DE2350958A1

DE2350958A1 - Steuervorrichtung fuer eine lenkungsstellvorrichtung eines fahrzeuges

Info

Publication number: DE2350958A1
Application number: DE19732350958
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Dr Maisch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1973-10-11
Filing date: 1973-10-11
Publication date: 1975-04-24
Also published as: NL7413341A; FR2251189A5; SE405770B; DE2350958C2; SE7412759L

Description

R. 17 81 .

10.9-1973 Ve/Hm

Anlage zur Patentanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, 7 STUTTGART

Steuervorrichtung für eine Lenkungsstellvorrichtung eines Fahrzeugs .

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine Lenkungsstellvorrichtung eines Fahrzeugs, die in Abhängigkeit eines Steuersignals, vorzugsweise einer Regelabweichung, steuerbar ist.

Oft erhebt sich die Forderung, die Steuerung eines Fahrzeugs in Abhängigkeit eines Parameters, wie zum Beispiel Seiten~ wind, Fahrbahnunebenheiten und sogenanntes Lenkungsverreißen, zu beeinflussen. Dazu ist eine Steuervorrichtung notwendig, die durch ein in Abhängigkeit iron diesem Parameter stehendes Steuersignal in Tätigkeit tritt und eine Lenkungsstellvorrichtung, vorzugsxfeise ein -Stellmotor, steuert*, Dieses Steuersignal enthält natürlich auch die Regelabweichung von Steuerung und Lenkung.

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Bei bekannten Steuervorrichtungen wird der Stellmotor proportional zum Steuersignal angesteuert. Diese proportionale Ansteuerung ist einmal sehr aufwendig und hat weiterhin den Nachteil, daß das Fahrzeug laufend Lenkbewegungen ausführt, selbst bei sehr kleinen Änderungen des Steuersignals.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute Steuervorrichtung zu entwickeln, die erst ab einer gewissen Größe der Steuersignaländerung in Tätigkeit tritt. Ist ein solcher Grenzwert dann überschritten, so tritt der Stellmotor mit voller Leistung in Tätigkeit.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lenkungsstellvorrichtung im Brückenquer zweig einer aus vier Schaltstufen bestehenden Brückenschaltung vorgesehen ist, daß das Steuersignal zwei Schwellwertstufen zuführbar ist und daß je eine Schwellwertstufe zur Steuerung des Schaltzustands einer Brückendiagonale vorgesehen ist.

Ein dem Lenkungsspiel ähnlicher Effekt v/ird in weiterer Ausgestaltung dadurch, erzielt, daß durch die eine Schwellwertstufe bei Überschreiten eines bestimmten Schwellwerts und durch die andere bei Unterschreiten eines bestimmten Schwellwerts ein Schaltvorgang auslösbar ist, wobei die Schwellwertstufen unterschiedliche Schwellwerte aufweisen zur Erzeugung einer toten Zone, in der die Lenkungsstellvorrichtung nicht betätigbar ist.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ein einfacher Aufbau mit Dreipunktregelverhalten erzielt wird«, daß eine nii.ige Steuerung dadurch erzielt wird, daß kleine Änderungen des Steuersignals, insbesondere auch durch Störungen, niclit registriert Kerden und daß keine

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Regelschwingungen im Lenksystem entstellen können. Indem nach. Überschreiten einer Ansprechschwelle der Stellmotor gleich mit voller Kraft in Tätigkeit tritt ist eine schnelle Reaktion des Lenksystems gegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Pig. 1 den Schaltungsaufbau eines Ausführungsbeispiels einer

Steuervorrichtung und
Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach Figur 1.

In der Schaltung des Ausführungsbeispiels ist eine das Steuersignal führende Klemme 10 sowohl über eine erste Diode 11 mit der Basis eines KEU-Transistors 12, wie auch über eine zweite Diode 13 mit der Basis eines PNP-Transistors 14 verbunden. Die Basis des Transistors 12 ist über einen Basisvorwiderstand 15 mit einer die Versorgungsspannung führenden Klemme 16 und die Basis dea Transistors 14 über einen Basisvorwiderstand 17 mit Masse verbunden. Drei~Wider stände 18, 19» 20 bilden einen Spannungsteiler zwischen der Klemme 16 und Masse, wobei der Verknüpfungspunkt zwischen den Widerständen 18, 19 mit dem Emitter des Transistors 12 und der Verknüpfungspunkt zwichen den Widerständen 19, 20 mit dem Emitter des Transistors 14 verbunden ist» Der Kollektor des Transistors ist über die Reihenschaltung dreier Widerstände 21, 22, mit der Klemme 16 verbunden. Der mittlere VJiderstand 22 ist durch die Basis-Emitter-Strecke eines PHP-Transistors 24 überbrückt. Der Kollektor des Transistors 14 ist über einen aus zwei Widerständen 25? 26 bestehenden Spannungsteiler mit Masse verbunden. Der Abgriff des Spannungsteilers 25,26 ist sowohl an die Basis eines NPN-Transistors 27 wie auch über die Reihenschaltung eines Widerstandes 28 mit einem Kondensator 29 an die Basis des Transistors 24 angeschlossen.

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Die Kollektoren der Transistoren 24 und 27 sind über je einen Rückkoppelungswiderstand 30 und 31 mit jeweils der Basis der Transistoren 12 und 14 rückgekoppelt. Der Emitter des Transistors 2? ist über einen Widerstand 32 mit Masse verbunden. Eine aus vier Transistoren 33 bis 36 bestehende Brückenschaltung ist zwischen die Klemme 16 und Masse geschaltet. Dabei bildet die Emitter-Kollektor-Strecke des PNP-Transistors 33 und die Kollektor-Emitter-Strecke des NPN-Transisotrs 34 den einen Längszweig und entsprechend der PNP-Transistor 35 und der NPN-Transistor 36 den anderen Längs zweig. Im Brückenquerzweig ist ein Stellmotor 37 geschaltet. Die Emitter der Transistoren 24 und. 27 sind jeweils an die Basis der Transistoren 33 und 34 angeschlossen. Der Kollektor des Transistors 24 ist über einen aus zwei Widerständen 38, 39 bestehenden Spannungsteiler mit Masse verbunden,und der Kollektor des Transistors 27 ist über einen aus zwei Widerständen 40, 41 bestehenden Spannungsteiler an die Klemme 16 angeschlossen. Der Abgriff des Spannungsteilers 33, 39 ist an die Basis des Transistors 36 und der Abgriff des Spannungsteilers 40, 41 ist an die Basis des Transistors 35 angeschlossen.

Die Wirkungsweise des in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiels soll unter Zuhilfenahme des in Figur 2 dargestellten Diagramms im folgendem beschrieben werden. Die Klemme 10 ist mit dem Ausgang eines bekannten, in der Zeichnung nicht näher dargestellten Lenkreglers verbunden. Ein solcher Lenkregler addiert die an seinen Eingängen liegenden Spannungen und bildet somit eine Regelabweichung. An diesen Eingängen liegt zum Beispiel der eingestellte Sollwert für die Fahrzeugsteuerung, der von einem Lenkrad erzeugt werden kann,und der Istwert, der ein dem Lenkungsausschlag der Lenkung proportionales Signal darstellt. Diesem Lenkregler können in weiteren Eingängen von beliebigen weiteren Parametern abhängige Sig nale zugeführt sein. Solche Parameter sind der Seitenwind,

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Fahrbahnunebenheiten usw. Bei einer Seitenwindkompensation wird zum Beispiel durch einen Meßwertaufnehmer an der Seite des Fahrzeugs der Seitenwind gemessen und ein proportionales Signal dem Lenkregler zugeführt. Dadurch wird zum Beispiel bei Auftreten eines starken Seitenwinds das Fahrzeug automatisch gegengelenkt.

Die Transistoren 12 und 14 sind als Schwellwertstufen geschaltet. Überschreitet das an der Klemme 10 anliegende Steuersignal eine bestimmte Spannung U^ so wird der Transistor 12 stromleitend,und unterschreitet das an der Klemme 10 anliegende Steuersignal eine bestimmte Spannung Ü2, so wird der Transistor^ stromleitend. Durch den stromleitend gewordenen. Transistor 12 wird der als Steuerschalter eingesetzte Transistor 24 stromleitend. Dieser wiederum versetzt die Transistoren 55 und 36 in den stromleitenden Zustand. Somit fließt bei Leitendwerden des Transistors 12 ein Steuerstrom durch den Transistor 33, den Stellmotor 37 und den Transistor 36. Wird dagegen der Transistor 14 stromleitend, so fließt entsprechend der Steuerstrom durch den Transistor 35» den Stellmotor 37 und den Transistor 34. Der Stellmotor 57 ändert seine Drehrichtung.

Beilegt sich das Steuersignal an der Klemme 10 zwischen den Spannungen IL und I^_s so dreht sich der Stellmotor nicht. Erst bei Überschreiten bzw. Unterschreiten der Schwellspannungen IL· bzw.U₂ dreht sich der Stellmotor 37 in die eine bzw. in die andere Richtung.

Die Rückkoppelungswiderstände 3O₂51 dienen der Mitkoppelung, das heißt * das Leitendwerden _zum Beispiel der Tr-ansistoren und 24 erfolgt nicht schleichend_s sondern sehr rascli₉ so daß die Schaltschwelle sehr genau eingehalten., werden kanru

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Dadurch entsteht eine Hysteresse, wie sie in Diagramm in Figur 2 dargestellt ist. Diese Hystere hilft Regelschwingungen zu vermeiden.

Das RC-KoppcLglied 28, 29 bewirkt, daß beim Abschalten des Transistors 24 der Transistor 27 kurz stromleitend wird. Beim umgekehrten Abschalten verhält es sich ebenso. Dieses kurze Einschalten liegt in der Größenordnung des Entlade-r Vorgangs bzvj. Ladevorgangs des Kondensators 29· Durch dieses RC-Koppelglied wird der Stellmotor 37 Kit Gegenstrom sehr rasch abgebremst.

Zur Verminderung des Aufwands für eine Spannungsstabilisierungsschaltung ist es auch üblich, nur die eigentlichen Schalttransistoren 33 his 3& an die nicht stabilisierte Spannungsquelle 16 anzuschließen, der übrigen Elektronik jedoch eine stabilisierte Spannung zuzuführen.

Di in der Schaltung eingesetzen Transistoren können selbstverständlich auch durch Transistoren eines anderen Leitfähigkeitstyps oder durch andere steuerbare Halbleiter ersetzt sein. Die Verwendung zweier Transistoren komplementären Leitfähigkeitstyp.s in der beschriebenen Anordnung in einer Brückendiagonale"hat jedoch den Vorteil, daß der Spannungsabfall an den beiden Transistoren möglichst gering und die Spannung am Kotor daher möglichst groß wird. lerner wird die Ansteuerung der Transistoren (35? 36 bzw. 351 3²O besonders einfach, weil jeweils nur ein einziger Transistor (24· bzw. 27) benötigt wird, über den der Basisstrom des pr:p-Transistors und der des zugehörigen npn-Transistors geführt wird. Werden höhere Schaltleistungen für die Endstufen benötigt, so können die verwendeten Transistoren durch mehrstufige Anordnungen, bzw. Darlington-Transistoren ersetzt werden«,

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Claims

Ansprüche

1. Steuervorrichtung für eine Lenkungsstellvorriehtung eines Fahrzeugs, die in Abhängigkeit eines Steuersignals, vorzugsweise einer Regelabweichung ,steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkungsstellvorriehtung (37) im Brückenquerzweig einer aus vier Schältstufen (33 his 36) bestehenden Brückenschaltung vorgesehen ist, daß das Steuersignal zwei Schwellwertstufen (12, 14) zuführbar ist und daß je eine Schwellwertstufe (12, 14) zur Steuerung des Schaltzustands einer Brückendiagonale (33_} 36 bzw. 35» 34) vorgesehen ist.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die eine Schwellwertstufe (12) bei Überschreiten eines bestimmten Schwellwerts und durch die andere Schwellwertstufe (14) bei Unterschreiten eines bsstimmten Schwellwerts ein Schaltvorgang auslösbar ist.

3· Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwertstufen (12,14) unterschiedliche Schwellwoite aufweisen zur Erzeugung einer toten Zone, in der dio Lenkungsstellvorriehtung (37) nicht betätig bar ist.

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4. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltstufen (33 "bis 36) Transistoren vorgesehen sind und daß jeder Brückenlängs zweig aus komplementären Transistoren "aufgebaut ist, deren Kollektoren miteinander verbunden sind.

5· Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Schaltstufen jeder Brükkendiagonale (33, 36 bzw/ 35» 34- ) ein Steuerschalter (24 bzw. 27) vorgesehen ist, der durch eine der Schwellwertstufen (12 bzw. 14) steuerbar ist.

6. Steuervorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereingänge der Steuerschalter (24, 27) über ein RC-Koppelglied (28, 29) miteinander verbunden sind.

7· Steuervorrichtung nach Anspruch 5? dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Steuerschalter (24, 27) über je ein Mitkoppelungsglied (30, 31) mit den Eingängen der Schwellwertstufen (12, 14) verbunden sind.

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