockschaltbilder, welche eine Konstitution bzw. Ausbildung eines
wesentlichen Teils einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung entsprechend
der vorliegenden Erfindung veranschaulichen;
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3 ist
ein Flussdiagramm, welches eine Steuerbzw. Regeloperation bzw. -arbeitsweise
der Servolenkungsvorrichtung nach der Erfindung veranschaulicht;
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4 ist
ein Flussdiagramm, welches eine Steuerbzw. Regeloperation bzw. -arbeitsweise
der Servolenkungsvorrichtung nach der Erfindung veranschaulicht;
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5 ist
ein Flussdiagramm, welches eine Steuerbzw. Regeloperation bzw. -arbeitsweise
der Servolenkungsvorrichtung nach der Erfindung veranschaulicht;
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6 ist
eine Ansicht zur Veranschaulichung von Eigenschaften eines absoluten
Lenkwinkels und eines Zielstroms für eine Radrückkehr;
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7 ist
eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Werts eines Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffizienten
zum Berechnen des Zielwerts des Radrückkehrstroms;
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8 ist
eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Werts eines Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffizienten
zum Berechnen eines Nutzleistungs- bzw. Tastverhältnisses einer PWM- bzw. Impulsbreitenmodulations-Steuerung bzw. -Regelung für eine Radkonvergenz-Steuerung
bzw. -Regelung;
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9 ist
eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Nutzleistungs-
bzw. Tastverhältnisses
der PWM- bzw. Impulsbreitenmodulations-Steuerung für die Radkonvergenz-Steuerung;
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10 ist
eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Hysterese einer
Lenkwinkelgeschwindigkeit, wenn die Radrückkehr- Steuerung und die Radkonvergenz-Steuerung
geschaltet werden; und
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11 ist
eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Beziehungen zwischen
der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Lenkwinkelgeschwindigkeit, der
Radrückkehr-Steuerung
und der Radkonvergenz-Steuerung.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Im
nachfolgenden wird die vorliegende Erfindung in Einzelheiten unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, um die Ausführungsform der
Erfindung zu veranschaulichen.
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2A und 2B sind
Blockschaltbilder, welche eine Konstitution bzw. Ausbildung eines
wesentlichen Teils einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung bei
einer Ausführungsform
entsprechend der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. Bei dieser
elektrischen Servolenkungsvorrichtung wird ein Lenkdrehmomentsignal
von einem Drehmomentsensor 2, der an einer (nicht gezeigten)
Lenkwelle bzw. -säule
vorgesehen ist, durch einen Phasenkompensator 11 phasenkompensiert
und sodann zu einem Unterstützungs-Steuer-
bzw. -Regelgerät 12 gegeben.
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Ein
Fahrzeuggeschwindigkeitssignal von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 7 wird
zu dem Unterstützungs-Steuerbzw.
-Regelgerät 12,
einem Winkelgeschwindigkeitsdifferenz-Steuer- bzw. -Regelgerät 4,
einer Lenkwinkelmittelpunktsberechnungseinheit 20, und
einem Fahrzeuggeschwindigkeitsvergleichsmittel bzw. -einrichtung 32 gegeben, um
eine erste Fahrzeuggeschwindigkeit, die durch ein Fahrzeuggeschwindig keitseinstellmittel
bzw. -einrichtung 31 eingestellt ist, oder eine zweite
Fahrzeuggeschwindigkeit, welche höher als das erste Fahrzeug
ist, mit der Fahrzeuggeschwindigkeit von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 7 zu
vergleichen. Das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal wird zu einem Radrückkehr-
bzw. -rückstell-Steuer-
bzw. -Regelgerät 22 und
einer Lenkradrückkehr-
bzw. -rückstellstrom-Berechnungseinheit 26 oder
zu einer Nutzleistungs- bzw. Tastverhältnis-Bestimmungseinheit 25 entsprechend
dem Vergleichsergebnis durch das Fahrzeuggeschwindigkeitsvergleichsmittel 32 geliefert.
Das Unterstützungs-Steuergerät 12 gibt
einen Ziel-Stromwert zum Unterstützen
(der Lenkungs-) Steuerung beruhend auf dem Lenkdrehmomentsignal
von dem Phasenkompensator 11 und dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal
von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 7 aus und gibt ihn
zu einem Vergleichsselektor 13. Andererseits wird das Lenkdrehmomentsignal
von dem Drehmomentsensor 2 durch einen Winkelgeschwindigkeitsdifferenzdetektor 3 differenziert
und der differenzierte Wert wird zu dem Winkelgeschwindigkeitsdifferenz-Steuergerät 4 gegeben.
Das Winkelgeschwindigkeitsdifferenz-Steuergerät 4 gibt einen Stromwert
proportional zu dem Differentialwert des gegebenen Lenkdrehmomentsignals
und dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 7 aus, um
ihn zu einem Additions- bzw. Summationsmittel- bzw. -einrichtung 14 zu
geben. Dieser Stromwert wird zum Kompensieren der Trägheit eines
Motors M verwendet.
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Ein
Motorumdrehungszahlsignal von einem Motorrotationssensor 18 zum
Detektieren bzw. Feststellen der Umdrehungszahl des Motors M zum
Unterstützen
der Lenkkraft wird zu einem Relativlenkwinkeldetektor 19 gegeben
und der Relativlenkwinkeldetektor 19 detektiert den relativen
Lenkwinkel eines Lenkrads von dem Motorumdrehungszahlsignal und
gibt die relativen Winkeldaten zu der Lenkwinkelmittelpunkts-Berechnungseinheit 20,
einer Subtraktionseinheit 21 und einem Lenkwinkelgeschwindigkeitsdetektor 24.
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Die
Lenkwinkelmittelpunkts-Berechnungseinheit 20 berechnet
den neutralen Punkt des Lenkwinkels des Lenkrads, durch welchen
sich ein Fahrzeug gerade vorwärtsbewegt,
und gibt die Ergebnisse der Berechnung zu dem Subtraktionsmittel 21. Das
Subtraktionsmittel 21 subtrahiert die gegebenen Berechnungsresultate
von dem relativen Lenkwinkel, um den absoluten Lenkwinkel zu erhalten,
welcher der Lenkwinkel von dem neutralen Punkt des Lenkwinkels ist,
und liefert dessen Signal zu einem Radrückkehr-Steuergerät 22.
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Obwohl
bei dieser Ausführungsform
der relative Lenkwinkel auf der Grundlage der Umdrehungszahl des
Motors M, der mit dem Lenkmechanismus gekoppelt ist, detektiert
wird, kann der relative Lenkwinkel dadurch detektiert werden, dass
z.B. die Drehzahl der Lenkwelle bzw. -säule detektiert wird, die mit dem
Lenkrad verbunden ist, und dass von einem Drehgeber anstelle der
Umdrehungszahl des Motor M Gebrauch gemacht wird. Außerdem kann
der absolute Lenkwinkel unmittelbar detektiert werden, anstatt dass
der absolute Lenkwinkel dadurch detektiert wird, dass von dem detektierten
Wert des relativen Lenkwinkels Gebrauch gemacht wird.
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Das
Radrückkehr-Steuergerät 22 gibt
den Ziel-Stromwert des Motors M für die Rückkehr des Lenkrades beruhend
auf dem absoluten Lenkwinkel aus und gibt ihn zu der Lenkradrückkehrstrom-Berechnungseinheit 26.
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Die
Lenkradrückkehrstrom-Berechnungseinheit 26 berechnet
den Zielwert des Radrückkehrstroms
durch Multiplizieren des Ziel-Stromwerts, der
von dem Lenkradrückkehr-Steuergerät 22 gegeben
ist, mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffizient entsprechend
der Fahrzeuggeschwindigkeit und gibt ihn zu dem Vergleichsselektor 13.
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Der
Vergleichsselektor 13 vergleicht die jeweiligen Absolutwerte
des Ziel-Stromwerts von dem Unterstützungs-Steuergerät 12 und
des Ziel-Stromwerts von der Lenkradrückkehrstrom-Berechnungseinheit 26 und gibt
sodann den Ziel-Stromwert mit dem größeren Absolutwert zu dem Additionsmittel 14.
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Das
Additionsmittel 14 addiert den von dem Winkelgeschwindigkeitsdifferenz-Steuergerät 4 gegebenen
Stromwert zu dem gegebenen Ziel-Stromwert und gibt das Ergebnis
der Addition zu einem Subtraktionsmittel bzw. -einrichtung 15.
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Das
Subtraktionsmittel 15 erhält die Abweichung zwischen
dem Additionsergebnis von dem Additionsmittel 14 und dem
Rückkopplungswert
des durch eine Motorstromdetektionsschaltung bzw. -schaltkreis 6 detektierten,
antreibenden Stroms des Motors M und gibt die Abweichung zu einem
PI- bzw. Proportional-Integral-Steuer- bzw. -Regelgerät 16. Das
PI-Steuer- bzw. -Regelgerät 16 addiert
die Abweichung (proportionales Element) und einen integrierten Wert
(Integrationselement) der Abweichung zu dem Steuer- bzw. Regelbetrag
des vorhergehenden Falles und gibt ihn zu einem PWM- bzw. Impulsbreitenmodulations-Steuer-
bzw. -Regelgerät 17 als den
aktuellen Steuerbzw. -Regelbetrag.
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Das
PWM-Steuergerät 17 wandelt
den Steuerbetrag zu einem PWM-Wellensignal
und einem Signal um, das die Richtung der Drehung des Motors M darstellt,
und gibt die Ergebnisse zu einer Treiberschaltung bzw. -schaltkreis 5.
Die Treiberschaltung 5 weist die Konstitution der vier
FET bzw. Feldeffekttransistoren Q1, Q2, Q3 und Q4 in einer H-Typ-Brücke auf,
wobei der Motor M an derem überbrückenden
Teil installiert bzw. eingebaut ist.
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Der
Lenkwinkelgeschwindigkeitsdetektor 24 detektiert von dem
gegebenen relativen Lenkwinkel eine Lenkwinkelgeschwindigkeit, welche
eine Drehgeschwindigkeit bzw. -zahl des Lenkrads ist, und gibt sie
zu der Nutzleistungs- bzw. Tastverhältnis-Bestimmungseinheit 25 als ein
Lenkwinkelgeschwindigkeitssignal.
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Das
Lenkdrehmomentsignal von dem oben beschriebenen Drehmomentsensor 2 wird
ebenfalls zu einem Totzonendetektor 23 gegeben. Der Totzonendetektor 23 detektiert,
ob sich das gegebene Lenkdrehmomentsignal in der Totzone des Unterstützungs-Steuergeräts 12 befindet
oder nicht, und gibt sein Detektionssignal zu der Nutzleistungs-
bzw. Tastverhältnis-Bestimmungseinheit 25.
Das in den Totzonendetektor 23 eingegebene Lenkdrehmomentsignal
soll der Wert vor der Praxis der Phasenkompensation sein. Dies ist,
weil in dem Lenkdrehmomentsignal nach der Phasenkompensation ein Differenzierglied
hinzugefügt
wird und Gelegenheiten, die Totzone zu detektieren, abnehmen.
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Die
Nutzleistungs- bzw. Tastverhältnis-Bestimmungseinheit 25 ist
mit einem Lenkwinkelgeschwindigkeitsvergleichsmittel bzw. -einrichtung
versehen, um die durch den Lenkwinkelgeschwin digkeitsdetektor 24 detektierte
Lenkwinkelgeschwindigkeit mit einer ersten Drehgeschwindigkeit des
Lenkrads, welche durch das Lenkwinkelgeschwindigkeitseinstellmittel
bzw. -einrichtung 41 eingestellt ist, und mit einer zweiten
Drehgeschwindigkeit, welche durch das Lenkwinkelgeschwindigkeitseinstellmittel 41 eingestellt
ist und niedriger als die erste Drehgeschwindigkeit ist, zu vergleichen.
Die Nutzleistungsbzw. Tastverhältnis-Bestimmungseinheit 25 bestimmt
ein Nutzleistungs- bzw. Tastverhältnis
der PWM-Steuerung zum Bremsen des Motors M in Übereinstimmung mit dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal
von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 7, dem Totzonendetektionssignal
vom dem Totzonendetektor 23 und dem Lenkwinkelgeschwindigkeitssignal
von dem Lenkwinkelgeschwindigkeitsdetektor 24 und gibt
das Nutzleistungs- bzw. Tastverhältnis
zu dem PWM-Steuergerät 17.
Bremsen des Motors M wird bewirkt, um schnell zu der neutralen Position
bei der Rückkehr
des Lenkrads zu konvergieren.
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Wenn
der von dem PI-Steuer- bzw. -Regelgerät 16 gegebene Steuer-
bzw. Regelbetrag annähernd
Null ist und das von der Nutzleistungs- bzw. Tastverhältnis-Bestimmungseinheit 25 gegebene Nutzleistungs-
bzw. Tastverhältnis
größer als
ein vorbestimmter Betrag ist, macht das PWM-Steuergerät 17 die
zwei Anschlüsse
des Motors M in der Treiberschaltung 5 unter der PWM-Steuerung
beruhend auf dem Nutzleistungs- bzw. Tastverhältnis kurzgeschlossen, das
durch die Nutzleistungs- bzw. Tastverhältnis-Bestimmungseinheit 25 gegeben
ist, um einen Zustand zu ergeben, in dem der Strom auf der Grundlage
der inversen elektromotorischen Kraft fließt.
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Außer wenn
innerhalb des Bereichs der Totzone des Lenkwinkels des Radrückkehr-Steuergeräts 22 (z.B. –15°~15°) liegend, führt das
PWM-Steuergerät 17 nicht
eine PWM-Steuerung durch das Nutzleistungs- bzw. Tastverhältnis aus,
das von der Nutzleistungs- bzw. Tastverhältnis-Bestimmungseinheit 25 gegeben
ist.
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Im
nachfolgenden wird die Steuerungs- bzw. Regelungsoperation der elektrischen
Servolenkungsvorrichtung mit der obigen Ausbildung unter Bezugnahme
auf die Flussdiagramme (3, 4, 5)
erläutert.
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Als
erstes wird die Phasenkompensation des Lenkdrehmomentsignals von
dem Drehmomentsensor 2 in dem Phasenkompensator 11 ausgeführt (S10).
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Als
nächstes
wird, wenn das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 7 beispielsweise
weniger als 30 km/h anzeigt (S12), um die Lenkradrückkehr-Steuerung zum Antreiben
des Motors M dazu zu veranlassen, das Lenkrad zu der neutralen Position
zurückzustellen,
der Ziel-Stromwert
beruhend auf der Eigenschaft des absoluten Lenkwinkels und dem Zielstrom
für die Radrückkehr in
dem Radrückkehr-Steuergerät 22 erhalten
und zu der Lenkradrückkehrstrom-Berechnungseinheit 26 gegeben.
Diese Eigenschaft besteht darin, dass, wie in 6 gezeigt,
wenn die absoluten Lenkwinkel in der rechten und linken Drehrichtung beispielsweise
15° oder
mehr sind, die jeweiligen Zielwerte für die Radrückkehr konstant ±1,8 A
werden, und, wenn die absoluten Lenkwinkel geringer als 15° sind, der
Zielstrom sich graduell bzw. allmählich von 1,8 A bis 0 A zwischen –15° und –2° vermindert
und der absolute Wert des Zielstroms sich graduell bzw. allmählich von –1,8 A bis
0 A zwischen 15° und
2° vermindert.
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Die
Lenkradrückkehrstrom-Berechnungseinheit 26 multipliziert
den gegebenen Zielstromwert mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffizient,
um den Ziel-Stromwert für
die Radrückkehr
zu berechnen (S14). Wie in 7 gezeigt,
ist dieser Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffizient 1,0, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit
innerhalb 0 km/h bis 15 km/h liegt, er nimmt graduell bzw. allmählich von
1,0 bis 0 ab, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb 15 km/h
bis 80 km/h liegt, und er ist 0, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit
höher als
80 km/h ist.
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Als
nächstes
werden, wenn ein Konvergenz-Steuerungs- bzw. -Regelungs-Flag gesetzt
ist und die Steuerung bzw. Regelung in der vorhergehenden Zeit die
Konvergenz-Steuerung- bzw. -Regelung zum schnellen Konvergieren
des Lenkrads zu der neutralen Position (S16) im Falle der Lenkradrückkehr war,
von den vier FET Q1, Q2, Q3 und Q4, welche die H-Typ-Brücke der
Treiberschaltung 5 bilden, die Richtungsangaben bzw. -anzeigen
der FET Q1 und Q2 auf der Hochspannungsseite AUSgeschaltet (S18).
Die FET Q1, Q2, Q3 und Q4 werden entsprechend dem PWM-Signal EIN-geschaltet, wenn
das PWM-Signal gemäß dem Zustand
gegeben wird, dass die Richtungsangaben jeweils aus sind. In dem
Falle der Lenkradkonvergenz-Steuerung befinden sich die Richtungsangaben
der FET Q1 und Q2 im EIN-Zustand,
und daher werden sie in dem Falle der Nichtausführung der Lenkradkonvergenz-Steuerung
zuerst zu dem AUS-Zustand
gesetzt.
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Als
nächstes
wird das Konvergenzsteuerungs-Flag gelöscht (S20).
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In
dem Falle, dass das Konvergenzsteuerungs-Flag nicht gesetzt ist
(S16), werden weder das AUS-Schalten der Richtungs angaben der FET
Q1 und Q2 (S18) noch die Löschung
des Konvergenzsteuerungs-Flags (S20) praktiziert.
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In
dem Falle, in dem das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
30 km/h oder mehr anzeigt (S12), wenn sich das Lenkdrehmoment, das
durch den Totzonendetektor 23 detektiert ist, innerhalb
einer Totzone des Unterstützungs-Steuergeräts 12 befindet
(S34), wird die Lenkwinkelgeschwindigkeit von dem Lenkwinkelgeschwindigkeitsdetektor 24 durch
die Nutzleistungs- bzw. Tastverhältnis-Bestimmungseinheit 25 gelesen
(S36).
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Wenn
sich das Lenkdrehmoment nicht innerhalb der Totzone befindet (S34),
wird eine Überprüfung durchgeführt, ob
das Konvergenzsteuerungs-Flag gesetzt ist oder nicht, ohne dass
die Lenkwinkelgeschwindigkeit gelesen wird (S16).
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Wenn
die gelesene (S36) Lenkwinkelgeschwindigkeit 60 °/s überschreitet (S38), berechnet die
Nutzleistungs- bzw. Tastverhältnis-Bestimmungseinheit 25 das
Nutzleistungs- bzw. Tastverhältnis
der PWM-Steuerung, d.h., PWM-Ausgangsberechnungswert
= (Lenkwinkelgeschwindigkeit – 60) × K × Kp, für die Lenkradkonvergenz-Steuerung
(S40), und gibt es zu dem PWM-Steuergerät 17, wobei K eine Steuerverstärkung ist,
Kp, wie in 8 gezeigt, ein Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffizient
ist, welcher sich graduell bzw. allmählich von 0 bis 1,0 vermindert,
wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb 30 km/h bis 120 km/h
ist, und welcher 1,0 ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit 120 km/h
oder mehr ist.
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Der
PWM-Ausgangsberechnungswert (Nutzleistungs- bzw. Tastverhältnis) nimmt
beispielsweise, wie in 9 gezeigt, gradu ell bzw. allmählich von 75%
auf 100% zu, wenn sich die Lenkwinkelgeschwindigkeit innerhalb 60 °/s bis 114 °/s befindet, und
wird 100%, wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit 114 °/s überschreitet.
Dort wird ein Begrenzerprozess ausgeführt, so dass der berechnete
Wert des PWM-Ausgangs 100% nicht überschreitet (S42).
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Wenn
das von der Nutzleistungs- bzw. Tastverhältnis-Bestimmungseinheit 25 gegebene
Nutzleistungs- bzw. Tastverhältnis
größer als
der vorbestimmte Wert ist, schaltet das PWM-Steuergerät 17 die
Richtungsanzeiger der FET Q3 und Q4 der Treiberschaltung 5 an
der Masseseite aus (S44), so dass die FET Q3 und Q4 gemäß der PWM-Steuerung nicht
EINgeschaltet sind. Als nächstes
wird das Konvergenzsteuerungs-Flag
gesetzt (S46), um die Winkelgeschwindigkeitsdifferenzsteuerungs-Berechnung
auszuführen
(S22).
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Wenn
die Fahrzeuggeschwindigkeit 30 km/h überschreitet und die gelesene
(S36) Lenkwinkelgeschwindigkeit geringer. als 60 °/s ist (S38),
arbeitet die Nutzleistungs- bzw. Tastverhältnis-Bestimmungseinheit 25 nicht.
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Wenn
die gelesene (S36) Lenkwinkelgeschwindigkeit geringer als 60 °/s ist (S38)
und die Fahrzeuggeschwindigkeit z.B. 80 km/h überschreitet (S48), wird geprüft, ob das
Konvergenzsteuerungs-Flag gesetzt ist oder nicht, ohne die Lenkradrückkehrstrom-Berechnungseinheit 26 zu
betätigen.
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Wenn
die Fahrzeuggeschwindigkeit geringer als 80 km/h ist (S48) und die
Lenkwinkelgeschwindigkeit z.B. geringer als 55 °/s ist (S50), multipliziert
die Lenkradrückkehrstrom-Berechnungseinheit 26 den von
dem Radrückkehr-Steuergerät 22 gegebenen Ziel-Stromwert
mit dem Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffizient, um den Ziel-Stromwert
für den
Lenkradrückkehrstrom
zu berechnen (S40).
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Wenn
die Lenkwinkelgeschwindigkeit 55 °/s überschreitet
(S50) und das Konvergenzsteuerungs-Flag nicht gesetzt ist (S52),
multipliziert die Lenkradrückkehrstrom-Berechnungseinheit 26 den von
dem Radrückkehr-Steuergerät 22 gegebenen Ziel-Stromwert mit dem
Fahrzeuggeschwindigkeitskoeffizient, um den Ziel-Stromwert für den Lenkradrückkehrstrom
zu berechnen (S14).
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Wenn
das Konvergenzsteuerungs-Flag gesetzt ist und die Steuerung in der
vorhergehenden Zeit die Lenkradkonvergenz-Steuerung war (S52), werden von den
vier FET Q1, Q2, Q3 und Q4, welche die H-Typ-Brücke der Treiberschaltung 5 bilden,
die Richtungsangaben der FET Q1 und Q2 an der Hochspannungsseite
AUS-geschaltet (S18).
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In
den Schritten S48, S50 und S52 ist die Radrückkehr-Steuerung kontinuierlich dazu befähigt, bei
der Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb 30 km/h bis 80 km/h ausgeführt zu werden,
wie in 10 gezeigt, wenn die vorhergehende
Steuerung die Radrückkehr-Steuerung
ist (Berechnung des Ziel-Stromwerts des Lenkradrückkehrstroms) und die Lenkwinkelgeschwindigkeit
geringer als 60 °/s
ist. Die Winkelgeschwindigkeitsdifferenz-Steuerung wird bei der Fahrzeuggeschwindigkeit
innerhalb 30 km/h bis 80 km/h ausgeführt, wie in 10 gezeigt,
wenn die vorhergehende Steuerung die Lenkradkonvergenz-Steuerung
oder die Unterstützungs-Steuerung ist
(d.h., Steuerung mit Ausführung
weder der Lenkradrückkehr-Steuerung
noch der Lenkradkon vergenz-Steuerung) und die Lenkwinkelgeschwindigkeit
zwischen 55 °/s
bis 60 °/s
ist.
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Dementsprechend
weist die Lenkwinkelgeschwindigkeit die Hysterese auf, wenn die
Lenkradrückkehr-Steuerung
und die Lenkradkonvergenz-Steuerung geschaltet werden, so dass ein
Auftreten von Hunting bzw. Pendeln zwischen der Lenkradrückkehr-Steuerung
und der Bremssteuerung verhindert wird.
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11 ist
ein Diagramm zur Erläuterung
der Beziehungen zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Lenkwinkelgeschwindigkeit,
der Lenkradrückkehr-Steuerung
und der Lenkradkonvergenz-Steuerung.
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Die
Lenkradrückkehr-Steuerung
ist operativ, wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb 0 km
bis 30 km/h befindet und wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit geringer
als 55 °/s
bei der Fahrzeuggeschwindigkeit zwischen 30 km bis 80 km/h ist.
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Die
Lenkradkonvergenz-Steuerung ist operativ, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit
30 km/h überschreitet
und die Lenkwinkelgeschwindigkeit 60 °/s überschreitet.
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Der
Bereich der sich innerhalb 30 km/h bis 80 km/h befindlichen Fahrzeuggeschwindigkeit
und der sich innerhalb 55 °/s
bis 60 °/s
befindlichen Lenkwinkelgeschwindigkeit ist der Bereich, in dem die Lenkwinkelgeschwindigkeit
die Hysterese aufweist, wenn die Lenkradrückkehr-Steuerung und die Lenkradkonvergenz-Steuerung geschaltet
werden, so dass die Lenkradrückkehr-Steuerung oder die
Unterstützungs-Steuerung
dementsprechend, ob die vorhergehende Steuerung die Lenkradrückkehr-Steuerung
ist oder nicht, ausgeführt
werden.
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Die
Berechnung der Winkelgeschwindigkeitsdifferenz (S22) und die nachfolgenden
Schritte S23, S24, S26 und S28 werden in irgendeiner Steuerung ausgeführt, unter
Berücksichtigung
der Kontinuität
der Winkelgeschwindigkeitsdifferenz-Steuerung und der Lenkradrückkehr-Steuerung
mit der Lenkradkonvergenz-Steuerung.
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In
dem Falle, dass das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal geringer als
30 km/h ist (S12), nach Löschen
des Konvergenzsteuerungs-Flag (S20), [wenn das Konvergenzsteuerungs-Flag
nicht gesetzt ist (S16), nach dem Schritt S16], wird zu dem Zweck
der Trägheitskompensation
des Motors M der Stromwert entsprechend dem Differentialwert des
Lenkdrehmomentsignals und der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet
(S22) und zu dem Additionsmittel 14 gegeben.
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Andererseits
gibt der Vergleichsselektor 13 den Ziel-Stromwert zu dem Additionsmittel 14,
welches den größeren Absolutwert
entweder des Ziel-Stromwerts von dem Unterstützungs-Steuergerät 12 (S23)
oder des Ziel-Stromwerts von der Lenkradrückkehrstrom-Berechnungseinheit 26 für die Lenkradrückkehr (S14)
aufweist.
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Das
Additionsmittel 14 addiert den durch den Vergleichsselektor 13 ausgewählten Ziel-Stromwert zu
dem berechneten (S22) Stromwert, um den Motorstrom-Zielwert (S24)
zu berechnen.
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In
Bezug auf den Motorstrom-Zielwert, wird in dem Subtraktionsmittel 15 eine
Abweichung von dem Rückkopplungswert
des durch die Motorstromdetektions-Schaltung 6 detektierten,
antreibenden Stroms des Motors M erhalten und die Abweichung wird
zu dem PI-Steuer- bzw. -Regelgerät 16 gegeben.
Das PI-Steuer- bzw.
-Regelgerät 16 addiert
die Abweichung (proportionales Element) und den integrierten Wert
der Abweichung (integriertes Element) zu dem vorhergehenden Steuer-
bzw. Regelbetrag (S26), und gibt den resultierenden Betrag zu dem PWM-Steuer- bzw. -Regelgerät 17 als
den aktuellen Steuer- bzw. -Regelbetrag.
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Als
nächstes
wird in dem PWM-Steuergerät 17,
wenn das Konvergenzsteuerungs-Flag nicht gesetzt ist (S28), dieser
Steuerbetrag zu dem PWM-Wellensignal und dem Signal umgewandelt, welches
die Drehrichtung des Motors M repräsentiert, und zu der Treiberschaltung 5 gegeben
(S30, S32).
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Der
Motor M dreht sich in der Richtung, um der Richtungsangabe bzw.
-anzeige durch den Schritt zu folgen, dass das Paar der FET, d.h.
die FET Q1 und Q4 oder die FET Q2 und Q3, in welchem die Richtungsangaben
EIN-geschaltet sind, durch das PWM-Wellensignal EIN/AUS-geschaltet
werden, um die Unterstützungs-Steuerung
oder die Lenkradrückkehr-Steuerung
auszuführen.
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Wenn
das Konvergenzsteuerungs-Flag gesetzt ist (S28), werden die Richtungsangaben
der FET Q1 und Q2 an der Hochspannungsseite der Treiberschaltung 5 EIN-geschaltet
(S54), um das PWM-Wellensignal beruhend auf dem Nutzleistungs- bzw.
Tastverhältnis,
das von der Nutzleistungs- bzw. Tastverhältnis-Bestimmungseinheit 25 gegeben
wird (S40), zu der Treiberschaltung 5 zu geben (S34).
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In
dem Motor M wird das FET-Paar der FET Q1 und Q2, in welchem die
Richtungsangaben EIN sind, durch das PWM-Wellen sig nal EIN/AUS-geschaltet.
Daher wird in dem Motor M eine Schaltung bzw. Schaltkreis, in dem
der Strom durch die umgekehrte elektromotorische Kraft fließt, die
durch die Eigenmomentrotation bzw. -drehung erzeugt wird, gemäß PWM-Steuerung
gebildet (beide Terminals bzw. Anschlüsse des Motors M sind kurzgeschlossen), und
die Drehbewegung wird durch die Bremskraft eingeschränkt, die
durch diesen Strom ausgeübt
wird (Lenkradkonvergenz-Steuerung).
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Diese
Erfindung kann in verschiedenen Formen ausgeführt werden, ohne von dem Umfang
der Ansprüche
abzuweichen.