DE102005005425A1 - Lenkvorrichtung - Google Patents

Abstract

Es wird eine Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, mit einer vom Fahrer betätigbaren Lenkhandhabe (1), einem Lenkgetriebe (11), das eine Drehbewegung einer Eingangswelle (15) eine Schiebebewegung einer Spurstange umsetzt, einem zwischen Lenkgetriebe (11) und Lenkhandhabe (1) angeordneten Überlagerungsgetriebe (10), das eine mit der Lenkhandhabe (1) in Wirkverbindung stehende erste Welle (3), ein mit dem Lenkgetriebe (11) in Wirkverbindung stehende zweite Welle (4) und eine von einem Aktor (7) antreibbare dritte Welle (5) aufweist.
Erfindungsgemäß ist bei der Lenkvorrichtung vorgesehen, daß eine vierte Welle (6; 16; 19) bei Bedarf über ein Schaltelement (13) mit einem fahrzeugfesten Widerlager (12) zumindest teilweise verbindbar ist.
Anwendung in Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Aus der Offenlegungsschrift DE 101 60 313 A1 ist eine Lenkvorrichtung bekannt, die ein als Planetengetriebe ausgeführtes Überlagerungsgetriebe umfasst, wobei eine erste Welle mit einer Lenkhandhabe, eine zweite Welle mit einem Lenkgetriebe und eine dritte Welle mit einem Stellaktor wirkverbunden ist. Einem vom Fahrer vorgegebenen Lenkwinkel kann bei Bedarf durch Betätigung des Stellaktors ein weiterer Winkel überlagert werden.
• Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, die Funktionalität des Überlagerungsgetriebes zu erweitern.
• Diese Aufgabe wird durch eine Lenkvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
• Die erfindungsgemäße Lenkvorrichtung zeichnet sich durch eine vierte Welle aus, die bei Bedarf über ein Schaltelement mit einem fahrzeugfesten Widerlager zumindest teilweise verbindbar ist. Durch Betätigung des Aktors kann einerseits bei geöffnetem Schaltelement einem vom Fahrer vorgegebenen Lenkwinkel ein weiterer Lenkwinkel überlagert werden, andererseits ist bei teilweise oder vollständig geschlossenem Schaltelement ein autonomes Lenken, d.h. ein automatisiertes Lenken insbesondere zum Aus- und Einparken eines Fahrzeuges, ermöglicht. In vorteilhafter Weise ist das Fahrzeug bei Bedarf über Ansteuerung des Aktors ohne Zutun des Fahrers lenkbar.
• In Ausgestaltung der Erfindung ist die erste Welle mit einem ersten Hohlrad, die zweite Welle mit einem zweiten Hohlrad verbunden, ein mit dem ersten und zweiten Hohlrad im Eingriff stehendes Planetenrad ist auf einer von dem Aktor antreibbaren Exzenterwelle gelagert. Die Zähnezahl des Planetenrades ist nur um bis zu ca. 10% kleiner als die der Hohlräder. Die Exzenterwelle hat die Funktion eines Steges, der in vorteilhafter Weise direkt, d.h. ohne Zwischengetriebe von dem Aktor, der beispielsweise als Elektromotor ausgeführt ist, antreibbar ist. Durch Bestromung des, Elektromotors dreht dessen Rotor die Exzenterwelle, dadurch wälzt das Planetenrad im ersten Hohlrad ab, das zweite Hohlrad verdreht sich relativ zum ersten Hohlrad und dem vom Fahrer eingestellten Lenkwinkel wird bei geöffnetem Schaltelement ein Zusatzlenkwinkel überlagert. Die Anordnung ist sehr kompakt und nimmt nur wenig Bauraum in Anspruch.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die vierte Welle als Übertragungsring ausgeführt und über einen mit dem Planetenrad verbundenen Flansch antreibbar. Der Flansch ist mit dem Planetenrad drehfest verbunden und führt die Exzenter- und Drehbewegung des Planetenrades mit aus. Der Flansch ist mit dem Übertragungsring derart gekoppelt, dass dieser die Drehbewegung des Planetenrades ausführt, d.h. der Übertragungsring rotiert um seine Längsachse. Über den Flansch sind hohe Drehmomente vom Planetenrad auf den Übertragungsring übertragbar.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung greifen an dem Flansch angeordnete Mitnehmer in Ausnehmungen des Übertragungsringes ein. An dem Flansch sind beispielsweise als Bolzen ausgestaltete Mitnehmerelement angeordnet. In den Ausnehmungen können sich die Bolzen im Rahmen der Exzentrizität bewegen, gleichzeitig kann über die Bolzen am Übertragungsring ein Drehmoment abgestützt werden.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Planetenrad selbst die vierte Welle. Das Planetenrad rotiert auf der Exzen terwelle, ein Schaltelement, das das Planetenrad mit einem fahrzeugfesten Widerlager verbindet wirkt vorzugsweise radial direkt auf das Planetenrad. Da das Schaltelement bei einem automatischen Ein- oder Ausparkvorgang direkt auf das Planetenrad wirkt ist ein kostengünstiger, wenig Bauteile umfassender Aufbau des Überlagerungsgetriebes möglich.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Schaltelement als Rastelement ausgeführt. Das Rastelement greift je nach Ausführungsform in eine Verzahnung des Übertragungsringes, direkt in die Laufverzahnung oder in eine zusätzliche Verzahnung des Planetenrades ein. Greift das Rastelement direkt in die Verzahnung des Planetenrads ein, so weist dieses ein zur Ermöglichung der Exzenterbewegung des Planetenrades erforderliches Spiel in der Verzahnung auf. Alternativ kann das Rastelement auch federvorgespannt in die Verzahnung gedrückt sein. Aufgrund der Exzentrizität bewegt das Planetenrad das Rastelement radial nach außen, die Feder schiebt das Rastelement wieder radial nach innen zurück. Ein Rastelement ist kostengünstig herstellbar und weist eine hohe Funktionssicherheit auf.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Schaltelement als schlupfregelbare Bremse ausgeführt. Ein fahrzeugfester Reibbelag wird beispielsweise gegen eine rotierende Fläche des Übertragungsrings angepresst, so dass sich zwischen dem Übertragungsring und dem fahrzeugfesten Widerlager eine definierte Relativdrehzahl einstellt. Über die Relativdrehzahl sind die Übersetzungen zwischen den Getriebewellen beeinflussbar. Alternativ kann das Schaltelement beispielsweise als Hysteresebremse oder Magnetkupplung ausgeführt sein.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Schaltelement elektrisch ansteuerbar. Ein Rastelement ist beispielsweise durch einen Elektromagneten auf Anforderung eines Steuergeräts betätigbar, so dass der Zustand des autonomen Fahrens automatisch gestartet werden kann.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Elektromotor in einem das erste Hohlrad mit der Lenkhandhabe verbindenden Lenkrohr angeordnet. Das Lenkrohr weist einen ausreichend großen Innendurchmesser zur Aufnahme des Elektromotors auf. Der Rotor des Elektromotors ist konzentrisch zu den Hohlrädern angeordnet. Der beispielsweise als bürstenloser Motor ausgeführte Elektromotor ist Platz sparend in dem Lenkrohr anordenbar. Alternativ kann der Elektromotor auch in der Lenkwelle angeordnet sein.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kämmt das als Einfachplanetenrad ausgeführte Planetenrad mit den unterschiedliche Zähnzahlen aufweisenden Hohlrädern. Unter einem Einfachplanetenrad ist ein Planetenrad zu verstehen, bei dem sich die durch eine Verzahnungsgeometrie definierten Zähne über die gesamte Zahnradbreite erstrecken. Um ein Kämmen der Hohlräder unterschiedlicher Zähnezahl mit dem Einfachplanetenrad zu ermöglichen, weisen die Hohlräder unterschiedliche Profilverschiebungen auf. Der Aufbau des Überlagerungsgetriebes mit einem Einfachplanetenrad und den beiden Hohlrädern nimmt wenig Bauraum in Anspruch und ist kostengünstig herstellbar.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Planetenrad als ein zwei Verzahnungsbereiche umfassendes Stufenplanetenrad ausgeführt. Bei hohen Übersetzungen zwischen der Exzenterwelle und dem zweiten Hohlrad ist das Planetenrad zur Vermeidung von Eingriffstörungen als Stufenplanetenrad ausgeführt.
• Weitere Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus der Beschreibung sowie den Zeichnungen. Konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
• Es zeigen
• 1 eine symbolische Darstellung eines Vierwellengetriebes,
• 2 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines Vierwellengetriebes gemäß 1,
• 3 eine schematische Darstellung des Vierwellengetriebes aus 2 in einer weiteren Ansicht,
• 4 eine schematische Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines Vierwellengetriebes gemäß 1,
• 5 eine konstruktive Ausführung des Vierwellengetriebes aus 2 und 3,
• 6 Schnitt durch das Vierwellengetriebe aus 5,
• 7 Explosionsdarstellung des Vierwellengetriebes aus 6 und
• 8 Explosionsdarstellung zu einer alternativen Ausführungsform des Vierwellengetriebes aus 7.
• Gleichwirkende Bauteile in den 1 bis 8 sind im Folgenden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
• In 1 ist schematisch ein als Vierwellengetriebe ausgebildetes Überlagerungsgetriebe 10 einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung dargestellt. Das Vierwellengetriebe umfasst ein erstes und ein zweites Umlaufgetriebe 8, 9. Eine erste als Lenkrohr ausgeführte Welle 3 ist mit einer Lenkhandhabe 1 verbunden, eine zweite als Lenkwelle ausgeführte Welle 4 ist mit einer Eingangswelle 15 eines Lenkgetriebes 11 verbunden. Eine dritte Welle 5 ist mit einem Stellaktor 7, der beispielsweise als Elektromotor ausgeführt ist, verbunden. Eine vierte Welle 6 des Überlagerungsgetriebes ist über ein Schaltelement 13 wie beispielsweise eine Bremse, eine Rastvorrichtung oder einen Bolzen mit einem fahrzeugfesten Widerlager 12 zumindest teilweise ver bindbar. Das Lenkrohr 3 und die Lenkwelle 4 können bei Bedarf mehrteilig ausgeführt sein und zum Ausgleich eines Winkelversatzes kardanische Gelenke aufweisen.
• In 2 ist schematisch der Aufbau einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung mit einem Vierwellengetriebe dargestellt. Das Lenkrohr 3 ist mit einem ersten Hohlrad 14a verbunden, ein zweites Hohlrad 14b ist mit der Lenkwelle 4 verbunden. Ein Planetenrad 16 steht mit den beiden Hohlrädern 14a, 14b gleichzeitig im Eingriff, dadurch entstehen zwei gemäß 1 beschriebene Umlaufgetriebe 8, 9. Das Planetenrad 16 ist als Einfachplanetenrad ausgeführt, d.h. die durch eine Verzahnungsgeometrie gekennzeichneten Zähne erstrecken sich über die gesamte Zahnradbreite. Das zweite Hohlrad 14b weist eine vom ersten Hohlrad 14a abweichende Zähnezahl auf. Um den Eingriff mit dem Planetenrad 16 zu ermöglichen wird die unterschiedliche Zähnezahl an den Hohlrädern 14a, 14b durch eine Profilverschiebung erzielt.
• Das Planetenrad 16 ist auf einem als Exzenterwelle ausgeführten dritten Welle 5 gelagert. Die Exzenterwelle 5 ist von einem als Elektormotor ausgeführten, im Lenkrohr 3 angeordneten Aktor 7 antreibbar. Über ein flexibles Bandkabel ist der Elektromotor 7 mit einem Steuergerät 23 verbunden. Alternativ kann der Elektromotor 7 auch über Schleifkontakte mit elektrischer Energie versorgt werden. Das mit einem Fahrdynamikrechner beispielsweise über CAN verbundene Steuergerät 23 bestromt den Elektromotor 7 in Abhängigkeit von einem vom Fahrdynamikrechner gestellten Anforderungen. In einer weiteren, alternativen Ausführungsform ist der Elektromotor 7 in der Lenkwelle 4 angeordnet.
• Ein mit dem Planetenrad 16 verbundener Flansch 17 erstreckt sich soweit radial nach außen, dass in dem Flansch 17 angeordnete Mitnehmerelement 18 in Ausnehmungen 20 eines Übertragungsringes 19 eingreifen. Die Ausnehmungen 20 im Übertragungsring 19 weisen einen der Exzentrizität der Exzenterwelle 5 entsprechenden Radius auf. Über ein Schaltelement 13 zur Unterbin dung einer Drehbewegung ist der Übertragungsring 19 zumindest teilweise mit einem fahrzeugfesten Widerlager 12 verbindbar. Der Übertragungsring 19 hat die Funktion der vierten Welle 6 aus 1.
• Die 3 zeigt eine Ansicht in Richtung Längsachse 21 des Überlagerungsgetriebes 10, das Widerlager 12 ist nicht dargestellt. Der Übertragungsring 19 rotiert um die Längsachse 21. Die Bewegung des Planetenrads 16, des Flansches 17 und den Mitnehmerelementen 18 setzt sich aus einer Rotationsbewegung um seine eigene Längsachse und einer durch die Exzenterwelle 5 verursachte Translationsbewegung zusammen. Diese zusammengesetzte Bewegung des Planetenrades 16 ist mittels der in die Ausnehmungen im Übertragungsring 19 eingreifenden bolzenförmigen Mitnehmerelement 18 in eine reine Rotationsbewegung des Übertragungsringes 19 umsetzbar.
• Das erfindungsgemäße Überlagerungsgetriebe 10 ist auf drei Arten betreibbar. Die Indexierung der Übersetzungen mit I,II,III bedeutet, dass diese Übersetzungen jeweils in einer ersten, zweiten oder dritten Betriebsart auftreten.
• Die erste Betriebsart ist ein normaler Lenkvorgang, d.h. ein Fahrer gibt am Lenkrad 1 über das Lenkrohr 3 einen Lenkwinkel vor. Bei dieser Betriebsart ist das Schaltelement 13 geöffnet. Dieser einem Lenkwunsch entsprechende Lenkwinkel wird durch das Überlagerungsgetriebe 10 auf die Lenkwelle 4 übertragen. Das Lenkgetriebe 11 stellt an den Rädern den gewünschten Radeinschlag ein. Vorzugsweise dreht das Überlagerungsgetriebe 10 im Block um, d.h. das erste und zweite Hohlrad 14a, 14b drehen mit derselben Drehzahl. Dies ist beispielsweise durch eine Auslegung, die bei Antrieb des ersten Hohlrades 14a eine Selbsthemmung zum zweiten Hohlrad 14b vorsieht, erreichbar.
• Alternativ kann über der Elektromotor 7 auch die Exzenterwelle 5 im Stillstand gehalten werden. Die Übersetzung 1_{H14a_H14b_I} der Drehzahlen n_H14a vom ersten Hohlrad 14a zur Drehzahl n_H14b zum zweiten Hohlrad 14b ist durch die Standgetriebeübersetzung, d.h. einer Übersetzung mit stehender Exzenterwelle 5, der Umlaufgetriebe 8, 9 bestimmt.
• Standgetriebeübersetzung Umlaufgetriebe 8:

  

  Standgetriebeübersetzung Umlaufgetriebe 9:

  

  wobei die Zähnezahlen des ersten Hohlrades 14a mit z_p14a, des zweiten Hohlrades 14b mit z_{P 14b} des ersten Verzahnungsbereich des Planetenrades mit z_p16a und des zweiten Verzahnungsbereichs mit z_P16b bezeichnet sind. Bei angenommen Zähnezahlen von Z_H14a = 71, z_H14b = 70 und Z_P16a = z_P16b = 69 bestimmt sich die Übersetzung zu: iH14a P16a = 0, 97; 1H14b P16b = 0, 99.
• Bei einem Einfachplanetenrad gemäß 2 gilt Z_P16a = Z_P16b, damit folgt für die Übersetzung i_{H14a H14b I} der Drehzahlen n_H14a vom ersten Hohlrad 14a zur Drehzahl n_H14b zum zweiten Hohlrad 14:

  
• Die Übersetzung 1_{H14a_ H14b_ I} ist gleichbedeutend mit der Übersetzung zwischen dem Lenkrad 1 und der Lenkwelle 4. Bei vorab angenommen Zähnezahlen bestimmt sich die Übersetzung in der er'sten Betriebsart zu: iH14a_H14b_I = 7071 = 0, 99
• In der zweiten Betriebsart, die gleichfalls ein geöffnetes Schaltelement 13 erfordert, gibt zur Erhöhung von beispielsweise einer Fahrstabilität oder einer Fahrzeugagilität der Fahrdynamikrechner einen dem vom Fahrer eingestellten Lenkwinkel überlagerten Zusatzlenkwinkel vor. Das Steuergerät 23 bestromt den Elektromotor 7 solange, bis der Zusatzlenkwinkel gestellt ist. Dabei verlagert sich durch Drehung der Exzenterwelle 5 der Zahneingriffspunkt zwischen Planetenrad 16 und den Hohlrädern 14a, 14b. Das Planetenrad 16 dreht sich relativ zur Exzenterwelle 5 und wälzt in den beiden Hohlräder 14a, 14b ab. Durch die unterschiedlichen Zähnezahlen der Hohlräder 14a, 14b verdrehen sich diese relativ zueinander. Die Lenkwelle 4 dreht sich bei Betätigung des Lenkrads 1 beispielsweise aufgrund des Blockumlaufes von Planetenrad 16 und den beiden Hohlrädern 14a, 14b eine Drehbewegung des Planetenrades 16 auf der Exzenterachse 5 überlagert sich als Zusatzlenkwinkel auf die Lenkwelle 4. Eine Rückstellung des Zusatzlenkwinkels erfolgt durch Zurückdrehen der Exzenterwelle 5 in die ursprüngliche Position. Die Übersetzung i_{E H14b II} zwischen der Drehzahl n_E der Exzenterwelle 5 und der Drehzahl n_H14b des zweiten Hohlrades 14b, das mit der Lenkwelle 4 verbunden ist, bestimmt sich in der zweiten Betriebsart bei stehendem ersten Hohlrad 14a mit den Zähnezahlen z_H14a und z_H14a des ersten und zweiten Hohlrades 14a, 14b zu:

  

  bei angenommen Zähnezahlen von z_{H14 a}=71 und z_H14b=70 bestimmt sich die Übersetzung zu: iE H14b II = –70.
• In der dritten Betriebsart ist das Schaltelement 13 geschlossen und der Trägerring 19 ist mit dem fahrzeugfesten Widerlager 12 verbunden. Die dritte Betriebsart ermöglicht ein autonomes Lenken wie beispielsweise ein automatisches Ein- und Ausparken. Die Rotation des Trägerringes und damit des Planetenrades 16 ist unterbunden, eine translatorische Bewegung, d.h. die Exzenterbewegung ist weiterhin möglich. Das Steuergerät 23 bestromt den Elektromotor 7, so dass sich die Exzenterwelle 5 dreht. Das Planetenrad 16 kämmt weiterhin mit beiden Hohlrädern 14a, 14b und treibt sowohl die Eingangswelle 15 des Lenkgetriebes 11 als auch die Lenkhandhabe 1 an. Der Fahrer kann das Lenkrad 1 loslassen, die Abstützung eines Reaktionsmomentes erfolgt über das Widerlager 12. In vorteilhafter Weise sind die Übersetzungen der Teilgetriebe 8, 9 so ausgelegt, dass das Verhältnis der Lenkradbewegungen zum Stellwinkel des Lenkgetriebes 11 bzw. zu den Stellwinkeln der Räder beim automatischen Ein- und Ausparken weitgehend dem eines manuellen Lenkbetriebes gemäß der ersten Betriebsart entspricht. Die Auslegung des Elektromotors 7 ist vereinfacht, wenn zudem die Übersetzungen vom Elektromotor 7 zur Lenkwelle 4 in der Betriebsart 2 und Betriebsart 3 zumindest ähnlich groß sind.
• Die Übersetzung von Lenkrad 1 zum Lenkgetriebe 11, d.h. vom ersten Hohlrad 14a zum zweiten Hohlrad 14b bestimmt sich in der dritten Betriebsart zu:

  

  die Übersetzung zwischen Elektromotor 7 und Lenkgetriebe 11, d.h. zwischen Exzenterwelle 5 und dem zweiten Hohlrad 14b bestimmt sich zu:

  
• Mit den vorab genannten Zähnezahlen folgt für iH14 a H14b III = 1,97 und iE H14b III = 70.
• Die Vorzeichenumkehr der Übersetzung von der Exzenterwelle 5 und dem zweiten Hohlrad 14b zwischen dem Betriebsfall 2 und Betriebsfall 3 erfordert eine Drehrichtungsumkehr, die von der Steuerung 23 des Elektromotors 7 berücksichtigbar ist.
• Im Notfall kann ein Fahrer bei einem automatischen Ein- oder Ausparkvorgang über das Lenkrad 1 das begrenzte Drehmoment des Elektromotors 7 überdrucken und einen Lenkwinkel vorgeben.
• Beim autonomen Fahren ist ferner möglich, das Schaltelement 13 schlupfend zu betreiben, wodurch die Drehzahlverhältnisse der vier Wellen 3, 4, 5, 6 weiter beeinflussbar sind. Die Drehzahl der vierten Welle 6 aus 1 bzw. des Übertragungsringes 19 aus
• 2 liegt dann zwischen der Drehzahl bei geöffnetem Schaltelement 13 und Null.
• Das automatische Ein- und Ausparken beginnt und endet in einer Mittelstellung, d.h. das Lenkrad 1 nimmt die Position der Geradeausfahrt ein, das Lenkgetriebe 11 ist so gestellt, dass die Räder in Geradeausstellung stehen. Damit ist gewährleistet, dass beispielsweise bei einer Weiterfahrt nach einem automatischen Ausparkvorgang bei einem auf Geradeausfahrt gestellten Lenkrad 1 das Fahrzeug tatsächlich geradeaus fährt.
• Zur Darstellung einer Notlauffunktion ist vorzugsweise das als Raste oder Bremse ausgeführte Schaltelement 13 im nicht angesteuerten Zustand geschlossen. Damit ist beispielsweise bei Stromausfall die feste Übersetzung i_{H14a H14b III} zwischen Lenkrad 1 und Lenkgetriebe 11 eingestellt. Die Notlauffunktion wird bei Störungen von Steuergerät 23, des Elektromotors 7 oder bei Stromausfall aktiviert.
• In 4 ist ein Überlagerungsgetriebe mit einem als Stufenplanetenrad ausgeführten Planetenrad 16 dargestellt. Das Stufenplanetenrad 16 weist gegenüber der Ausführung in 2 zwei Verzahnungsbereiche 16a, 16b mit unterschiedlicher Zähnezahlen und/oder Verzahnungsgeometrien auf, die jeweils mit den Hohlrädern 14a, 14b im Eingriff stehen. Der Einsatz eines Stufenplanetenrades 16 ermöglicht die Vermeidung von Zahneingriffsstörungen, d.h. Zahnberührungen außerhalb des Eingriffspunktes, die insbesondere bei hohen Übersetzungen i_{E H14b II} auftreten.
• In 5, 6 und 7 ist eine konstruktive Ausführung des Überlagerungsgetriebes 10 aus 2 dargestellt. Gemäß 6, 7 ist in dem Lenkrohr 3 der einen Stator 7a und einen Rotor 7b umfassende Elektromotor 7 angeordnet. Der Rotor 7b ist drehbar in im Lenkrohr 3 angeordneten Lagern 28 gelagert und mit einer Exzenterwelle 5 verbunden. Auf der Exzenterwelle 5 ist ein auf dem Lager 28 gelagertes Planetenrad 16 angeordnet, das mit den Hohlrädern 14a, 14b im Zahneingriff steht. Das Hohl rad 14a ist mit dem Lenkrohr 3, das Hohlrad 14b mit der Lenkwelle 4. Mit dem Planetenrad 16 ist ein ein Mitnehmerelemente 18 aufweisender Flansch 17 verbunden, die in Ausnehmungen 20 des in einem fahrzeugfesten Lagerring 24 gelagerten Übertragungsrings 19 eingreifen. Der Übertragungsring 19 weist eine Verzahnung 26 auf, in die ein Rastelement 13 eingreifen kann. In vorteilhafter Weise wird das Rastelement 13 über eine nicht gezeigte Feder in die Verzahnung 26 gedrückt, eine Entriegelung, d.h. Herausschieben des Rastelementes 13 aus der Verzahnung 26 entgegen der Federkraft erfolgt über den Elektromagneten 25. Die Abschlussflansche 22a, 22b sind über Schrauben 27 mit dem Übertragungsring 19 verbunden, wodurch das Überlagerungsgetriebe 19 als Baueinheit zusammen gehalten ist, siehe 6 und 7.
• In 8 ist einer Explosionsdarstellung eine Überlagerungsgetriebes 10 mit einer gegenüber 2-7 alternativen Ausführungsform dargestellt. Der im Lenkrohr 3 angeordnet Elektromotor 7 treibt über eine Exzenterwelle 5 das Planetenrad 16, das mit den Hohlrädern 14a, 14b in Eingriff steht, an. Die Hohlräder 14a, 14b sind mit dem in einem fahrzeugfesten Lagerring 24 gelagerten Lenkrohr 3 und der Lenkwelle 4 drehfest verbunden. Über die mit dem Lagerring 24 verschraubten Abschlussflansche 22a, 22b wird das Überlagerungsgetriebe 10 als Baueinheit zusammengehalten. Ein über einen Elektromagneten positionierbares, fahrzeugfest gelagertes Rastelement 13 kann bei Bedarf in die Verzahnung des Planetenrades 16 eingreifen und hindert dieses an der Rotation. Dabei ist zwischen dem Rastelement 13 und der Verzahnung des Planetenrades 16 soviel Spiel vorzusehen, dass das Planetenrad 16 weiterhin eine Exzenterbewegung ausführen kann. Alternativ kann das Planetenrad 16 neben der Laufverzahnung eine weitere Verzahnung aufweisen, in die das Rastelement 13 eingreift.

1

Lenkrad, Lenkhandhabe

2

3

Erste Welle, Lenkrohr

4

Zweite Welle, Lenkwelle

5

Dritte Welle, Exzenterwelle

6

Vierte Welle

7

Stellaktor, Elektromotor

7a

Stator

7b

Rotor

8

Erstes Umlaufgetriebe

9

Zweites Umlaufgetriebe

10

Überlagerungsgetriebe, Vierwellengetriebe

11

Lenkgetriebe

12

Widerlager fahrzeugfest

13

Schaltelement, Bremse, Rastelement

14a

Erstes Hohlrad

14b

Zweites Hohlrad

15

Eingangswelle Lenkgetriebe

16

Planetenrad

16a

Erste Verzahnungsbereich Stufenplanetenrad

16b

Zweiter Verzahnungsbereich Stufenplanetenrad

17

Flansch

18

Mitnehmerelement

19

Übertragungsring

20

Ausnehmungen im Übertragungsring

21

Längsachse des Überlagerungsgetriebes

22a

Abschlussflansch

22b

Abschlussflansch

23

Steuergerät

24

Fahrzeugfester Lagerring

25

Elektromagnet

26

Verzahnung im Übertragungsring

27

Schrauben

28

Lager

Claims (11)

1. Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit – einer vom Fahrer betätigbaren Lenkhandhabe (1), – einem Lenkgetriebe (11), das eine Drehbewegung einer Eingangswelle (15) in eine Schiebebewegung einer Spurstange umsetzt, – einem zwischen Lenkgetriebe (11) und Lenkhandhabe (1) angeordneten Überlagerungsgetriebe (10), das eine mit der Lenkhandhabe (1) in Wirkverbindung stehende erste Welle (3), ein mit dem Lenkgetriebe (11) in Wirkverbindung stehende zweite Welle (4) und eine von einem Aktor (7) antreibbare dritte Welle (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine vierte Welle (6; 16; 19) bei Bedarf über ein Schaltelement mit einem fahrzeugfesten Widerlager (12) zumindest teilweise verbindbar ist.
2. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Welle (3) mit einem ersten Hohlrad (14a), die zweite Welle (4) mit einem zweiten Hohlrad (14b) verbunden ist, ein mit dem ersten und zweiten Hohlrad (14a, 14b) im Eingriff stehendes Planetenrad (16) auf einer von dem Aktor (7) antreibbaren Exzenterwelle (5) gelagert ist.
3. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Welle (6) als Übertragungsring (19) ausgeführt ist, der über einen mit dem Planetenrad (16) verbundenen Flansch (17) antreibbar ist.
4. Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Flansch (17) angeordnete Mitnehmer (18) in Ausnehmungen (20) des Übertragungsringes (19) eingreifen.
5. Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet; dass das Planetenrad (16) die vierte Welle (6) umfasst.
6. Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (13) als Rastelement ausgeführt ist.
7. Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (13) als schlupfregelbare Bremse ausgeführt ist.
8. Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (13) elektrisch ansteuerbar ist.
9. Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (7) in einem das erste Hohlrad (14a) mit der Lenkhandhabe (1) verbindenden Lenkrohr (3) angeordnet ist.
10. Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das als Einfachplanetenrad ausgeführte Planetenrad (16) mit den unterschiedliche Zähnzahlen aufweisenden Hohlrädern (14a, 14b) kämmt.
11. Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetenrad (16) als ein zwei Verzahnungsbereiche umfassendes Stufenplanetenrad ausgeführt ist.