DE3400915C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein motorbetriebenes Fahrzeug- Sevolenksystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-OS 22 37 166 ist ein derartiges motorbetriebenes Fahrzeug-Servolenksystem bekannt, bei dem das vom Fahrer aufgebrachte Lenkdrehmoment mittels eines Winkelbe­ wegungsdetektors erfaßt und ein entsprechendes Steuer­ signal an den Servomotor abgegeben wird. Zusätzlich kann bei dem bekannten Servolenksystem noch eine Berücksichtigung der Fahrzeuggeschwindigkeit erfolgen, wobei die möglichen Fahrzeuggeschwindigkeiten in drei Bereiche un­ terteilt sind. Im niedrigsten Geschwindigkeitsbereich erfolgt dabei eine Verstärkung des Lenkdrehmoments, während im mittleren Geschwindigkeitsbereich das ausgeübte Lenkdrehmoment unverändert bleibt und im höchsten Ge­ schwindigkeitsbereich gedämpft wird. Mit der bekannten Ausgestaltung läßt sich allerdings einerseits keine Anpassung der für einen bestimmten Winkelausschlag erforderlichen Lenkdrehmomente, d. h. der Schwer- bzw- Leicht­ gängigkeit der Lenkung, an die Benutzerwünsche erreichen. Andererseits unterliegt das Lenkdrehmoment bei dem bekannten Servolenksystem deutlichen fahrzeuggeschwindig­ keitsabhängigen Schwankungen, so daß das Lenkgefühl nicht optimal ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein motorbetriebenes Fahrzeug-Servolenksystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart auszugestalten, daß eine Anpassung des Lenkwiderstands an die jeweiligen Benutzerwünsche möglich ist und fahrzeuggeschwindigkeitsabhängige Änderungen des Lenkdrehmoments beseitigt sind.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug-Servolenksystem ist somit eine Einstellvorrichtung vorhanden, über die sich ein gewünschtes Bezugsdrehmoment manuell einstellen läßt, unter dessen Heranziehung die Steuereinrichtung ihrerseits den Elektromotor und die Bremsvorrichtung derart steuert, daß ein fahrzeuggeschwindigkeitsunabhängiges konstantes Lenkdrehmoment erreicht wird. Damit ist eine Berücksichtigung der Benutzerwünsche hinsichtlich des Ausmaßes des Widerstands der Lenkung erreichbar und sichergestellt, daß der gewünschte Widerstand tatsächlich auch über den gesamten Geschwindigkeitsbereich hinweg beibehalten bleibt. Das Servolenksystem ist zudem in seinen Abmessungen kompakt und kann daher z. B. auch bei Frontantrieb-/Frontmotor- Fahrzeugen eingebaut werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Gemäß Anspruch 3 kann der Motor in einfacher Weise durch Verwendung eines Widerstands oder dergleichen gebremst werden. Würde an die Wicklung des Motors keine Last ange­ schlossen sein, würde kein Strom in der Wicklung fließen, so daß keine einer äußeren Kraft entgegengesetzte Brems­ kraft erzeugt würde. Wenn aber an die Wicklung eine Be­ lastung angeschlossen ist, fließt in der Wicklung Strom entsprechend dem Ausmaß der Belastung. Daher ruft der Motor eine einer von außen aufgebrachten Kraft entgegengesetzte Kraft, d. h. eine Bremskraft hervor.

Gemäß Anspruch 5 wird die Dauer des Anschließens der Belastung an den Motor über die Impulsdauer bzw. Impuls­ breite von Impulsen gesteuert, wodurch das Ausmaß der Bremskraft verändert wird. Dies erlaubt eine genaue Steuerung der Lenkkraft in der Weise, daß sie mit einem Be­ zugsdrehmoment übereinstimmt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungs­ beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht des Armaturenfeldes eines Kraftfahrzeugs, das mit dem Servolenksystem ausgestattet ist,

Fig. 2 eine schematische Blockdarstellung des Servolenksystems,

Fig. 3a eine Seitenansicht des Lenkungsmechanismus des in Fig. 1 gezeigten Kraftfahrzeugs,

Fig. 3b eine perspektivische Ansicht des Lenkungs­ mechanismus nach Fig. 3a,

Fig. 4 ein Blockschaltbild der elektrischen Schaltung des in Fig. 2 gezeigten Servolenksystems,

Fig. 5 ein ausführliches Blockschaltbild eines Teils der in Fig. 4 gezeigten elektrischen Schaltung,

Fig. 6 ein ausführliches Blockschaltbild eines weiteren Teils der in Fig. 4 gezeigten elektrischen Schaltung,

Fig. 7 eine schematische Darstellung, die die Arten der Erregung eines Motors bei unterschiedlichen Betriebsarten des Servolenksystems nach Fig. 2 zeigt,

Fig. 8 ein Zeitdiagramm, das Betriebszeitsteuerun­ gen des in Fig. 7 gezeigten Motors veranschaulicht,

Fig. 9 eine grafische Darstellung der Kennlinien des in Fig. 7 gezeigten Motors DM,

Fig. 10a eine grafische Darstellung der Zusammen­ hänge zwischen der Lenkkraft und dem Servover­ hältnis einerseits und der Fahrzeuggeschwindigkeit andererseits bei dem Servolenksystem nach Fig. 2 und

Fig. 10b eine grafische Darstellung der Zusam­ menhänge zwischen der Lenkkraft und dem Lenkwinkel.

In Fig. 1 ist das Armaturenbrett eines Fahrzeugs gezeigt, das mit dem motorbetriebenen Servo­ lenksystems gemäß einem Ausführungsbeispiel ausgestattet ist. An dem Armaturenbrett ist in der Nähe eines Lenkrads 1 ein Knopf 30 für das Einstellen des von dem Servolenk­ system herbeigeführten Lenkdrehmoments angeordnet. Dieser Knopf 30 ist an der Drehachse eines (nachfolgend be­ schriebenen) veränderbaren Widerstands VR 1 befestigt. In Fig. 2 ist schematisch der Gesamtaufbau des in dem Fahrzeug nach Fig. 1 eingebauten Servolenksystems gezeigt. Bei diesem System ist mit dem Lenkrad 1 des Fahrzeugs eine erste Lenkachse 2 verbunden, an die über ein erstes Kreuzgelenk 4 eine zweite Lenkachse 5 ange­ schlossen ist. An die zweite Lenkachse 5 ist über ein zweites Kreuzgelenk 6 eine dritte Lenkachse 7 angeschlossen. An dem Kopf der dritten Lenkachse 7 ist ein Ritzel 3a (siehe Fig. 3a) befestigt, mit dem eine Zahnstange 3 b (siehe Fig. 3b) zum Verstellen der gelenkten Räder kämmt. Der Winkel α, unter dem die zweite Lenkachse 5 gegenüber der ersten Lenkachse 2 geneigt ist, ist gleich dem Winkel α, unter dem die dritte Lenkachse 7 gegenüber der zweiten Lenkachse 5 geneigt ist. An der zweiten Lenkachse 2 sind Drehmomentfühler 8 befestigt, von denen in Fig. 2 nur einer gezeigt ist. An die dritte Lenkachse 7 ist über ein Untersetzungsge­ triebe 9 ein Gleichstrom-Servomotor DM angeschlossen. Die Ausgänge der Drehmomentfühler 8 sind mit einer Steu­ ereinrichtung 40 verbunden, deren Ausgang mit dem Motor DM verbunden ist. Der vorstehend genannte veränderbare Widerstand VR 1, an dem der Knopf 30 befestigt ist, ist mit der Steuereinrichtung 40 verbunden. Die Einzelheiten des Mechanismus nach Fig. 2 sind in Fig. 3a und 3b gezeigt. Fig. 3a zeigt eine Schnittansicht das Lenkmechanismus im Fußraum des Fahrers. Bei diesem dargestellten Beispiel weist das Untersetzungsgetriebe 9 eine Kombination aus vier Zahnrädern auf, die die Drehzahl des Motors DM vor der Kraftübertragung zur dritten Lenkachse 7 um den Faktor "6" herabsetzt. Bei diesem Beispiel werden als Drehmomentfühler 8 Deh­ nungsmeßstreifen verwendet. Es ist zwar nur einer der Drehmomentfühler 8 gezeigt, jedoch ist der andere Drehmomentfühler an der Rückseite der ersten Lenkachse 2 befestigt. Das heißt, gemäß diesem Beispiel wird die zum Drehen des Lenkrads aufgewandte Kraft durch das Messen der Torsion der Lenkachse 2 erfaßt. Jeder dieser Drehmo­ mentfühler 8 enthält zwei Meßgeber, die in voneinander verschiedenen Richtungen ansprechen. Bei diesem Ausfüh­ rungsbeispiel sind diese vier Meßgeber zu einer Brücken­ schaltung geschaltet, um das System von der Temperatur unabhängig zu machen. Der in Fig. 3a gezeigte Lenkungs­ mechanismus erstreckt sich über zwei Räume, die von einer nahe dem zweiten Kreuzgelenk liegenden Fußplatte 10 voneinander getrennt sind. Der Raum links der Fußplatte 10 gemäß der Darstellung in Fig. 3a ist der Motorraum des Fahrzeugs, während der Raum rechts der Fußplatte der Fahrgastraum ist. Mit 11 ist ein Bremspedal bezeichnet.

Gemäß Fig. 3b werden die Drehachsen von Vorderrädern 12 a und 12 b des Fahrzeugs über Stoßdämpfer 13 a bzw. 13 b von oberen Aufhängungsträgern 14 a bzw. 14 b gehalten. Zwischen den Stoßdämpfern 13 a und den Träger 14 a ist eine Schraubenfeder 15 a gesetzt. Gleichermaßen ist zwischen den Stoßdämpfern 13 b und den Trägern 14 b eine weitere Schraubenfeder 15 b gesetzt. Mit den Lagern der Vorder­ räder 12 a und 12 b sind jeweils Achsschenkelarme 16 a bzw. 16 b verbunden, welche jeweils über Spurstangen 17 a bzw. 17 b mit der Zahnstange 3 b verbunden sind. Mit der Zahnstange 3 b kämmt das Ritzel 3 a. Ferner sind untere Aufhängungsarme 18 a und 18 b und ein Stabilisator 19 gezeigt.

Fig. 4 zeigt schematisch den Aufbau der elektrischen Schaltung des in Fig. 2 gezeigten motorbetriebenen Servo­ lenksystems. Die grafischen Darstellungen in den Blöcken in Fig. 4 stellen schematisch die elektrischen Kennlinien dieser Blöcke dar. In jeder grafischen Darstellung gibt die Abszisse den Eingangspegel wieder, während die Ordinate den Ausgangspegel angibt. In Fig. 5 sind die Widerstände in der Form schmaler Rechtecke dargestellt.

Gemäß Fig. 4 bis 6 bilden die beiden Drehmomentfühler 8 eine Widerstandsbrücke, deren Ausgang mit dem Block B 1, nämlich einem linearen Verstärker verbunden ist. An den Ausgang des linearen Verstärkers B 1 sind Blöcke B 2 und B 7 angeschlossen. Der Block B 2 ist eine Absolut­ wertschaltung, die unabhängig von der Polarität ihres Eingangssignals immer ein Ausgangssignal positiver Polarität abgibt. Der Block B 7 ist ein Analog-Vergleicher zum Erfassen der Polarität seines Eingangssignals und zur Abgabe eines binären Ausgangssignals. Daher tritt an dem Ausgang des Vergleichers B 7 ein Signal auf, das die Richtung des Drehmoment-Eingangssignals bzw. des Eingangsdrehmoments anzeigt. Dieses Ausgangssignal wird an einen Eingang A einer logischen Steuerschaltung B 14 angelegt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zum Einstellen eines Bezugsdrehmoments der veränderbare Widerstand VR 1 vorgesehen. Die Pegeldifferenz zwischen einem durch den Widerstand VR 1 bestimmten Drehmoment-Bezugssignal und dem Ausgangssignal der Absolutwertschaltung B 2, nämlich dem Drehmoment-Eingangssignal wird an Blöcke B 3 und B 8 angelegt. Tatsächlich haben gemäß der Darstellung in Fig. 5 das Bezugssignal und das Ausgangssignal der Absolutwertschaltung B 2 einander entgegengesetzte Polaritäten. Der Block B 3 ist eine Absolutwertschaltung. Der Block B 8 ist ein Analog-Vergleicher, der ein binäres Signal entsprechend den Größen des Drehmoment-Eingangs­ signals bzw. des vom Fahrer aufgebrachten Drehmoments und des Drehmoment-Bezugssignals abgibt. Im einzelnen wird dann, wenn das Eingangsdrehmoment kleiner als das Bezugsdrehmoment ist, ein Signal mit dem hohen Pegel H abgegeben. Wenn das Eingangsdrehmoment größer als das Bezugsdrehmoment ist, wird ein Signal mit dem niedrigen Pegel L abgegeben. Dieses binäre Signal wird an einen Eingang B der logischen Steuerschaltung B 14 ange­ legt. Ein Differenzverstärker B 4, der einen gewöhnlichen linearen Verstärker aufweist, empfängt das Ausgangs­ signal der Absolutwertschaltung B 3 und ein Rückkopp­ lungssignal, das von dem in dem Motor DM flie­ ßenden Strom abhängt. Wenn der Eingangspegel des Diffe­ renzverstärkers B 4 einen vorbestimmten Wert übersteigt, wird sein Ausgangspegel auf einen bestimmten Wert be­ grenzt. Der Ausgang des Differenzverstärkers B 4 ist über eine Proportional/Integralregler- bzw. PI-Kompen­ sationsschaltung B 5, die das Unterdrücken wahrnehmbarer Schwingungen des Steuersystems bewirkt, mit einer Impulsdauer- bzw. Impulsbreiten- Modulatorschaltung B 6 verbunden. Im einzelnen wird bei einem System dieser Art der Motor entsprechend der Einstellung eines Sollwerts betrieben, wobei mechanische Schwingungen des Motors durch die Drehmomentfühler erfaßt werden. Der erfaßte Wert wird so gesteuert, daß er mit dem Sollwert übereinstimmt. Wenn der Motor in Betrieb ist, wird dadurch das erfaßte Drehmoment beein­ flußt und daher auch die Regelgröße verändert. Daher wiederholen sich diese Betriebsvorgänge. Da ferner das erfaßte Drehmomentsignal die verhältnismäßig lange Zeit­ verzögerung des mechanischen Systems enthält, ruft das Signal in dem Regelsystem eine Eigenschwingung mit einer verhältnismäßig geringen Amplitude bei einer Frequenz in der Größenordnung von 100 Hz hervor. Da andererseits das elektrische System ziemlich schnell auf sein Ein­ gangssignal anspricht, bewirkt es, daß der Motor der Schwingung des Signals folgt. Infolgedessen können das Lenkrad und andere mit dem Motor verbundene Teile mechanisch vibrieren. Eine derartige Frequenz in der Größen­ ordnung von 100 Hz verursacht häufig ein Mitschwingen des mechanischen Systems, so daß sich eine mechanische Schwingung ergibt. Diese Art von Schwingung ruft bei dem Fahrer beträchtliches Unbehagen hervor. Im Hinblick darauf ist bei diesem Ausführungsbeispiel in dem elektrischen Regelsystem die PI-Kompensationsschaltung B 5 vorgesehen, die die elektrischen Schwingungen abdämpft, um den Motor hinsichtlich Vibrationen zu isolieren. Bei dem Ausführungsbeispiel ist die PI-Kompensations­ schaltung zwischen dem Differenzverstärker B 4 und der Impulsbreiten-Modulatorschaltung B 6 des Stromregel­ systems angeordnet. Sie kann jedoch auch in einem nach­ stehend beschriebenen Stromrückkopplungssystem angeordnet sein. Ferner ist es möglich, die Kompensationsschaltung zwischen die Blöcke B 1 und B 2 oder zwischen die Blöcke B 2 und B 3 zu schalten, mit welchen das Drehmoment-Ein­ gangssignal verarbeitet wird. Die an den Ausgang der Kompensationsschaltung B 5 angeschlossene Impulsbreiten- Modulatorschaltung B 6 weist einen Oszillator auf, der bei diesem Ausführungsbeispiel ein Signal mit 2 kHz abgibt, so daß die Modulatorschaltung B 6 ein Ausgangssignal mit einer Periode von 500 µs und einer zum Eingangs­ pegel proportionalen Impulsbreite abgibt. Dieses Aus­ gangssignal wird einem Eingang D der Steuerschaltung B 14 zugeführt. Der im Motor DM fließende Strom wird über einen Stromwandler CT erfaßt, dessen Ausgangssignal einem Stromrückkopplungssystem zuge­ führt wird, das einen linearen Verstärker B 9, eine Abso­ lutwertschaltung B 10, einen Analog-Vergleicher B 11 und einen linearen Verstärker B 12 aufweist. Das Ausgangssignal des Verstärkers B 12 wird zu dem Differenzverstärker B 4 zurückgeführt. Der Vergleicher B 11 dient zum Verhindern zu starker Motorbestromung und gibt ein binäres Signal in Abhängigkeit davon ab, ob der über den Motor DM fließende Strom normalen oder abnormalen Wert besitzt. Dieses binäre Signal wird an einen Eingang C der logischen Steu­ erschaltung B 14 angelegt. An jeweilige Ausgänge der logischen Steuerschaltung B 14 sind eine Treiberstufe B 15 zur Ansteuerung des Motors und eine Bremsschaltung B 13 zum Bremsen des Motors ange­ schlossen. Dabei sind an die Ausgänge der Steuerschaltung B 14 jeweils über Basistreiberstufen vier Schalttransistoren Q 1, Q 2, Q 3 und Q 4 für das Speisen des Motors sowie Schalttransistoren Q 5 und Q 6 angeschlossen. Die Transistoren Q 1 bis Q 4 sind zu einer Brücke verschaltet, um die Richtung des in der Wicklung des Motors DM fließenden Stroms ändern zu können. Im einzelnen wird durch Ein­ schalten von zwei einander diametral gegenüberliegenden Transistoren die Wicklung in einer bestimmten Richtung erregt. Die Transistoren Q 5 und Q 6 steuern die Verbindung eines Bremswiderstands R mit der Wicklung des Motors DM. Dabei fließt durch das Einschalten des Transistors Q 5 oder Q 6 elektrischer Strom über den Widerstand R in der Wicklung des Motors DM, wodurch die Drehung des Motors DM gebremst wird. Bei dem dargestellten Beispiel wird der Transistor Q 5 oder Q 6 in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Motors DM eingeschaltet. Eine Gleichstromdrossel L verhindert, daß bei der Impulsbrei­ tensteuerung Stromunterbrechungen hervorgerufen werden.

Gemäß Fig. 6 enthält die logische Steuerschaltung B 14 UND- Glieder AN 1 bis AN 4, NAND-Glieder NA 1 bis NA 4, Inverter IN 1 bis IN 7 und Treiberstufen DV 1 bis DV 6. Alle Treiber­ stufen DV 1 bis DV 6 haben den gleichen Aufbau und sind jeweils mit einem Fotokoppler mit einer Leuchtdiode ausge­ stattet. In den mit den Basen der Transistoren Q 1 bis Q 6 verbundenen Basistreiberstufen sind Fototransistoren vorgesehen, die optisch mit den jeweiligen Leuchtdioden gekoppelt sind. Auf diese Weise werden bei dem Aufleuchten der Leuchtdioden der Treiberstufen DV 1 bis DV 6 die jeweils zugeordneten Transistoren Q 1 bis Q 6 durchgeschaltet. Fig. 7 zeigt die Anschlußweise des Servomotors DM bei verschiedenen Betriebsarten. Die Schaltzustände der Transistoren Q 1 bis Q 6 bei den verschiedenen Betriebs­ arten des Systems sind in der nachstehenden Tabelle 1 aufgelistet.

Tabelle 1

Wenn das Fahrzeug beispielsweise stillsteht, muß der Fahrer zum Drehen des Lenkrades ein großes Drehmoment aufwenden. Falls in diesem Fall das an der Lenkachse aufgebrachte Drehmoment das mittels des veränderbaren Widerstands VR 1 eingestellte Bezugsdrehmoment übersteigt, nimmt das Ausgangssignal des Vergleichers B 8 den Lenkun­ terstützungs-Pegel L an, wodurch entweder die Transistoren Q 1 und Q 4 oder die Transistoren Q 2 und Q 3 angesteuert werden. Dadurch wird der Motor DM in der vorgegebenen Richtung, nämlich in der gleichen Richtung wie das Ein­ gangsdrehmoment betrieben.

Da auf diese Weise das von dem Motor DM erzeugte Hilfs­ drehmoment dem von dem Fahrer an der Lenkachse aufge­ brachten Drehmoment hinzugefügt wird, kann der Fahrer nunmehr die Lenkachse mit einem Kraftaufwand bzw. einem Drehmoment drehen, das um das Hilfsdrehmoment verringert ist. Dieses von dem Motor DM erzeugte Hilfsdrehmoment nimmt proportional zu der Differenz zwischen dem Eingangs­ drehmoment und dem Bezugsdrehmoment zu und bewirkt, daß das von dem Fahrer aufgebrachte Drehmoment in der Stärke gleich dem Bezugsdrehmoment wird. Wenn die Fahrzeugge­ schwindigkeit hoch ist und das zum Drehen des Lenkrades aufzubringende Drehmoment kleiner als das Bezugsdrehmoment ist, könnte der Lenkvorgang mit einer sehr geringen Kraft ausgeführt werden, falls das Servolenksystem nicht arbeiten würde. Bei dem Betrieb des Servolenksystems nimmt jedoch das Ausgangssignal des Vergleichers B 8 den Bremspegel an, wodurch der Transistor Q 5 oder Q 6 einge­ schaltet wird. Dadurch wird die Wicklung des Motors DM über den Widerstand R kurzgeschlossen. Da der Motor DM ständig über das Untersetzungsgetriebe 9 mit der Lenkachse gekoppelt ist, erzeugt der Motor DM eine elektromoto­ rische Kraft, wenn der Fahrer das Lenkrad dreht. Hier­ durch wird ein über den Widerstand R in der Wicklung fließender Strom hervorgerufen. Infolgedessen erzeugt der Motor DM ein Bremsdrehmoment, dessen Größe propor­ tional zu der Differenz zwischen dem Bezugsdrehmoment und dem Eingangsdrehmoment ist. Daher wird das Eingangs­ drehmoment identisch mit dem Bezugsdrehmoment. Obwohl sich das zum Auslenken der gelenkten Räder aufzubringende Drehmoment in starkem Ausmaß ändert, erlaubt es das Ser­ volenksystem dem Fahrer, das Lenkrad immer mit der dem Bezugsdrehmoment entsprechenden gleichen Kraft zu drehen, ohne die Fahrzeuggeschwindigkeit in Betracht ziehen zu müssen.

Die zeitliche Steuerung der Schaltvorgänge der Transistoren im Zusammenhang mit dem Eingangsdrehmoment ist sche­ matisch in Fig. 8 gezeigt. Wenn das Eingangsdrehmo­ ment in seinem Absolutwert in dem Bereich von "0" bis zu dem Bezugsdrehmoment liegt, wird gemäß Fig. 7 und 8 abhängig von der Richtung des Eingangsdrehmoments der Transistor Q 5 oder der Transistor Q 6 wiederholt mit der bestimmten Periode ein- und ausgeschaltet, was in den Schaltbildern nach Fig. 7 als "Bremsen" im "Vorwärts­ bereich" bzw. "Rückwärtsbereich" bezeichnet ist. Da in jeder Periode sich die Impulsdauer bzw. Impulsbreite entsprechend der Differenz zwischen dem Eingangsdrehmoment und dem Bezugsdrehmoment ändert, ist die von dem Motor DM hervorgerufene Bremskraft gleich dem Unterschied zwischen dem Eingangsdrehmoment und dem Bezugsdrehmoment.

Wenn das Eingangsdrehmoment das Bezugsdrehmoment über­ steigt, werden entweder die Transistoren Q 1 und Q 4 oder die Transistoren Q 2 und Q 3 angesteuert, was in den in Fig. 7 mit "Vorwärtsdrehung" bzw. "Rückwärtsdrehung" beschrifteten Schaltbildern gezeigt ist. In diesem Fall werden innerhalb der vorgegebenen Periode die Transistoren Q 1 und Q 3 ein- und ausgeschaltet, so daß daher ab­ wechselnd die in Fig. 7 gezeigten Schaltzustände "EIN" und "AUS" hervorgerufen werden. Die Dauer des Einschalt­ zustands des jeweiligen Transistors Q 1 und Q 3, nämlich die Impulsbreite hängt von der Differenz zwischen dem Eingangsdrehmoment und dem Bezugsdrehmoment ab. Fig. 9 zeigt die Kennlinien des bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendeten Gleich­ strom-Servomotors DM. Aus dieser grafischen Darstellung ist ersichtlich, daß das Ausgangsdrehmoment T proportional zu dem in dem Motor fließenden Strom I ist. In der grafischen Darstellung sind mit N und η die Drehzahl bzw. der Wirkungsgrad bezeichnet.

Fig. 10a zeigt die Zusammenhänge zwischen der Fahr­ zeuggeschwindigkeit, der von dem Fahrer aufgebrachten Lenkkraft und dem Servoverhältnis bei dem Betrieb des Servolenksystems und ohne Einsatz desselben. Fig. 10b zeigt die Zusammenhänge zwischen dem Lenkwinkel, um den das Lenkrad gedreht wird, und dem von dem Fahrer aufzubringenden Drehmoment bzw. der Lenkkraft in dem Fall, daß das Servolenksystem eingesetzt wird und die Fahrzeuggeschwindigkeit nahezu "0" beträgt.

Gemäß Fig. 10a ändert sich das zum Drehen des Lenkrads aufzubringende Drehmoment entsprechend der Fahrzeugge­ schwindigkeit (siehe Kennlinie für die manuelle Lenkkraft bzw. die Lenkkraft ohne Servolenkung). Wenn dieses Dreh­ moment über dem Bezugsdrehmoment liegt, wird der Motor DM betrieben. Wenn andererseits das Drehmoment niedriger als das Bezugsdrehmoment ist, wird der Motor DM gebremst. Da die von dem Motor DM erzeugte Antriebskraft oder Brems­ kraft gleich der Differenz zwischen dem Eingangsdrehmoment und dem Bezugsdrehmoment ist, muß der Fahrer zum Steuern des Fahrzeugs eine dem Bezugsdrehmoment entsprechende Kraft aufwenden. Demgemäß wird das Servoverhältnis, das als das Verhältnis des Ausgangsdrehmoments zu dem von dem Fahrer aufgebrachten Drehmoment definiert ist, mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner. Wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht ist, bei der das Ausgangsdrehmoment gleich dem Bezugsdrehmoment ist, wechselt das System von dem Antriebsbetrieb auf den Brems­ betrieb über, wobei das Servoverhältnis kleiner als "1" wird.

Im allgemeinen nimmt das zum Drehen des Lenkrads eines Fahrzeugs aufzuwendende Drehmoment mit dem Winkel zu, um den das Lenkrad gedreht wird. Bei dem vorstehend be­ schriebenen Ausführungsbeispiel wird jedoch ein positives oder negatives Hilfsdrehmoment erzeugt, durch das das von dem Fahrer aufzubringende Drehmoment gleich dem Be­ zugsdrehmoment wird. Infolgedessen kann gemäß der Dar­ stellung in Fig. 10b der Fahrer unabhängig von dem Winkel, um den das Lenkrad gedreht wird, das Fahrzeug immer mit einem konstanten Drehmoment lenken.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde zwar für das Einstellen des Bezugsdrehmoments der veränderbare Widerstand verwendet, jedoch ist es auch möglich, zum selektiven Einstellen des Bezugsdrehmoments einen Drehschalter oder dergleichen zu verwenden. Weiter­ hin kann statt dessen eine digitale Schaltung mit einem Mikrocomputer verwendet werden. In diesem Fall können die das Bezugsdrehmoment betreffenden Daten unter Verwendung von Tastenschaltern oder ähnlichen Vorrichtungen direkt in den Computer eingegeben werden. Weiterhin kann zum Einstellen eines Bezugsdrehmoments eine Anordnung getroffen werden, bei der eine große Menge an dem Bezugs­ drehmoment entsprechenden Daten im voraus in einen Speicher derart eingespeichert wird, daß die erwünschten Daten durch Befehle aus Tastenschaltern oder durch Sprach­ eingabe-Befehle abgerufen werden können.

Ferner ist anzumerken, daß bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel zwar zum Bremsen des Motors ein Widerstand verwendet wird, jedoch gleichermaßen andere Belastungen mit gleichartigem Nutzen eingesetzt werden können.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung wird mit dem motorbe­ triebenen Servolenksystem das von dem Fahrer aufzubringende Drehmoment unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit konstant gehalten.

Claims (3)

1. Motorbetriebenes Fahrzeug-Servolenksystem, mit einem durch eine Treibereinrichtung gesteuerten Elektromotor, der über eine Kopplungseinrichtung mit einer Lenkachse des Fahrzeugs verbunden ist, einem Meßfühler zum Erfassen des vom Fahrzeugführer ausgeübten Lenkdrehmoments, einer an die Wicklung des Elektromotors angeschlossenen Bremsvorrichtung zum Bremsen des Elektromotors und einer elektro­ nischen Steuereinrichtung zur Steuerung der Erregung des Elektromotors, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einstell­ vorrichtung (30; VR 1) zum manuellen Einstellen eines Be­ zugsdrehmoments vorgesehen ist, und daß die Steuerein­ richtung (40) den Elektromotor (DM) über die Treiberein­ richtung (B 15) und die Bremsvorrichtung (B 13) derart steuert, daß das Lenkdrehmoment unabhängig von der jeweiligen Fahrzeuggeschwindigkeit stets auf einem konstanten, vom eingestellten Bezugsdrehmoment abhängigen Wert gehalten ist. 2. Motorbetriebenes Fahrzeug-Servolenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtung (30; VR 1) zum Einstellen eines Bezugsdrehmoments eine Spannungseinstellvorrichtung ist. 3. Motorbetriebenes Fahrzeug-Servolenksystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsvorrichtung (B 13) mit einem Widerstand (R) ausgestattet ist.

4. Motorbetriebenes Fahrzeug-Servolenksystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (R) über Transistoren (Q 5, Q 6), deren Schaltzustand durch die Steuereinrichtung (40) steuerbar ist, mit der Wicklung des Elektromotors (DM) verbunden ist.

5. Motorbetriebenes Fahrzeug-Servolenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (40) die Bremsvorrichtung (B 13) zum Verändern des Ausmaßes der Bremskraft mit Impulsen unter­ schiedlicher Breite steuert.