DE4031316A1 - Motorbetriebenes servolenksystem - Google Patents

Motorbetriebenes servolenksystem

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DE4031316A1
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/008—Changing the transfer ratio between the steering wheel and the steering gear by variable supply of energy, e.g. by using a superposition gear

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein motorbetriebenes Servolenksystem für ein Kraftfahrzeug.
Es ist bekannt, die Bewegungen eines Fahrzeuges durch eine oder mehrere lenkbare Achsen zu lenken, indem der Fahrer seinen Fahrtrichtungswunsch durch die Betätigung des Lenkrades an die lenkbaren Räder überträgt. Hierzu wird, vor allem bei schwereren Fahrzeugen, in heute gebräuchlichen Systemen meist eine die Lenkkraft des Fahrers unterstützende hydraulisch arbeitende Servolenkung verwendet.
Weiterhin ist die Verwendung von Elektromotoren zur Unterstützung der Lenkkraft des Fahrers beispielsweise aus der DE-OS 37 09 590 bekannt. Gegenüber den hydraulisch arbeitenden Systemen sind bei der Verwendung von Elektromotoren zur Unterstützung der Lenkkraft in einfacher Weise größere Variationsmöglichkeiten zu erreichen. So ist es beispielsweise vorteilhaft, die Lenkunterstützung abhängig von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges zu wählen.
Über die Umsetzung des Lenkwunsches des Fahrers hinaus können die Lenksysteme des Fahrzeuges auch derart beaufschlagt werden, daß eine Erhöhung der Fahrstabilität erreicht wird. Insbesondere Wank- und Gierbewegungen des Fahrzeuges können durch Lenkbewegungen minimiert werden. Hierzu werden die Bewegungen des Fahrzeuges durch verschiedene Sensoren erfaßt und die von den Sensoren aufgenommenen Informationen über die Fahrzeugbewegung von einem Rechner bearbeitet. Abhängig von diesen Signalen werden die Lenksysteme des Fahrzeuges im Sinne einer Erhöhung der Fahrsicherheit betätigt.
Um die Fahrstabilität eines Fahrzeuges zu erhöhen, ist es also notwendig, den Fahrerlenkwunsch mit den Lenkbefehlen eines die Fahrzeugbewegungen erfassenden Rechnersystems zu kombinieren. Der Einschlagwinkel der lenkbaren Räder ist hierbei die Summe zweier Winkel. Der eine Winkel wird durch den Fahrer mittels einer Betätigung des Lenkrades bestimmt, während der andere Winkel durch das die Fahrzeugbewegungen erfassende Rechnersystem gewählt wird.
In der DE-OS 39 19 990 wird die Unterstützung der Lenkkraft des Fahrers durch ein hydraulisches System getätigt, daneben werden die fahrbewegungsabhängigen Lenkbefehle durch einen Elektromotor veranlaßt. Während bei einem konventionell ausgelegten die Lenkkraft des Fahrers unterstützenden System, wie es in der DE-OS 37 09 590 beschrieben ist, immer ein festes Verhältnis zwischen dem Winkel des vom Fahrer betätigten Lenkrades und dem Lenkwinkel des lenkbaren Rades gegeben ist, sind bei dem System, das in der DE-OS 39 19 990 beschrieben ist, in geringem Umfang Lenkwinkeleinschläge der lenkbaren Räder unabhängig von dem Einschlagwinkel des vom Fahrer betätigten Lenkrades möglich.
Das in der DE-OS 39 19 990 beschriebene System hat im wesentlichen zwei Nachteile:
  • 1. Zur Erhöhung der Fahrstabilität können die lenkbaren Räder nur in sehr geringem Umfang unabhängig vom Einschlag des vom Fahrer betätigten Lenkrades gewählt werden.
  • 2. Zur Realisation dieses Lenksystems sind zwei Leistungsquellen nötig. Zum einen ein hydraulisch arbeitendes System und zum anderen ein Elektromotor.
In der GB-PS 14 14 206 wird ein Servolenksystem vorgestellt, bei dem die Lenkkraft des Fahrers durch ein hydraulisches System unterstützt wird, und bei dem die Lenkradwinkelgeschwindigkeit des vom Fahrer betätigten Lenkrades durch eine Winkelgeschwindigkeit eines Elektromotors überlagert wird. Der Elektromotor wird durch ein Hilfssystem gesteuert, das Fahrzeugbewegungen wie Seitenkräfte, die durch Seitenwind verursacht werden, sensiert. Nachteilig bei diesem System ist wiederum die Notwendigkeit zweier Leistungsquellen. Zum einen das hydraulisch arbeitende, die lenkkraftunterstützende System und zum anderen der Elektromotor.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein optimiertes Lenksystem mit hoher inhärenter Sicherheit zu konzipieren.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Vorteile der Erfindung
Gegenüber dem Stand der Technik stehen bei dem erfindungsgemäßen Servolenksystem die Lenkwinkel der lenkbaren Räder in keinem festen Verhältnis zu dem Einschlagwinkel des vom Fahrer betätigten Lenkrades. Hierdurch ist eine lenkradgeschwindigkeitsabhängige Lenkhilfe des Fahrers möglich. Daneben sind große Variationsmöglichkeiten gegeben, die Lenksysteme mit zusätzlichen Lenksignalen zu beaufschlagen.
Die Lenksysteme können beispielsweise mit zusätzlichen Lenksignalen beaufschlagt werden, um die Bewegungen des Fahrzeuges, insbesondere die des Fahrzeugaufbaus derart zu beeinflussen, daß die Fahrsicherheit und oder der Fahrkomfort verbessert wird.
Darüber hinaus ist als eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems eine Unterstützung der Lenkleistung des Fahrers vorgesehen, die von Größen abhängig sein kann, die den Fahrzustand des zu lenkenden Fahrzeuges repräsentieren.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines einzigen Elektromotors sowohl zur Lenkunterstützung des Fahrers als auch zur Beeinflussung der Fahrzeugbewegungen.
Während bei konventionellen Systemen, bei denen die Lenkkraft des Fahrers unterstützt wird, der Fahrer bei Ausfall dieser Systeme eine erhöhte Lenkkraft aufbringen muß, verfügt das erfindungsgemäße Servolenksystem über eine hohe inhärente Sicherheit derart, daß bei einem Stillstand des Elektromotors vom Fahrer kein höheres Lenkmoment aufgebracht werden muß, um das Fahrzeug zu lenken. Bei Ausfall des Elektromotors muß lediglich der Lenkradwinkel des fahrerbetätigten Lenkrades erhöht werden, um eine bestimmte Lenkstellung der Räder zu erreichen.
Bei dem erfindungsgemäßen Servolenkungsystem handelt es sich um ein Geschwindigkeit unterstützendes System, während es sich bei den konventionellen, die Lenkkraft des Fahrers unterstützenden Systemen um kraftverstärkende Systeme handelt. Hierin ist ein wesentlicher Unterschied bezüglich der Sicherheit bei Ausfall der Leistungsquellen zu sehen. Fällt bei einem kraftunterstützenden System die Leistungsquelle aus, so muß die Lenkkraft des Fahrers erhöht werden. Fällt demgegenüber die Leistungsquelle eines geschwindigkeitsverstärkenden Systems aus, so ändert sich lediglich das Verhältnis zwischen dem Lenkwinkel des vom Fahrer betätigten Lenkrades und dem Lenkwinkel der lenkbaren Räder.
Im folgenden soll nun kurz auf die wesentlichen Unterschiede eines kräfteverstärkenden Systems einerseits und eines geschwindigkeitsverstärkenden Systems andererseits eingegangen werden.
Bei einem Kraft verstärkenden System ist die vom Fahrer aufgebrachte Lenkleistung P1 mit
P1=M₁ * w₁
gegeben, wobei M₁ das Lenkrad und w₁ die Lenkradwinkelgeschwindigkeit des vom Fahrer betätigten Lenkrades ist.
Die Ausgangsleistung P3 des kraftverstärkenden Systems beträgt
P3=M₃ * w₃,
wobei M₃ das Ausgangsdrehmoment und w₃ die Ausgangswinkelgeschwindigkeit des Systems darstellt.
Die Kraftunterstützung geschieht durch eine dem System zugeführte Leistung P2, die mit
P2=M₂ * w₂
gegeben ist. Die Winkelgeschwindigkeiten sind bei diesen Systemen gleich.
w₁=w₂=w₃.
Die Lenkmomente werden additiv überlagert.
M₃=M₁+M₂,
so daß die Leistungen ebenfalls additiv sind
P3=P1+P2.
Bei geschwindigkeitsverstärkenden Systemen sind im einfachsten Falle (Übersetzungsverhältnisse 1 : 1) die Drehmomente gleich
M₃=M₂=M₁,
während sich die Winkelgeschwindigkeiten additiv überlagen
w₃=w₁+w₂,
so daß sich für die Ausgangsleistung P3
P3=P1+P2
ergibt.
In beiden Fällen, im Falle eines kraftverstärkenden Systems und im Falle eines geschwindigkeitsverstärkenden Systems, addieren sich die vom Fahrer aufgebrachte Lenkleistung P1 und die von einer Leistungsquelle aufgebrachte Leistung P2 additiv zur Ausgangsleistung P3.
Das erfindungsgemäße System unterstützt die Lenkleistung des Fahrers, indem es geschwindigkeitsverstärkend arbeitet. Das heißt, daß die vom Fahrer aufgebrachte Winkelgeschwindigkeit des Lenkrades durch die Überlagerung der Winkelgeschwindigkeit einer Leistungsquelle, beispielsweise eines Elektromotors, erhöht wird. Zusätzlich zu der Unterstützung der Lenkleistung des Fahrers werden durch dieselbe Leistungsquelle Lenkwinkelsignale überlagert, die zur Erhöhung der Fahrstabilität und/oder des Fahrkomforts beitragen.
Weiterhin kann das erfindungsgemäße System entweder nur zur Unterstützung der Lenkradleistung des Fahrers oder nur zur Überlagerung der Lenkradleistung des Fahrers durch die Fahrstabilität und/oder den Fahrkomfort erhöhende Lenksignale verwendet werden.
Zusammenfassend sind drei wesentliche Vorteile des erfindungsgemäßen Servolenksystems zu nennen:
  • 1. Steuerung oder Regelung (open-or closed-loop) der Fahrstabilität und/oder des Fahrkomforts durch Beaufschlagung der lenkbaren Räder, die darüber hinaus durch den Fahrer beeinflußt werden.
  • 2. Die Möglichkeit einer Lenkleistungsunterstützung des Fahrers.
  • 3. Eine hohe inhärente Sicherheit durch eine mechanische Verbindung zwischen dem vom Fahrer betätigten Lenkrad und den lenkbaren Rädern bei Ausfall der Leistungsquelle oder Leistungsquellen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Systems sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.
Die Fig. 1 zeigt eine Übersichtsdarstellung des erfindungsgemäßen Systems, und die Fig. 2a, b und 3 stellen Getriebe dar.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In diesem Ausführungsbeispiel soll anhand der Zeichnungen das erfindungsgemäße System dargestellt werden.
In der Fig. 1 sind mit Position 1 ein Lenkrad und mit der Position 2 Mittel zur Erfassung der Lenkradwinkelgeschwindigkeit bezeichnet. Die Position 3 stellt ein Steuergerät dar, das zur Ansteuerung des Elektromotors 4 dient. Mit der Position 5 ist ein Stellglied zum überlagerten Lenkeingriff und mit der Position 6 die Lenksystem des Fahrzeuges gekennzeichnet. Die Position 7 steht für das zu lenkende Fahrzeug. Die Position 8 markiert Mittel zur Erfassung der Fahrzeugbewegungen.
Durch Betätigungen des Lenkrades 1 durch das vom Fahrer aufzubringende Lenkradmoment M₁ erhält das Lenkrad die Lenkradwinkelgeschwindigkeit w₁. Die so resultierende Lenkradleistung P1=M₁ * w₁ liegt an der ersten Eingangswelle des Stellgliedes 5 an. An der zweiten Eingangswelle des Stellgliedes 5 liegt die Ausgangsleistung P2 des Elektromotors 4 an, wobei P2=M₂ * w₂ und M₂ das Ausgangsmoment und w₂ die Ausgangswinkelgeschwindigkeit des Elektromotors darstellt. Die Ausgangswelle des Stellgliedes 5 weist die Ausgangsleistung P3=M₃ * w₃ auf, wobei M₃ das Ausgangsmoment und w₃ die Ausgangswinkelgeschwindigkeit des Stellgliedes 5 ist.
Hierbei ist das Stellglied 5 so ausgelegt, daß eine additive Überlagerung der Eingangsleistungen P1 und P2 derart stattfindet, daß
w₃=g₁₃ * w₁+g₂₃ * w₂ (1)
ist, wobei die Größen g₁₃ und g₂₃ die Übersetzungsverhältnisse des Stellgliedes 5 angeben. Bei allen Betrachtungen in diesem Ausführungsbeispiel sollen Reibungsverluste im Stellglied 5 vernachlässigt werden. Die an den Eingangswellen anliegenden Momente M₁ und M₂ genügen den Gleichungen
M₁=g₁₃ * M₃ und M₂=g₂₃ * M₃ (2).
Kombiniert man die Gleichungen (1) und (2), so erhält man die gewünschte Ausgangsleistung
P3=P1+P2 (2a).
Das in späteren Abschnitten noch zu beschreibende Stellglied 5 überlagert somit die Eingangswinkelgeschwindigkeiten additiv zu einer Ausgangswinkelgeschwindigkeit, während die Momente bis auf zu wählende Übersetzungsverhältnisse gleich sind. Es hat also den Charakter eines mechanischen Differentialgetriebes.
Fällt der Elektromotor 4 wegen eines Defektes aus, so ist w₂=0, woraus sich mit der Gleichung (1) ergibt
w₃=g₁₃ * w₁. (3)
Im Falle eines Defektes des Elektromotors 4 wirkt das Stellglied 5 also als normales mechanisches Getriebe.
Nach der Gleichung (2) beträgt auch im Falle eines Defektes des Elektromotors 4 das Verhältnis zwischen dem vom Fahrer aufzubringenden Lenkradmoment M₁ und dem Ausgangsmoment M₃ des Stellgliedes 5
g₁₃ * M₃=M₁. (4)
Das heißt, daß sich das vom Fahrer aufzubringende Lenkradmoment bei einem Ausfall des Elektromotors 4 nicht verändert.
Eine Unterstützung der Lenkleistung des Fahrers P1 wird dadurch erreicht, daß die Ausgangswinkelgeschwindigkeit w₂ des Elektromotors zu
w₂=alpha * w₁ (5)
gewählt wird. Der Wert alpha kann nun abhängig von Größen gewählt werden, die den Fahrzustand präsentieren, beispielsweise abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit derart, daß alpha mit steigender Fahrzeuggeschwindigkeit abnimmt. Hierdurch wird erreicht, daß bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten keine oder nur eine geringe Unterstützung der Lenkradleistung des Fahrers stattfindet, während bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten wie beispielsweise bei Parkiervorgängen die Lenkleistungsunterstützung groß ist.
Kombiniert man nun die Gleichung (5) mit der Gleichung (1), so erhält man
w₃=(g₁₃+g₂₃ * alpha) * w₁. (6)
Bei der Betrachtung der Gleichung (6) wird deutlich, daß das Verhältnis zwischen dem vom Fahrer betätigten Lenkrad und den lenkbaren Rädern durch die Größe alpha veränderbar ist, wobei die Übersetzungsverhältnisse gxy des Stellgliedes 5 als konstant angesehen werden können. Die Ausgangswinkelgeschwindigkeit w₃ des Stellgliedes 5 wird also im Verhältnis zur Lenkradwinkelgeschwindigkeit w₁ abhängig von alpha größer.
Eine Kombination der Gleichungen (6) und (4) liefert das Verhältnis der Ausgangsleistung P3 des Stellgliedes 5 zur Lenkradleistung P1, das vom Fahrer aufgebracht wird.
M₃ * w₃=((g₁₃+g₂₃ * alpha)/g₁₃) * M₁ * w₁.
Ist alpha<0, so ist die Ausgangsleistung im Stellglied 5
P3=M₃ * w₃
größer als die vom Fahrer aufgebrachte Lenkradleistung
P1=M₁ * w₁.
Ist alpha=0, das heißt der Elektromotor steht still, so gilt
P3=M₃ * w₃=M₁ * w₁=P1.
Im Falle, daß die Eingriffe in die Lenkung durch die Ausgangsleistung P2 des Elektromotors 4 zur Verbesserung der Fahrzeugbewegungen im Sinne einer Erhöhung der Fahrsicherheit und/oder des Fahrkomforts getätigt werden soll, wird die Ausgangswinkelgeschwindigkeit w₂ des Elektromotors 4 zu
w₂=w₂′
gewählt, wobei w₂′ von den in den Mitteln zur Erfassung der Fahrzeugbewegungen 8 erfaßten Signale Sm abhängt. Die Abhängigkeit der Ausgangswinkelgeschwindigkeit w₂′ von den Signalen Sm ist derart zu wählen, daß die Lenksysteme 6 die mit der Ausgangswelle des Stellgliedes 5 betriebsverbunden sind, derart beaufschlagt werden, daß eine Verbesserung der Fahrzeugbewegungen im Sinne einer Erhöhung der Fahrsicherheit und/oder des Fahrkomforts erreicht wird.
Um nun Lenkeingriffe durch die Ausgangsleistung des Elektromotors 4 zu erreichen, die sowohl die Lenkradleistung P1 des Fahrers unterstützen als auch eine Verbesserung der Fahrstabilität bewirken, wird die Ausgangswinkelgeschwindigkeit des Elektromotors 4 zu
w₁=alpha * w₁+w₂′
gewählt.
Die Ausgangswinkelgeschwindigkeit w₃ des Stellgliedes 5 ergibt sich somit zu
w₃=((g₁₃+g₂₃ * alpha) * w₁)+g₂₃ * w₂′.
Die Momentenverteilung bleibt auch in diesem Falle die gleiche, die die Gleichungen (2) beschreiben.
Die Steuerung der Ausgangsleistung des Elektromotors 4 wird durch das Steuergerät 3 getätigt. Dem Steuergerät 3 werden einerseits die Signale Sm der Mittel zur Erfassung der Fahrzeugbewegungen 8 zugeführt und andererseits die Signale S(w₁) der Mittel zur Erfassung der Lenkradwinkelgeschwindigkeit zugeleitet.
Die Lenkradleistung P1 wird dem Stellglied 5 beispielsweise über eine Universalgelenkverbindung zugeführt. Die Ausgangsleistung des Stellgliedes 5 kann beispielsweise mit Gelenken über Spurstangen den lenkbaren Rädern zugeführt werden.
Aus den obigen Ausführungen wird klar, daß bei einem Ausfall des Elektromotors 4 der Fahrer zwar eine erhöhte Lenkradleistung aufzubringen hat, jedoch das Lenkradmoment nicht erhöht werden braucht. Um einen gewissen Einschlagwinkel der lenkbaren Räder zu erreichen, muß also der Fahrer im Falle eines Defektes des Elektromotors 4 die Lenkradwinkelgeschwindigkeit erhöhen. Das Lenksystem wird in diesem Falle vom Fahrer als relativ "langsam" empfunden.
In der Fig. 2a und b ist ein Stellglied zum überlagerten Lenkeingriff dargestellt. Die Fig. 3 stellt eine weitere mögliche Ausgestaltung eines Stellgliedes zum überlagerten Lenkeingriff dar.
In den Fig. 2a und b sind mit den Positionen 21 und 23 erste und zweite Eingangswellen bezeichnet. Die Position 22 stellt eine Ausgangswelle dar, während mit der Position 24 ein Schneckengetriebe gekennzeichnet ist. Die Position 26 markiert ein Hohlrad und die Position 27 weist Achsen von Planetenrädern aus.
In der Fig. 3 sind mit den Positionen 31 und 33 eine erste und zweite Eingangswelle bezeichnet. Die Position 32 markiert eine Ausgangswelle, während mit den Positionen 35 Planetenräder und mit den Positionen 37 die Achsen der Planetenräder zu sehen sind.
Im folgenden werden zwei mögliche Ausgestaltungen des Stellgliedes 5 vorgestellt. Hierzu sind in den Fig. 2a und b zwei Schnitte durch eine mögliche Ausgestaltungsform eines Stellgetriebes 5 dargestellt. In der Fig. 2a und b sind ein erstes und ein zweites Planetengetriebe zu sehen, wobei jede der beiden Planetengetriebe ein Sonnenrad, ein Hohlrad und Planetenräder, die zwischen dem Sonnenrad und dem Hohlrad positioniert sind, aufweist. Die erste Eingangswelle 21 wird mit der vom Fahrer aufgebrachten Lenkradleistung P1 beaufschlagt. Diese erste Eingangswelle 21 stellt die Achse des Sonnenrades des ersten Planetengetriebes dar. Durch die Lenkradleistung P1 des Fahrers werden die Planetenräder 25 des ersten Planetengetriebes in Bewegung gesetzt, deren Achsen mit den Planetenrädern 25 eines zweiten Planetengetriebes verbunden sind. Diese wiederum greifen an dem Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes an, dessen Achse die Ausgangswelle 22 ist. Über das Hohlrad 26 des ersten Planetengetriebes greift von außen über ein Schneckengetriebe 24 die zweite Eingangswelle 23 an. Die zweite Eingangswelle 23 wird mit der Ausgangsleistung P2 des Elektromotors 4 beaufschlagt.
Als besonders vorteilhafte Ausgestaltung ist hervorzuheben, daß das Schneckengetriebe 24 nicht reversibel von außen an dem Hohlrad 26 des ersten Planetengetriebe eingreift. Hierbei ist das Schneckengetriebe 24 derart mechanisch gestaltet, daß die Schnecke das Hohlrad antreiben kann, jedoch das Hohlrad keine Leistung an die Schnecke abgibt.
Hierdurch wird gewährleistet, daß bei einem Defekt des Elektromotors 4 keine Leistung auf die zweite Eingangswelle 23 übertragen wird.
Eine weitere, noch einfachere Ausgestaltung des Stellgliedes 5 ist in der Fig. 3 zu sehen. In diesem Falle besteht das Stellglied 5 lediglich aus einem Planetengetriebe, wobei das Planetengetriebe ein Sonnenrad, ein Hohlrad und Planetenräder, die zwischen dem Sonnenrad und dem Hohlrad positioniert sind, aufweist. Über die erste Eingangswelle 31 greift die Lenkradleistung P1 des Fahrers an der Achse des Sonnenrades des Planetengetriebes an. Hierdurch werden die Planetenräder 35 in Bewegung gesetzt, die mit der Ausgangswelle 32 verbunden sind. Die zweite Eingangswelle 33 greift über ein Schneckengetriebe, wie es in der Fig. 2b zu sehen ist, von außen in das Hohlrad des Planetengetriebes ein. Auch in diesem Falle ist es besonders vorteilhaft, das Schneckengetriebe nicht reversibel auszulegen.
Die in der Fig. 3 dargestellte Ausführungsform des Stellgliedes 5 zeichnet sich durch eine einfache Konstruktion aus. Es ist allerdings zu bemerken, daß in diesem Falle keine 1 : 1-Übersetzung zwischen der ersten Eingangswelle und der Ausgangswelle bei Stillstand des Elektromotors 4 gegeben ist.
Demgegenüber ist bei der in den Fig. 2a und b dargestellten Ausführungsform des Stellgliedes 5 eine 1 : 1-Übersetzung immer dann gegeben, wenn der Elektromotor 4 zum Stillstand kommt.
Durch die Ausgestaltungen des Stellgliedes 5 ist es gewährleistet, daß bei Defekten des Elektromotors 4 der Fahrer einen direkten mechanischen Durchgriff auf die lenkbaren Räder besitzt.

Claims (14)

1. Motorbetriebenes Servolenksystem für ein Kraftfahrzeug, bei dem
  • - einem Stellglied (5) zum überlagerten Lenkeingriff
    • - mittels einer 1. Eingangswelle durch ein 1. Drehmoment (M₁) und einer 1. Winkelgeschwindigkeit (w₁) eine 1. Leistung (P1=M₁ * w₁) zugeführt wird, und
    • - mittels einer 2. Eingangswelle durch ein 2. Drehmoment (M₂) und einer 2. Winkelgeschwindigkeit (w₂) eine 2. Leistung (P2=M₂ * w₂) zugeführt wird, und
    • - dessen Ausgangswelle durch ein 3. Drehmoment (M₃) und einer 3. Winkelgeschwindigkeit (w₃) eine 3. Leistung (P3=M₃ * w₃) derart aufweist, daß, abgesehen von Reibungsverlusten, P3=P1+P2 ist, und
  • - die Ausgangswelle des Stellgliedes (5) mit Lenksystemen (6) des Fahrzeuges betriebsverbunden ist, und
  • - die vom Fahrer mittels Betätigung des Lenkrades (1) durch ein Lenkradmoment (M₁) und eine Lenkradwinkelgeschwindigkeit (w₁) aufgebrachte Lenkradleistung (P1=M₁ * w₁) der 1. Eingangswelle des Stellgliedes (5) zugeführt wird, und
  • - ein Elektromotor (4), der ein Ausgangsmoment (M₂), eine Ausgangswinkelgeschwindigkeit (w₂) und eine Ausgangsleistung (P2=M₂ * w₂) aufweist, die durch ein Steuergerät (3) steuerbar ist und die dem 2. Eingang des Stellgliedes (5) zugeführt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
  • - der Lenkwunsch des Fahrers durch Lenkwinkelgeschwindigkeitssignale (S(w₁)), die mittelbar oder unmittelbar die Lenkradwinkelgeschwindigkeit (w₁) des vom Fahrer betätigten Lenkrades repräsentieren, erfaßt wird, und
  • - die Signale (S(w₁)) dem Steuergerät (3) zugeführt werden.
2. Motorbetriebenes Servolenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuergerät (3) fahrzustandsabhängige Signal (Sm) zugeführt werden.
3. Motorbetriebenes Servolenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Ausgangsleistung (P2) des Elektromotors eine Unterstützung der vom Fahrer aufgebrachten Lenkradleistung (P1) bewirkt wird, wobei die vom Elektromotor aufgebrachte Leistung (P2) abhängig von dem Fahrzustand repräsentierenden Größen wie der Fahrzeuggeschwindigkeit sein kann.
4. Motorbetriebenes Servolenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Ausgangsleistung (P2) des Elektromotors derart die Lenkradleistung (P1) des Fahrers überlagert wird, daß eine Verbesserung der Fahrzeugbewegungen im Sinne einer Erhöhung der Fahrsicherheit und/oder des Fahrkomforts bewirkt wird, indem beispielsweise Wank- und/oder Gierbewegungen des Fahrzeuges, die durch die Signale (Sm) erfaßt werden, minimiert werden.
5. Motorbetriebenes Servolenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingriffe in die Lenkung durch eine Ausgangsleistung P2′ des Elektromotors zur Verbesserung der Fahrzeugbewegungen im Sinne einer Erhöhung der Fahrsicherheit und/oder des Fahrkomforts zusätzlich zu einer die Lenkradleistung (P1) des Fahrers unterstützenden Ausgangsleistung P2′′ des Elektromotors durch eine additive Überlagerung zu der Gesamtausgangsleistung (P3=P2′+P2′′) des Elektromotors stattfinden.
6. Motorbetriebenes Servolenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stellglied (5) die Überlagerungen der Leistungen (P1=M₁ * w₁) und (P2=M₂ * w₂) an den Eingangswellen derart stattfinden, daß sich die jeweiligen Winkelgeschwindigkeiten (w₁) und (w₂) zur Ausgangswinkelgeschwindigkeit (w₃) des Stellgliedes (5) additiv überlagern w₃=g₁₃ * w₁+g₂₃ * w₂,während die entsprechenden Momente (M₁), (M₂) und (M₃) die BeziehungenM₁=g₁₃ * M₃ und M₂=g₂₃ * M₃erfüllen wobei die Faktoren gxy Übersetzungsverhältnisse des Stellgliedes (5) sind und Reibungsverluste im Stellglied (5) vernachlässigt sind.
7. Motorbetriebenes Servolenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - bei einer die Lenkradleistung (P1) des Fahrers unterstützenden Auslegung des Servolenksystems die Ausgangswinkelgeschwindigkeit (w₂) des Elektromotors abhängig von der Lenkradwinkelgeschwindigkeit (w₁) derart gewählt wird, daß die Ausgangswinkelgeschwindigkeit (w₃) des Stellgliedes (5) w₂=alpha * w₁ist, wobei die Lenkradwinkelgeschwindigkeit (w₁) aus den Signalen (S(w₁)), die dem Steuergerät (3) zugeführt werden, ermittelt werden und alpha abhängig von den Fahrzustand repräsentierenden Größen, beispielsweise abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit, sein kann, und/oder
  • - im Falle, daß die Eingriffe in die Lenkung durch die Ausgangsleistung des Elektromotors zur Verbesserung der Fahrzeugbewegungen im Sinne einer Erhöhung der Fahrsicherheit und/oder des Fahrkomforts getätigt werden, die Ausgangswinkelgeschwindigkeit (w₂) des Elektromotors derart gewählt wird, daß w₂=w₂′ist, wobei w₂′ von den erfaßten Signalen (Sm) abhängt, die die Bewegungen des Fahrzeuges (7) repräsentieren, und/oder
  • - im Falle, daß die Eingriffe in die Lenkung durch die Ausgangsleistung des Elektromotors zur Verbesserung der Fahrzeugbewegungen im Sinne einer Erhöhung der Fahrsicherheit und/oder des Fahrkomforts zusätzlich zu der die Lenkradleistung des Fahrers unterstützenden Auslegung des Servolenksystems getätigt werden, die Ausgangswinkelgeschwindigkeit (w₂) des Elektromotors mit w₂=alpha * w₁+w₂′gegeben ist.
8. Motorbetriebenes Servolenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (5) wenigstens ein Planetengetriebe aufweist.
9. Motorbetriebenes Servolenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (5) ein erstes und ein zweites Planetengetriebe aufweist, wobei
  • - jedes der beiden Planetengetriebe ein Sonnenrad, ein Hohlrad und Planetenräder, die zwischen dem Sonnenrad und dem Hohlrad positioniert sind, aufweist, und
  • - die erste Eingangswelle (21) mit der Achse des Sonnenrades des ersten Planetengetriebes verbunden ist, und
  • - die Ausgangswelle (22) mit der Achse des Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes verbunden ist, und
  • - die zweite Eingangswelle (23) über ein Schneckengetriebe (24) von außen in das Hohlrad des ersten Planetengetriebes bei festgehaltenem zweiten Hohlrad oder die zweite Eingangswelle über ein Schneckengetriebe von außen in das Hohlrad des zweiten Planetengetriebes bei festgehaltenem erstem Hohlrad eingreift, und
  • - die Achsen (27) der Planetenräder (25) der beiden Planetengetriebe verbunden sind.
10. Motorbetriebenes Servolenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (5) ein Planetengetriebe aufweist, wobei
  • - das Planetengetriebe ein Sonnenrad, ein Hohlrad und Planetenräder, die zwischen dem Sonnenrad und dem Hohlrad positioniert sind, aufweist, und
  • - die erste Eingangswelle (31) mit der Achse des Sonnenrades des Planetengetriebes verbunden ist, und
  • - die Ausgangswelle (32) mit den Achsen (37) der Planetenräder (35) verbunden ist, und
  • - die zweite Eingangswelle (33) über eine Schneckengetriebe von außen in das Hohlrad des Planetengetriebes eingreift.
11. Motorbetriebenes Servolenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stellglied (5) die zweiten Eingangswelle von außen in das entsprechende Hohlrad mittels eines nichtreversiblen Schneckengetriebes eingreift.
12. Motorbetriebenes Servolenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erfindungsgemäße System vorzugsweise zur Lenkung der Vorderräder eines Fahrzeuges verwendet wird.
13. Motorbetriebenes Servolenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Defekten der Elektromotor stillsteht, das heißt insbesondere die Ausgangswinkelgeschwindigkeit (w₂) des Elektromotors Null ist, was beispielsweise durch ein selbsthemmendes Kupplungssystem erreicht werden kann.
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