DE19755044C1 - Fahrzeuglenkung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeuglenkung mit einer vom Fahrer betätigten Lenkhandhabe, insbesondere Lenkhandrad, so­ wie einem den gelenkten Fahrzeugrädern zugeordneten motori­ schen Stellaggregat, mit dem die Lenkhandhabe über eine Re­ gelstrecke wirkungsmäßig verbunden ist, deren Regleranordnung eingangsseitig an einen von der Lenkhandhabe betätigten Soll­ wertgeber für einen einzustellenden Lenkwinkel sowie an einen den Lenkwinkel der Fahrzeugräder registrierenden Istwertgeber angeschlossen ist und über ihren Ausgang das Stellaggregat in Abhängigkeit vom Soll-Istwert-Vergleich steuert, sowie mit einem mit der Lenkhandhabe antriebsmäßig verbundenen Hand­ kraftsteller, welcher an der Handhabe einen parameterabhängi­ gen Lenkwiderstand simuliert, wobei die Lenkhandhabe und ein als Handkraftsteller vorgesehener Stellmotor über eine Welle antriebsmäßig verbunden sind und ein Regler den Stellmotor in Abhängigkeit von einem Vergleich des Istwert-Signales mit ei­ nem Signal eines Sollwertgebers steuert.

Heutige Personenkraftwagen und dgl. sind in der Regel mit hy­ draulischen Servolenkungen ausgestattet, bei denen ein Lenk­ handrad mechanisch mit den lenkbaren Fahrzeugrädern zwangsge­ koppelt ist. Dabei sind die lenkbaren Fahrzeugräder des wei­ teren mit einem Servomotor antriebsmäßig gekoppelt, welcher in Abhängigkeit von den zwischen Lenkhandrad und gelenkten Fahrzeugrädern übertragenen Kräften bzw. Momenten gesteuert wird, und zwar derart, daß die für das jeweilige Lenkmanöver an der Lenkhandhabe notwendige Handkraft mehr oder weniger deutlich vermindert wird. Zur Steuerung des Servomotors sind in der Regel Teile der mechanischen Antriebsverbindung zwi­ schen Lenkhandrad und gelenkten Fahrzeugrädern miteinander federnd gekoppelt, so daß die genannten Teile entsprechend den jeweils wirksamen Kräften bzw. Momenten einen mehr oder weniger großen Hub oder eine mehr oder weniger große Drehung relativ zueinander ausführen. Durch diesen Hub bzw. durch diese Relativdrehung wird dann im Falle eines hydraulischen Servomotors ein diesen steuerndes Servoventil betätigt. Gege­ benenfalls kann durch den Hub bzw. die Relativdrehung auch ein als Servomotor eingesetztes elektrisches Stellaggregat gesteuert werden.

Bei Flugzeugen ist es bekannt, Leitwerke und Flügelklappen und dgl. mit zugeordneten Handhaben lediglich wirkungsmäßig über eine Regelstrecke zu verbinden, wobei die Handhabe einen Sollwertgeber und die Flügelklappen bzw. Leitwerke einen Ist­ wertgeber betätigen und der Regler der Regelstrecke die Si­ gnale von Sollwert- und Istwertgeber im Sinne eines Soll- Istwert-Vergleiches verarbeitet und in Abhängigkeit vom Er­ gebnis dieses Vergleiches motorische Stellaggregate für die Leitwerke bzw. Flügelklappen steuert. Dieses auch "Fly by wi­ re" genannte Konzept ist inzwischen derart zuverlässig, daß auch Passagierflugzeuge entsprechend ausgerüstet werden.

Vergleichbare Anordnungen können grundsätzlich bei Fahrzeug­ lenkungen vorgesehen werden, wie z. B. die DE 195 40 956 C1 zeigt, in der eine Fahrzeuglenkung der eingangs angegebenen Art be­ schrieben wird.

Ein besonderer Vorteil einer solchen Anordnung liegt darin, daß einerseits eine praktisch beliebige Lenkkinematik und insbesondere auch ein beliebiges Übersetzungsverhältnis zwi­ schen den Stellbewegungen der Lenkhandhabe und den Lenkbewe­ gungen der gelenkten Fahrzeugräder verwirklicht werden kann. Andererseits ist das System bei Ausrüstung mit einer entspre­ chenden Sensorik ohne weiteres geeignet, Störparameter, z. B. Seitenwindeinflüsse, in vorzugebener Weise auszugleichen.

Gemäß der DE 195 40 956 C1 wird auf einen mechanischen Durch­ trieb zwischen Lenkhandhabe und gelenkten Fahrzeugrädern nicht völlig verzichtet. Vielmehr ist vorgesehen, einen sol­ chen Durchtrieb bei fehlerfrei arbeitender Regelstrecke auf­ zutrennen und damit unwirksam zu machen. Wenn jedoch in der Regelstrecke, die sich ständig selbst auf Fehler überwacht, eine Fehlfunktion festgestellt werden sollte, wird der mecha­ nische Durchtrieb automatisch wirksam geschaltet, d. h. der mechanische Durchtrieb bildet eine "Notfallebene" bei eventu­ ellen Fehlfunktionen der Regelstrecke.

Des weiteren dient nach der DE 195 40 956 C1 zur Simulation der Handkraft ein selbsthemmungsfreier Elektromotor.

Auch die EP 0 539 823 A1 zeigt eine Fahrzeuglenkung bei der Lenkhandhabe und gelenkte Fahrzeugräder über eine Regelstrecke gekoppelt sind.

Aus der DE 32 40 629 C2 ist es im Zusammenhang mit einer her­ kömmlichen Fahrzeuglenkung mit ständig wirksamem mechanischen Durchtrieb zwischen Lenkhandrad und gelenkten Fahrzeugrädern bekannt, die Lenkwelle mit relativ zueinander gegen elasti­ schen Widerstand drehbaren handhabenseitigen und lenkgetrie­ beseitigen Wellenteilen auszubilden und aus Maß und Richtung der Relativdrehung zwischen diesen Wellenteilen ein Signal zur Steuerung eines Servoaggregates abzuleiten. Dabei kann zwischen den genannten Wellenteilen eine Federanordnung in Form eines Drehstabes angeordnet sein.

Bei einer aus der DE 39 18 987 A1 bekannten Servolenkung mit mechanischer Zwangskopplung zwischen Lenkhandrad und gelenk­ ten Fahrzeugrädern ist vorgesehen, die notwendige Handkraft mittels eines Elektromotors zu verändern, welcher im Normal­ fall eine parameterabhängige Rückwirkungskraft am Lenkhandrad erzeugt und in Sonderfällen auch als Servomotor zu wirken vermag.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine vorteilhafte Ausge­ staltung für eine Lenkung der eingangs angegebenen Art aufzu­ zeigen, wobei insbesondere die Steuerung des Handkraftstel­ lers verbessert werden soll.

Diese Aufgabe wird bei einer Fahrzeuglenkung der eingangs an­ gegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Welle relativ zueinander gegen elastischen Widerstand drehbare handhabenseitige und motorseitige Wellenteile aufweist und aus Maß und Richtung der Relativdrehung zwischen den Wellen­ teilen ein Istwertsignal für die Handkraft erzeugbar ist.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, zwischen der Lenkhandhabe und dem als Handkraftsteller vorgesehenen Stellmotor eine mechanische Antriebsverbindung mit federarti­ ger Elastizität vorzusehen und die beim Betrieb auftretenden elastischen Verformungen als Istwertsignal der Handkraft für die Steuerung des Stellmotors heranzuziehen. Dadurch wird zu­ nächst der Vorteil erreicht, daß die Istwerte der vom Hand­ kraftsteller erzeugten Handkräfte durch Weg- bzw. Drehwinkel-Ge­ ber erfaßt werden können, d. h. die Istwert-Ermittlung der Handkräfte kann in meßtechnisch besonders einfacher Weise er­ folgen. Anderseits wird der Vorteil erzielt, daß für die fe­ dernd elastische Antriebsverbindung zwischen Handkraftsteller und Lenkhandhabe ähnliche Anordnungen eingesetzt werden kön­ nen, wie sie sich für die Steuerung von Servomotoren in her­ kömmlichen Servolenkungen bewährt haben, d. h. es kann weitge­ hend auf herkömmliche Großserienprodukte zurückgegriffen wer­ den.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfin­ dung kann vorgesehen sein, daß bei Fehlfunktion der Regel­ strecke zwischen Lenkhandhabe und gelenkten Fahrzeugrädern ein mechanischer Durchtrieb, der über die Welle mit den rela­ tiv zueinander gegen elastischen Widerstand drehbaren handha­ benseitigen und motorseitigen Wellenteilen führt und bei kor­ rekter Funktion der Regelstrecke aufgetrennt ist, wirksam wird und der Stellmotor des Handkraftstellers als in Abhän­ gigkeit vom Maß und von der Richtung der Relativdrehung zwi­ schen den Wellenteilen gesteuerter Servomotor arbeitet.

Hier hat die vorgenannte Welle eine Doppelfunktion, indem de­ ren Elastizität bei Normalbetrieb, wenn der Stellmotor zur Erzeugung einer Handkraft dient, für die Istwert-Ermittlung der Handkraft und in Notfallsituationen, wenn der Stellmotor als Servomotor arbeiten soll, zur Steuerung der Servounter­ stützung ausgenutzt wird.

Auf diese Weise kann in konstruktiv einfacher Weise als Not­ fallebene eine weitgehend herkömmliche Servolenkung zur Ver­ fügung gestellt werden, wobei die zur Erzeugung und Steuerung der Servokraft dienenden Komponenten beim normalen Steer-by-wire-Betrieb zur Erzeugung bzw. Erfassung der Handkraft her­ angezogen werden.

Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfin­ dung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläuterung der Zeichnung verwiesen, anhand der besonders bevorzugte Ausfüh­ rungsformen der Erfindung beschrieben werden.

Dabei zeigt

Fig. 1 eine schaltplanartige Darstellung der erfindungsgemä­ ßen Fahrzeuglenkung,

Fig. 2 einen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform für eine elastische nachgiebige Wellenanordnung zur An­ triebsverbindung eines Lenkhandrades mit einem Stell­ motor zur Erzeugung einer Handkraft,

Fig. 3 ein der Fig. 2 entsprechendes Schnittbild einer abge­ wandelten Ausführungsform,

Fig. 4 ein Schnittbild entsprechend der Schnittlinie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 ein Schnittbild entsprechend der Schnittlinie V-V in Fig. 3 und

Fig. 6 ein Diagramm für das Betriebsverhalten der Anordnun­ gen gemäß den Fig. 2 und 3.

Gemäß Fig. 1 besitzt ein nicht näher dargestelltes Kraftfahr­ zeug in üblicher Weise zwei vordere, lenkbare Fahrzeugräder 1, die jeweils an einem relativ zum Fahrzeugaufbau federbar gehalterten Radträger 2 angeordnet sind, welcher jeweils um eine Fahrzeughochachse schwenkbar ist, um die Lenkbarkeit des zugeordneten Fahrzeugrades 1 zu ermöglichen. Die Radträger 2 sind über Spurstangen 3 mit einem im dargestellten Beispiel hydraulischen Stellaggregat 4 verbunden, welches als doppelt­ wirkendes hydraulischen Kolben-Zylinder-Aggregat ausgebildet ist. Die beiden vom Kolben des Stellaggregates 4 voneinander abgeteilten Hydraulikkammern des Stellaggregates 4 können über ein elektromagnetisch betätigbares Steuerventil 5 mit der Druckseite einer hydraulischen Druckquelle, im darge­ stellten Beispiel einer Hydraulikpumpe 6, bzw. mit einem re­ lativ drucklosen Hydraulikreservoir 7 verbunden werden, mit dem auch die Saugseite der Hydraulikpumpe 6 kommuniziert. Je nach Stellung des Steuerventiles 5 kann das hydraulische Stellaggregat 4 eine steuerbare Stellkraft in der einen oder anderen Richtung erzeugen bzw. die eingestellte Lage verän­ dern oder festhalten.

Ein vom Fahrer betätigtes Lenkhandrad 9 steuert einen Soll­ wertgeber 10, dessen elektrische Ausgangssignale den Sollwert des Lenkwinkels der lenkbaren Fahrzeugräder 1 bzw. eine damit korrelierte Größe repräsentieren.

Außerdem ist das Lenkhandrad 9 über eine drehelastische Welle bzw. Wellenanordnung 11 mit einem Elektromotor 12 antriebs­ verbunden, welcher in weiter unten dargestellter Weise zur Erzeugung einer am Lenkhandrad 9 fühlbaren Handkraft dient.

Des weiteren ist das Lenkhandrad 9 über die Welle bzw. Wel­ lenanordnung 11 sowie eine Kupplung 13 und einen Wellenzug 14 (oder eine andere Antriebsverbindung) mit einem Lenkgetriebe­ teil der lenkbaren Fahrzeugräder 1 antriebsverbunden. Im dar­ gestellten Fall führt der Wellenzug 14 zu einem Ritzel 15, welches mit einer an die Kolbenstange des hydraulischen Stel­ laggregates 4 anschließenden Zahnstange 16 kämmt.

Die Kupplung 13 wird, z. B. von einer Schließfederung 17, ständig mit einer Schließkraft beaufschlagt, gegen die die Kupplung 13 von einem elektrischen Stellmotor 18 in Offen­ stellung gebracht bzw. in Offenstellung gehalten werden kann.

Eine rechnergestützte Regleranordnung 19 ist eingangsseitig mit dem Sollwertgeber 10 für den Lenkwinkel sowie Sensoren 20 verbunden, deren Signale mit den an den lenkbaren Fahrzeugrä­ dern 1 auftretenden Lenkkräften korreliert sind. Beispiels­ weise können die Sensoren 20 die hydraulischen Drücke im Stellaggregat 4 erfassen. Die Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern des Stellaggregates 4 ist ein bezüglich Vor­ zeichen und Betrag analoges Maß für die wirksamen Lenkkräfte.

Des weiteren ist die Regleranordnung 19 eingangsseitig mit einem Weggeber 21 verbunden, welcher den Stellhub eines Lenk­ getriebeteiles, hier der Kolbenstange des Stellaggregates 4, und damit eine zum Istwert des Lenkwinkels der Räder 1 analo­ ge Größe erfaßt.

Ebenfalls mit der Eingangsseite der Regleranordnung 19 sind zwei Drehwinkelgeber 22 verbunden, aus deren Signalen die elastische Verdrehung der Welle bzw. Wellenanordnung 11 er­ mittelbar ist.

Schließlich kann die Eingangseite der Regleranordnung 19 noch mit Sensoren 23 verbunden sein, durch die vorzugebende Para­ meter erfaßt werden, z. B. die Querbeschleunigung, und/oder die Giergeschwindigkeit des Fahrzeuges.

Ausgangsseitig ist die Regleranordnung mit dem Steuerventil 5, dem Elektromotor 12 sowie dem Stellmotor 18 verbunden.

Bei normalem Betrieb, d. h. wenn die sich ständig selbst auf korrekte Funktion überprüfende Regleranordnung 19 keinerlei Fehlfunktion feststellt, wird der Stellmotor 18 von der Reg­ leranordnung 19 so angesteuert, daß er die Kupplung 13 gegen die ständig wirkende Schließkraft der Schließfederung 17 of­ fenhält und dementsprechend zwischen Lenkhandrad 9 und den lenkbaren Fahrzeugrädern 1 keinerlei Zwangskopplung vorliegt.

In Abhängigkeit von den Signalen des Sollwertgebers 10, wel­ cher durch das Lenkhandrad 9 betätigt wird, steuert die Reg­ leranordnung 19 das Steuerventil 5, derart, daß das Stellag­ gregat 4 zur Lenkverstellung der Fahrzeugräder 1 einen Stell­ hub ausführt, bei dem der vom Weggeber 21 erfaßte Istwert des Lenkwinkels auf den vom Sollwertgeber 10 vorgegebenen Lenk­ winkelsollwert eingeregelt wird. Gegebenenfalls kann dieser Sollwert durch Signale der Sensoren 23 modifiziert werden, um auf das Fahrzeug einwirkende Störkräfte, z. B. Seitenwindein­ flüsse, zumindest teilweise auszuregeln.

Des weiteren ermittelt die Regleranordnung 19 aus den Signa­ len der Sensoren 20, welche die wirksamen Lenkkräfte an den Fahrzeugrädern 1 wiedergeben sowie gegebenenfalls aus den Signalen weiterer Sensoren oder Signalgeber, z. B. solcher für die Fahrgeschwindigkeit, eine Handkraft, die am Lenkhandrad 9 spürbar werden soll. In Abhängigkeit von diesem Sollwert wird der Elektromotor 12 angesteuert, wobei der jeweilige Istwert der Handkraft aus den Signalen der Drehwinkelgeber 22 ermit­ telt wird. Die Differenz der von den Drehwinkelgebern 22 er­ faßten Drehwinkel ist ein Maß für die elastische Verdrehung der Welle bzw. Wellenanordnung 11 und damit ein Maß für das zwischen Lenkhandrad 9 und Elektromotor 12 wirksame Drehmo­ ment, welche analog zu der am Lenkhandrad 9 fühlbaren Hand­ kraft ist.

Falls die Regleranordnung 19 bei ihrer Funktionsüberprüfung eine Fehlfunktion feststellt, werden die Stellmagnete des Steuerventiles 5 stromlos geschaltet, so daß dasselbe durch nicht dargestellte Federn od. dgl. in eine Neutrallage ge­ bracht wird, in der das hydraulische Stellaggregat 4 hydrau­ lisch auf Freilauf geschaltet ist. Darüber hinaus wird auch der Stellmotor 18 der Kupplung 13 stromlos geschaltet, mit der Folge, daß die Kupplung 13 von ihrer Schließfederung 17 geschlossen und damit eine Zwangskopplung zwischen Lenkhand­ rad 9 und gelenkten Fahrzeugrädern 1 hergestellt wird.

Wenn nun das Lenkhandrad 9 betätigt wird, wird die Welle bzw. Wellenanordnung 11 entsprechend den zwischen Lenkhandrad 9 und lenkbaren Fahrzeugrädern 1 übertragenen Kräften bzw. Mo­ menten verdreht. Damit besteht die Möglichkeit, den Elektro­ motor 12 in Abhängigkeit von diesen Kräften und Momenten zu steuern, um die bei dieser Betriebsphase vom Fahrer aufzu­ bringenden Handkräfte für Lenkmanöver zu vermindern. Dies ist gleichbedeutend damit, daß der Elektromotor 12 nunmehr die Funktion eines Servomotors übernimmt. Die entsprechende Steuerung des Elektromotors in Abhängigkeit von den Signalen der Drehwinkelgeber 22 kann ein für diese Betriebsweise vor­ gesehener gesonderter Regelkreis der Regleranordnung 19 über­ nehmen. Dieser Regelkreis wird automatisch wirksam geschal­ tet, wenn die Kupplung 13 schließt.

Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, das hydrau­ lische Stellaggregat 4 als Servomotor einzusetzen, wenn die Kupplung 13 schließt. Zu diesem Zweck wird in diesem Falle von einem weiteren gesonderten Regelkreis der Regleranordnung 19 das Steuerventil 5 in Abhängigkeit von den Signalen der Drehwinkelgeber 22 betätigt, derart, daß das Stellaggregat 4 eine Stellkraft erzeugt, durch die von den Drehwinkelgebern 22 ermittelte Drehwinkeldifferenz vermindert wird.

Fig. 2 zeigt nun eine vorteilhafte Ausführungsform für die Welle bzw. Wellenanordnung 11.

Gemäß Fig. 2 ist ein Wellenteil 11', welches mit dem in dieser Figur nicht dargestellten Lenkhandrad 9 (vgl. Fig. 1) verbun­ den ist, über einen Drehstab 24 drehelastisch mit einem Wellenteil 11'' drehelastisch gekuppelt, welcher seinerseits mit dem Elektromotor 12 (vgl. Fig. 1) verbunden ist bzw. dessen Motorwelle bildet. Der Drehstab ist in entsprechenden axialen Bohrungen der Wellenteile 11' und 11'' untergebracht und an seinen axialen Enden jeweils durch Stifte 25 mit dem jeweili­ gen Wellenteil 11' bzw. 11'' drehfest verbunden. Die Stifte 25 durchsetzen jeweils miteinander fluchtende Querbohrungen in den Wellenteilen 11' und 11'' bzw. den Endstücken des Drehsta­ bes 24. Aufgrund der Drehelastizität des Drehstabes 24 tritt also zwischen den Wellenteilen 11' und 11'' bei Übertragung ei­ nes Drehmomentes eine Relativdrehung auf, deren Richtung und Maß von Richtung und Maß des Drehmomentes abhängt.

Diese Relativdrehung wird durch die beiden Drehwinkelgeber 22 erfaßt, die auf den einander benachbarten Enden der beiden Wellenteile 11' und 11'' angeordnet sind und jeweils die Rela­ tivdrehung des zugeordneten Wellenteiles 11' bzw. 11'' gegen­ über einem stationären Gehäuse 26 erfassen.

Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 2 vor allem durch eine an­ dere Konstruktion der drehelastischen Verbindung der Wellen­ teile 11' und 11''.

Am Wellenteil 11'' ist ein Hohlzylinder 27 angeordnet bzw. an­ geformt, welcher auf seiner Innenumfangsseite eine axiale Rippe 28 aufweist, wie aus dem Querschnitt der Fig. 4 er­ sichtlich ist. Der den Hohlzylinder 27 axial durchsetzende Abschnitt des Wellenteiles 11' besitzt eine ähnliche Rippe 29 an seinem Außenumfang. Im übrigen wird dieser Abschnitt des Wellenteiles 11' von einer C-Feder 30 umschlossen, deren Enden in der in Fig. 4 dargestellten relativen Mittellage von Wel­ lenteil 11' und Wellenteil 11'' an den Flanken beider Rippen 28 und 29, vorzugsweise ohne größere Vorspannung, anliegen. Bei Relativdrehungen zwischen den Wellenteilen 11' und 11'' wird die C-Feder 30 von den Rippen 28 und 29 mehr oder weniger elastisch gespreizt, wobei die elastische Federspannung der C-Feder 30 deutlich progressiv ansteigt, d. h. bei geringfügi­ gen Relativdrehungen der Wellenteile 11' und 11'' wachsen die von der C-Feder 30 erzeugten Rückstellkräfte mit relativ kleiner Federkonstante an, während bei größeren Relativdre­ hungen der Wellenteile 11' und 11'' das Verhältnis zwischen Drehwinkeländerung und Änderung der Rückstellkraft einen deutlich höheren Wert aufweist.

Bei den vorgenannten Relativdrehungen der Wellenteile 11' und 11'' drückt jeweils eine Flanke der Rippe 28 gegen das eine Ende der C-Feder, während das andere Ende der C-Feder von der benachbarten Flanke der anderen Rippe 29 beaufschlagt wird.

Um eine Verklemmung der C-Feder 30 innerhalb des Ringraumes zwischen dem Innenumfang des Hohlzylinders und dem Außenum­ fang des den Hohlzylinder 27 durchsetzenden Abschnittes des Wellenteiles 11' zu vermeiden, kann der mögliche Drehwinkel zwischen den Wellenteilen 11' und 11'' durch Anschläge begrenzt sein.

Dazu können beispielsweise gemäß Fig. 4 am Innenumfang des Hohlzylinders 27 zwei, weitere axiale Rippen 31 vorgesehen sein, die mit den von ,den Rippen 28 und 29 abgewandten Flan­ ken 30' der Enden der C-Feder 30 anschlagartig zusammenwirken, wenn die Wellenteile 11' und 11'' hinreichend weit relativ zu­ einander verdreht werden.

Statt dessen ist es gemäß Fig. 5 auch möglich, daß der dem Wellenteil 11'' zugewandte Endabschnitt des Wellenteiles 11' einen unrunden Querschnitt aufweist und beispielsweise im Querschnitt dreiecksförmig ausgebildet ist, wie die Fig. 5 zeigt. Dieser unrunde Endabschnitt ragt in eine im Quer­ schnitt ebenfalls unrunde axiale Ausnehmung 32 hinein, welche im Wellenteil 11'' ausgebildet ist. Der Querschnitt der Aus­ nehmung 32 ist derart, im dargestellten Beispiel nach Art ei­ nes dreizackigen Sternes, ausgebildet, daß die beiden Wellen­ teile 11' und 11'' relativ zueinander um einen vorgegebenen Ma­ ximalwinkel verdreht werden können.

Die Fig. 6 zeigt ein Diagramm, welches das zwischen den Wel­ lenteilen 11' und 11'' wirksame Drehmoment M in Abhängigkeit vom Drehwinkel α wiedergibt, wobei der Winkel α je nach rela­ tiver Drehrichtung zwischen den Wellenteilen 11' und 11'' posi­ tive bzw. negative Werte hat.

Die im wesentlichen geradlinige Kurve K₁ zeigt die Verhältnis­ se bei einer Anordnung gemäß der Fig. 2. Bei Relativdrehungen zwischen den Wellen 11' und 11'' tritt ein sich etwa proportio­ nal zum Drehwinkel änderndes Drehmoment zwischen den Wellen­ teilen 11' und 11'' auf. Dieses Drehmoment wird durch den Dreh­ stab 24 erzeugt, für den eine weitestgehend konstante Feder­ rate typisch ist.

Die Kurve K₂ zeigt die Verhältnisse bei einer Konstruktion ge­ mäß den Fig. 3 und 4. Hier wächst das Drehmoment im Bereich kleinerer Drehwinkel zwischen den Wellenteilen 11' und 11'' zu­ nächst betragmäßig mit zunehmenden Winkelbeträgen nur langsam an, d. h. die Federkonstante der C-Feder 30 ist in diesem Win­ kelbereich vergleichsweise gering. Bei betragsmäßig größeren Drehwinkeln verändert sich dann das Drehmoment stark progres­ siv. Bei den Drehwinkeln +α_e bzw. -α_e wird eine weitere Rela­ tivdrehung zwischen den Wellenteilen 11' und 11'' durch An­ schläge, im Beispiel der Fig. 4 die Rippen 31, begrenzt.

Bei der Ausführungsform der Fig. 3 und 4 ändert sich also in der Umgebung einer Mittellage der Wellenteile 11' und 11'' re­ lativ zueinander der Drehwinkel vergleichsweise stark bei gleichzeitig vergleichsweise geringen Änderungen des Drehmo­ mentes zwischen den genannten Wellenteilen 11' und 11''. Durch diese Spreizung des Drehwinkels im Bereich kleiner Drehmomen­ te können die anstehende Handkraft bzw. das Handmoment genau­ er bestimmt und damit die Regelung der Stellkraft des Elek­ tromotors 12 bei der Erzeugung der Handkraft während des Nor­ malbetriebes des dargestellten Lenksystems erleichtert wer­ den.

Bei allen dargestellten Ausführungsformen kann der dem Wellen­ teil 11' zugeordnete Drehwinkelgeber 22 auch die Funktion des Sollwertgebers 10 für den Lenkwinkel übernehmen, so daß die­ ser Sollwertgeber 10 als gesondertes Teil entfallen oder be­ züglich des Lenkwinkel-Sollwertes mit dem genannten Drehwin­ kelgeber 22 eine redundante Anordnung bilden kann.

Claims (7)

1. Fahrzeuglenkung mit einer vom Fahrer betätigten Lenkhand­ habe, insbesondere Lenkhandrad, sowie einem den gelenkten Fahrzeugrädern zugeordneten Stellaggregat, mit dem die Lenk­ handhabe über eine Regelstrecke wirkungsmäßig verbunden ist, deren Regleranordnung eingangsseitig an einen von der Lenk­ handhabe betätigten Sollwertgeber für einen einzustellenden Lenkwinkel sowie an einen den Lenkwinkel der Fahrzeugräder registrierenden Istwertgeber angeschlossen ist und über ihren Ausgang das Stellaggregat in Abhängigkeit vom Soll-Istwert-Ver­ gleich steuert, sowie mit einem mit der Lenkhandhabe an­ triebsmäßig verbundenen Handkraftsteller, der an der Handhabe einen parameterabhängigen Lenkwiderstand simuliert, wobei die Lenkhandhabe und ein als Handkraftsteller vorgesehener Stell­ motor über eine Welle antriebsmäßig verbunden sind und ein Regler den Stellmotor in Abhängigkeit von einem Vergleich des Istwert-Signales mit einem Signal eines Sollwertgebers steu­ ert, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (11) relativ zueinander gegen elastischen Wi­ derstand drehbare handhabenseitige und motorseitige Wellen­ teile (11', 11'') aufweist und aus Maß und Richtung der Relativ­ drehung zwischen den Wellenteilen (11', 11'') ein Istwertsignal für die Handkraft erzeugbar ist.

2. Fahrzeuglenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Fehlfunktion der Regelstrecke (19) ein über die Welle (11) führender mechanischer Durchtrieb (11, 13, 14), der bei korrekter Funktion der Regelstrecke (19) aufgetrennt ist, wirksam wird und der Stellmotor (12) als in Abhängigkeit vom Maß und der Richtung der Relativdrehung zwischen den Wellen­ teilen (11', 11'') gesteuerter Servomotor arbeitet.

3. Fahrzeuglenkung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß den Wellenteilen (11', 11'') jeweils Drehwinkelsensoren (22) zugeordnet sind, die die Drehung des zugeordneten Wellentei­ les gegenüber einem relativ stationären Teil (26) erfassen.

4. Fahrzeuglenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Widerstand progressiv anwächst, wenn die Wellenteile (11', 11'') aus einer Mittellage relativ zueinander zunehmend verdreht werden.

5. Fahrzeuglenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenteile (11', 11'') die Endbereiche einer drehela­ stischen Welle bilden.

6. Fahrzeuglenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Wellenteilen (11', 11'') eine Federanordnung, beispielsweise in Form eines Drehstabes (24) und/oder einer C-Feder (30), angeordnet ist.

7. Fahrzeuglenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Simulation der Handkraft dienende Stellmotor als selbsthemmungsfreier Elektromotor (12) ausgebildet ist.