DE3712154A1

DE3712154A1 - Motorbetriebene servolenkanlage fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE3712154A1
Application number: DE19873712154
Authority: DE
Inventors: Yasuo Shimizu
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1986-04-11
Filing date: 1987-04-10
Publication date: 1987-10-15
Also published as: JPH0662092B2; DE3712154C2; GB2188890A; JPS62241766A; GB8708424D0; US4754829A; GB2188890B

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer motorbetriebenen Ser volenkanlage für Fahrzeuge, wie Kraftfahrzeuge, und ins besondere mit einer motorbetriebenen Servolenkanlage, die eine Servolenkeinheit hat, wie einen Elektromotor zur Er zeugung eines unterstützenden Hilfslenkmoments.

Verschiedene elektrische oder motorbetriebene Servolenkan lagen für Kraftfahrzeuge sind in den letzten Jahren im Hinblick auf die komplizierten Auslegungen der üblichen hydraulisch betriebenen Servolenkanlagen vorgeschlagen worden.

Ein Beispiel einer solchen motorbetriebenen Servolenkanlage für Kraftfahrzeuge ist in der GB-PS 21 35 642 A, veröffent licht am 5. September 1984, angegeben. Die dort beschriebene motorbetriebene Servolenkanlage hat eine Servolenkeinheit, die einen Elektromotor mit niedrigem Drehmoment und hoher Geschwindigkeit als eine Erzeugungsquelle und eine Steuer einrichtung für die Servolenkeinheit hat. Wenn ein Lenkrad gedreht wird, wird das Lenkmoment, das an der Eingangswelle der Lenkanlage anliegt, die mit dem Lenkrad gekuppelt ist, detektiert und der Motor wird durch das detektierte Lenk moment gesteuert. In den niedrigen und mittleren Geschwin digkeitsbereichen wird ein Hilfsmoment durch den Motor er zeugt und über eine drehzahlvermindernde Einrichtung zu der Ausgangswelle der Lenkanlage übertragen. Das drehzahlvermin dernde Verhältnis der drehzahlvermindernden Einrichtung wird mit einem großen Wert gewählt, da der Motor mit einer hohen Drehzahl umläuft. Das an der Ausgangswelle der Lenkanlage anliegende Hilfsmoment unterstützt den Fahrer beim Drehen des Lenkrades, so daß dieser von Hand verminderte Kräfte aufbringen muß, wodurch sich der Lenkkomfort und das Lenkge fühl verbessern. Bei einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit wird die Ankerwicklung des Motors in einem Verhältnis proportio nal zu dem Lenkmoment Ts kurzgeschlossen. Daher wird eine Dämpfungskraft im Verhältnis zu dem Lenkmoment Ts erzeugt, so daß größere Lenkreaktionskräfte als in dem Fall erzeugt werden, bei dem die Lenkanlage von Hand betätigt wird.

Während in den meisten Fällen ein zu lenkendes oder lenkba res Rad, das ein Vorderrad sein kann, in einer Richtung zum Ausführen einer Wende mit Hilfe des Fahrzeuges gelenkt wer den kann, ist das Vorderrad einer Rückstellkraft Fr ausge setzt, die versucht, das Vorderrad in seine Neutralstellung zurückzuführen. Die Rückstellkraft Fr entsteht von der Vor derradausrichtung und auch durch ein selbst ausrichtendes Moment, das durch die elastische Verformung des Vorderrads erzeugt wird. Die Rückstellkraft Fr wird auf das Lenkrad als eine von der Straße her induzierte Belastung übertragen. Die Rückstellkraft Fr ist gering, wenn die Fahrzeuggeschwin digkeit Vs niedrig ist und sie wird größer, wenn die Fahr zeuggeschwindigkeit Vs ansteigt.

Die vorstehend angegebene Servolenkanlage hat im Prinzip zwei Lenkzustände oder Lenkbetriebsarten: (i) Das Lenkmoment Ts, das an dem Lenkrad anliegt ist größer, als ein vorbestimmter Wert. (ii) Das anliegende Lenkmoment Ts ist im wesentlichen Null. Der Zustand (i) umfaßt (i-1) einen positiven Lenkzu stand, bei dem die Richtung, in die das Lenkmoment Ts wirkt und die Richtung, in die sich die lenkbaren Räder drehen, gleich sind, und (i-2) einen Lenkradrücklaufzustand, bei dem die Richtung des Lenkmoments Ts und die Drehrichtung des lenkbaren Rades ungleich sind. In dem Zustand (i-1) ist die Summe des Lenkmoments Ts und des Abgabedrehmoments des Motors größer als die von der Straße induzierte Belastung Fr. Im Zustand (i-2) ist die Summe des Lenkmoments Ts und des Motorabgabemoments kleiner als die von der Straße induzierte Belastung Fr. Der Zustand (ii) kann auftreten, wenn das Fahrzeug beispielsweise geradeaus fährt. Das Lenkmoment Ts ist auch Null, wenn im wesentlichen keine Lenkkraft von dem Fahrer auf das Lenkrad ausgeübt wird, so daß der Fahrer bei spielsweise seine Hand von dem Lenkrad aus gewissen Gründen nimmt, nachdem das lenkbare Rad um einen gewissen Winkel von seiner Neutralstellung weg bei der Lenkung verstellt wurde. Wenn dies auftritt, beginnt das lenkbare Rad sich in seine Neutralstellung unter der Rückstellkraft F zurückzubewegen. Zugleich beginnt das Lenkrad sich in seine Neutralstellung zurückzubewegen. Dieser Zustand wird nachstehend als ein freier Rücklaufzustand des Lenkrades bezeichnet. Dieser freie Rücklaufzustand wird von dem Zustand (ii) mitumfaßt.

Bei der in der obengenannten britischen Patentanmeldung an gegebenen Servolenkanlage ändert sich der Lenkwinkel R beim freien Rücklaufzustand des Lenkrades auf die folgende Weise: Es wird angenommen, daß der Fahrer aufhört eine Lenkkraft auf das Lenkrad auszuüben, wenn es um einen Winkel Ri in Uhr zeigerrichtung, beispielsweise aus der Neutralstellung (R=0) verdreht worden ist, während das Fahrzeug mit einer gewissen Geschwindigkeit fährt. Zu diesem Zeitpunkt wird der freie Rücklaufzustand des Lenkrades eingeleitet. Das Lenkrad bewegt sich wiederholt über die Neutralstellung hin aus (es tritt ein sogenanntes Überschwingen auf), bis es schließlich in der Neutralstellung bleibt. Im freien Rück laufzustand des Lenkrades wirkt der Motor als eine Belastung auf das lenkbare Rad, da der Motor über die drehzahlvermin dernde Einrichtung, ausgehend von der Seite des lenkbaren Rades, gedreht wird. Als Folge hiervon ist die Änderungs rate des Lenkwinkels pro Zeiteinheit kleiner als bei einer von Hand betätigten Lenkanlage. Anders ausgedrückt bedeutet dies, daß die Periode der hin- und hergehenden Winkelbe wegung des Lenkrades größer als jene des manuell betätig ten Lenkrades ist. Da darüber hinaus das Trägheitsmoment des Motors auf das lenkbare Rad mit einem Verhältnis pro portional zum Quadrat des Drehzahlreduktionsverhältnisses der drehzahlvermindernden Einrichtung wirkt, ist das Aus maß des Lenkrades, das für sich über die Neutralstellung hinaus bewegt, größer als bei einer manuell betätigten Lenk anlage. Als Folge hiervon wird im freien Rücklaufzustand des Lenkrads die Stabilität der Rückkehrbewegung des Lenk rades in seine Neutralstellung verringert. Diese Schwierig keit ergibt sich insbesondere bei mittleren und hohen Ge schwindigkeitsbereichen in Anbetracht der Tatsache, daß die Rückstellkraft Fr für das Vorderrad bei größerer Fahrzeug geschwindigkeit Vs größer wird. Im niedrigen Geschwindigkeits bereich ist die Rückstellkraft Fr kleiner und somit wird die Rückstellbewegung des Lenkrades in seine Neutralstellung durch das Trägheitsmoment des Motors unterstützt, wodurch die Stabilität beim Rücklaufen des Lenkrades verbessert wird. Wenn jedoch wie vorstehend beschrieben, das Lenkmoment Ts bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit groß ist, wird der Mo tor gedämpft. Beim freien Rücklaufzustand des Lenkrades je doch wird der Motor nicht nennenswert gedämpft, da das an liegende Lenkmoment Ts im wesentlichen Null ist.

Die Erfindung bezweckt die Überwindung der vorstehend be schriebenen Problematik bei einer üblichen motorbetriebenen Servolenkanlage für Kraftfahrzeuge.

Die Erfindung zielt darauf ab, eine motorbetriebene Servo lenkanlage für Kraftfahrzeuge bereitzustellen, die ermög licht, daß ein Lenkrad in seine Neutralstellung mit guten Kennlinien im freien Rücklaufzustand des Lenkrades, insbe sondere im mittleren und hohen Geschwindigkeitsbereich des Kraftfahrzeugs zurückkehren kann.

Nach der Erfindung zeichnet sich eine motorbetriebene Servo lenkanlage für ein Kraftfahrzeug, die eine Eingangswelle, die im Betrieb mit einem Lenkrad verbunden ist, eine Aus gangswelle, die im Betrieb mit einem lenkbaren Rad verbun den ist, ein Elektromotor, der ein Hilfsmoment an die Aus gangswelle anlegt, eine Drehmomentdetektiereinrichtung zum Detektieren eines an der Eingangswelle anliegenden Lenkmo ments und eine Treibersteuerschaltung aufweist, die auf die detektierten Signale von der Drehmomentdetektiereinrichtung anspricht, um ein Treibersignal an den Elektromotor anzule gen, dadurch aus, daß eine Einrichtung zum Detektieren eines freien Rücklaufzustandes des Lenkrades vorgesehen ist, um ein Motordämpfungssignal zu erzeugen, wenn die vorstehend beschriebenen Bedingungen erfüllt sind, daß eine Einrichtung zum Detektieren der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, ferner eine Einrichtung zum Vergrößern des Bereichs des vorstehend beschriebenen Zustandes in Abhängig keit von einer Zunahme der detektierten Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges und eine Dämpfungseinrichtung aufweist, die auf das Motordämpfungssignal zum Dämpfen des Elektromotors anspricht.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevor zugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die bei gefügte Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Lenkschnittansicht in teilweiser Block darstellung einer motorbetriebenen Servo lenkanlage für Fährzeuge gemäß einer ersten bevorzugten Ausbildungsform nach der Erfindung,

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Steuereinrichtung der motorbetriebenen Servolenkanlage nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Flußdiagramm eines Grundvorgangablaufs, der mit Hilfe einer Mikroprozessoreinheit bei der Steuereinrichtung ausgeführt wird,

Fig. 4 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Signale des detektierten Lenkmoments,

Fig. 5 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Zusammen hangs zwischen dem Lenkmoment und dem Impuls verhältnis für einen Reibungsverlust,

Fig. 6 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Zusammen hangs zwischen dem Lenkmoment und dem Tast verhältnis für eine von der Straße induzierte Belastung,

Fig. 7 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Zusammen hangs zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und einem Koeffizienten für die Korrektur des Im pulsverhältnisses nach Fig. 6,

Fig. 8 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Zusammen hangs zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und einem oberen Lenkgeschwindigkeitsgrenzwert zur Bestimmung eines freien Rücklaufzustandes des Lenkrads,

Fig. 9 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Kennlinien eines detektierten Lenkgeschwindigkeitssignals,

Fig. 10 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Zusammen hangs zwischen der Lenkgeschwindigkeit und dem Impulsverhältnis für eine induzierte Span nung eines Motors,

Fig. 11 ein Diagramm zur Verdeutlichung der konver gierenden Kennlinien eines Lenkwinkels im freien Rücklaufzustand bei einer niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit,

Fig. 12A-12C Ansichten zur Verdeutlichung der Art und Weise, mit der die Lenkanlage im freien Rück laufzustand bei einer mittleren Fahrzeugge schwindigkeit arbeitet, wobei Fig. 12A ein Diagramm zur Verdeutlichung der konvergieren den Kennlinien eines üblichen Lenkwinkels, Fig. 12B ein Diagramm zur Verdeutlichung der Zeitsteuerung der Erzeugung eines Motordämpfungs signals, und Fig. 12C ein Diagramm zur Ver deutlichung der konvergierenden Kennlinien eines Lenkwinkels ist, den man infolge der Erzeugung des Motordämpfungssignales nach Fig. 12B erhält,

Fig. 13A-13C Ansichten zur Verdeutlichung der Art und Weise, mit der die Lenkanlage im freien Rücklaufzustand bei einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit arbeitet, wobei Fig. 13A ein Diagramm zur Verdeutlichung der konvergierenden Kennlinien eines normalen Lenkwinkels, Fig. 13B ein Diagramm zur Ver deutlichung der zeitlichen Abfolge der Erzeu gung eines Motordämpfungssignales und Fig. 13C ein Diagramm zur Verdeutlichung der konvergie renden Kennlinien eines Lenkwinkels ist, den man infolge der Erzeugung des Motordämpfungs signales nach Fig. 13B erhält,

Fig. 14 ein Funktionsblockdiagramm der Steuereinrich tung nach Fig. 3,

Fig. 15 eine Teilansicht einer motorbetriebenen Servo lenkanlage gemäß einer zweiten bevorzugten Ausbildungsform nach der Erfindung,

Fig. 16 ein Flußdiagramm eines Steuerungsablaufes, der bei der zweiten bevorzugten Ausbildungs form ausgeführt wird,

Fig. 17 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Zusammen hangs zwischen dem Lenkmoment und dem Im pulsverhältnis für das Lenkmoment, und

Fig. 18 ein Funktionsblockdiagramm einer Steuerein richtung gemäß der zweiten bevorzugten Aus bildungsform.

Fig. 1 zeigt eine motorbetriebene Servolenkanlage für Fahr zeuge, wie Kraftfahrzeuge, in einer ersten bevorzugten Aus bildungsform nach der Erfindung. Die Servolenkanlage, die insgesamt mit 1 bezeichnet ist, hat eine Ritzelwelle 2, die im Betrieb mit einem Lenkrad (nicht gezeigt) über ein Universalgelenk mit konstanter Geschwindigkeit (nicht ge zeigt) und einer Lenkwelle (nicht gezeigt) verbunden ist und eine Zahnstangenwelle 3 hat, die Zahnstangenzähne 4 be sitzt, die auf ihrer Rückseite ausgebildet sind und die in Kämmeingriff mit einem Ritzelzahnrad 2 a gehalten sind, das an einem unteren Teil der Ritzelwelle 2 vorgesehen ist. Die Zahnstangenwelle 3 hat gegenüberliegende Enden, die über Verbindungsstangen bzw. Spurstangen (nicht gezeigt) mit Achs gelenken eines lenkbaren Rades oder lenkbaren Rädern (nicht gezeigt) verbunden sind. Die Drehung des Lenkrades wird über die Ritzelwelle 2 in eine lineare Bewegung der Zahnstangen welle 3 übertragen. Die Ritzelwelle 2 und die Zahnstangenwelle 3 dienen jeweils als Eingangs- und Ausgangswellen.

Um die Ritzelwelle 2 sind ein Lenkgeschwindigkeitssensor 5 und ein Lenkmomentsensor 6 angeordnet. Ein Gleichstrom motor 10 zum Erzeugen eines unterstützenden Hilfsmomentes ist in der Nähe der Zahnstangenwelle von den Zahnstangenzähnen 4 entfernt angeordnet. Der Motor 10 hat eine Ausgangswelle, die eine gezahnte Riemenscheibe 10 a trägt, die im Betrieb über einen Steuerring 9 mit einer durchmessergrößeren Riemen scheibe 8 verbunden ist, die um die Zahnstangenwelle 3 ange ordnet ist. Somit wird die Drehung des Motors 10 über die Riemenscheibe 10 a und den Steuerriemen 9 auf die durchmesser größere Riemenscheibe 8 übertragen. Die Drehung der durch messergrößeren Riemenscheibe 8 wird ihrerseits auf die Zahn stangenwelle 3 über eine Kurbelumlaufspindeleinrichtung 7 übertragen, die um die Zahnstangenwelle 3 angeordnet ist. Die gezahnte Riemenscheibe 10 a, der Steuerriemen 9, die durch messergrößere Riemenscheibe 8 und die Kugelumlaufspindel 7 bilden zusammen eine drehzahlvermindernde Einrichtung zur Reduzierung der Drehgeschwindigkeit des Motors 10 und zur Übertragung der Drehung des Motors 10 mit einer verminderten Geschwindigkeit auf die Zahnstangenwelle 3, um zu ermögli chen, daß die Zahnstangenwelle 3 eine lineare Bewegung aus führt. Der Motor 10 wird durch eine Steuereinrichtung 13 ge steuert, die nachstehend noch näher beschrieben wird. Die Steuereinrichtung 13 erhält ein Detektionssignal von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 39.

Der Lenkgeschwindigkeitssensor 5 weist einen Gleichstrom generator oder Tachogenerator (nicht gezeigt) auf, der hinter der Ritzelwelle 2 vorgesehen ist, ferner eine durchmesser kleinere, gezahnte Riemenscheibe (nicht gezeigt), die an einem Ende der Welle des Gleichstromgenerators angebracht ist, eine durchmessergrößere Zahnriemenscheibe 11, die an der Ritzelwelle 2 angebracht ist, und einen Steuerriemen 12, der um diese Riemenscheiben läuft. Der Gleichstromgenerator des Lenkgeschwindigkeitssensors 5 erzeugt eine Gleichspannung, die eine Polarität in Abhängigkeit von der Richtung hat, in die sich die Ritzelwelle 2 dreht und deren Stärke propor tional zur Drehgeschwindigkeit der Ritzelwelle 2 ist. Das Ausgangssignal von dem Lenkgeschwindigkeitssensor 5 liegt an der Steuereinrichtung 13 an. Der Lenkgeschwindigkeitssensor 5 kann im Betriebszustand mit der Ausgangswelle 3 anstelle mit der Eingangswelle 2 verbunden sein.

Der Lenkmomentsensor 6 weist einen Ritzelhalter 19 auf, der um das Ritzelzahnrad 2 a drehbar angeordnet ist, einen Kolben 21, der durch einen Bolzen 20 axial beweglich ist, der einteilig mit dem Ritzelhalter 19 ausgebildet ist und der insbesondere in Abhängigkeit von der Drehung des Ritzel halters 19 axial bewegbar ist. Ferner sind zwei Federn 22, 23 auf gegenüberliegenden Seiten des Kolbens 21 angeordnet, die den Kolben 21 im Grundzustand in Richtung seiner Mittel stellung oder Neutralstellung drücken und es ist ein Diffe rentialübertrager 26 vorgesehen, der mit dem Kolben 21 ver bunden ist, um die axiale Verschiebebewegung des Kolbens 21 in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Der Ritzelhalter 19 ist in einem Gehäuse 16 mit Hilfe von zwei Lagern 17, 18 dreh bar gelagert und das Ritzelzahnrad 2 a ist im Ritzelhalter 19 mit Hilfe von Lagern 14, 15 drehbar gelagert. Die Drehachse des Ritzelzahnrads 2 a ist in radialer Richtung von der Dreh achse des Ritzelhalters 19 verschoben. Wenn das Lenkrad sich in seiner Neutralstellung befindet und das Lenkmoment Ts Null ist, verläuft eine gerade Linie, die die Drehachsen des Ritzel zahnrades 2 a und des Ritzelhalters 19 verbindet, im wesent lichen senkrecht zur Längsachse der Zahnstangenwelle 3. Wenn eine Belastung auf die Zahnstangenwelle 3 größer als das Lenkmoment ist, das auf das Ritzelzahnrad 2 a einwirkt, ist das Ritzelzahnrad 2 a an einer Drehung um seine eigene Achse gehindert und der Ritzelhalter 19 aber kann sich infolge des Kämmeingriffs des Ritzelzahnrades 2 a und der Zahnstangenzähne 4 drehen. Anders ausgedrückt bedeutet dies, daß das Ritzel zahnrad 2 a um die Achse des Ritzelhalters 19 umläuft. Die Drehung des Ritzelhalters 19 wird über den Bolzen 20 auf den Kolben 21 übertragen, der sich in seiner axialen Richtung bewegt, bis er im Gleichgewicht mit den Reaktionskräften von den Federn 22, 23 ist. Somit ist die axiale Verschiebebewegung des Kolbens 21 proportional zum anliegenden Lenkmoment Ts. An einem Ende des Kolbens 21 ist ein Eisenkern 25 angebracht, der als ein magnetischer Körper dient, der axial mit dem Kolben 21 beweglich ist. Die axiale Verschiebung des Eisenkerns 25 wird durch den Differentialübertrager 26 detektiert. Der Diffe rentialübertrager 26 weist eine Primärwicklung 27 a und zwei Sekundärwicklungen 27 b, 27 c auf. Die Steuereinrichtung 13 legt eine Wechselspannung an die Primärwicklung 27 a an, und die Ausgänge von den Sekundärwicklungen 27 b, 27 c werden an die Steuereinrichtung 13 angelegt. Die Amplitude der Ausgänge von den Sekundärwicklungen 27 b, 27 c ist differentiell varia bel mit der axialen Verschiebebewegung des Eisenkerns 15. Die Ausgänge von den Sekundärwicklungen 27 b, 27 c dienen als Signale für das detektierte Lenkmoment, die die Stärke des Lenkmoments Ts und die Richtung angeben, in der dieses wirkt.

Die Zahnstangenwelle 3 hat eine spiralförmig verlaufende Schraubennut 3 a, die in einem Teil derselben von den Zahn stangenzähnen 4 entfernt ausgebildet ist, die in Kämmein griff mit dem Ritzelzahnrad 2 a sind. Der Zahnstangenwellen abschnitt mit der spiralförmigen Schraubennut 3 ist im Ge häuse 16 mit Hilfe eines Kugellagers 13 zur Ausführung einer Winkelbewegung und einer axialen Gleitbewegung gelagert. Die Kugelumlaufspindeleinrichtung 7 weist eine Kugelmutter 31 mit einer spiralförmig verlaufenden Schraubennut 31 a auf, die in ihrer inneren Umfangsfläche ausgebildet ist. Die Kugel mutter 31 ist über der spiralförmig verlaufenden Schraubennut 3 a angeordnet und mehrere Kugeln 32 sind zwischen der Kugel mutter 31 und der Zahnstangenwelle 3 angeordnet. Die Kugeln 32 sind in den Schraubennuten 3 a, 31 a aufgenommen und rollen in einer Umlaufbewegung über einen Umlaufweg (nicht gezeigt) in der Kugelmutter 31 ab.

Folglich wird die Drehung der Kugelmutter 31 gleichförmig über die Kugeln 32 auf die Zahnstangenwelle 3 übertragen, um die Zahnstangenwelle 3 linear zu bewegen. Die Kugelmutter 31 hat gegenüberliegende Enden, die federnd nachgiebig zwischen den Riemenscheibengehäusen 35 a, 35 b durch entspre chende Federelemente 33, 34 eingespannt sind. Die Riemen scheibengehäuse 35 a, 35 b sind im Gehäuse 16 mit Hilfe zweier Winkelkontaktlager 36, 37 drehbar gelagert. Die durchmesser größere Riemenscheibe 8 ist auf der äußeren Umfangsfläche des Riemenscheibengehäuses 35 b angebracht.

Die Steuereinrichtung 13 wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 2 näher beschrieben.

Die Steuereinrichtung 13 umfaßt eine Mikroprozessoreinheit (die nachstehend als "MCU" bezeichnet wird) 40. MCU 40 er hält die detektierten Lenkmomentsignale S 1, S 2 von einer Lenkmomentdetektorschaltung 41, detektierte Lenkgeschwindig keitssignale S 3, S 4 von einem Lenkgeschwindigkeitssensor 42 und ein detektiertes Signal S 5 von einer Fahrzeuggeschwin digkeitsdetektorschaltung 46 über einen A/D-Wandler 43 durch Steuerbefehle von MCU 40.

Die Lenkmomentdetektorschaltung 41 weist den Lenkmomentsensor 6 und eine Schnittstelle 44 auf, über die die Primärwicklung 27 a des Differentialübertragers 26 mit einem Wechselstrom signal versorgt wird, das dadurch erzeugt wird, daß die Takt impulse T 1 in MCU 40 frequenzgeteilt werden und ferner dient die Schnittstelle zur Gleichrichtung, Glättung und Umwandlung der Ausgänge für die Sekundärwicklungen 27 b, 27 c in Gleich spannungssignale S 1, S 2, die als detektierte Lenkmomentsignale verarbeitet werden.

Die Lenkgeschwindigkeitsdetektorschaltung 42 weist den Lenkgeschwindigkeitssensor 5 (Gleichstromgenerator) und eine Schnittstelle 45 zur Ausfilterung von Hochfrequenzkom ponenten aus dem Ausgangssignal auf, das von den Ausgangs anschlüssen des Sensors 5 geliefert wird, um die detektierten Lenkgeschwindigkeitssignale S 3, S 4 zu erhalten.

Die Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektorschaltung 46 weist den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 39 und eine Schnittstelle 47 zum Umwandeln der Frequenz eines Impulssignales von dem Sensor 39 in ein Spannungssignal mittels einer F/V (Frequenz/ Spannung) Umwandlung aufweist, und die das Spannungssignal an den A/D-Wandler 43 anlegt. Der Fahrzeuggeschwindigkeits sensor 49 weist eine Scheibe 39 a auf, die mit einer Tachowelle (nicht gezeigt) drehbar ist und die mehrere in Umfangsrich tung im Abstand angeordnete Schlitze 39 b hat, und einen Licht koppler 39 c zum Detektieren des Durchgangs des Lichts durch die Schlitze 39 b auf. Die Schnittstelle 47 versorgt den Licht koppler 39 c mit elektrischem Strom und legt eine Gleichstrom spannung proportional zur Frequenz des Impulssignales von dem Lichtkoppler 39 c an den A/D-Wandler 43 als Fahrzeuggeschwin digkeitssignal S 5 an.

Obgleich nicht näher dargestellt ist, hat MCU 40 Ein/Aus gabeeinrichtungen (I/O-Teile), Speicher (RAM, ROM), ein CPU, Register und einen Taktgenerator, dem Taktimpulse von einem Quartzschwinger zugeführt werden.

MCU 40 wird durch eine Spannungsstabilisiereinrichtung 52 aktiviert, der über eine Sicherungsschaltung 49, einen Zünd schalter 50 und eine Sicherungsschaltung 51 an der kraftfahr zeug-eigenen Batterie 47 angeschlossen ist. Die Sicherungs schaltung 51 ist mit einer Relaisschaltung 53 verbunden, die einen Ausgangsanschluß 53 a zum Zuführen von elektrischem Strom zu einer Motortreiberschaltung 55 (nachstehend noch näher beschrieben) hat. Die Spannungsstabilisiereinrichtung 52 hat einen Ausgangsanschluß 52 a, der eine konstante Spannung an die Lenkmomentdetektorschaltung 41, die Lenkgeschwindig keitsdetektorschaltung 42 und die Fahrzeuggeschwindigkeits detektorschaltung 46 anlegt. Wenn der Zündschalter 50 einge schaltet ist, beginnt MCU 40 zu arbeiten, um die Signale S 1 bis S 5 von den Detektorschaltungen 41, 42, 46 gemäß eines Programmes zu verarbeiten, das in dem Speicher abgelegt ist, um Motortreibersignale T 3, T 4 und ein Motordämpfungssignal T 5 an die Motortreiberschaltung 51 anzulegen. Das Treiber signal T 3 ist ein Richtungssteuersignal, das die Richtung angibt, in der sich der Motor 10 dreht und das Treibersignal T 4 ist ein Drehmomentsteuersignal zum Steuern der Stärke einer Ankerspannung Va. Die Signale T 3 bis T 5 sind Steuer signale, die der Motortreiberschaltung 45 zugeführt werden.

Die Motortreiberschaltung 55 weist eine Schnittstelle 56 auf, der die Steuersignale T 3 bis T 5 zugeführt werden, sowie eine Brückenschaltung 57, die vier Feldeffekttransistoren (abge kürzt FETs) 58, 59, 60, 61 hat. Die FETs 58 bis 61 haben nicht näher dargestellte innere Backward-Dioden (Uni-Tunnel Dioden). Die Brückenschaltung 59 hat einen Ausgangsknotenpunkt zwischen dem Source-Anschluß von FET 61 und dem Drain-An schluß von FET 60 und der andere Ausgangsknotenpunkt ist mit dem anderen Anschluß des Motors 10 über eine Relaisschal tung 54 verbunden. Die Brückenschaltung 57 hat auch zwei Ein gangsknotenpunkte zwischen dem Drain-Anschluß des FET 58 und dem Drain-Anschluß des FET 61 und zwischen dem Source-Anschluß des FET 59 und dem Source-Anschluß von FET 60. Die Eingangs knotenpunkte sind jeweils mit den Ausgangsanschlüssen 53 a der Relaisschaltung 53 und dem negativen Anschluß der Batterie 48 verbunden. Die Steueranschlüsse der FETs 58, 59, 60, 61 sind jeweils mit den Ausgangsanschlüssen 56 a, 56 b, 56 c, 56 d der Schnittstelle 56 verbunden.

Die Schnittstelle 56 spricht im Betriebszustand auf die Steuersignale T 3, T 4, T 5 von MCU 40 auf die folgende Weise an. Impulsbreiten-modulierte (PWM) Signale von den Ausgangs anschlüssen 56 a bis 56 d sind Signale, die durch Modulierung der Impulsdauer eines Rechteckimpulssignales erzeugt wer den, das eine konstante Frequenz und eine Spannung in Höhe der Batteriespannung hat. Die Bezeichnung "Impulsverhältnis", die nachstehend verwendet wird, gibt das Verhältnis der Impulsdauer eines PWM-Signales an.

(I) Wenn das Lenkrad im positiven Lenkzustand ist:

(I-i) Wenn das Lenkmoment Ts in Uhrzeigerrichtung wirkt:
FET 58 ist ständig durch ein PWM-Signal eingeschaltet, das ein Impulsverhältnis Du von 1 (eins) von dem Ausgangsanschluß 56 a hat, während FET 60 durch ein PWM-Signal von dem Ausgangsanschluß 56 c ein- und ausgeschaltet wird.

(I-ii) Wenn das Lenkmoment Ts in Gegenuhrzeigerrichtung wirkt:
FET 61 ist ständig durch ein PWM-Signal eingeschaltet, das ein Impulsverhältnis Du von 1 (eins) von dem Ausgangsanschluß 56 d hat, während FET 59 durch ein PWM-Signal von dem Ausgangsanschluß 56 b ein- und ausgeschaltet wird.

Bei jedem der vorstehend genannten Fälle (I-i), (I-ii) ist das Impulsverhältnis Dd eines PWM-Signales von dem Ausgangsanschluß 56 b oder 56 c hauptsächlich auf der Basis des Lenkmoments Ts bestimmt.

(II) Wenn das Lenkrad sich im Rücklaufzustand befindet:

(II-i) Wenn das Lenkmoment Ts in Uhrzeigerrichtung wirkt:
FET 58 wird durch ein PWM-Signal von dem Ausgangs anschluß 56 a ein- und ausgeschaltet, das ein Im pulsverhältnis Du umgekehrt proportional zur Lenkgeschwindigkeit Ns hat, während FET 60 durch ein PWM-Signal von dem Ausgangsanschluß 56 c ein und ausgeschaltet wird.

(II-ii) Wenn das Lenkmoment Ts in Gegenuhrzeigerrichtung wirkt:
FET 61 wird durch ein PWM-Signal von dem Ausgangs anschluß 56 d ein- und ausgeschaltet, das ein Impulsverhältnis Du umgekehrt proportional zur Lenk geschwindigkeit Ns hat, während FET 59 durch ein PWM-Signal von dem Ausgangsanschluß 56 b ein- und aus geschaltet wird.

Bei jedem der vorstehend genannten Fälle (II-i), (II-ii) ist das Impulsverhältnis Dd eines PWM- Signales von dem Ausgangsanschluß 56 c oder 56 b auf der Basis des Lenkmoments Ts bestimmt.

(III) Wenn sich das Lenkrad im freien Rücklaufzustand befindet:
Wenn das Lenkrad in der Nähe seiner Neutralstellung (R=0) durchgeht, werden FETs 58, 61 ausgeschal tet und die FETs 59, 60 sind ständig eingeschaltet. Insbesondere sind die Impulsverhältnisse der PWM- Signale von den Ausgangsanschlüssen 56 a, 56 d Null und die Impulsverhältnisse der PWM-Signale von den Aus gangsanschlüssen 56 b, 56 c sind 1 (eins) Zu diesem Zeitpunkt wird eine geschlossene Schaltung gebildet, die nachstehend näher beschrieben wird, um den Motor 10 zu dämpfen. Nach der Erfindung, wie dies nachstehend noch näher beschrieben wird, wird ange nommen, daß das Lenkrad sich in einem freien Rück laufzustand befindet, wenn das Lenkmoment Ts kleiner als ein oberer Grenzwert Ts 1 ist und die Lenkge schwindigkeit Ns höher als ein oberer Grenzwert Ns 1mt (Vs) ist. Wie in den Fig. 11 bis 13 gezeigt ist, ist der obere Lenkmomentgrenzwert Tsi immer ein vorbe stimmter kleiner Wert. Wie in den Fig. 8 und 11 bis 13 gezeigt ist, wird der obere Lenkgeschwindigkeits grenzwert Ns 1mt (vs) vermindert, wenn die Fahrzeug geschwindigkeit Vs ansteigt.

Bei jedem der vorangehend geschilderten Fälle (I) und (II) ist der Mittelwert einer an den Motor 10 angelegten Ankerspan nung Va proportional zu dem Produkt der Impulsverhältnisse Du, Dd der PWM-Signale, die zwei der FETs 58, 60 oder 61, 59 zugeführt würden. Das Steuersignal T 3 stellt dar, welches Paar von FETs auszuwählen ist und das Steuersignal T 3 stellt die Impulsverhältnisse Du, Dd für das gewählte FET-Paar dar. Das Steuersignal T 5 gibt an, ob der Motor 10 gedämpft wird oder nicht.

Gemäß der vorstehend beschriebenen Arbeitsweise der Schnitt stelle 56 wird eine Ankerspannung Va, die eine gewünschte Po larität und Stärke hat, an den Motor 10 beim positiven Lenk zustand (I) und beim Lenkradrücklaufzustand (II) angelegt.

Wenn FETs 58, 60 auf die vorstehend beschriebene Weise bei spielsweise betrieben werden, ist die Polarität der Anker spannung Va derart, daß ein Ankerstrom Ia in Richtung des Pfeils A fließt, um den Motor 10 in Uhrzeigerrichtung dreh anzutreiben. Wenn hingegen die FETs 61, 59 betrieben werden, ist die Polarität der Ankerspannung Va derart, daß ein Anker strom Ia in Richtung des Pfeils B fließt, um den Motor 10 in Gegenuhrzeigerrichtung drehanzutreiben.

Wenn die Steuereinrichtung 13 ausfällt, wird den Relaisschal tungen 53, 54 ein Relaissteuersignal T 2 zugeführt und diese Schaltungen werden hierdurch geöffnet, so daß der Motor 10 elektrisch von der Motortreiberschaltung 55 abgekoppelt ist und die Motortreiberschaltung von der Stromversorgung elek trisch getrennt ist.

Nachstehend wird die Arbeitsweise von MCU 40 näher erläu tert.

Fig. 3 ist ein Flußdiagramm, das schematisch einen Steuerungs ablauf darstellt, der mit Hilfe von MCU 40 auszuführen ist.

Wenn der Zündschalter 50 eingeschaltet ist, werden MCU 40 und weitere Schaltungen mit elektrischem Strom versorgt, um das Steuerverfahren in einem Schritt 100 zu beginnen.

Zuerst werden Datenworte in den Registern RAM, die notwendigen Schaltungen und die I/O-Einrichtungen von MCU 40 in einem Schritt 101 initialisiert. Die inneren Schaltungen von MCU 40 werden hinsichtlich Fehlern überprüft, währenddem zum Stoppen Eingangssignale von dem A/D-Wandler 43 eingelesen wer den. Wenn irgendeine Störung detektiert wird, dann hört MCU 40 auf zu arbeiten und die Steuereinrichtung 13 wird somit desaktiviert. Wenn kein Fehler oder keine Störung auftritt, dann wird das Relaissteuersignal T 2 an die Relaisschaltungen 53, 54 angelegt, um die Motortreiberschaltung 55 und den Mo tor 10 in einen Bereitschaftszustand zur Aktivierung zu ver setzen.

In einem Schritt 103 werden die Lenkmomentsignale S 1, S 2 sukzessiv im MCU 40 eingelesen. Da der Lenkmomentsensor 6 den Differentialübertrager 26 enthält, können die Ausgabe signale S 1, S 2 von dem Lenkmomentsensor 6, wie in Fig. 4 ge zeigt, aufgetragen werden, wenn die Lenkmomentdetektorschal tung 41 normal arbeitet. Fig. 4 gibt an, daß die Hälfte der Zunge der Signale S 1, S 2 einen etwa konstanten Wert k 1 er gibt. Wenn das Lenkmoment Ts einen vorbestimmten Wert so wohl in Uhrzeigerrichtung als auch in Gegenuhrzeigerrichtung der Drehung des Lenkrades überschreitet, bleiben die Werte der Signale S 1, S 2 konstant, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, da der Drehwinkel der Eingangswelle 2 und die axiale Ver schiebung der Ausgangswelle 3 jeweils auf gewisse Bereiche begrenzt sind.

In einem Schritt 103 wird die Differenz (S 1- S 2) ermittelt und als der Wert des Lenkmoments Ts angenommen. Dann wird er mittelt, ob der Wert von Ts positiv oder negativ ist, um die Richtung zu bestimmen, in der das Lenkmoment Ts wirkt. Wenn das Lenkmoment in Uhrzeigerrichtung wirkt, d.h. wenn der Wert positiv oder Null ist, dann wird ein Lenkmomentrichtungs merker F auf "1" gesetzt. Wenn das Lenkmoment Ts ein negativer Wert ist, dann wird der Merker F auf "0" zurückgesetzt und der Wert des Lenkmoments Ts wird in einen Absolutwert (Ts=-Ts) umgewandelt.

In jedem der Schritte 104, 105 werden Datenworte der Tabellen 1, 2, die in ROM (nicht gezeigt) gespeichert sind, direkt gelesen, indem eine Adressierung durch den absolutwert des Lenkmoments Ts erfolgt. Insbesondere speichert ROM eine Ta belle 1, die die Impulsverhältnisse D (F) für einen Reibungs verlust der Anlage enthält und die dem Lenkmoment Ts zuge ordnet sind, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist, sowie eine Ta belle 2, die Impulsverhältnisse D (L) für eine von der Straße induzierte Belastung entnimmt, die dem Lenkmoment Ts entspre chend Fig. 6 zugeordnet sind. In den Fig. 5 und 6 sind mit DZ 1, DZ 2 Totzonen bezeichnet. Das Impulsverhältnis D (F) wird entsprechend dem Reibungsverlust als eine Komponente der Ankerspannung Va betrachtet, die an dem Motor 10 anliegt, während das Impulsverhältnis D (L) als eine Komponente ent sprechend Ia×Ra der Ankerspannung Va betrachtet wird, wobei Ia und Ra jeweils den Ankerstrom und den Innenwiderstand des Motors 10 bezeichnen. In Wirklichkeit wird der Absolut wert des Lenkmoments multipliziert und Datenworte der Ta bellen 1, 2 werden gelesen, indem eine Adressierung durch einen integralen Teil des Produkts erfolgt. Dies trifft auch für die anschließenden Schritte 110, 111, 116 zu.

In einem Schritt 106 wird ermittelt, ob das Impulsverhältnis D (F), das im Schritt 104 gelesen wurde, größer als Null ist oder nicht. Die Breite der Totzone DZ 1 in Fig. 5 ist gleich dem oberen Grenzwert Ts 1 des Lenkmoments Ts, das nachstehend noch näher unter Bezugnahme auf die Fig. 11, 12A, 13A er läutert wird. Der obere Grenzwert Ts 1 ist einer der Zustands werte für die Bestimmung des freien Rücklaufzustandes des Lenkrads. Daher ermittelt der Schritt 104 indirekt, ob das Lenkmoment Ts kleiner als der obere Grenzwert Ts ist oder nicht.

Wenn D (F) größer als Null ist, dann wird ein Merker H auf "0" in einem Schritt 107 zurückgesetzt und wenn dies nicht der Fall ist, dann wird der Merker H auf "1" in einem Schritt 108 gesetzt. Der Merker H gibt an, ob das Lenkmoment Ts kleiner als der obere Grenzwert Ts 1 ist oder nicht. Dieser Wert wird in einem Schritt 123 als eine Bedienung für die Bestimmung des freien Rücklaufzustandes des Lenkrades genommen. Die Ver arbeitung in den Schritten 106 bis 108 kann unter Verwendung des Impulsverhältnisses D (L) ausgeführt werden, das im Schritt 105 gelesen wird.

In einem Schritt 109 wird das Detektionssignal S 5 von der Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektorschaltung 46 eingelesen, um die Fahrzeuggeschwindigkeit Va zu ermitteln. Obgleich nicht dargestellt ist, ist der Spannungswert des detektierten Signals T 5 proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit Vs.

In jedem der Schritte 110, 111 werden Datenworte der Tabellen 3, 4, die im ROM (nicht gezeigt) gespeichert sind, direkt gelesen, indem eine Adressierung durch den Wert der Fahr zeuggeschwindigkeit Vs erfolgt. Insbesondere speichert ROM eine Tabelle 3, die die Korrekturkoeffizienten K (Vs) spei chert, die der Fahrzeuggeschwindigkeit Vs entsprechend Fig. 7 zugeordnet sind, sowie eine Tabelle 4, die die oberen Grenz werte Ns 1mt (Vs) für die Lenkgeschwindigkeit enthält, die der Fahrzeuggeschwindigkeit Vs entsprechend Fig. 8 zugeordnet ist. Der Korrekturkoeffizient K (Vs) nach Fig. 7 nimmt ab, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs zunimmt. Der obere Grenz wert Ns 1mt (Vs) für die Lenkgeschwindigkeit in Fig. 8 ist ein konstanter Wert Nsl bei einer niedrigen Fahrzeuggeschwin digkeit und er wird progressiv kleiner, wenn die Fahrzeug geschwindigkeit Vs von einer mittleren Fahrzeuggeschwindig keit auf eine hohe Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt. Mit Vl, Vm, Vh sind jeweils niedrige, mittlere und hohe Fahr zeuggeschwindigkeiten bezeichnet und mit Nsm, Nsh sind die oberen Grenzwerte entsprechend den Fahrzeuggeschwindigkeiten Vm, Vh bezeichnet.

In einem Schritt 112 wird das Impulsverhältnis D (L) für eine von der Straße induzierte Belastung mit dem Korrekturkoeffi zienten K (Vs) multipliziert und die Summe wird als ein korri giertes Impulsverhältnis D′ (L) für die von der Straße herge hende induzierte Belastung genommen. Daher wird das Impuls verhältnis D′ (L) bezüglich eines gewissen Lenkmoments redu ziert, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs ansteigt.

In einem Schritt 113 wird D (F) + D′ (L) ermittelt und die Summe wird als ein Impulsverhältnis D (Ts) für das Lenkmoment gespeichert. Das Impulsverhältnis D (Ts) wird auch reduziert, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs ansteigt.

In einem Schritt 114 werden die detektierten Signale S 3, S 4 von der Lenkgeschwindigkeitsdetektorschaltung 42 in MCU 40 eingelesen. In einem Schritt 115 wird die Differenz (S 3- S 4) ermittelt und als der Wert der Lenkgeschwindigkeit Ns ange nommen. Dann wird ermittelt, ob der Wert von Ns positiv oder negativ ist, um die Richtung der Lenkgeschwindigkeit Ns zu bestimmen. Wenn die Lenkgeschwindigkeit Ns in Uhrzeiger richtung, d.h. wenn sie positiv oder Null ist, dann wird ein Lenkgeschwindigkeitsmerker G auf "1" gesetzt. Wenn die Lenk geschwindigkeit Ns einen negativen Wert hat, dann wird der Merker G auf "0" zurückgesetzt und der Wert der Lenkgeschwindig keit Ns wird in einen Absolutwert (Ns=-Ns) umgewandelt.

In einem Schritt 116 wird ein Datenwort einer Tabelle 5, die im ROM (nicht gezeigt) gespeichert ist, direkt gelesen, indem der Absolutwert der Lenkgeschwindigkeit Ns zur Adressierung verwendet wird. Insbesondere speichert ROM eine Tabelle 5, die die Impulsverhältnisse D (K×Nm)) für eine induzierte Span nung K×Nm des Motors 10 enthält, die dem Absolutwert der Lenkgeschwindigkeit Ns entsprechend Fig. 10 zugeordnet ist. In Fig. 10 ist mit DZ 3 eine Totzone bezeichnet, mit K eine Span nungsreduktionskonstante des Motors 10 und mit Nm die Dreh zahl des Motors 10. Daher wird das Impulsverhältnis D (K×Nm), das mit Hilfe des Absolutwerts der Lenkgeschwindigkeit Ns adres siert wird, im Schritt 116 ausgelesen. In diesem Zusammenhang haben die Ankerspannung Va und der Ankerstrom Ia des Motors 10 folgenden Zusammenhang: Vs=Ia×Ra+K×Nm, wobei Ra der Innenwiderstand des Motors 10 ist. Die Drehung des Motors 10 wird auf die Ausgangswelle 3 über die drehzahlvermindernde Ein richtung 10 a, 9, 8, 7 übertragen und das Geschwindigkeitsreduk tionsverhältnis der drehzahlvermindernden Einrichtung ist im wesentlichen konstant. Daher wird die induzierte Spannung · Nm des Motors 10 auf der Basis der Lenkgeschwindigkeit Ns bestimmt. Das Impulsverhältnis D (K×Nm) wird als eine Kom ponente entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit Ns der Anker spannung Va angenommen.

Dann wird in einem Schritt 117 ermittelt, ob die Lenkgeschwin digkeit Ns kleiner als der obere Grenzwert Ns 1mt (Vs) ist, der im Schritt 111 ermittelt wurde, oder nicht. Wenn dieser Wert kleiner ist, dann wird der Steuerungsablauf mit einem Schritt 118 fortgesetzt und wenn dies nicht der Fall, wird der Steuerungsablauf mit einem Schritt 123 fortgesetzt.

Im Schritt 123 wird ermittelt, ob der Merker H, der in den Schrit ten 106 bis 108 bestimmt wurde, "1" ist oder nicht. Wenn er "1" ist, dann wird der Steuerungsablauf mit einem Schritt 124 fortgesetzt und wenn dies nicht der Fall ist, wird der Steu erungsablauf mit dem Schritt 118 fortgesetzt.

Wenn der Steuerungsablauf von dem Schritt 124 fortgesetzt wird, ist die Lenkgeschwindigkeit Ns größer als der obere Grenzwert Ns 1mt (Vs) und das Lenkmoment Ts ist kleiner als der obere Grenzwert Ts 1. In diesem Fall wird bei dieser Aus bildungsform angenommen, daß das Lenkrad sich im freien Rück laufzustand (III) befindet. Wenn der Steuerungsablauf mit dem Schritt 118 fortgesetzt wird, wird angenommen, daß das Lenkrad sich im positiven Lenkzustand (I) oder dem Rücklauf zustand (II) befindet.

Im Schritt 118 wird ermittelt, ob der Lenkmomentrichtungs merker F und der Lenkgeschwindigkeitsrichtungsmerker G gleich sind oder nicht, um zu prüfen, ob das Lenkrad sich im positiven Lenkzustand (I) oder im Rücklaufzustand (II) befindet. Wenn F=G ist, d.h. wenn F=G="1" ist oder F=G="0" ist, dann wird der Steuerungsablauf mit dem Schritt 119 fortgesetzt. Da zu diesem Zeitpunkt die Richtung, in der das Lenkmoment Ts wirkt und die Richtung der Lenkge schwindigkeit Ns gleich sind, wird angenommen, daß das Lenk rad sich im positiven Lenkzustand (I) befindet. Wenn F nicht gleich G ist, d.h. wenn F="1" und G="0" ist oder F="0" und G="1" ist, dann wird der Steuerungsablauf mit einem Schritt 121 fortgesetzt. Da zu diesem Zeitpunkt die Richtung, in der das Lenkmoment Ts wirkt und die Richtung der Lenkgeschwindigkeit Ns nicht übereinstimmen, wird ange nommen, daß sich das Lenkrad im Rücklaufzustand (II) be findet.

Im Schritt 119 wird ein Steuervorgang ausgeführt, um die vorstehend angegebenen Zustände (I-i) oder (I-ii) entsprechend dem Inhalt des Lenkmomentrichtungsmerkers F zu verwirklichen. Insbesondere wird 1 (in Worten Eins) in das Impulsverhältnis Du für ein PWM-Signal eingegeben, das an dem oberen FET 58 oder 61 anliegt und D (Ts)+D (K×Nm) wird in das Impulsverhältnis Dd für ein PWM-Signal eingege ben, das am unteren FET 60 oder 59 anliegt. Dann werden die se Impulsverhältnisse Du, Dd in Form von Treibersignalen T 3, T 4 an die Motortreiberschaltung 55 in einem Schritt 120 angelegt und der Steuerungsablauf wird dann mit dem Schritt 102 fortgesetzt.

Der Schritt 121 wird ausgeführt, um einen Steuerungsablauf entsprechend dem vorstehend genannten Zustand (II-i) oder (II-ii) entsprechend dem Inhalt des Lenkmomentrichtungsmer kers F auszuführen. Insbesondere wird 1-D (K×Nm) in das Impulsverhältnis Du für ein PWM-Signal eingegeben, das an den oberen FET 58 oder 61 angelegt wird, und D (Ts) wird in das Impulsverhältnis Dd für ein PWM-Signal eingegeben, das an dem unteren FET 60 oder 59 angelegt wird. Dann werden diese Impulsverhältnisse Du, Dd in Form von Treibersignalen T 3, T 4 an die Motortreiberschaltung 55 in einem Schritt 122 angelegt und von dort aus wird der Steuerungsablauf mit dem Schritt 102 fortgesetzt.

Die Verarbeitung in den Schritten 119, 120 und 121, 122 ist ein üblicher Steuerungsvorgang für den Motor 10. Der Motor 10 dreht sich in einer vorbestimmten Richtung, um manuell aufgebrachte Lenkkräfte zu unterstützen. Da D (Ts) abnimmt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs zunimmt, wie dies vor stehend im Zusammenhang mit dem Schritt 113 beschrieben worden ist, wird das Drehmoment, das durch den Motor 10 erzeugt wird, im allgemeinen reduziert, wenn die Fahrzeug geschwindigkeit Vs höher wird. Somit wird die unterstützende Hilfskraft, die an der Zahnstangenwelle 3 anliegt, kleiner, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs ansteigt, so daß der Fahrer ein gutes Straßengefühl über sein Lenkrad hat.

Selbst wenn, wie dies nachstehend noch näher beschrieben wird, das Lenkrad in Wirklichkeit im freien Rücklaufzustand (III) ist, so können Fälle auftreten, bei denen die Lenkgeschwin digkeit Ns kleiner als der obere Grenzwert Ns 1mt (Vs) ist, der sich zu einem Zeitpunkt bei einer niedrigen Fahrzeugge schwindigkeit ergibt. In einem solchen Fall wird der Steuerungs ablauf, ausgehend von dem Schritt 117 über den Schritt 118 mit dem Schritt 119 oder 121 fortgesetzt. Im freien Rücklauf zustand (III) ist das Lenkmoment Ts extrem klein und das Impulsverhältnis D (Ts) ist virtuell Null (siehe Fig. 5 und 6). Wenn die Lenkgeschwindigkeit Ns klein ist, ist das Impuls verhältnis D (K×Nm) ebenfalls virtuell Null (Fig. 10). Daher ist das Impulsverhältnis Dd, das sich in einem der Schritte 119, 121 ergibt, virtuell Null. Als Folge hiervon ist die am Motor 10 anliegende Ankerspannung Va virtuell Null und der Motor 10 wird nicht betrieben. Folglich beginnt das Lenkrad seine Rücklaufbewegung in die Neutralstellung infolge der Trägheit des Motors 10, so daß sich das Lenkrad in seine Neu tralstellung mit verbesserter Stabilität zurückstellen kann.

In den Schritten 124, 125 wird ein Steuerungsablauf verwirk licht, um den vorstehend genannten Zustand (III) auszuführen, der vorstehend angegeben ist. Insbesondere wird das Impuls verhältnis Du für ein PWM-Signal, das an dem FET 58 oder 61 anzulegen ist, auf Null gesetzt und das Impulsverhältnis Dd für ein PWM-Signal, das an dem FET 60 oder 59 anzulegen ist, wird auf 1 (in Worten Eins) gesetzt. Das Setzen des Dämpfungssignales T 5 im Schritt 125 entspricht diesem Steuervorgang. Dann werden diese Impulsverhältnisse Du, Dd in Form des Treibersignals T 5 an die Motortreiberschal tung 55 in einem Schritt 122 angelegt und von dort aus wird der Steuerungsablauf mit dem Schritt 102 fortgesetzt.

Wenn das Dämpfungssignal T 5, das in den Schritten 124 bis 126 erzeugt wurde, ausgegeben wird, werden die FETs 58, 61 nicht betrieben, aber die FETs 59, 60 sind kontinuierlich einge schaltet. Daher werden gleichzeitig zwei geschlossene Schal tungen gebildet, die die Eingangsanschlüsse des Motors 10 in beiden Richtungen kurzschließen. Da das Lenkrad sich im freien Rücklaufzustand befindet, dreht sich der Motor 10, aus gehend von den lenkbaren Rädern. Ein Strom Ia′ fließt durch die geschlossenen Schaltungen infolge einer elektromotorischen Kraft, die durch die Drehung des Motors 10 selbst erzeugt wird. Wenn ein solcher Strom Ia′ fließt, verrichten die lenkbaren Räder am Motor 10 eine Arbeit. Somit werden die lenkbaren Räder und das Lenkrad gedämpft. Der Strom Ia′ ist porportional zur Drehzahl Nm des Motors 10. Wie vorstehend beschrieben worden ist, hat jeder der FETs 59, 60 eine inne re Backward-Diode (nicht gezeigt). Die geschlossenen Schal tungen werden gebildet durch:

1) die Relaisschaltung 54 - FET 60 (wenn dieser eingeschaltet ist) - die innere Diode von FET 59; und
2) FET 59 (wenn dieser eingeschaltet ist) - in nere Diode von FET 60 - Relaisschaltung 54, die in Richtung des Stroms Ia′ liegt. Somit kann der Strom Ia′ unabhängig von der Richtung fließen, in die sich der Motor 10 dreht.

Fig. 11, 12A, 13 A zeigen Kurven L 1, L 2, L 3, die verdeutlichen, auf welche Weise sich der Lenkwinkel R beim freien Rücklauf zustand des Lenkrades ändert, wenn die Fahrzeuggeschwindig keit Vs im niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich Vl, im mittleren Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich Vm und im hohen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich Vh jeweils entsprechend Fig. 8 liegt und das Dämpfungssignal T 5 nicht ausgegeben wird. Die vertikalen und horizontalen Achsen aller die ser Diagramme stellen den Lenkwinkel R ind die Zeit t je weils dar. Als eine gemeinsame Bedingung hört der Fahrer auf, eine Lenkkraft an das Lenkrad anzulegen, wenn das Lenk rad um R i in Uhrzeigerrichtung, ausgehend von der neutralen Stellung (R=0) verdreht worden ist. Bei jeder Fahrzeugge schwindigkeit bewegt sich das Lenkrad wiederholt über die Neutralstellung hinaus, bis es schließlich in die Neutral stellung zurückgekehrt ist. Mit Ts 1 ist der obere Grenzwert für das Lenkmoment Ts bezeichnet, der im Zusammenhang mit dem Schritt 106 beschrieben worden ist und der obere Grenzwert ist eine relativ kleine Konstante. Mit Nsl, Nsm, Nsh sind jeweils Werte für den oberen Grenzwert Ns 1mt (Vs) der Lenk geschwindigkeit bezeichnet, die den Fahrzeuggeschwindigkei ten Vl, Vm, Vh jeweils zugeordnet sind.

Entsprechend den Verarbeitungen nach Fig. 3, insbesondere der Verarbeitung nach den Schritten 106-118, 111, 117, 123-126 wird das Lenkrad als sich im freien Rücklaufzu stand befindend angenommen und das Dämpfungssignal T 5 wird ausgegeben, insoweit die Bedingungen Ts<Ts 1 und Ns<Ns 1mt (Vs) erfüllt sind. Wie sich aus Fig. 11 entnehmen läßt, werden die vorstehend genannten Bedingungen nicht erfüllt und das Dämpfungssignal T 5 wird nicht ausgegeben, wenn Vs=Vl. In diesem Fall wird der Steuerungsablauf mit dem Schritt 121 fortgesetzt, aber die Stabilität der Rücklaufbewegung des Lenkrades in seine Neutralstellung wird verbessert, wie dies vorstehend beschrieben worden ist. Wie sich aus den Fig. 12A und 13A entnehmen läßt, werden die vorstehend genann ten Bedingungen erfüllt und das Dämpfungssignal T 5 wird ausgegeben, wie dies in den Fig. 12B und 13B gezeigt ist, wenn Vs=Vm und Vs=Vh ist. Als Folge hiervon ändert sich der Lenkwinkel R tatsächlich wie mit dem Kurvenzug L 2′ in Fig. 12C und mit dem Kurvenzug L 3′ in Fig. 13C angedeutet ist. Die Zeit, die erforderlich ist, bis das Lenkrad in seine Neutralstellung zurückgestellt ist, wird im Vergleich zu dem Fall verkürzt, bei dem das Fahrzeug mit einer niedri gen Geschwindigkeit fährt.

Bei der Lenkanlage 1 wird angenommen, daß sich das Lenkrad im freien Rücklaufzustand befindet und das Dämpfungssignal T 5 ausgegeben wird, wenn die Bedingungen Ts<Ts 1 und Ns< Ns 1mt (Vs) erfüllt sind. Daher wird das Ausmaß des Überschwin gens des Lenkrades, bezogen auf die Neutralstellung, redu ziert, um zu ermöglichen, daß das Lenkrad in seine Neutral stellung mit guten Kennlinien zurückkehren kann.

In der Praxis wird das Dämpfungssignal T 5 ausgegeben, wenn das Lenkrad in die Nähe der Neutralstellung (R=0) durchgeht, wie dies in den Fig. 12B und 13B gezeigt ist, so daß das lenk bare Rad und das Lenkrad effektiv gedämpft werden können. Insbesondere, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist, wird der obere Grenzwert Ns 1mt (Vs) für die Lenkgeschwindigkeit so angenom men, daß er konstant auf einem konstanten Wert Nsl bleibt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist und daß er ab nimmt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit, ausgehend von einem mittleren Geschwindigkeitsbereich zu einem hohen Geschwindig keitsbereich ansteigt. Somit sind die vorstehend genannten Bedingungen genau zugeordnet, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs ansteigt. In anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, daß die Breite der vorstehend genannten Bedingungen bei einer Zunahme der Fahrzeuggeschwindigkeit Vs vergrößert wird. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs zunimmt, kann der freie Rück laufzustand des Lenkrades leichter detektiert werden. Als Folge hiervon kehrt das Lenkrad in die Neutralstellung mit guten Kennlinien beim freien Rücklaufzustand, insbesondere bei mittleren und hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten, zurück.

Fig. 14 zeigt in Blockform die Grundfunktionen der Steuer einrichtung 13, wobei die verschiedenen Komponenten der Steuer einrichtung 13 nach Fig. 2 den Schritten des Flußdiagrammes nach Fig. 3 zugeordnet sind, und wobei bei der Darstellung die Einrichtung zum Bestimmen eines Korrekturkoeffizienten K (Vs) in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit weg gelassen ist.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausbildungsform wird der obere Grenzwert Ns 1mt (Vs) für die Lenkgeschwindigkeit abge senkt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs ansteigt. Jedoch kann der obere Grenzwert für die Lenkgeschwindigkeit Ns kon stant gehalten werden und nur der obere Grenzwert für das Lenkmoment Ts zunehmend angenommen werden, wenn die Fahrzeug geschwindigkeit Vs größer wird. Da darüber hinaus die Fahr zeuggeschwindigkeit Vs ansteigt, kann der obere Grenzwert für die Lenkgeschwindigkeit Ns reduziert werden und der obere Grenzwert für das Lenkmoment Ts kann größer gewählt werden. Anstelle daß die FETs 59, 60 ständig mit dem Dämpfungssignal T 5 eingeschaltet sind, können die oberen FETs 58, 61 ständig eingeschaltet sein. Da ferner das Lenkrad und der Motor 10 im wesentlichen mechanisch miteinander gekoppelt sind, kann die vorstehende Verarbeitung dadurch ausgeführt werden, daß die Drehzahl Nm des Motors 10 anstelle der Lenkgeschwindigkeit Ns detektiert wird.

Eine motorbetriebene Servolenkanlage 200 für ein Kraftfahr zeug gemäß einer zweiten bevorzugten Ausbildungsform wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 15 bis 18 näher erläutert. Die Servolenkanlage 200 weist einen Sensor 201 zum Detektieren der Drehzahl Nm des Motors 10 anstelle des Lenk geschwindigkeitssensors 5 bei der Anlage nach Fig. 1 auf.

Die Drehzahl Nm des Motors 10 anstelle der Drehgeschwindigkeit Nm des Lenkrades wird verwendet, da der Motor 10 und das Lenkrad gleichzeitig durch die lenkbaren Räder gedreht wird, wenn sich das Lenkrad in seinem freien Rücklaufzustand be findet.

Der Sensor 201 weist eine Scheibe 202 auf, die an einem Ende einer drehbaren Welle 10 b des Motors 10 angebracht ist und einen Schlitz 203 hat und einen Lichtkoppler 204 zum Detek tieren des Lichts, das durch den Schlitz 203 der Scheibe 202 gegangen ist. Der Lichtkoppler 204 legt ein Impulssignal S 7, das eine Frequenz in Abhängigkeit von der Drehzahl Nm des Motors 10 hat, an die Steuereinrichtung 13 an. Das Impuls signal S 7 wird dann über einen Frequenz-Spannungs-Wandler (nicht gezeigt) an MCU 40 angelegt. Das Impulssignal S 7 ist daher ein Signal, das die detektierte Motorgeschwindigkeit angibt. Der Sensor 201 kann durch einen an sich bekannten Drehzahlsensor zum Detektieren der Drehzahl des Motors 10 ersetzt werden.

Fig. 16 zeigt ein Flußdiagramm eines Steuerungsablaufes, der mit Hilfe MCU 40 der Steuereinrichtung 13 bei der Anlage 201 ausgeführt wird. Jene Schritte des Flußdiagramms nach Fig. 16, die mit den Schritten nach Fig. 3 übereinstimmen, sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und sie werden nachstehend nicht mehr näher erläutert.

In einem Schritt 250 wird ein Datenwort, das im nicht dar gestellten ROM gespeichert ist, direkt gelesen, indem eine Adressierung durch den Absolutwert des Lenkmoments Ts erfolgt. ROM speichert eine Tabelle 6, die Impulsverhältnisse D (Ts) enthält, die den Lenkmomenten Ts entsprechend Fig. 17 zuge ordnet sind. Das Impulsverhältnis D (Ts) ist die Summe des Impulsverhältnisses D (F) von Fig. 5 und des Impulsverhält nisses D (L) nach Fig. 6. Mit DZ 4 ist in Fig. 17 eine Totzone bezeichnet. In einem Schritt 251 wird ermittelt, ob das Impulsverhält nis D (Ts), das im Schritt 250 gelesen wurde, größer als Null ist oder nicht. Die Breite der Totzone DZ 4 in Fig. 17 ist gleich dem oberen Grenzwert Ts 1 für das Lenkmoment Ts, das bei der ersten Ausbildungsform vorgesehen ist. Daher wird im Schritt 251 indirekt ermittelt, ob das Lenkmoment Ts kleiner als der obere Grenzwert Ts 1 ist oder nicht. Wenn D (Ts) größer als Null ist, dann wird der Merker H auf "0" in einem Schritt 252 gesetzt, und wenn dies nicht der Fall ist, wird der Merker H auf "1" in einem Schritt 253 gesetzt.

Dann wird in einem Schritt 255 ein Datenwort, das in dem nicht dargestellten ROM gespeichert ist, direkt gelesen, indem eine Adressierung durch den Wert der Fahrzeuggeschwindigkeit Vs erfolgt. ROM speichert eine Tabelle 7, die die oberen Grenzwerte Nm 1mt (Vs) für die Motordrehzahl enthält, die den Fahrzeuggeschwindigkeiten Vs auf dieselbe Weise wie die oberen Grenzwerte Ns 1mt (Vs) für die Lenkgeschwindigkeit zu geordnet sind, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist.

In einem Schritt 256 wird das Detektionssignal S 7 von dem Motordrehzahlsensor 201 eingelesen, um die Motordrehzahl Nm zu bestimmen. Obgleich nicht dargestellt ist, hat das Signal S 7 dieselben Ausgangskennlinien wie die detektierten Lenkgeschwindigkeitssignale S 3, S 4, die in Fig. 9 gezeigt sind.

In einem Schritt 258 wird ermittelt, ob die Motordrehzahl Nm kleiner als der obere Grenzwert Nm 1mt (Vs) ist, die im Schritt 255 ermittelt wurde. Wenn dieser Wert kleiner ist, dann wird der Steuerungsablauf in einem Schritt 258 fortgesetzt, und wenn dies nicht der Fall ist, wird der Steuerungsablauf in einem Schritt 261 fortgesetzt.

In dem Schritt 261 wird ermittelt, ob der Merker H, der in Schritten 251-253 bestimmt wurde "1" ist oder nicht. Wenn dieser "1" ist, wird der Steuerungsablauf mit einem Schritt 262 fortgesetzt und wenn dies nicht der Fall ist, dann wird der Steuerungsablauf mit dem Schritt 258 fortge setzt.

Wenn der Steuerungsablauf mit dem Schritt 262 fortgesetzt wird, wird die Bedingung erfüllt, daß die Motordrehzahl Nm größer als der obere Grenzwert Nm 1mt (Vs) ist und das Lenkmoment Ts kleiner als der obere Grenzwert Ts 1 ist. In einem solchen Fall wird angenommen, daß sich das Lenkrad in dem freien Rücklaufzustand bei der zweiten bevorzugten Ausbildungsform befindet. Im Schritt 258 wird ermittelt, ob der Lenkmomentrichtungsmer ker F auf "1" gesetzt ist oder nicht, um die Richtung zu be stimmen, in der das Lenkmoment Ts wirkt. Wenn dieser "1" ist, wird der Steuerungsablauf in einem Schritt 259 fortgesetzt, und wenn dies nicht der Fall ist, wird der Steuerungsablauf mit einem Schritt 260 fortgesetzt.

In einem Schritt 259 werden die Steuersignale T 3, T 4, basie rend auf dem Impulsverhältnis D (Ts) gesetzt, um den Motor 10 in Uhrzeigerrichtung zu drehen. Insbesondere wird 1 (in Worten Eins) in das Impulsverhältnis Du für ein PWM-Signal einge geben, das an FET 58 angelegt wird und es wird D (Ts) in das Impulsverhältnis Dd für ein PWM-Signal eingegeben, das am FET 60 anliegt.

In einem Schritt 260 werden die Steuersignale T 3, T 4, basierend auf dem Impulsverhältnis D (Ts) gesetzt, um den Motor 10 in Gegenuhrzeigerrichtung zu drehen. Insbesondere wird 1 (in Worten Eins) in das Impulsverhältnis Du für ein PWM- Signal eingegeben, das am FET 61 anzulegen ist und D (Ts) wird in das Impulsverhältnis Dd für ein PWM-Signal eingege ben, das an FET 59 anzulegen ist.

In den Schritten 262, 263 werden dieselben Verarbeitungen wie in den Schritten 124, 125 vorgenommen.

An die Schritte 259, 260, 263 schließt sich ein Schritt 264 an, in dem die Signale T 3, T 4, T 5 ausgegeben werden. Der Steuerungsablauf wird ausgehend von dem Schritt 264 mit dem Schritt 102 fortgesetzt.

Fig. 18 zeigt in einem Blockdiagramm die Grundfunktionen von MCU 40 der Steuereinrichtung 13 bei der Lenkanlage 200.

Bei der Lenkanlage 200 wird der obere Grenzwert Nm 1mt (Vs) für die Motordrehzahl derart angenommen, daß er bei einer niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit konstant gehalten wird und daß er progressiv abnimmt, wenn die Fahrzeuggeschwindig keit Vs, ausgehend von einem mittleren Geschwindigkeitsbe reich zu einem hohen Geschwindigkeitsbereich ansteigt. Somit werden die Bedingungen Ts<Ts 1 und Nm<Nm 1mt (Vs) für das Detektieren des freien Rücklaufzustandes des Lenkrades weniger eng, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs ansteigt. Somit wird der Bereich für die vorstehend genannten Bedin gungen vergrößert, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs an steigt und wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs größer wird, läßt sich der freie Rücklaufzustand des Lenkrades einfacher detektieren. Als Folge hiervon kann das Lenkrad in die Neu tralstellung mit guten Kennlinien bei freilaufendem Rücklauf zustand, insbesondere bei mittleren und hohen Fahrzeugge schwindigkeiten zurückkehren, wie dies bei der Lenkanlage 1 der Fall ist.

Die Lenkanlage 200 kann auf dieselbe Weise wie die Lenkanlage 1 modifiziert werden. Da insbesondere das Lenkrad und der Motor 10 im wesentlichen mechanisch miteinander gekoppelt sind, kann die vorstehend angegebene Verarbeitung dadurch erfolgen, daß man anstelle der Motordrehzahl Nm die Lenk geschwindigkeit Ns nutzt.

Obgleich vorstehend die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen erläutert worden ist, ist die Erfindung natürlich nicht auf die dargestellten bevorzugten Ausführungs beispiele beschränkt und es können zahlreiche Abänderungen und Modifikationen vorgenommen werden, die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.

Nach der Erfindung wird eine motorbetriebene Servolenkanlage 1; 200 für ein Kraftfahrzeug angegeben, die eine Treiber steuereinrichtung 13 zum Anlegen eines Treibersignals Va an einen Elektromotor 10 hat, um ein unterstützendes Hilfs moment an eine Ausgangswelle 3, basierend auf den Ausgangs signalen S 1, S 2 von einer Drehmomentdetektiereinrichtung 41 anzulegen, die ein Lenkmoment Ts detektiert, das auf eine Eingangswelle 2 wirkt. Die Anlage 1; 200 detektiert einen freien Rücklaufzustand eines Lenkrades, um den Elektromotor 10 zu dämpfen, wenn die vorbestimmten Bedingungen [Ts<Ts 1 und Ns<Ns 1mt (Vs, Ts<Ts 1 und Nm<Nm 1mt (Vs)] erfüllt sind. Der Bereich der vorstehend beschriebenen Bedingungen [Ts<Ts 1 und Ns<Ns 1mt (Vs); Ts<Ts 1 und Nm<Nm 1mt (Vs)] wird erweitert, wenn die Fahrgeschwindigkeit Vs des Kraft fahrzeugs größer wird.

Claims

1. Motorbetriebene Servolenkanlage (1; 200) für ein Kraftfahrzeug, gekennzeichnet durch:
eine Eingangswelle (2), die im Betrieb mit einem Lenkrad gekoppelt ist,
eine Ausgangswelle (3), die im Betrieb mit einem lenkbaren Rad gekoppelt ist,
einen Elektromotor (10), der ein unterstützendes Hilfsmoment an die Ausgangswelle (3) anlegt,
eine Lenkmomentdetektiereinrichtung (41) zum De tektieren eines Lenkmoments (Ts), das auf die Eingangs welle (2) wirkt,
eine Treibersteuerschaltung (13), die auf die de tektierten Signale (S 1, S 2) von der Drehmomentdetektierein richtung (41) anspricht, um ein Treibersignal (Va) an den Elektromotor (10) anzulegen,
Einrichtungen (41, 42, 102, 103, 106-108, 114, 115, 117, 123-126; 41, 102, 103, 201, 251-253, 256, 257, 261-263) zum Detektieren eines freien Rücklaufzustandes des Lenkrades, um ein Motordämpfungssignal (T 5) zu erzeugen, wenn vorbestimmte Bedingungen (Ts<Ts 1 und Ns<Ns 1mt (Vs); Ts<Ts 1 und Nm<Nm 1mt (Vs)) erfüllt sind,
Einrichtungen (46, 109; 46, 254) zum Detektieren der Fahrgeschwindigkeit (Vs) des Kraftfahrzeugs,
Einrichtungen (111; 55) zum Erweitern des Bereichs der vorbestimmten Bedingungen (Ts<Ts 1 und Ns<Ns 1mt (Vs); Ts<Ts 1 und Nm<Nm 1mt (Vs)) in Abhängigkeit von einer Zu nahme der detektierten Fahrgeschwindigkeit (Vs) des Kraft fahrzeugs und
eine Dämpfungseinrichtung (55), die auf das Motor dämpfungssignal (T 5) zur Dämpfung des Elektromotors (10) an spricht.

2. Motorbetriebene Servolenkanlage (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (41, 42, 102, 103, 106-108, 114, 115, 117, 123-126) die Lenkmoment detektiereinrichtung (41) und die Einrichtung (42) zum De tektieren der Drehgeschwindigkeit (Ts) des Lenkrades auf weist, daß das Motordämpfungssignal (T 5) erzeugt wird, wenn die vorbestimmten Bedingungen (Ts<Ts 1 und Ns<Ns 1mt (Vs)) erfüllt sind, gemäß denen das Lenkmoment (Ts) kleiner als ein relativ kleiner oberer Grenzwert (Ts 1) und die Dreh geschwindigkeit (Ns) des Lenkrades größer als ein relativ großer oberer Grenzwert (Ns 1mt (Vs)) ist, und daß die Ein richtung (111) zur Erweiterung des Bereichs der vorbestimm ten Bedingungen derart eingerichtet ist, daß wenigstens einer (Ns 1mt (Vs)) der oberen Grenzwerte (Ts 1, Ns 1mt (Vs)) modi fiziert und der Bereich der vorbestimmten Bedingungen erweitert wird, wenn die Fahrgeschwindigkeit (Vs) des Kraft fahrzeugs größer wird.

3. Motorbetriebene Servolenkanlage (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (111) zum Er weitern des Bereichs der vorbestimmten Bedingungen derart eingerichtet ist, daß der obere Grenzwert (Ns 1 mt (Vs)) für die Drehgeschwindigkeit des Lenkrades reduziert wird, wenn die Fahrgeschwindigkeit (Vs) des Kraftfahrzeugs ansteigt.

4. Motorbetriebene Servolenkanlage (200) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (10) im Be triebszustand mechanisch mit dem lenkbaren Rad und dem Lenkrad gekoppelt ist, daß die Einrichtung (41, 102, 103, 201, 251- 253, 256, 257, 261-263) die Lenkmomentdetektiereinrichtung (41) und die Einrichtung (202) für die Detektierung der Drehzahl (Nm) des Elektromotors (10) aufweist, daß das Motor dämpfungssignal (T 5) erzeugt wird, wenn die vorbestimmten Bedingungen (Ts<Ts 1 und Nm<Nm 1mt (Vs)) erfüllt sind, gemäß denen das Lenkmoment (Ts) kleiner als ein relativ klei ner oberer Grenzwert (Ts 1) und die Drehzahl (Nm) des Elektro motors (10) größer als ein relativ großer oberer Grenzwert (Nm 1mt (Vs)) ist, und daß die Einrichtung (255) zur Er weiterung des Bereichs der vorbestimmten Bedingungen derart eingerichtet ist, daß wenigstens einer (Nm 1mt (Vs)) modifi ziert wird und der Bereich der vorbestimmten Bedingungen er weitert wird, wenn die Fahrgeschwindigkeit (Vs) des Kraft fahrzeugs ansteigt.

5. Motorbetriebene Servolenkanlage (200) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (255) zur Er weiterung des Bereichs der vorbestimmten Bedingungen derart eingerichtet ist, daß der obere Grenzwert (Nm 1mt (Vs)) für die Drehzahl des Elektromotors (10) reduziert wird, wenn die Fahrgeschwindigkeit (Vs) des Kraftfahrzeugs ansteigt.