DE102005008652A1

DE102005008652A1 - Steering system for vehicles comprises of differential drive unit, which is formed as four-shaft transmission with first and second setting shaft and which can move one of setting shaft to angular position

Info

Publication number: DE102005008652A1
Application number: DE102005008652A
Authority: DE
Inventors: Matthias Dipl.-Ing. Gregor; Jens Dipl.-Ing. Meintschel
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2005-02-05
Filing date: 2005-02-25
Publication date: 2006-08-17

Abstract

Steering system has a differential drive unit (10), which is formed as four-shaft transmission with the first and second setting shaft (11,12) and which can move one of setting shaft to angular position and can be locked to momentum position. Steering handle is arranged on steering column and with steering gear for adjusting steerable vehicle wheels. Independent claims are also included for the following: (A) Method for the operation of the steering position; and (B) Differential gear unit.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung mit einer Überlagerungsgetriebeeinheit, ein Verfahren zum Betreiben einer Lenkvorrichtung sowie eine Überlagerungsgetriebeeinheit nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.The Invention relates to a steering device with a superposition gear unit, a method for operating a steering device and a superposition gear unit according to the generic terms of the independent Claims.

Eine variable Übersetzung zwischen einem Lenkrad und lenkbaren Vorderrädern kann die Agilität und den Betriebskomfort von Fahrzeugen steigern. Bei niedrigen Geschwindigkeiten sollte die Übersetzung möglichst niedrig sein, um dem Fahrer durch eine direkte Reaktion des Fahrzeugs beim Parken und Rangieren einen möglichst geringen Lenkwinkel zu ermöglichen, so dass kein Umgreifen am Lenkrad notwendig ist. Bei hohen Geschwindigkeiten ist dagegen eine hohe Übersetzung erwünscht, um durch eine indirekte Reaktion des Fahrzeugs einen sicheren Fahrzeugumgang zu ermöglichen.A variable translation between a steering wheel and steerable front wheels can agility and the Increase operating comfort of vehicles. At low speeds should the translation preferably be low to the driver by a direct reaction of the vehicle when parking and maneuvering the lowest possible steering angle to enable so that no grasping on the steering wheel is necessary. At high speeds is however, a high translation he wishes, a safe vehicle handling by an indirect reaction of the vehicle to enable.

Aus der Offenlegungsschrift DE 102 24 758 A1 ist eine Lenkvorrichtung bekannt, bei dem zwei Planetengetriebe in einer Lenksäule angeordnet sind, die zum Erzeugen eines normalen Lenkgefühls beim automatischen und/oder manuellen Lenken jeweils einen separaten Stellantrieb in Form eines Elektromotors aufweisen. Dabei wird ein reaktives Drehmoment erzeugt, das dem Fahrer das gleiche Lenkgefühl vermittelt, als ob er selbst lenken würde. Da zwei Stellantriebe benötigt werden, baut die Lenkvorrichtung relativ groß.From the publication DE 102 24 758 A1 a steering device is known in which two planetary gear are arranged in a steering column, which each have a separate actuator in the form of an electric motor for generating a normal steering feel during automatic and / or manual steering. In this case, a reactive torque is generated, which gives the driver the same steering feel, as if he would steer himself. Since two actuators are needed, the steering device is relatively large.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lenkvorrichtung mit einer Überlagerungsgetriebeeinheit, eine Überlagerungsgetriebeeinheit sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Überlagerungsgetriebeeinheit anzugeben, mit der bzw. mit dem sowohl eine Winkelstellung als auch eine Momentenstellung möglich ist und ein einziger Stellantrieb ausreichend ist.Of the Invention is based on the object, a steering device with a superposition gear unit, a superposition gear unit and a method of operating a superposition gear unit specify with or with the both an angular position as well a moment position possible is and a single actuator is sufficient.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.The The object is achieved by the Characteristics of the independent claims solved.

Die erfindungsgemäße Lenkvorrichtung weist neben einer an einer Lenksäule angeordneten Lenkhandhabe und einem Lenkgetriebe zur Verstellung von lenkbaren Fahrzeugrädern eines Fahrzeugs, eine zwischen Lenkhandhabe und Lenkgetriebe angeordnete Überlagerungsgetriebeeinheit auf, wobei erfindungsgemäß die Überlagerungsgetriebeeinheit als Vierwellengetriebe mit einer ersten und einer zweiten Stellwelle ausgebildet und die eine der Stellwellen zur Winkelstellung frei drehbar und zur Momentenstellung bremsbar und/oder arretierbar ist. Der kinematische Freiheitsgrad der Überlagerungsgetriebeeinheit wird vergrößert, indem die eine der Stellwellen wahlweise bei der Winkelstellung frei läuft und bei der Momentenstellung gebremst oder arretiert wird. Diese Stellwelle ist vorzugsweise als Hohlrad ausgebildet. Durch die Integration von Winkelstellung und Momentenstellung in einem System können Kosten durch Reduzierung der Bauteile gespart und Bauraum verkleinert werden.The inventive steering device has next to one on a steering column arranged steering handle and a steering gear for adjustment of steerable vehicle wheels a vehicle, a superposition gear unit arranged between the steering handle and the steering gear, according to the invention, the superposition gear unit as a four-shaft transmission with a first and a second control shaft trained and the one of the control shafts for angular position free is rotatable and braked and / or locked for torque position. The kinematic degree of freedom of the superposition gear unit is enlarged by one of the control shafts optionally runs freely in the angular position and is braked or locked in the torque position. This control shaft is preferably formed as a ring gear. Through the integration of angular position and moment setting in a system can cost Saved by reducing the components and space can be reduced.

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind der Beschreibung sowie den weiteren Ansprüchen zu entnehmen.Advantageous embodiments and advantages of the invention are the description as well as the other claims refer to.

Eine vorteilhafte Anordnung kann geschaffen werden, wenn die Überlagerungsgetriebeeinheit durch zwei Umlaufgetriebe gebildet ist, wobei bevorzugt ein so genanntes Harmonic-Drive-Getriebe eingesetzt ist. Ein Harmonic-Drive-Getriebe unterscheidet sich grundlegend von dem Funktionsbetrieb konventioneller Umlaufgetriebe. Insgesamt besteht ein übliches Harmonic-Drive-Getriebe im Wesentlichen aus drei Komponenten: einem flexiblen Element, insbesondere einem so genannten Flextopf, einem Hohlrad mit Innenverzahnung sowie einer auch als Wave Generator bekannten elliptischen Scheibe mit einer zentrischen Nabe, auf der umfänglich ein Kugellager mit dünnwandigem Innenring und Außenring angeordnet ist. Der Flextopf wird von innen durch die elliptische Scheibe so verformt, dass an zwei Zahneingriffspunkten die Verzahnungen von flexiblem Element und Hohlrad in Eingriff kommen. Die Zähnezahl des Flextopfes ist in der Regel um zwei geringer als die des Hohlrads. Das Hohlrad ist mit dem Lenkgetriebe und der Flextopf mit der Lenksäule verbunden oder umgekehrt das Hohlrad mit der Lenksäule und der Flextopf mit der Lenkhandhabe. Wird die mit dem Stellantrieb verbundene elliptische Scheibe gedreht, so ändert sich die Übersetzung. Der Flextopf führt die Exzenterbewegung der Außenverzahnung auf eine reine Drehbewegung zurück. Um bei der Überlagerungsgetriebeeinheit die Funktionalität eines Momentenstellers zu erreichen, wird ein zusätzliches Hohlrad eingefügt, so dass also insgesamt zwei Umlaufgetriebe gebildet werden. Die beiden Hohlräder haben eine gemeinsame Drehachse und sind bezogen auf die Drehachse axial beabstandet. Das zusätzliche Hohlrad verfügt über näherungsweise dieselbe Zähnezahl wie der Flextopf und kann sich im Normalbetrieb (Fahrer lenkt) frei mitdrehen. Beim Übergang zum autonomen Lenken (Fahrer lässt das Lenkrad los) wird das zusätzliche Hohlrad gebremst oder arretiert.A advantageous arrangement can be created when the superposition gear unit through two epicyclic gear is formed, preferably a so-called Harmonic drive is used. A harmonic drive transmission is fundamentally different from the functional operation of conventional epicyclic gearing. All in all is a common one Harmonic Drive transmission consists essentially of three components: one flexible element, in particular a so-called Flextopf, a ring gear with internal toothing and also known as Wave Generator elliptical disc with a central hub, on the circumference Ball bearing with thin-walled Inner ring and outer ring arranged is. The Flextopf is so from the inside through the elliptical disc deformed, that at two tooth engagement points the teeth of flexible element and ring gear come into engagement. The number of teeth of the Flextopfes is usually lower by two than that of the ring gear. The ring gear is connected to the steering gear and the Flextopf with the steering column or conversely, the ring gear with the steering column and the Flextopf with the Steering handle. Is the connected to the actuator elliptical Slice turned, so changes yourself the translation. The Flextopf leads the eccentric movement of the external teeth back to a pure rotary motion. To the superposition gear unit the functionality to reach a moment adjuster, becomes an additional Ring gear inserted, so that a total of two planetary gears are formed. The two ring gears have a common axis of rotation and are related to the axis of rotation axially spaced. The extra Ring gear has approximately the same number of teeth like the Flextopf and can in normal operation (driver steers) freely rotate. At the transition to autonomous steering (driver leaves the steering wheel goes off) will be the extra Ring gear braked or locked.

Eine weitere zweckmäßige Anordnung ergibt sich, wenn die Überlagerungsgetriebeeinheit aus drei Umlaufgetrieben gebildet ist, die in einer bevorzugten Ausgestaltung als einfache Planetengetriebe ausgelegt sind. Ebenso kann in einer alternativen Ausgestaltung statt der Planetengetriebe ein Harmonic-Drive-Getriebe vorgesehen sein, das als flexibles Element ein so genanntes Flexband aufweist. Der aufwändige Flextopf kann entfallen und wird durch ein zweites Hohlrad ersetzt. Die beiden Hohlräder besitzen zweckmäßigerweise durch Profilverschiebung eine unterschiedliche Zähnezahl auf gleichem Durchmesser. In den Hohlrädern läuft das Flexband als flexibles, außen verzahntes Band, das durch die elliptische Scheibe verformt wird und so an zwei Zahneingriffspunkten mit den Hohlrädern in Eingriff ist. Die beiden Hohlräder sind mit der Lenksäule bzw. mit dem Lenkgetriebe verbunden. Wird die mit dem Stellantrieb verbundene elliptische Scheibe gedreht, ändert sich die Übersetzung. Um die Funktionalität eines Momentenstellers zu erreichen, wird ein drittes Hohlrad eingefügt, so dass insgesamt drei Umlaufgetriebe gebildet werden. Die drei Hohlräder haben eine gemeinsame Drehachse und sind bezogen auf die Drehachse axial beabstandet. Das dritte Hohlrad verfügt über näherungsweise dieselbe Zähnezahl wie das Flexband und kann sich im Normalbetrieb (Fahrer lenkt) frei mitdrehen. Beim Übergang zum autonomen Lenken wird das dritte Hohlrad gebremst oder arretiert.A further expedient arrangement results when the superposition gear unit is formed from three planetary gears, which are designed in a preferred embodiment as a simple planetary gear. Likewise, instead of the planetary gear in a alternative embodiment, a harmonic Dri Be provided ve gear that has a so-called flexible band as a flexible element. The elaborate Flextopf can be omitted and replaced by a second ring gear. The two ring gears have expediently by profile displacement a different number of teeth on the same diameter. In the ring gears, the flex belt runs as a flexible, externally toothed belt, which is deformed by the elliptical disk and is thus engaged at two tooth engagement points with the ring gears. The two ring gears are connected to the steering column or to the steering gear. When the elliptical disk connected to the actuator is rotated, the ratio changes. In order to achieve the functionality of a torque adjuster, a third ring gear is inserted, so that a total of three epicyclic gears are formed. The three ring gears have a common axis of rotation and are axially spaced with respect to the axis of rotation. The third ring gear has approximately the same number of teeth as the Flexband and can rotate freely in normal operation (driver steers). At the transition to autonomous steering, the third ring gear is braked or locked.

Eine sehr kompakte Anordnung ergibt sich, wenn die Umlaufgetriebe über einen gemeinsames Planetenrad gekoppelt sind. Das Planetenrad ist über seine Außenverzahnung mit Innenverzahnungen von drei axial aufeinander folgenden Hohlrädern mit gemeinsamer Drehachse in Eingriff. Die beiden äußeren Hohlräder sind mit der Lenksäule bzw. mit dem Lenkgetriebe verbunden. Das dritte, mittlere Hohlrad kann im Normalbetrieb (Fahrer lenkt) frei mitdrehen und wird in einer Betriebsweise zur Momentenstellung gebremst oder arretiert. Die Hohlräder weisen vorzugsweise ungefähr eine gleiche Zähnezahl auf wie das Planetenrad. Durch Profilverschiebung der Verzahnung können die Hohlräder mit unterschiedlichen Zähnezahlen auf gleichem Durchmesser auf der Verzahnung des Planetenrads abrollen. Denkbar ist auch, dass sich entlang der Drehachse des gemeinsamen Planetenrads dessen Verzahnung ändert.A very compact arrangement results when the epicyclic over a common planetary gear are coupled. The planet wheel is over his external teeth with internal teeth of three axially successive ring gears with common axis of rotation engaged. The two outer ring gears are connected to the steering column or connected to the steering gear. The third, middle ring gear can in normal operation (driver steers) freely turn and is in one Operating mode for torque setting braked or locked. The Have ring gears preferably about an equal number of teeth on like the planetary gear. By profile displacement of the toothing can the ring gears with different numbers of teeth Roll on the same diameter on the teeth of the planetary gear. It is also conceivable that along the axis of rotation of the common Planetary wheel whose gearing changes.

Neben der Kopplung über das gemeinsame Planetenrad können die Umlaufgetriebe alternativ über einen gemeinsamen Exzenterkörper gekoppelt sein. Dieser kann als Exzenterwelle ausgestaltet sein, die beispielsweise ein Planetenrad trägt, das mit allen Hohlrädern der Umlaufgetriebe in Eingriff ist. Die Bewegung des Planetenrads ist eine Rotation um seine eigene Achse und eine überlagerte Translation durch die Exzenterwelle. Der Exzenterkörper bildet jeweils eine Stegwelle der Überlagerungsgetriebeeinheit. Als eine Drehzahl am Ausgang der Überlagerungsgetriebeeinheit ergibt sich eine Funktion der überlagerten Drehzahlen von Stellantrieb und Lenkhandhabe. Der Exzenterkörper kann im Falle des Harmonic-Drive-Getriebes auch als eine elliptische Scheibe ausgebildet sein, die über einen so genannten Flextopf oder einem so genannten Flexband in Wirkverbindung steht, die an den durch die Exzentrizität der Scheibe vorgegebenen Zahneingriffspunkten mit den Hohlrädern der Umlaufgetriebe in Eingriff sind.Next the coupling over the common planetary gear can the epicyclic gearbox alternatively via a common eccentric body be coupled. This can be configured as an eccentric shaft, for example, carries a planetary gear, with all the ring gears of the Epicyclic gear is engaged. The movement of the planetary gear is a rotation about its own axis and a superimposed translation through the eccentric shaft. The eccentric body each forms a ridge of the superposition gear unit. As a speed at the output of the superposition gear unit results in a function of the superimposed Speeds of actuator and steering handle. The eccentric body can in the case of the Harmonic Drive transmission also be designed as an elliptical disk, which has a so-called Flextopf or a so-called Flexband in operative connection standing, given to the given by the eccentricity of the disc Zahneingriffspunkten with the ring gears of the planetary gear in Are engaged.

Durch die Anordnung der Umlaufgetriebe kann der einzige Stellantrieb allen Umlaufgetrieben der Überlagerungsgetriebeeinheit gemeinsam sein, so dass kein weiterer Stellantrieb notwendig ist, um einmal einen Winkel und zum anderen ein Moment vorzugeben. Ein Elektromotor ist als Stellantrieb bevorzugt. Dieser kann vorteilhaft in der Lenksäule gelagert sein. Bei einem Stellvorgang stützt sich der Stellantrieb über seinen Stator an der Lenksäule ab. Alternativ kann der Stellantrieb auch in einer Welle zum Lenkgetriebe zwischen Überlagerungsgetriebeeinheit und Lenkgetriebe angeordnet sein. Bei einem Elektromotor kann der elektrische Strom über ein flexibles Bandkabel oder dergleichen in den Elektromotor eingespeist werden.By the arrangement of the planetary gear can be the only actuator all Circular gears of the superposition gear unit be common so that no further actuator is necessary to set an angle and another moment. One Electric motor is preferred as an actuator. This can be beneficial in the steering column be stored. During a positioning process, the actuator is supported by its Stator on the steering column from. Alternatively, the actuator also in a shaft to the steering gear between superposition gear unit and steering gear to be arranged. In an electric motor of the electrical current over a flexible ribbon cable or the like is fed into the electric motor become.

Ist die eine Stellwelle mit einem Feststellmittel koppelbar, kann diese Stellwelle wahlweise frei drehen oder festgelegt werden. Das Festlegen kann kraftschlüssig oder formschlüssig erfolgen. Dabei ist es möglich, die Stellwelle vollständig zu arretieren oder auch nur teilweise abzubremsen, beispielsweise durch kraftschlüssige Übertragung. Das Feststellmittel kann eine Bremse oder auch ein Verriegelungsmechanismus sein. Die Bremse kann bevorzugt elektrisch betätigbar sein, insbesondere eine Hysteresebremse, oder als Reibungsbremse wirken. Der Verriegelungsmechanismus umfasst vorzugsweise einen elektromagnetisch aktivierbaren Bolzen mit Rückstellfeder, der zum Arretieren die eine Stellwelle formschlüssig kontaktiert.is the one adjusting shaft coupled with a locking means, this can Optionally turn the actuating shaft freely or fix it. The setting can force fit or positive fit respectively. It is possible the control shaft completely to lock or even slow down, for example by non-positive transmission. The locking means may be a brake or a locking mechanism be. The brake may preferably be electrically actuated, in particular a Hysteresis, or act as a friction brake. The locking mechanism preferably comprises an electromagnetically activatable bolt with return spring, the locking for an actuating shaft contacted form-fitting.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Lenkvorrichtung mit einer an einer Lenksäule angeordneten Lenkhandhabe und mit einem Lenkgetriebe zur Verstellung von lenkbaren Fahrzeugrädern sieht vor, dass eine zwischen der Lenkhandhabe und dem Lenkgetriebe angeordneten Überlagerungsgetriebeeinheit eine erste und eine zweite Stellwelle aufweist, wobei die zweite Stellwelle der Überlagerungsgetriebeeinheit zu einer aktiven Lenkunterstützung mit einem Stellmoment zur Drehwinkelüberlagerung eines durch die Lenkhandhabe vorgegebenen Drehwinkels beaufschlagt wird. Das autonome Lenken wird vorzugsweise zum Einparken oder Ausparken eines Fahrzeugs eingesetzt. Die Lenkhandhabe, beispielsweise ein Lenkrad, kann frei drehen und wird letztlich vom Stellantrieb betätigt. Im Notfall kann der Fahrer gegen das begrenzte Moment des Stel lantriebs, insbesondere des Elektromotors, einen Lenkhandhabewinkel vorgeben.The inventive method for operating a steering device with a arranged on a steering column Steering handle and with a steering gear for the adjustment of steerable vehicle wheels provides that one between the steering handle and the steering gear arranged superposition gear unit a first and a second actuating shaft, wherein the second Control shaft of the superposition gear unit to an active steering assistance with a control torque for rotational angle superposition of a through the Steering handle predetermined turning angle is applied. Autonomous steering is preferably used for parking or parking a vehicle. The steering handle, such as a steering wheel, can rotate freely and is ultimately actuated by the actuator. In an emergency, the driver can against the limited moment of the drive, in particular of the electric motor, specify a steering handle angle.

Dabei kann die zweite Stellwelle entweder im Wesentlichen frei drehen oder mit einem Bremsmoment beaufschlagt und/oder in Drehrichtung gesehen vollständig arretiert werden.In this case, the second actuating shaft either in Turn essentially freely or be subjected to a braking torque and / or completely locked in the direction of rotation.

Zum autonomen Lenken wird die erste Stellwelle mit einem Bremsmoment beaufschlagt und/oder arretiert. Unter autonomem Lenken soll verstanden werden, dass ein automatisches Lenken erfolgt, ohne dass der Fahrer eingreifen bzw. die Lenkhandhabe betätigen muss. Eine Rotation des Planetenrads bzw. des Flexbands ist bei gleicher Zähnezahl von Planetenrad und Hohlrad der einen Stellwelle unterbunden oder bei unterschiedlicher Zähnezahl direkt von der Drehzahl von Stellantrieb bzw. Exzenterkörper abhängig. Es ist die Standübersetzung des mit der ersten Stellwelle verbundenen Umlaufgetriebes wirksam. Somit sind durch die Ankopplung auch die Drehzahlen zweier Wellen des zweiten, lenkgetriebeseitigen Umlaufgetriebes vorgegeben, und die Drehzahl der dritten Welle, d.h. der Ausgangswelle zum Lenkgetriebe, ergibt sich entsprechend der Übersetzung. Die Eingangsdrehzahl des Lenkgetriebes ist dann nur von der Drehzahl des Stellantriebs abhängig. Ebenso sind dann auch die Drehzahlen der Wellen des lenkhandhabeseitigen Umlaufgetriebes und damit auch die Drehzahl der Lenkhandhabe nur von der Drehzahl des Stellantriebs abhängig. Eine Überlagerung der Drehzahlen von Lenkhandhabe und Stellantrieb findet nicht mehr statt. Der Fahrer kann die Lenkhandhabe loslassen, das vom Fahrer aufzubringende Lenkhandhabemoment kann entfallen. Die Lenkhandhabe dreht sich beim autonomen Lenken mit.To the autonomous steering is the first control shaft with a braking torque acted upon and / or arrested. Under autonomous steering should be understood be that automatic steering takes place without the driver engage or operate the steering handle. A rotation of the Planet wheel or the Flexbands is the same number of teeth of planetary gear and ring gear of an actuating shaft prevented or with different numbers of teeth directly depends on the speed of the actuator or eccentric body. It is the stand translation the connected to the first control shaft epicyclic effective. Thus, by the coupling and the rotational speeds of two waves the second, steering gear-side planetary gear set, and the speed of the third shaft, i. the output shaft to the steering gear, results according to the translation. The input speed of the steering gear is then only of the speed of the actuator dependent. Likewise, then the rotational speeds of the waves of the steering handle side Circulating gear and thus the speed of the steering handle only depends on the speed of the actuator. A superposition of the speeds of steering handle and actuator no longer takes place. The driver can Release the steering handle, the torque applied by the driver can be omitted. The steering handle turns during autonomous steering With.

Die erste Stellwelle kann vollständig abgebremst werden oder auch nur teilweise. Bei nur teilweiser Bremsung liegt die Eingangsdrehzahl der Bremse zwischen dem Wert bei vollständig geöffneter Bremse und null. Damit ist es möglich, das Drehzahlverhältnis der Wellen der Überlagerungsgetriebeeinheit noch freier zu gestalten.The first control shaft can completely be slowed down or even partially. With only partial braking the input speed of the brake is between the value at fully open Brake and zero. This makes it possible the speed ratio the waves of the superposition gear unit even more free.

Das autonome Einparken oder Ausparken beginnt zweckmäßigerweise immer in einer Mittelstellung, entsprechend einem Lenkhandhabewinkel und einem Lenkgetriebewinkel von 0° mit parallel ausgerichteten Vorderrädern und Hinterrädern und endet auch wieder in der Mittelstellung. Damit ist gewährleistet, dass im Normalbetrieb die Mittelstellung von Lenkhandhabe und Lenkgetriebe zusammenfallen. Sonst müsste bei Geradeausfahrt eine als Lenkrad ausgebildete Lenkhandhabe im eingelenkten Zustand gehalten werden.The autonomous parking or parking out expediently always starts in a middle position, according to a steering handle angle and a steering gear angle from 0 ° with parallel aligned front wheels and rear wheels and ends again in the middle position. This ensures that that in normal operation, the center position of the steering handle and steering gear coincide. Otherwise would have when driving straight ahead as a steering wheel trained steering handle in be kept turned-in state.

Kann das Feststellmittel elektromagnetisch betätigt werden und ist es im stromlosen Zustand geschlossen, stellt das Feststellmittel vorteilhaft auch eine Notlauffunktion dar. Im verriegelten Zustand ist eine feste Übersetzung zwischen Lenkhandhabe und Ausgang zum Lenkgetriebe gegeben. Die Notlauffunktion wird vorzugsweise aktiviert bei Störungen in einer zugehörigen Steuereinheit, im Stellantrieb und dergleichen und automatisch bei defekter Stromversorgung des Feststellmittels, wenn beispielsweise ein Versorgungskabel defekt ist oder fehlt.can the locking means are electromagnetically actuated and it is in the de-energized Condition closed, the locking means advantageously also provides a Emergency function. In the locked state is a fixed translation between the steering handle and output to the steering gear given. The Emergency function is preferably activated in case of disturbances in one associated Control unit, in the actuator and the like and automatically at defective power supply of the locking means when, for example, a Supply cable is defective or missing.

Die erfindungsgemäße Überlagerungsgetriebeeinheit ist gekennzeichnet durch eine Ausgestaltung als Vierwellengetriebe mit einer ersten und einer zweiten Stellwelle, wobei die eine der Stellwellen zur Winkelstellung frei drehbar und zur Momentenstellung bremsbar und/oder arretierbar ist. Es kann eine kompakt bauende Überlagerungsgetriebeeinheit geschaffen werden.The Inventive superposition gear unit according to the invention is characterized by a configuration as a four-shaft gear with a first and a second control shaft, wherein one of the Adjusting shafts for angular position freely rotatable and for torque setting can be braked and / or locked. It can be a compact-built superposition gear unit be created.

Vorzugsweise sind wenigstens zwei Umlaufgetriebe gekoppelt. In einer ersten Ausgestaltung sind zwei Umlaufgetriebe vorgesehen, die bevorzugt über einen Exzenterkörper gekoppelt sind. In einer zweiten Ausgestaltung sind drei Umlaufgetriebe vorgesehen, die als Planetengetriebe oder als Harmonic-Drive-Getriebe ausgestaltet sein können.Preferably At least two planetary gear are coupled. In a first embodiment are provided two epicyclic gear, which preferably coupled via an eccentric body are. In a second embodiment, three epicyclic gears are provided, which can be configured as a planetary gear or as a harmonic drive transmission.

Die Umlaufgetriebe können dem entsprechend über ein gemeinsames Planetenrad oder über einen gemeinsamen Exzenterkörper gekoppelt sein. Dabei greifen das Planetenrad bzw. der Exzenterkörper in Form einer elliptischen Scheibe oder einer Exzenterwelle, an der ein Planetenrad gelagert ist, gleichzeitig in Hohlräder der Umlaufgetriebe ein.The Circulating gear can accordingly over a common planetary gear or coupled via a common eccentric body be. In this case, the planet or the eccentric engage in Shape of an elliptical disc or an eccentric shaft, on the a planet gear is stored, at the same time in ring gears of Epicyclic gearbox.

Ein komfortables Fahrgefühl ergibt sich, wenn eine Übersetzung der Umlaufgetriebe so gewählt ist, dass sich ein Lenkradwinkel beim autonomen Lenken ähnlich wie im Betrieb mit manuellem Lenken verhält.One comfortable driving experience arises when a translation the planetary gear so chosen is that a steering wheel angle when autonomous steering similar to in operation with manual steering behaves.

Ebenso ist es günstig, eine Übersetzung von der Eingangswelle zur Ausgangswelle für manuelles Lenken und für autonomes Lenken ähnlich zu wählen.As well is it cheap a translation from the input shaft to the output shaft for manual steering and for autonomous Steer similar to choose.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination, die der Fachmann zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen wird.in the The invention will be described below with reference to a drawing embodiment explained in more detail. The The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination, which the skilled person expediently consider individually and sum up to meaningful further combinations.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 in symbolischer Darstellung eine erste bevorzugte Überlagerungsgetriebeeinheit mit drei Umlaufgetrieben, 1 in symbolic representation a first preferred superposition gear unit with three planetary gears,

2 in symbolischer Darstellung eine zweite bevorzugte Überlagerungsgetriebeeinheit mit zwei Umlaufgetrieben, 2 in symbolic representation a two te preferred superposition gear unit with two epicyclic gears,

3 eine erste bevorzugte Ausgestaltung einer Lenkvorrichtung mit einer Überlagerungsgetriebeeinheit mit drei Umlaufgetrieben in Form von Planetengetrieben, 3 a first preferred embodiment of a steering device with a superposition gear unit with three planetary gears in the form of planetary gears,

4 eine weitere bevorzugte Ausgestaltung einer Lenkvorrichtung mit drei Umlaufgetrieben mit einem Harmonic-Drive-Getriebes, und 4 a further preferred embodiment of a steering device with three planetary gears with a harmonic drive transmission, and

5 eine bevorzugte Ausgestaltung einer Lenkvorrichtung mit einer Überlagerungsgetriebeeinheit mit zwei Umlaufgetrieben. 5 a preferred embodiment of a steering device with a superposition gear unit with two planetary gears.

In den Figuren sind der Übersichtlichkeit halber für funktionell gleiche Komponenten dieselben Bezugszeichen verwendet.In the figures are the clarity half for functionally identical components use the same reference numerals.

Die 1 und 2 zeigen in symbolischer Darstellung zwei Varianten einer bevorzugten Überlagerungsgetriebeeinheit 10 mit drei Umlaufgetrieben 21, 22, 23 (1) bzw. zwei Umlaufgetrieben 21, 22 (2). Günstige Ausführungen dazu zeigen die 3 und 4 für die Variante gemäß 1 und 5 für die Variante gemäß 2.The 1 and 2 show in symbolic representation two variants of a preferred superposition gear unit 10 with three planetary gears 21 . 22 . 23 ( 1 ) or two planetary gears 21 . 22 ( 2 ). Cheap versions show the 3 and 4 for the variant according to 1 and 5 for the variant according to 2 ,

Die Überlagerungsgetriebeeinheit 10 weist eine Eingangswelle 13 und eine Ausgangswelle 14 auf sowie eine erste Stellwelle 11 und eine zweite Stellwelle 12. Der ersten Stellwelle 11 ist ein Feststellmittel 20 zugeordnet, mit dem die eine Stellwelle 11 abgebremst oder arretiert werden kann. Die zweite Stellwelle 12 ist mit einem Stellantrieb verbunden. Es sind drei Umlaufgetriebe 21, 22, 23 vorgesehen. Die jeweils ein innen verzahntes Hohlrad H21, H22, H23 (3, 4) aufweisenden Umlaufgetriebe 21, 22, 23 sind über Stegwellen s, s', s'' mit der zweiten Stellwelle 12 gekoppelt, die in den Ausführungen der 3 bis 5 durch einen Exzenterkörper 25 in Form einer Exzenterwelle bzw. einer elliptischen Scheibe gebildet sind. Die Stegwellen s, s', s'', die durch den Exzenterkörper 25 gebildet sind, sind an einen Stellantrieb (Stellantrieb 15, 3–5) angeschlossen. Die Wellen k, k', k'' entsprechen einem Planetenrad 24 (3) bzw. einem so genannten Flexband 28 eines Harmonic-Drive-Getriebes (4). Die erste Stellwelle 11 ist mit dem mittleren Umlaufgetriebe 21 gekoppelt. Die Ausgangswelle 14 geht von dem Umlaufgetriebe 22 aus.The superposition gear unit 10 has an input shaft 13 and an output shaft 14 on and a first control shaft 11 and a second control shaft 12 , The first control shaft 11 is a detection means 20 associated with the one adjusting shaft 11 can be braked or locked. The second control shaft 12 is connected to an actuator. There are three epicyclic gears 21 . 22 . 23 intended. Each one internally toothed ring gear H21, H22, H23 ( 3 . 4 ) having epicyclic gear 21 . 22 . 23 are via web waves s, s', s''with the second control shaft 12 coupled in the remarks of the 3 to 5 through an eccentric body 25 are formed in the form of an eccentric shaft or an elliptical disk. The web waves s, s', s''passing through the eccentric body 25 are formed, are connected to an actuator (actuator 15 . 3 - 5 ) connected. The waves k, k ', k''correspond to a planetary gear 24 ( 3 ) or a so-called flex band 28 a harmonic drive transmission ( 4 ). The first control shaft 11 is with the middle epicyclic gearbox 21 coupled. The output shaft 14 goes from the epicyclic gearbox 22 out.

Die Variante mit zwei Umlaufgetrieben der 2 zeigt dementsprechend nur zwei Stegwellen s, s', die in der Ausführung der 5 durch einen Exzenterkörper 25 in Form einer elliptischen Scheibe eines Harmonic-Drive-Getriebes gebildet sind. Die Wellen k, k' werden durch einen so genannten Flextopf 26 gebildet. Die beiden Umlaufgetriebe 21, 22 sind über die Wellen k, k' an die Ausgangswelle 14 angeschlossen.The variant with two planetary gears the 2 Accordingly, only two web waves s, s', in the embodiment of the 5 through an eccentric body 25 are formed in the form of an elliptical disc of a harmonic drive transmission. The waves k, k 'are through a so-called Flextopf 26 educated. The two epicyclic gears 21 . 22 are above the waves k, k 'to the output shaft 14 connected.

3 zeigt eine erste bevorzugte Ausgestaltung der Variante nach 1. Für nicht weiter beschriebene, funktionell gleiche und mit gleichen Bezugszeichen bezifferte Komponenten wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die jeweils vorhergehende Beschreibung verwiesen. 3 shows a first preferred embodiment of the variant 1 , For not further described, functionally identical and numbered with the same reference numerals components reference is made to avoid repetition of the preceding description.

Eine Lenkhandhabe 19 ist an einer Lenksäule 18 angeordnet. Zwischen der Lenkhandhabe 19 und einem Lenkgetriebe 16 zur Verstellung von lenkbaren Fahrzeugrädern 17 eines Fahrzeugs ist eine Überlagerungsgetriebeeinheit 10 angeordnet. Eine Eingangswelle 13 ist mit der Lenkhandhabe 19 bzw. der Lenksäule 18 verbunden, an der die Lenkhandhabe 19 angeordnet ist. Eine Ausgangswelle 14 ist mit einem Lenkgetriebe 16 verbunden, welches zum Verstellen von lenkbaren Fahrzeugrädern 17 vorgesehen ist. Es sind eine erste Stellwelle 11 und eine zweite Stellwelle 12 vorgesehen.A steering handle 19 is on a steering column 18 arranged. Between the steering handle 19 and a steering gear 16 for the adjustment of steerable vehicle wheels 17 of a vehicle is a superposition gear unit 10 arranged. An input shaft 13 is with the steering handle 19 or the steering column 18 connected to the steering handle 19 is arranged. An output shaft 14 is with a steering gear 16 connected, which for the adjustment of steerable vehicle wheels 17 is provided. It is a first control shaft 11 and a second control shaft 12 intended.

Ein vorzugsweise als Elektromotor ausgebildeter Stellantrieb 15 liegt an der Stellwelle 12 der Überlagerungsgetriebeeinheit 10. Die Überlagerungsgetriebeeinheit 10 ist zur Winkelstellung und zur Momentenstellung geeignet.A preferably designed as an electric motor actuator 15 is at the control shaft 12 the superposition gear unit 10 , The superposition gear unit 10 is suitable for angular position and moment setting.

Die Überlagerungsgetriebeeinheit 10 ist als Vierwellengetriebe ausgebildet mit drei Umlaufgetrieben 21, 22, 23, wobei das Umlaufgetriebe 21 ein Hohlrad H21, das Umlaufgetriebe H22 ein Hohlrad 22 und das Umlaufgetriebe 23 ein Hohlrad H23 umfasst, die jeweils mit einem auf einem als Exzenterwelle ausgebildeten Exzenterkörper 25 gelagerten gemeinsamen Planetenrad 24 kämmen. Dem entsprechend drehen die Hohlräder H21, H22, H23 um eine gemeinsame Drehachse. Die drei Umlaufgetriebe 21, 22, 23 sind über das gemeinsame Planetenrad 24 gekoppelt.The superposition gear unit 10 is designed as a four-shaft transmission with three planetary gears 21 . 22 . 23 , where the epicyclic gear 21 a ring gear H21, the epicyclic H22 a ring gear 22 and the epicyclic gearbox 23 a ring gear H23 comprises, each with an eccentric formed as an eccentric shaft 25 stored common planetary gear 24 comb. Accordingly, the ring gears H21, H22, H23 rotate about a common axis of rotation. The three epicyclic gears 21 . 22 . 23 are about the common planetary gear 24 coupled.

Das Umlaufgetriebe 21 ist axial zwischen dem lenkgetriebeseitigen Umlaufgetriebe 22, von dem die Ausgangswelle 14 abgeht und dem lenkhandhabeseitigen Umlaufgetriebe 23, auf das die Eingangswelle 12 geht, angeordnet.The epicyclic gearbox 21 is axially between the steering gear side epicyclic gear 22 from which the output shaft 14 go and the steering handle side planetary gear 23 on which the input shaft 12 goes, arranged.

Das mittlere Umlaufgetriebe 21 steht mit der ersten Stellwelle 11 in Wirkverbindung, wobei die erste Stellwelle 11 zur Winkelstellung frei drehbar und zur Momentenstellung bremsbar und/oder arretierbar ist. Dazu ist das Feststellmittel 20 vorgesehen, das in der Ausführung beispielhaft als elektromagnetisch betätigbarer Verriegelungsbolzen mit Rückstellfeder ausgebildet ist.The middle epicyclic gearbox 21 stands with the first control shaft 11 in operative connection, wherein the first actuating shaft 11 is freely rotatable for angular position and can be braked and / or locked for moment setting. This is the locking means 20 provided, which is exemplified in the embodiment as electromagnetically actuated locking bolt with return spring.

Die bevorzugte Ausgestaltung, die in 4 dargestellt ist, entspricht weitgehend der Ausgestaltung der 3. Abweichend davon ist keine Exzenterwelle mit darauf gelagerten ei nem Planetenrad 24, sondern ein als elliptische Scheibe ausgebildeter Exzenterkörper 25 vorgesehen. Der als elliptische Scheibe ausgebildete Exzenterkörper 25 ist umfänglich mit einem so genannten Flexband 28 versehen und kämmt aufgrund seiner elliptischen Form an zwei diametral entgegen gesetzten Zahneingriffspunkten P1, P2 gleichzeitig mit den Hohlrädern H21, H22, H23 der Umlaufgetriebe 21, 22, 23.The preferred embodiment, which is in 4 is shown, largely corresponds to the embodiment of 3 , Deviating from this is no eccentric shaft mounted thereon egg nem planetary gear 24 . but a designed as an elliptical disk eccentric body 25 intended. The trained as an elliptical disk eccentric body 25 is circumferentially with a so-called Flexband 28 provided and meshes due to its elliptical shape at two diametrically opposite tooth engagement points P1, P2 simultaneously with the ring gears H21, H22, H23 of the planetary gear 21 . 22 . 23 ,

Der als elliptische Scheibe ausgebildete Exzenterkörper 25 ist Bestandteil eines so genannten Harmonic-Drive-Getriebes, das vorne bereits beschrieben wurde. Ein Harmonic-Drive-Getriebe unterscheidet sich grundlegend von dem Funktionsbetrieb konventioneller Umlaufgetriebe. Insgesamt besteht ein Harmonic-Drive-Getriebe im Wesentlichen aus drei Komponenten: einem flexiblen Element, insbesondere einem so genannten Flextopf (26, 6) oder Flexband (28, 4), einem zylindrischen Ring mit Innenverzahnung (hier durch drei Hohlräder H21, H22, H23 der Umlaufgetriebe 21, 22, 23 gebildet) sowie der auch als Wave Generator bekannten elliptischen Scheibe (Exzenterkörper 25) mit einer zentrischen Nabe, auf der umfänglich ein Kugellager mit dünnwandigem Innenring und Außenring angeordnet ist.The trained as an elliptical disk eccentric body 25 is part of a so-called harmonic drive transmission, which has already been described above. A Harmonic Drive transmission is fundamentally different from the functional operation of conventional planetary gearboxes. Overall, a harmonic drive transmission consists essentially of three components: a flexible element, in particular a so-called Flextopf ( 26 . 6 ) or Flexband ( 28 . 4 ), a cylindrical ring with internal teeth (here by three ring gears H21, H22, H23 of the planetary gear 21 . 22 . 23 formed) as well as the well-known as wave generator elliptical disc (Exzenterkörper 25 ) with a central hub, on the circumference of a ball bearing with thin-walled inner ring and outer ring is arranged.

Die elliptische Scheibe als angetriebenes Teil verformt das flexible Element (Flexband 28), das sich in den Bereichen der großen, nicht explizit dargestellten Ellipsenhalbachse mit dem innenverzahnten Hohlrad, bzw. im Ausführungsbeispiel mit drei Hohlrädern H21, H22, H23 an den Zahneingriffsbereichen P1 und P2 im Eingriff befindet. Durch Drehen der elliptischen Scheibe verlagert sich die große Ellipsenhalbachse und damit der Zahneingriffsbereich P1 und P2. Nach einer vollen Umdrehung vollzieht sich eine Relativbewegung zwischen dem flexiblen Element und den Hohlrädern H21, H22, H23 der Umlaufgetriebe 21, 22, 23 um die Größe zweier Zähne, da das flexible Element in der Regel bei einem derartigen Harmonic-Drive-Getriebe zwei Zähne weniger aufweist als das Hohlrad bzw. die Hohlräder H21, H22, H23, mit dem es in Eingriff ist. Bei feststehendem Hohlrad H21, H22, H23 bewegt sich daher der Zahneingriffsbereich P1 und P2 des flexiblen Elements entgegengesetzt zum Antrieb.The elliptical disc as a driven part deforms the flexible element (Flexband 28 ), which is in the areas of the large, not explicitly shown ellipse half-axis with the internally toothed ring gear, or in the embodiment with three ring gears H21, H22, H23 on the tooth engagement areas P1 and P2 in engagement. By turning the elliptical disk, the large ellipse half-axis and thus the meshing area P1 and P2 are displaced. After a full revolution, a relative movement takes place between the flexible element and the ring gears H21, H22, H23 of the planetary gear 21 . 22 . 23 by the size of two teeth, since the flexible element usually has two teeth less in such a harmonic drive transmission than the ring gear or the ring gears H21, H22, H23, with which it is engaged. With fixed ring gear H21, H22, H23, therefore, the meshing portion P1 and P2 of the flexible member moves opposite to the drive.

Bei Verwendung des Flexbands 28 wird im Vergleich zur Ausführung in 5 mit Flextopf 26 der aufwändige Flextopf 26 durch ein weiteres Hohlrad H23 ersetzt. Die Hohlräder H23 bzw. H21, H22 besitzen durch Profilverschiebung eine unterschiedliche Zähnezahl auf gleichem Durchmesser. In den Hohlrädern 29 bzw. H21, H22, H23 läuft das Flexband 28 als außen-verzahntes flexibles Band 28, das durch eineWhen using the Flexband 28 is compared to the execution in 5 with Flextopf 26 the elaborate Flextopf 26 replaced by another ring gear H23. The ring gears H23 or H21, H22 have a different number of teeth on the same diameter due to profile displacement. In the ring gears 29 or H21, H22, H23 runs the Flexband 28 as an externally-toothed flexible band 28 that by a

Im normalen Betrieb mit manuellem Lenken durch einen Fahrer findet eine aktive Lenkunterstützung durch den Stellantrieb 15 statt. Dabei ist das Feststellmittel 20 gelöst und das Hohlrad H21 des Umlaufgetriebes 21 dreht sich frei. Die Drehzahl am Ausgang zum Lenkgetriebe 16 ist dann eine Funktion der überlagerten Drehzahlen von Lenkhandhabe 19 und Stellantrieb 15. Bei einem Stellvorgang stützt sich der Stellantrieb 15 an der Lenkhandhabe 19 ab.In normal operation with manual steering by a driver, active steering assistance is provided by the actuator 15 instead of. Here is the locking means 20 solved and the ring gear H21 of the planetary gear 21 turns free. The speed at the output to the steering gear 16 is then a function of the superimposed speeds of steering handle 19 and actuator 15 , During a positioning process, the actuator is supported 15 at the steering handle 19 from.

Beim autonomen Lenken wird das Hohlrad H21 abgebremst oder arretiert. Die Rotation des exzentrisch gelagerten Planetenrads 24 (3) bzw. des Flexbands 28 (4), ist bei gleicher Zähnezahl von Planetenrad 24 und Hohlrad H21, bzw. Flexband 28 und Hohlrad H21, im arretierten Zustand unterbunden. Bei unterschiedlicher Zähnezahl ist die Rotation direkt von der Eingangsdrehzahl des Stellantriebs 15 bzw. des Exzenterkörpers 25 abhängig. Es wirkt entsprechend 1 die Standübersetzung i_s'',2'', d.h. i_25,24 bzw. i_25,28 des mit der Feststelleinrichtung 20 beaufschlagten Umlaufgetriebes 21. Somit ist durch die Ankopplung auch die Drehzahl zweier Wellen k und s, d.h. Planetenrad 24 bzw. Flexband 28 und Exzenterkörper 25 des lenkgetriebeseitigen Umlaufgetriebes 22 vorgegeben, die Drehzahl der dritten Welle 14 am Ausgang zum Lenkgetriebe 16 ergibt sich entsprechend der Übersetzung. Somit ist die Eingangsdrehzahl des Lenkgetriebes 16 nur von der Drehzahl des Stellantriebs 15 abhängig. Ebenso sind auch die Drehzahlen der Wellen des lenkhandhabeseitigen Umlaufgetriebes 23 und damit auch die Drehzahl der Lenkhandhabe 19 nur von der Drehzahl des Stellantriebs 15 abhängig. Eine Überlagerung der Drehzahlen von Lenkhandhabe 19 und Stellantrieb 15 findet nicht mehr statt. Ein vom Fahrer aufzubringendes Lenkradmoment kann daher entfallen, und der Fahrer kann die Lenkhandhabe 19 loslassen. Die vorzugsweise als Lenkrad ausgebildete Lenkhandhabe 19 dreht sich beim autonomen Lenken mit. Im Notfall kann der Fahrer jedoch eingreifen und gegen das beschränkte Moment des Stellantriebs 15 einen Lenkhandhabewinkel vorgeben.In autonomous steering, the ring gear H21 is braked or arrested. The rotation of the eccentrically mounted planetary gear 24 ( 3 ) or the flex band 28 ( 4 ), is at the same number of teeth of planetary gear 24 and ring gear H21, or Flexband 28 and ring gear H21, locked in the locked state. With different numbers of teeth, the rotation is directly from the input speed of the actuator 15 or of the eccentric body 25 dependent. It works accordingly 1 the stand translation i _{s '', 2 ''} , ie i _25,24 or i _{25,28 of} the with the locking _device 20 acted upon epicyclic gear 21 , Thus, by the coupling and the speed of two waves k and s, ie planetary gear 24 or Flexband 28 and eccentric body 25 of the steering gear side planetary gear 22 specified, the speed of the third shaft 14 at the exit to the steering gear 16 results according to the translation. Thus, the input speed of the steering gear 16 only on the speed of the actuator 15 dependent. Likewise, the rotational speeds of the waves of the steering handle side planetary gear 23 and thus also the speed of the steering handle 19 only on the speed of the actuator 15 dependent. A superposition of the speeds of steering handle 19 and actuator 15 will not take place anymore. Therefore, a steering wheel torque to be applied by the driver can be dispensed with, and the driver can control the steering 19 let go. The steering handle preferably designed as a steering wheel 19 turns on autonomous steering. In an emergency, however, the driver can intervene and against the limited moment of the actuator 15 specify a steering handle angle.

Beispielhaft sind im Folgenden für allgemeine Übersetzungsverhältnisse einige mögliche Zahlenwerte angegeben, die je nach konkreter Ausführung selbstverständlich andere Werte annehmen können.exemplary are below for general gear ratios some possible Numbers given, which, of course, depending on the specific execution other Can accept values.

Für die Ausführung mit dem Planetenrad 24 ergibt sich als Standübersetzung i_H23,24 für das lenkhandhabeseitige Umlaufgetriebe 23

mit Z₂₄ und Z_H23 als Zähnezahlen des Planetenrads 24 und des Hohlrads 23.For the version with the planetary gear 24 results as a stationary translation i _H23,24 for the steering handle side planetary gear 23

with Z ₂₄ and Z _H23 as the number of teeth of the planetary gear 24 and the ring gear 23 ,

Als Standübersetzung i_H22,24 für das lenkgetriebeseitige Umlaufgetriebe 22 ergibt sich

mit Z₂₄ und Z_H22 als Zähnezahlen des Planetenrads 24 und des Hohlrads 22.As stand translation i _H22,24 for the steering gear side planetary gear 22 surrendered

with Z ₂₄ and Z _H22 as the number of teeth of the planetary gear 24 and the ring gear 22 ,

Als Standübersetzung i_H21,24 für das mittlere, bremsbare Umlaufgetriebe 21 ergibt sich

mit Z₂₁ und Z_H22 als Zähnezahlen des Planetenrads 24 und des Hohlrads 21.As stand ratio i _H21,24 for the medium, brakable planetary gearbox 21 surrendered

with Z ₂₁ and Z _H22 as the number of teeth of the planetary gear 24 and the ring gear 21 ,

Im Normalbetrieb, d.h. mit aktiver Lenkunterstützung durch den Stellantrieb 15 und frei mitdrehendem Hohlrad 21 ergeben sich als Übersetzung von der Lenkhandhabe 19 zum Lenkgetriebe 16 die Werte i13,14 = iH23,H22 = iH23,24·i24,H22 = 0,99und für die Übersetzung vom Stellantrieb 15 zum Lenkgetriebe 16

In normal operation, ie with active steering assistance by the actuator 15 and freely rotating ring gear 21 arise as a translation of the steering handle 19 to the steering gear 16 the values i 13.14 = i H23, H22 = i H23,24 · i 24 H22 = 0.99 and for the translation of the actuator 15 to the steering gear 16

Beim autonomen Lenken, d.h. mit gebremstem oder arretiertem Hohlrad 21, ergeben sich als Übersetzung von der Lenkhandhabe 19 zum Lenkgetriebe 16 die Werte

und für die Übersetzung vom Stellantrieb 15 zum Lenkgetriebe 16

In autonomous steering, ie with braked or locked ring gear 21 , arise as a translation of the steering handle 19 to the steering gear 16 the values

and for the translation of the actuator 15 to the steering gear 16

Wird statt des Planetenrads 24 die Ausführung mit dem Flexband 28 betrachtet, sind die Zähnezahlen Z₂₈ des Flexbands 28 und die Indizes für die obigen Parameter entsprechend einzusetzen.Will instead of the planetary gear 24 the execution with the Flexband 28 considered, the numbers of teeth Z _{28 of} the flex band 28 and insert the indices for the above parameters accordingly.

Bei der Ausführung nach 5, die eine konstruktive Umsetzung der symbolischen Darstellung der 2 mit zwei Umlaufgetrieben 21, 22 darstellt, kommt ein Harmonic-Drive-Getriebe zum Einsatz, bei dem statt eines Flexbands 28 als elastischem Element ein für solche Getriebe üblicher Flextopf 26 verwendet wird. Die Funktion entspricht der vorangegangenen Beschreibung, wobei das lenkhandhabeseitige Umlaufgetriebe 23 entfällt, dessen Funktion durch den Flextopf 26 übernommen wird, so dass insoweit auf die vorangegangenen Ausführungen verwiesen werden kann.In the execution after 5 which is a constructive implementation of the symbolic representation of 2 with two planetary gears 21 . 22 a harmonic drive gearbox is used instead of a flex band 28 as an elastic element a usual for such transmission Flextopf 26 is used. The function corresponds to the previous description, wherein the steering handle side planetary gear 23 deleted, its function through the Flextopf 26 is taken over, so that reference can be made in this respect to the preceding remarks.

Im Betrieb als Winkelsteller ist das Feststellmittel 20 an der Stellwelle 11 gelöst, das Hohlrad H21 dreht frei mit, und die Drehzahlen von Lenkhandhabe 19 und Stellantrieb 15 überlagern sich entsprechend der Übersetzung von Umlaufgetriebe 22 zur Drehzahl am Ausgang zum Lenkgetriebe 16. Beim Betrieb als Momentensteller ist die erste Stellwelle 11 abgebremst oder arretiert, und zwischen Stegwelle 12 bzw. Exzenterkörper 25 und Hohlrad H21 wirkt die Standübersetzung i_25,H21. Damit sind die Drehzahlen von Lenkhandhabe 19 und Lenkgetriebe 16 nur von der Drehzahl des Stellantriebs 15 abhängig.In operation as an angle adjuster is the locking means 20 at the control shaft 11 solved, the ring gear H21 rotates freely, and the speeds of the steering handle 19 and actuator 15 overlap according to the translation of planetary gear 22 to the speed at the output to the steering gear 16 , When operating as a torque adjuster is the first control shaft 11 braked or locked, and between bridge shaft 12 or eccentric body 25 and ring gear H21 acts the state ratio i _{25, H21} . Thus, the speeds of steering handle 19 and steering gear 16 only on the speed of the actuator 15 dependent.

Claims

Steering device with one on a steering column ( 18 ) arranged steering handle ( 19 ) and with a steering gear ( 16 ) for the adjustment of steerable vehicle wheels ( 17 ) of a vehicle, as well as with a superposition gear unit ( 10 ) and an actuator ( 15 ), wherein an input shaft ( 13 ) of the superposition gear unit ( 10 ) with the steering handle ( 19 ) and an output shaft ( 14 ) of the superposition gear unit ( 10 ) with the steering gear ( 16 ) and wherein the superposition gear unit ( 10 ) is formed to the angular position and the moment position, characterized in that the superposition gear unit ( 10 ) as a four-shaft transmission with a first and a second control shaft ( 11 . 12 ) and one of the control shafts ( 11 ) is freely rotatable to the angular position and braked and / or locked to the torque position.

Steering device according to claim 1, characterized in that the superposition gear unit ( 10 ) by three planetary gear ( 20 . 21 . 22 ) is formed.

Steering device according to claim 1, characterized in that the superposition gear unit ( 10 ) of two planetary gears ( 21 . 22 ) is formed.

Steering device according to claim 2 or 3, characterized in that the superposition gear unit ( 10 ) as a harmonic drive transmission ( 30 ) is trained.

Steering device according to claim 2 or 3, characterized in that the planetary gear ( 21 . 22 . 23 ) via a common, eccentrically mounted planetary gear ( 24 ) are coupled.

Steering device according to one of claims 2 to 5, characterized in that the planetary gear ( 21 . 22 . 23 ) via a common eccentric body ( 25 ) are coupled.

Steering device according to claim 6, characterized in that the eccentric body ( 25 ) an el Liptische disk is, which with a Flextopf ( 26 ) or a Flexband ( 28 ) is in operative connection.

Steering device according to one of the preceding claims, characterized in that the single actuator ( 15 ) all planetary gearboxes ( 21 . 22 . 23 ) of the superposition gear unit ( 10 ) is common.

Steering device according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator ( 15 ) in the steering column ( 18 ) is stored.

Steering device according to one of the preceding claims, characterized in that the one actuating shaft ( 11 ) with a detection means ( 20 ) can be coupled.

Steering device according to claim 10, characterized in that the locking means ( 20 ) is a brake.

Steering device according to claim 10, characterized in that the locking means ( 20 ) is a locking mechanism.

Method for operating a steering device with one on a steering column ( 18 ) arranged steering handle ( 19 ) and with a steering gear ( 16 ) for the adjustment of steerable vehicle wheels ( 17 ) and with a superposition gear unit ( 10 ) and an actuator ( 15 ), wherein an input shaft ( 13 ) of the superposition gear unit ( 10 ) with the steering handle ( 10 ) and an output shaft ( 14 ) with the steering gear ( 30 ), characterized in that the superposition gear unit ( 10 ) a first control shaft ( 11 ) and a second control shaft ( 12 ), wherein to an active steering assistance, the second control shaft ( 12 ) with a control torque for the rotational angle superposition of a by the steering handle ( 19 ) predetermined rotation angle is applied.

Method according to claim 13, characterized in that the first control shaft ( 11 ) - essentially turns freely or - applied with a braking torque and / or locked.

Method according to claim 13 or 14, characterized in that the first control shaft ( 11 ) is completely decelerated.

Method according to claim 14 or 15, characterized in that the steering handle ( 19 ) can turn freely during autonomous steering.

Superposition gear unit for a steering device, wherein an input shaft ( 13 ) for connection to a steering handle ( 19 ) and an output shaft ( 14 ) for connection to a steering gear ( 16 ) is provided as well as an actuator ( 15 ) for changing a transmission, characterized by a configuration as a four-shaft transmission with a first and a second control shaft ( 11 . 12 ), one of the control shafts ( 11 ) is freely rotatable to the angular position and braked and / or locked to the torque position.

Superposition gear unit according to claim 17, characterized in that at least two planetary gear ( 21 . 22 . 23 ) are coupled.

Superposition gear unit according to claim 18, characterized in that the planetary gear ( 21 . 22 . 23 ) via a common, eccentrically mounted planetary gear ( 24 ) are coupled.

Superposition gear unit according to claim 19, characterized in that the planetary gear ( 21 . 22 . 23 ) via a common eccentric body ( 25 ) are coupled.

Superposition gear unit according to one of claims 17 to 20, characterized in that a translation of the planetary gear ( 21 . 22 . 23 ) is selected so that a steering wheel angle behaves in autonomous steering similar to the operation with manual steering.

Superposition gear unit according to one of claims 17 to 21, characterized in that a translation from the input shaft ( 13 ) to the output shaft ( 14 ) is selected similarly for manual steering and for autonomous steering.