DE3400914C2 - - Google Patents

Description

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

In der DE-OS 22 37 166 ist ein derartiges Fahrzeug-Servolenksystem beschrieben, das mit einem einfach steuerbaren und kompakt und einfach aufbaubaren Elektromotor arbeitet, der bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten eine Servounterstützung bereitstellt, d. h. die Lenkung leichtgängiger erscheinen läßt. Bei mittleren Fahrgeschwindigkeiten erfolgt keine Servounterstützung. Bei höheren Fahrgeschwindigkeiten wird demgegenüber der Lenkwiderstand erhöht, so daß die Lenkung schwergängiger wird. Das Ausmaß der Servounterstützung bzw. der Bremsung im niedrigen bzw. hohen Fahrgeschwindigkeitsbereich ist dabei durch die innere Gesetzmäßigkeit des Geschwindigkeitsfühlers vorgegeben und zeigt offensichtlich einen fahrgeschwindigkeitsabhängigen Verlauf. Insbesondere bei hohen Fahrgeschwindigkeiten nimmt das Ausmaß des Bremsens mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit kontinuierlich zu.

Andererseits ist die sich ohne Servounterstützung ergebende Veränderung des Lenkwiderstands bei hohen Fahrgeschwindigkeiten verhältnismäßig gering. Der kontinuierliche Zuwachs an Motorbremsung bei zunehmender Fahrgeschwindigkeit führt daher zu einer insgesamt zunehmenden Schwergängigkeit der Lenkung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug-Servolenksystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart auszugestalten, daß die fahrgeschwindigkeitsabhängigen Änderungen des Lenkungsempfindens des Fahrers bei hohen Fahrgeschwindigkeiten abgeschwächt sind.

Diese Aufgabe wird mit dem im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmal gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Servolenksystem hält die elektronische Steuereinheit oberhalb einer vorbestimmten hohen Fahrgeschwindigkeit somit das Ausmaß des Bremsens der Lenkung konstant, wodurch ein im wesentlichen gleichmäßiges Lenkungsempfinden des Fahrers erreicht wird.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Anspruch 2 angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Blockdarstellung eines Ausführungsbeispiels des motorbetriebenen Fahrzeug-Servolenksystems,

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht von Hauptteilen des in Fig. 1 gezeigten Systems,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines mit dem in Fig. 2 gezeigten System verbundenen Lenkungsmechanismus,

Fig. 4 ein schematisches Blockschaltbild der elektrischen Schaltung des in Fig. 1 gezeigten Systems,

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

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

Fig. 7 eine schematische Darstellung, die die Bestromung eines Motors bei verschiedenen Betriebsarten der Schaltung nach Fig. 4 zeigt,

Fig. 8 ein Zeitdiagramm von Kurvenformen, die während eines einzelnen Betriebsvorgangs der in Fig. 4 gezeigten Schaltung austreten,

Fig. 9 eine graphische Darstellung, die Betriebskennlinien eines bei dem System nach Fig. 1 verwendeten Gleichstrom-Servomotors DM zeigt,

Fig. 10a eine graphische Darstellung, die Zusammenhänge zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Servoverhältnis des in Fig. 1 gezeigten Systems zeigt,

Fig. 10b eine graphische Darstellung, die Zusammenhänge zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem von dem Fahrer aufzubringenden Lenkdrehmoment bei dem Wirken des Servolenksystems nach Fig. 1 bzw. bei dessen Fehlen zeigt, und

Fig. 11 ein Blockschaltbild der elektrischen Schaltung eines weiteren Ausführungsbeispiels des Servolenksystems.

Fig. 1 zeigt schematisch den Gesamtaufbau eines Ausführungsbeispiels des motorbetriebenen Servolenksystems.

Bei diesem System ist mit einem Lenkrad 1 eines Fahrzeugs eine erste Lenkwelle 2 verbunden, an die über ein erstes Kreuzgelenk 4 eine zweite Lenkwelle 5 angeschlossen ist. An die zweite Lenkwelle 5 ist über ein zweites Kreuzgelenk 6 eine dritte Lenkwelle 7 angeschlossen. An dem Kopf der dritten Lenkwelle 7 ist ein Ritzel 3 a (siehe Fig. 2) befestigt, mit dem eine Zahnstange 3 b (siehe Fig. 3) zum Verstellen der gelenkten Räder kämmt. Der Winkel α, unter dem die zweite Lenkwelle 5 gegenüber der ersten Lenkwelle 2 geneigt ist, ist gleich dem Winkel α, unter dem die dritte Lenkwelle 7 gegenüber der zweiten Lenkwelle 5 geneigt ist. An der zweiten Lenkwelle 2 sind Drehmomentfühler (Drehbewegungsdetektoren) 8 befestigt (von denen in Fig. 1 nur einer gezeigt ist). An die dritte Lenkwelle 7 ist über ein Untersetzungsgetriebe 9 ein Gleichstrom-Servomotor DM angeschlossen. Die Ausgänge der Drehmomentfühler 8 sind mit einer Steuereinrichtung 40 verbunden, deren Ausgang mit dem Motor DM verbunden ist. Ein mit dem Tachometerkabel verbundener Fahrzeuggeschwindigkeit-Meßgeber erzeugt ein Signal für die Steuereinrichtung 40.

Fig. 2 zeigt im Schnitt den Teil des in Fig. 1 gezeigten Mechanismus im Fußbereich des Fahrers. Bei diesem dargestellten Beispiel weist das Untersetzungsgetriebe 9 eine Kombination aus vier Zahnrädern auf und setzt die Drehzahl des Motors DM vor der Kraftübertragung zur dritten Lenkwelle 7 um den Faktor "6" herunter. Bei diesem Beispiel werden als Drehmomentfühler 8 Dehnungsmeßstreifen verwendet. Es ist zwar nur einer der Drehmomentfühler 8 gezeigt, jedoch sind die anderen Drehmomentfühler an der Rückseite der ersten Lenkwelle 2 befestigt. Das heißt, gemäß diesem Beispiel wird die zum Drehen des Lenkrads aufgewandte Kraft durch das Messen der Torsion der Lenkwelle 2 erfaßt. Jeder dieser Drehmomentfühler 8 enthält zwei Meßgeber, die in voneinander verschiedenen Richtungen ansprechen. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die vier Meßgeber zu einer Brückenschaltung geschaltet, um das System temperaturunabhängig zu machen. Der in Fig. 2 gezeigte Lenkungsmechanismus erstreckt sich über zwei Räume, die von einer nahe dem zweiten Kreuzgelenk 6 liegenden Fußplatte 10 voneinander getrennt sind. Der Raum links der Fußplatte 10 gemäß der Darstellung in Fig. 2 ist der Motorraum des Fahrzeugs, während der Raum rechts der Fußplatte der Insassenraum ist. Mit 11 ist ein Bremspedal bezeichnet.

Gemäß Fig. 3 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 Stoßdämpfer 13 a und den Träger 14 a ist eine Schraubenfeder 15 a gesetzt. Gleichermaßen ist zwischen den Stoßdämpfer 13 b und den Träger 14 b eine weitere Schraubenfeder 15 b gesetzt. Mit den Lagern der Vorderräder 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. 1 gezeigten motorbetriebenen Servolenksystems. Die graphischen Darstellungen in den Blöcken in Fig. 4 stellen schematisch die elektrischen Eigenschaften dieser Blöcke dar. In Blöcken B 1, B 2, B 3, B 5, B 12, B 17, B 18 und B 19 ist auf der jeweiligen Abszisse der Eingangspegel aufgetragen, während auf der jeweiligen Ordinate der Ausgangspegel aufgetragen ist. In Blöcken B 9, B 10, B 15, B 21, B 24, B 26, B 27, B 28 und B 35 ist jeweils auf der Abszisse die Fahrzeuggeschwindigkeit aufgetragen, wogegen auf der Ordinate der Ausgangspegel aufgetragen ist. In den Fig. 5 und 6 sind Widerstände in Form schmaler Rechtecke dargestellt.

Gemäß den Fig. 4 bis 6 bilden die beiden Drehmomentfühler 8 eine Widerstandsbrücke, deren Ausgang mit dem Block B 1, nämlich einem üblichen Linearverstärker verbunden ist. Der Ausgang des Blocks B 1 ist mit den beiden Blöcken B 2 und B 3 verbunden. Der Block B 2 ist ein Vergleicher zum Erfassen der Richtung des Eingangsdrehmoments. Der Ausgang des Blocks B 2 ist mit einem Eingang A einer (nachfolgend beschriebenen) logischen Schaltung B 31 verbunden. Der Block B 3 ist eine Absolutwertschaltung, die unabhängig von der Polarität des Eingangssignals ein zum Eingangssignal linear proportionales positives Ausgangssignal erzeugt. Das Ausgangssignal des Blocks B 3 liegt an einem Multiplizierer B 4 an.

Das Ausgangssignal eines Fahrzeuggeschwindigkeits-Meßgebers 30 liegt an einem Frequenz/Spannungs- bzw, f/V-Umsetzer B 8 an, der das Signal in eine Spannung umsetzt. Die Ausgangsspannung des Umsetzers B 8 wird dem Multiplizierer B 4 über einen Funktionsgenerator B 30 zugeführt, der Vergleicher B 9, B 35, B 29 und B 26, eine logische Schaltung B 40, Spannungsgeber B 10, B 15, B 21, B 24 und B 27 und Analogschalter B 11, B 16, B 22, B 25 und B 28 enthält. Die Vergleicher B 9, B 35, B 29 und B 26 geben Binärsignale durch Vergleich ihrer Eingangssignale mit Signalen für vorgewählte Fahrzeuggeschwindigkeiten V 1, V 2, V 3 bzw. V 4 ab. Die logische Schaltung B 40 ermittelt aus den Binärsignalen der Vergleicher B 9, B 35, B 29 und B 26, in welchen von fünf Bereichen die gerade vorhandene Fahrzeuggeschwindigkeit fällt, und schließt oder öffnet dann für den jeweiligen Geschwindigkeitsbereich die mit den zugeordneten Spannungsgebern verbundenen Analogschalter. Das Ausgangssignal des Vergleichers B 29 ist an einen Eingang B der logischen Schaltung B 31 angelegt und bestimmt, ob ein Hilfsdrehmoment oder eine Bremskraft erzeugt werden soll.

Bei dem dargestellten Beispiel wird in dem Geschwindigkeitsbereich von Null bis V 1 der Analogschalter B 11 zum Wählen des Spannungsgebers B 10 geschlossen, während alle anderen Analogschalter geöffnet werden. Gleichermaßen werden in den Geschwindigkeitsbereichen von V 1 bis V 2, von V 2 bis V 3, von V 3 bis V 4 und oberhalb von V 4 die Analogschalter B 16, B 22, B 25 bzw. B 28 geschlossen, um damit jeweils die Spannungsgeber B 15, B 21, B 24 bzw. B 27 zu wählen. Das Signal des gewählten Spannungsgebers über den zugeordneten Analogschalter dem Multiplizierer B 4 zugeführt. Die Spannungsgeber B 10, B 21 und B 27 erzeugen vorgegebene Spannungen, die durch die Einstellung veränderbarer Widerstände bestimmt sind. Die Spannungsgeber B 15 und B 24 erzeugen Spannungen, die sich in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit ändern. Der Spannungsgeber B 15 fügt einer der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechenden Spannung einen vorbestimmten, mittels eines veränderbaren Widerstands eingestellten Vorspannungspegel hinzu und gibt dann eine zur Fahrzeuggeschwindigkeit umgekehrt proportionale Spannung ab.

Der Multiplizierer B 4 gibt ein Ausgangssignal ab, dessen Pegel das Produkt aus dem Drehmomentsignal des Blocks B 3 und dem Signal ist, das von dem Funktionsgenerator B 30 entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit abgegeben wird. Dieses Ausgangssignals des Multiplizierers B 4 liegt an einem Differenzverstärker B 5 an, der die Differenz zwischen dem Ausgangssignal des Multiplizierers B 4 und einem Signal verstärkt, welches durch die (später beschriebene) Zurückführung eines Motorstroms zur Eingangsstufe erzielt wird. Falls jedoch der Ausgangspegel des Differenzverstärkers B 5 einen vorbestimmten Pegel erreicht, der durch die Kennlinie einer Zenerdiode ZD bestimmt ist, wird der Ausgangspegel konstant gehalten. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers B 5 wird über eine Proportional-/Integralregler- bzw. PI-Kompensationsschaltung B 6 einer Impulsdauermodulationsschaltung B 7 zugeführt. Die Modulationsschaltung B 7 gibt ein Ausgangssignal ab, dessen Impulsdauer entsprechend dem Ausgangspegel der Kompensationsschaltung B 6 moduliert ist, dessen Periode aber die gleiche wie diejenige des Signals eines Oszillators B 13 ist. Das modulierte Signal liegt an einem Eingang D der logischen Schaltung B 31 an. Bei diesem besonderen Beispiel erzeugt der Oszillator B 13 ein Signal mit der Frequenz 2 kHz.

In eine mit der Wicklung des Motors DM verbundene Leitung ist ein Stromwandler CT geschaltet. Das Signal des Stromwandlers CT wird zu einem Verstärker B 17 zurückgeführt, dessen Ausgang über eine Absolutwertschaltung B 18 mit einem Verstärker B 12 und einem Vergleicher B 19 verbunden ist. Das Ausgangssignal des Verstärkers B 12 liegt an dem Verstärker B 5 an. Der Vergleicher B 19 besitzt eine Hysterese und gibt ein Ausgangssignal an einen Eingang C der logischen Schaltung B 31 ab.

An jeweils entsprechende Ausgangsanschlüsse der logischen Schaltung B 31 sind über jeweilige Basistreiberstufen Schalttransistoren Q 1 bis Q 6 zum Steuern des Motorstroms angeschlossen. Die Transistoren Q 1 bis Q 4 dienen zum Speisen des Gleichstrom-Servomotor DM und sind zur Veränderung der Richtung des in der Wicklung des Motors DM fließenden Stroms in der Form einer Brücke geschaltet. Im einzelnen fließt durch Einsteuerung von zwei einander diametral gegenüberliegenden dieser Transistoren in der Wicklung ein Strom in einer vorgegebenen Richtung. Die Transistoren Q 5 und Q 6 dienen zur Steuerung der Bremswirkung durch Steuern der elektrischen Verbindung zwischen der Wicklung des Motors DM und einem Widerstand R. Im einzelnen wird beim Durchschalten des Transistors Q 5 oder Q 6 der Widerstand R an die Wicklung angeschlossen, so daß in dem Motor über diesen Weg ein Strom fließt. Infolgedessen wird die Drehung des Motors DM gebremst. Eine Gleichstromdrossel L verhindert, daß bei der Impulsdauersteuerung Stromunterbrechungen hervorgerufen werden.

Nach Fig. 6 enthält die logische Schaltung B 31 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 Treiberstufen DV 1 bis DV 6 haben den gleichen Aufbau und sind jeweils mit einem eine Leuchtdiode aufweisenden Fotokoppler ausgestattet. In den mit den Basen der Transistoren Q 1 bis Q 6 verbundenen Basistreiberstufen sind Fototransistoren eingebaut, 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 Bestromung des Servomotors DM bei verschiedenerleit Betriebsarten. Die Schaltzustände der Transistoren Q 1 bis Q 6 bei den verschiedenen Betriebsarten des Systems sind in der nachstehenden Tabelle 1 aufgelistet.

Tabelle 1

Gemäß Fig. 7 und Tabelle 1 werden dann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit geringer als V 2 ist und von dem Motor DM ein Hilfsdrehmoment erzeugt werden soll, bei einem von dem Fahrer an der Lenkachse ausgeübten "Vorwärts"- Drehmoment die Transistoren Q 1 und Q 4 durchgeschaltet, wie aus dem in Fig. 7 mit "Vorwärtsdrehung" beschrifteten Schaltbild ersichtlich ist. Daher fließt im Anker des Motors ein Strom in einer derartigen Richtung, daß der Motor in Vorwärtsrichtung dreht. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Strom nicht durchgehend zugeführt, sondern es wird der Transistor Q 1 durch das in der Impulsdauer modulierte Ausgangssignal der Steuereinrichtung mit einer bestimmten Periode ein- und ausgeschaltet. Daher wird die Motorantriebsschaltung abwechselnd ein- und ausgeschaltet.

Wenn der Fahrer an der Lenkachse ein "Rückwärts"-Drehmoment ausübt, werden die Transistoren Q 2 und Q 3 durchgeschaltet, wie es aus dem in Fig. 7 mit "Rückwärtsdrehung" beschrifteten Schaltbild ersichtlich ist; dabei fließt der Strom in einer derartigen Richtung, daß der Motor DM in Gegenrichtung dreht. In diesem Fall wird durch das in der Impulsdauer modulierte Signal der Steuereinrichtung der Transistor Q 3 mit einer bestimmten Periode abwechselnd ein- und ausgeschaltet.

Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit den Wert V 3 übersteigt, wird in Abhängigkeit von der Richtung des an der Lenkachse ausgeübten Drehmoments der Transistor Q 5 oder Q 6 mit einer bestimmten Periode angesteuert, wie es aus den in Fig. 7 mit "Bremsen" beschrifteten Schaltbildern ersichtlich ist. Dabei wird die Ankerwicklung des Motors DM über den Bremswiderstand R kurzgeschlossen, so daß in der Wicklung ein Strom hervorgerufen wird. Infolgedessen erzeugt der Motor DM ein Antriebsdrehmoment in der zum Eingangsdrehmoment entgegengesetzten Richtung, nämlich ein Bremsdrehmoment.

In Fig. 8 sind die zeitlichen Steuerungen der Arbeitsvorgänge der Transistoren Q 1 bis Q 6 im Zusammenhang mit dem Eingangsdrehmoment veranschaulicht. Bei dem Hilfsdrehmoment-Betrieb wird abhängig von der Richtung des Eingangsdrehmoments der Transistor Q 1 oder Q 3 periodisch ein- und ausgeschaltet. Die Dauer des Einschaltzustands und des Ausschaltzustands des Transistors hängt von der Größe des Drehmoments ab. Die dem Motor DM zugeführte elektrische Energie ist proportional zu der Dauer des Einschaltzustands des Transistors Q 1 oder Q 3, so daß daher der Motor DM ein dem Eingangsdrehmoment entsprechendes Hilfsdrehmoment erzeugt.

Auf gleichartige Weise wird bei dem Bremsbetrieb abhängig von der Richtung des Eingangsdrehmoments der Transistor Q 5 oder Q 6 periodisch ein- und ausgeschaltet. Die Dauer des Einschaltzustands und des Ausschaltzustands des Transistors hängt von der Größe des Eingangsdrehmoments ab. Das erzeugte Bremsdrehmoment hängt von der Stärke des in der Ankerwicklung des Motors DM fließenden Stroms ab. Da die Stromstärke zu der Dauer des Einschaltzustands des Transistors Q 5 oder Q 6 proportional ist, entspricht das erzeugte Bremsdrehmoment dem Eingangsdrehmoment.

Fig. 9 zeigt die Kennlinien des bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendeten Gleichstrom-Servomotor DM. Aus dieser graphischen Darstellung ist ersichtlich, daß bei dem Motor ein Ausgangsdrehmoment T proportional zu einem im Motor fließenden Strom I ist. In der graphischen Darstellung sind mit N und η jeweils die Drehzahl bzw. der Wirkungsgrad bezeichnet.

Fig. 10a zeigt die Fahrzeuggeschwindigkeit/Servoverhältnis-Kennlinie des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels. Fig. 10b zeigt die Fahrzeuggeschwindigkeit/Fahrerlenkkraft-Kennlinie des Systems. Gemäß den Fig. 5, 10a und 10b wird bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit in dem Bereich von Null bis V 1 der Analogschalter B 11 geschlossen, während alle anderen Analogschalter offen gehalten werden. Dadurch wird von dem Spannungsgeber B 10 eine von der Fahrzeuggeschwindigkeit unabhängige konstante Spannung an den Multiplizierer B 4 angelegt. In diesem Fall hängt der Sollwert des Steuersystems von dem von den Drehmomentfühlern 8 abgegebenen Eingangsdrehmomentsignal ab. Das heißt, das Servoverhältnis wird auf einem vorgegebenen Wert gehalten. Da das von dem Fahrer aufgebrachte Lenkdrehmoment durch den Motor DM verstärkt wird, ist die von dem Fahrer aufzuwendende Kraft beträchtlich geringer als die Kraft, die erforderlich wäre, wenn keine Servolenkunterstützung bestehen würde. In diesem Bereich wird mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit das von dem Fahrer zum Lenken aufzubringende Drehmoment etwas kleiner.

Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit in dem Bereich von V 1 bis V 2 liegt, wird der Analogschalter B 16 geschlossen und es werden alle anderen Analogschalter offen gehalten, so daß an den Multiplizierer B 4 das Signal des Spannungsgebers B 15 angelegt wird. Der Spannungsgeber B 15 enthält einen invertierenden Verstärker, dem eine bestimmte Vorspannung zugeführt wird, welche so eingestellt wird, daß der Pegel an dem Ausgangsanschluß des Spannungsgebers B 15 gleich dem Ausgangspegel des Spannungspegels B 10 bei der Geschwindigkeit B 1 ist. Da der Spannungsgeber B 15 einen invertierenden Verstärker enthält, gibt er ein Ausgangssignal ab, dessen Pegel umgekehrt proportional zu einem an einen Eingang angelegten Geschwindigkeitssignal ist. Infolgedessen nimmt in dem Bereich von V 1 bis V 2 das Servoverhältnis umgekehrt proportional zu der Fahrzeuggeschwindigkeit ab. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird bei der Annäherung der Fahrzeuggeschwindigkeit an V 2 das von dem Motor abgegebene Hilfsdrehmoment nahezu "Null", so daß sich das Servoverhältnis dem Wert "1" nähert.

Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit in dem Bereich von V 2 bis V 3 liegt, ist der Analogschalter B 22 geschlossen, so daß der Spannungsgeber B 21 dem Multiplizierer B 4 ein Signal mit einem vorgegebenen Pegel zuführt. Dieser Pegel wird so eingestellt, daß das von dem Motor DM erzeugte Hilfsdrehmoment zu "Null" wird. In diesem Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich nimmt das Servoverhältnis den Wert "1" an.

Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit in dem Bereich von V 3 bis V 4 liegt, ist der Analogschalter B 25 geschlossen, so daß der Spannungsgeber B 24 dem Multiplizierer B 4 ein Signal zuführt. Da der Spannungsgeber B 24 einen üblichen Verstärker aufweist, dem ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal zugeführt wird, wird an den Multiplizierer B 4 ein Signal angelegt, dessen Pegel zur Fahrzeuggeschwindigkeit proportional ist. Infolgedessen steuert die Impulsdauer- Modulatorschaltung B 7 die Impulsdauer in der Weise, daß diese proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt.

Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V 3 übersteigt, wird an den Eingang B der logischen Schaltung B 31 ein Signal mit dem hohen Pegel H angelegt, so daß das System in den Bremsbetrieb umgeschaltet wird. Im einzelnen wird dabei abhängig von dem Ausgangssignal der Modulatorschaltung B 7 der Transistor Q 5 oder Q 6 ein- und ausgeschaltet. Da die Einschaltdauer des Transistors Q 5 oder Q 6 proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, wird mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit das Bremsdrehmoment größer, während das Servoverhältnis unter "1" abnimmt.

Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit über V 4 liegt, wird der Analogschalter B 28 geschlossen, so daß an den Multiplizierer B 4 ein Signal des Spannungsgebers B 27 angelegt wird. Da dieses Signal des Spannungsgebers B 27 unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit immer auf einem konstanten Pegel gehalten wird, bleibt das Servoverhältnis unverändert. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Ausgangspegel des Spannungsgebers B 27 gleich dem Pegel des von dem Spannungsgeber B 24 bei der Fahrzeuggeschwindigkeit V 4 abgegebenen Signals. Infolgedessen schließt bei diesem Ausführungsbeispiel jeder Teil der Kennlinie des Servoverhältnisses bei den Fahrzeuggeschwindigkeiten V 1, V 2, V 3 und V 4 stoßfrei an den benachbarten Teil an.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die vier Analog-Vergleicher B 9, B 35, B 29 und B 26 sowie die logische Schaltung B 40 dazu verwendet, den Bereich der Fahrzeuggeschwindigkeit zum Erzielen der in Fig. 10a gezeigten Kennlinie zu bestimmen. Es ist jedoch auch möglich, für den gleichen Zweck nur Analog-Vergleicher gemäß der Darstellung in Fig. 11 zu verwenden. Statt dessen kann auch eine weitere Anordnung benutzt werden, bei der das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal einem Analog/ Digital-Wandler zugeführt wird, dessen Ausgangssignal an eine gewöhnliche logische Schaltung oder einen Mikrocomputer zum Ausführen von Vergleichsvorgängen abgegeben wird, durch die der Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich ermittelt wird.

Es ist ferner zu ersehen, daß sich das Servoverhältnis in den Bereichen von V 1 bis V 2 und von V 3 bis V 4 linear mit der Fahrzeuggeschwindigkeit verändert. Alternativ kann eine einer quadratischen Kurve ähnliche Kennlinie gebildet werden. Bei diese alternativen Ausführungsform können beispielsweise die in Fig. 5 gezeigten Spannungsgeber B 15 und B 24 durch Funktionsgeneratoren für vorgegebene Funktionen ersetzt werden.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung wird bei dem Servolenksystem der Lenkvorgang bei hohen Geschwindigkeiten gebremst, wobei das Servoverhältnis unter "1" gebracht wird. Daher wird für den Fahrer über den ganzen Bereich der Fahrzeuggeschwindigkeiten ein ausgewogenes vorteilhaftes Lenkungsempfinden erzielt.

Claims (2)

1. Motorbetriebenes Fahrzeug-Servolenksystem, mit einem Elektromotor, der mit einer Lenkwelle des Fahrzeugs verbunden ist, einem Drehbewegungsdetektor zum Erfassen des vom Fahrer aufgebrachten Lenkdrehmoments, einer mit einer Wicklung des Elektromotors verbindbaren Motorbremsvorrichtung und einer elektronischen Steuereinrichtung, die im Bereich niedriger Fahrgeschwindigkeiten den Elektromotor entsprechend dem Ausgangssignal des Drehbewegungsdetektors speist, im Bereich mittlerer Fahrgeschwindigkeiten den Elektromotor abschaltet und im Bereich hoher Fahrgeschwindigkeiten die Motorbremsvorrichtung geschwindigkeitsabhängig aktiviert, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinrichung (40; B 30) das Ausmaß des Bremsens durch die Motorbremsvorrichtung (Q 5, Q 6, R) oberhalb eines vorbestimmten Geschwindigkeitswerts (V₄) konstant hält.

2. Motorbetriebenes Fahrzeug-Servolenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinrichtung (40; B 30) die Kontanthaltung des Ausmaßes des Bremsens derart steuert, daß das Verhältnis zwischen dem jeweils erfaßten Lenkdrehmoment und dem Ausmaß des Bremsens konstant bleibt.