DE4326355C2 - Lenkeinrichtung mit variablem Lenkwinkelverhältnis - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Len­ kung eines lenkbaren Straßenrads eines Kraftfahrzeugs entspre­ chend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist in der DE 39 30 445 A1 offen­ bart. Aus der DE 39 30 445 A1 ist es bekannt, den Lenkwinkel des lenkbaren Straßenrads in Abhängigkeit von dem jeweiligen Drehwinkel des Lenkrads unter Berücksichtigung einer aktuellen Giergeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs einzustellen, wobei die aktuelle Giergeschwindigkeit mit einer aus dem Drehwinkel ab­ geleiteten Ziel-Giergeschwindigkeit verglichen und der Lenk­ winkel in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis gesteuert wird.

Ausweislich der Fig. 3 und 5 der DE 39 30 445 A1 erfolgt die jeweilige Radwinkelvergrößerung bzw. Radwinkelverkleinerung bei der gattungsgemäßen Vorrichtung nach dem Stand der Technik nach Maßgabe eines Vergleichs, bei dem lediglich abgefragt wird, ob die Ist-Giergeschwindigkeit kleiner als die Soll-Giergeschwin­ digkeit ist bzw. ob die Ist-Giergeschwindigkeit größer als die Soll-Giergeschwindigkeit ist. Abhängig von diesen in einer Abfrageschleife laufend überprüften Ja/Nein-Entscheidungen wird der Radwinkel vergrößert bzw. verkleinert, bis die Ist-Gierge­ schwindigkeit der Soll-Giergeschwindigkeit angeglichen ist.

Diese Art des Giergeschwindigkeitsvergleichs und der davon abhängigen Radwinkeleinstellung hat den Nachteil, daß in Fällen großer Abweichung der Ist-Giergeschwindigkeit von der Soll- Giergeschwindigkeit eine vergleichsweise lange Zeitspanne vergeht, bis durch ständig wiederholtes Abfragen des Vorzeichens der Ist-Giergeschwindigkeit in bezug auf die Soll-Gier­ geschwindigkeit und das sukzessive Nachstellen des Radwinkels ein Herantasten der Ist-Giergeschwindigkeit an die Soll-Gier­ geschwindigkeit stattgefunden hat.

Weiterhin offenbart die JP 62-18366 A eine Lenkeinrichtung für ein Au­ tomobil, die in einem Lenkkraftübertragungsweg zur Übertragung von Lenkkräften von einem Lenkrad zu lenkbaren Straßenrädern eine Einrichtung aufweist, die ein Übersetzungsverhältnis, d. h. ein Verhältnis eines Lenkwinkels, der lenkbaren Straßenrä­ der zu einem Drehwinkel des Lenkrades ändert. Das Überset­ zungsverhältnis wird mittels dieser Einrichtung abhängig von der Geschwindigkeit, mit der das Lenkrad gedreht wird, der Ge­ schwindigkeit des Automobils und dem Drehwinkel des Lenkrades variiert.

Ferner wird als Stand der Technik auf die DE 33 00 640 A1 und auf die DE 39 24 324 A1 hingewiesen.

Die DE 33 00 640 A1 offenbart eine Zusatzlenkung für mehrach­ sige Fahrzeuge, die während eines Lenkvorgangs unabhängig von der Lenkvorrichtung überlagerte Lenkbewegungen in Abhängigkeit von Fahr- und/oder Lenk- und/oder Beladungszuständen des Fahr­ zeugs erzeugt. Als mögliche Steuergrößen, die zur Erzeugung der überlagerten Lenkbewegung einzeln oder in Kombination be­ rücksichtigt werden können, nennt die DE 33 00 640 A1 die Fahrgeschwindigkeit, Gierwinkelgeschwindigkeit, Querbeschleu­ nigung, Längsbeschleunigung, Lenkraddrehwinkel, Lenkradwinkel­ geschwindigkeit sowie beispielsweise Reifeneigenschaften, Achslast, Drosselklappenstellung des Vergasers, Bremsdruck, Raddifferenzdrehzahl, Anhängelasten und Achslasten.

Die DE 39 24 324 A1 offenbart ein als Kugelumlaufgetriebe aus­ gebildetes Lenkgetriebe, durch das unabhängig von einem vom Lenkradeinschlag gebildeten Lenkwinkel durch einen zweiten Eingang eine zusätzliche Lenkbewegung eingeleitet werden kann. Dadurch wird die Lenkübersetzung des Lenkgetriebes veränderlich. Als Eingangsgrößen zur Berechnung des vom Lenkradein­ schlag unabhängigen Lenkwinkels nennt die DE 39 24 324 A1 den Lenkradwinkel, die Lenkgeschwindigkeit, die Fahrgeschwindig­ keit, die Fahrzeugbeschleunigung in Längs- und Querrichtung, die Seitenwindgeschwindigkeit, die Straßenneigung, die Bela­ dung sowie das Antriebsdrehmoment.

Hinsichtlich der Verarbeitung der Eingangsgrößen zu einer Steuergröße für die überlagerte Lenkbewegung gehen die DE 33 00 640 A1 und die DE 39 24 324 A1 nicht über die DE 39 30 445 A1 hinaus.

Hinsichtlich einer verbesserten Manövrierfähigkeit oder Lenk­ barkeit eines Automobils bei Kurvenfahrt bzw. einer Wende des Automobils werden den weiteren Ausführungen die folgenden Be­ trachtungen vorangestellt:
Fig. 8 der beigefügten Zeichnungen zeigt das Verhältnis zwischen dem Lenkradwinkel und der Lateralbeschleunigung eines Kraftfahrzeugs für den Fall, daß das Kraftfahrzeug eine kreisförmige Wende macht oder eine kreisförmige Kurve durchfährt, die einen konstanten Radius hat. Die als durch­ gezogene Linie gezeichnete Charakteristik-Kurve repräsen­ tiert ein Untersteuerungsverhalten (US), das eine Vergröße­ rung des Lenkradwinkels erforderlich macht, wenn die Sei­ tenbeschleunigung des Kraftfahrzeugs infolge einer Ver­ größerung der Fahrzeuggeschwindigkeit vergrößert wird. Die als gestrichelte Linie gezeichnete Charakteristik-Kurve re­ präsentiert ein Übersteuerungsverhalten (OS), das eine Ver­ kleinerung des Lenkradwinkels erforderlich macht, wenn die Seitenbeschleunigung des Kraftfahrzeugs infolge einer Ver­ größerung der Fahrzeuggeschwindigkeit vergrößert wird. So­ fern das Kraftfahrzeug ein Untersteuerungsverhalten oder ein Übersteuerungsverhalten aufweist, sollte daher der Lenkradwinkel in einem von der Seitenbeschleunigung abhän­ gigen Ausmaß korrigiert werden, so daß das Kraftfahrzeug insbesondere eine gleichbleibend kreisförmige Wende macht. Es ist wünschenswert, daß der Lenkradwinkel im wesentlichen konstant bleibt, wie dies durch die Strich-Punkt-Linien-Kurve angedeutet ist, die ein ideales Verhalten repräsentiert.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei der ein erheblicher Unterschied zwischen der aktuellen Gier­ winkelgeschwindigkeit und der Ziel-Giergeschwindigkeit rasch beseitigt werden kann und welche so die Fahrsicherheit des die Vorrichtung tragenden Fahrzeugs erhöht.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine gattungsgemäße Lenkvorrich­ tung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.

Gemäß einer Ausführungsform wird eine Lenkvorrichtung zur Lenkung eines Kraftfahrzeugs angegeben, umfassend ein Lenkrad, ein lenk­ bares Straßenrad, einen Lenkwinkelverhältnis-Änderungsme­ chanismus zur Änderung eines Lenkwinkelverhältnisses zwi­ schen einem ersten Winkel, um den das Lenkrad gedreht ist, und einem zweiten Winkel, um den das lenkbare Straßenrad gelenkt ist, einen Lenkradwinkeldetektor zur Erfassung des ersten Winkels, einen Gierwinkelgeschwindigkeitsdetektor zur Erfassung einer aktuellen Gierwinkelgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, einen Ziel-Gierwinkelgeschwindigkeitsbe­ stimmer zur Erzeugung einer Ziel-Gierwinkelgeschwindigkeit auf der Basis des von dem Lenkradwinkeldetektor erfaßten ersten Winkels, und einen Lenkwinkelverhältnisregler zur Steuerung des Lenkwinkelverhältnis-Änderungsmechanismus zwecks Änderung des Lenkwinkelverhältnisses, um die von dem Gierwinkelgeschwindigkeitsdetektor erfaßte aktuelle Gier­ winkelgeschwindigkeit im wesentlichen der von dem Ziel- Gierwinkelgeschwindigkeitsbestimmer erzeugten Ziel-Gierwin­ kelgeschwindigkeit anzugleichen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ferner eine Lenkvorrichtung zur Lenkung eines Kraftfahrzeugs angegeben, umfassend ein Lenkrad, eine mit dem Lenkrad gekoppelte Eingangswelle, ein lenkba­ res Straßenrad, eine mit dem lenkbaren Straßenrad gekoppel­ te Ausgangswelle, einen zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle geschalteten Lenkwinkelverhältnis-Änderungs­ mechanismus zur Änderung eines Lenkwinkelverhältnisses zwi­ schen einem ersten Winkel, um den die Eingangswelle gedreht ist und einem zweiten Winkel, um den die Ausgangswelle ge­ lenkt ist, einen Lenkradwinkeldetektor zur Erfassung des ersten Winkels, einen Ausgangswellenwinkeldetektor zur Er­ fassung des zweiten Winkels, einen Gierwinkelgeschwindig­ keitsdetektor zur Erfassung einer aktuellen Gierwinkelge­ schwindigkeit des Kraftfahrzeugs, einen Ziel-Gierwinkelge­ schwindigkeitsbestimmer zur Erzeugung einer Ziel-Gierwin­ kelgeschwindigkeit auf der Basis des von dem Lenkradwinkel­ detektor erfaßten ersten Winkels und einen Lenkwinkelver­ hältnisregler zur Steuerung des Lenkwinkelverhältnis-Ände­ rungsmechanismus zwecks Änderung des Lenkwinkelverhältnis­ ses, um die von dem Gierwinkelgeschwindigkeitsdetektor er­ faßte aktuelle Gierwinkelgeschwindigkeit im wesentlichen an die von dem Ziel-Gierwinkelgeschwindigkeitsbestimmer er­ zeugte Ziel-Gierwinkelgeschwindigkeit anzugleichen.

Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform wird ferner eine Lenkeinrich­ tung zur Lenkung eines Kraftfahrzeugs angegeben, umfassend ein Lenkrad, eine mit dem Lenkrad gekoppelte Eingangswelle, ein lenkbares Straßenrad, einen zwischen der Eingangswelle und dem lenkbaren Straßenrad geschalteten Lenkwinkelver­ hältnis-Änderungsmechanismus zur Änderung eines ein Lenk­ winkelverhältnisses zwischen einem ersten Winkel, um den die Eingangswelle gedreht ist, und einem zweiten Winkel, um den das lenkbare Straßenrad gelenkt ist, einen Lenkrad­ winkeldetektor zur Erfassung des ersten Winkels, einen Übersetzungverhältnissensor zur Erfassung des von dem Lenk­ winkelverhältnis-Änderungsmechanismus kontrollierten Lenk­ winkelverhältnisses, einen Gierwinkelgeschwindigkeitsdetek­ tor zur Erfassung einer aktuellen Gierwinkelgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, einen Ziel-Gierwinkelgeschwindigkeits­ bestimmer zur Erzeugung einer Ziel-Gierwinkelgeschwindig­ keit auf der Basis des von dem Steuerradwinkeldetektor er­ faßten ersten Winkels, und einen Lenkwinkelverhältnisregler zur Steuerung des Lenkwinkelverhältnis-Änderungsmechanismus zwecks Änderung des von dem Übersetzungsverhältnissensor erfaßten Lenkwinkelverhältnisses, um die von dem Gierwin­ kelgeschwindigkeitsdetektor erfaßte aktuelle Gierwinkelge­ schwindigkeit im wesentlichen der von dem Ziel-Gierwinkel­ geschwindigkeitsbestimmer erzeugten Ziel-Gierwinkelge­ schwindigkeit gleichzumachen.

Die oben beschriebenen und weitere Ziele, Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgen­ den, auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nehmenden, de­ taillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbei­ spielen der Erfindung ersichtlich.

Im Rahmen dieser Anmeldung wird im folgenden gleichbedeutend mit dem Begriff "Lenkvorrichtung" der Begriff "Lenkeinrich­ tung" verwendet.

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm einer Lenkeinrichtung nach der Erfindung mit variablem Lenkwinkelverhältnis.

Fig. 2 ist eine perspektivische Darstellung eines Lenk­ systems der Lenkeinrichtung.

Fig. 3 ist eine schematische Querschnittsansicht eines das Lenkwinkelverhältnis (Übersetzungsverhältnis) än­ dernden Mechanismus mit einem variablen Getrie­ beübersetzungsverhältnis.

Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm eines Steuerungssystems bzw. Regelungssystems.

Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht eines Lenksystems gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung.

Fig. 6A und 6B sind schematische Darstellungen, die zei­ gen, in welcher Weise ein das Lenkwinkelverhältnis (Übersetzungsverhältnis) variierender Mechanismus des Lenksystems nach Fig. 5 funktioniert.

Fig. 7 zeigt ein Blockdiagramm eines Steuerungssystems bzw. Regelungssystems gemäß einer weiteren Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 8 zeigt in einem Diagramm das Verhältnis zwischen dem Lenkradwinkel und der Seitenbeschleunigung eines Kraftfahrzeugs für den Fall, daß das Kraftfahrzeug eine kreisförmige Wende mit konstantem Radius macht.

Gemäß Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Lenkeinrichtung 1 mit einem variablen Lenkwinkelverhältnis an einem Kraft­ fahrzeug angebracht und umfaßt allgemein ein Lenksystem 2 und ein Regelungssystem 3.

Das Lenksystem 2 umfaßt ein Lenkrad 21 des Kraftfahrzeugs, eine mit dem Lenkrad 21 gekoppelte Eingangswelle 22, einen Lenkmechanismus 23 zur Lenkung lenkbarer Straßenräder des Kraftfahrzeugs, eine mit dem Lenkmechanismus 23 verbundene Ausgangswelle 24 und einen das Lenkwinkelverhältnis (Über­ setzungsverhältnis) ändernden Mechanismus 25, der zwischen der Eingangswelle 22 und der Ausgangswelle 24 vorgesehen ist und damit in Verbindung steht.

Das Regelungssystem oder Kontrollsystem 3 umfaßt einen Lenkradwinkeldetektor 31 zur Erfassung eines Drehwinkels des Lenkrades 21, d. h. eines Winkels, um den das Lenkrad 21 gedreht wird, einen Gierwinkelgeschwindigkeitsdetektor 32 zur Erfassung einer Gierwinkelgeschwindigkeit des Kraft­ fahrzeugs und eine Steuereinrichtung bzw. Regelungseinrich­ tung 33 zur Ausgabe eines Lenkwinkelverhältnis-Befehlssi­ gnals auf der Basis detektierter Signale von dem Lenkrad­ winkeldetektor 31 und dem Gierwinkelgeschwindigkeitsdetek­ tor 32.

Die Regelungseinrichtung 33 umfaßt einen Ziel-Gierwinkelge­ schwindigkeitsbestimmer 34, einen Fehlerkalkulator 35 und einen Lenkwinkelverhältnisregler 36.

Der Ziel-Gierwinkelgeschwindigkeitsbestimmer 34 erzeugt ein Signal 34a, das eine Ziel-Gierwinkelgeschwindigkeit ϕT repräsentiert, welches auf einem detektierten Signal 31a basiert, das einen Drehwinkel θ1 von dem Lenkradwinkelde­ tektor 31 repräsentiert. Der Ziel-Gierwinkelgeschwindig­ keitsbestimmer 34 umfaßt eine Umrechnungstabelle oder Kon­ versionstabelle (Speicher), die vorgewählte Ziel-Gierwin­ kelgeschwindigkeitsdaten entsprechend Drehwinkeln des Lenk­ rades 21 speichert, oder eine Berechnungseinheit zur Be­ rechnung einer Ziel-Gierwinkelgeschwindigkeit entsprechend einem Drehwinkel des Lenkrades 21 auf der Grundlage einer gespeicherten Funktion.

Der Fehlerkalkulator 35 erzeugt ein Signal 35a, das kenn­ zeichnend ist für die Differenz oder den Fehler zwischen dem Signal 34a, das eine Ziel-Gierwinkelgeschwindigkeit ϕT repräsentiert, und einem Signal 32a, das eine von dem Gier­ winkelgeschwindigkeitsdetektor 32 erfaßte aktuelle Gierwin­ kelgeschwindigkeit ϕ repräsentiert.

Der Lenkwinkelverhältnisregler 36 erzeugt ein Lenkwinkel­ verhältnis-Befehlssignal 36a auf der Basis des Signals 35a von dem Fehlerkalkulator 35 und gibt das Lenkwinkelverhält­ nis-Befehlssignal 36a an den das Lenkwinkelverhältnis ändernden Mechanismus 25 ab.

Nachstehend wird die Betriebsweise der in Fig. 1 gezeigten Lenkeinrichtung 1 beschrieben.

Auf der Basis des von dem Lenkradwinkeldetektor 31 erfaßten eingeschlagenen Lenkwinkels θ1 des Lenkrades 21 erzeugt der Ziel-Gierwinkelgeschwindigkeitsbestimmer 34 eine Ziel-Gier­ winkelgeschwindigkeit ϕT, die für das Kraftfahrzeug bei dem eingeschlagenen Drehwinkel θ1 gewünscht ist, und gibt diese Ziel-Gierwinkelgeschwindigkeit aus. Der Fehlerkalkulator 35 gibt die Differenz zwischen der von dem Gierwinkelgeschwin­ digkeitsdetektor 32 erfaßten aktuellen Gierwinkelgeschwindigkeit f und der Ziel-Gierwinkelgeschwindigkeit ϕT aus. Der Lenkwinkelverhältnisregler 36 variiert das Lenkwin­ kelverhältnis (Übersetzungsverhältnis) des das Lenkwinkel­ verhältnis ändernden Mechanismus 25 auf der Basis des Betrags und des Vorzeichens der Differenz oder des Fehlers.

Bei Änderung des Lenkwinkelverhältnisses wird der Lenkwin­ kel des Kraftfahrzeugs geändert, selbst wenn der einge­ schlagene Drehwinkel des Lenkrades 21 gleich bleibt. Die Ziel-Gierwinkelgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs wird da­ her geändert und ebenso das detektierte Signal 32a von dem Gierwinkelgeschwindigkeitsdetektor 32. Das Regelungssystem 3 steuert den das Lenkwinkelverhältnis ändernden Mechanis­ mus 25 über eine Rückkopplungsschleife, so daß die Diffe­ renz zwischen der aktuellen Gierwinkelgeschwindigkeit ϕ und der Ziel-Gierwinkelgeschwindigkeit ϕT eliminiert wird.

So wird beispielsweise die Seitenbeschleunigung des Kraft­ fahrzeugs größer, falls die Geschwindigkeit des Fahrzeugs bei konstantem Drehwinkel des Lenkrades 21 vergrößert wird, während das Kraftfahrzeug eine kreisförmige Wende mit einem konstanten Radius macht. Falls das Kraftfahrzeug Frontan­ trieb und einen Frontmotor hat, so tendiert es bei Ver­ größerung des Antriebsdrehmomentes des Kraftfahrzeugs zu einem Untersteuerungsverhalten, wie dies durch die durchge­ zogen gezeichnete Charakteristik-Kurve in Fig. 8 angedeutet ist, da die Kurvenkraft oder Seitenführungskraft vermindert und der Schwerpunkt des Kraftfahrzeugs in einem vorderen Bereich des Kraftfahrzeugs positioniert ist. Bei Verminde­ rung der Gierwinkelgeschwindigkeit ϕ des Kraftfahrzeugs wird das Ausgangssignal 35a von dem Fehlerkalkulator 35 vergrößert. Der Lenkwinkelverhältnisregler 36 vergrößert nun das Lenkwinkelverhältnis des das Lenkwinkelverhältnis ändernden Mechanismus 25. Selbst wenn der Drehwinkel des Lenkrades 21 gleich bleibt, wird daher der eingeschlagene Lenkwinkel der lenkbaren Straßenräder vergrößert, und das Lenkverhalten des Kraftfahrzeugs nähert sich dem idealen Lenkverhalten, wie dies in Fig. 8 durch die strichpunktier­ te Charakteristik-Kurve angedeutet ist.

Falls das Kraftfahrzeug Hinterradantrieb und einen Frontmo­ tor hat, tendiert es aufgrund stärkeren Rutschverhaltens bzw. Schlupfes der hinteren Straßenräder zu einem Übersteu­ erungsverhalten, wie dies durch die als gestrichelte Linie gezeichnete Charakteristik-Kurve in Fig. 8 angedeutet ist. Bei Vergrößerung der Gierwinkelgeschwindigkeit ϕ des Kraft­ fahrzeugs wird das Ausgangssignal 35a von dem Fehlerkalku­ lator 35 verkleinert. Der Lenkwinkelverhältnisregler 36 vermindert daher das Lenkwinkelverhältnis des das Lenkwin­ kelverhältnis ändernden Mechanismus 25. Der Lenkwinkel der lenkbaren Straßenräder wird verkleinert, und das Lenk­ verhalten des Kraftfahrzeugs nähert sich dem Idealverhal­ ten, wie dies durch die als Strich-Punkt-Linie gezeichnete Charakteristik-Kurve in Fig. 8 angedeutet ist.

Die oben beschriebene Lenkwinkelverhältnisregelung wird auch dann bewirkt, wenn die Gierwinkelgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs sich infolge eines geänderten Reibungsko­ effizienten der Straße ändert, ungeachtet dessen, ob das Kraftfahrzeug ein frontangetriebenes Fahrzeug mit Frontmo­ tor oder ein heckangetriebenes Fahrzeug mit Frontmotor ist.

Spezifische Details der Lenkeinrichtung 1 werden nachste­ hend unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 4 beschrieben.

Fig. 2 zeigt das Lenkrad 21, die Eingangswelle 22, den Lenkmechanismus 23, die Ausgangswelle 24 und einen das Lenkwinkelverhältnis (Übersetzungsverhältnis) ändernden Mechanismus 25A mit einem variablen Getriebeübersetzungs­ verhältnis.

Lenkkräfte von dem Steuerrad 21 werden über die Eingangs­ welle 22 auf den das Lenkwinkelverhältnis ändernden Mecha­ nismus 25A ausgeübt. Die Eingangswelle 22 ist mit einem Lenkradwinkeldetektor 31A zur Erfassung des Winkels verse­ hen, um den sich die Eingangswelle 22 dreht, d. h. des Dreh­ winkels θ1 des Lenkrads 21. Die Ausgangswelle 24 ist mit einem Ausgangswellenwinkeldetektor 37 zur Erfassung eines Winkels θ2, um den sich die Ausgangswelle 24 dreht, kombi­ niert.

Der Lenkradwinkeldetektor 31A und der Ausgangswellenwinkel­ detektor 37 umfassen jeweils einen Drehkodierer oder Dreh­ winkeldetektor zur Erzeugung eines Impulssignals auf eine Winkelbewegung um einen vorbestimmten Winkel hin. Ausgangs­ signale von dem Lenkradwinkeldetektor 31A und dem Ausgangs­ wellenwinkeldetektor 37 werden mittels jeweiliger - später beschriebener - Signalprozessoren in einer Regelungseinrich­ tung (vgl. Fig. 4) verarbeitet, um die Signale zu erzeugen, die den Drehwinkel θ1 des Lenkrads 21 und den Drehwinkel θ2 der Ausgangswelle 24 repräsentieren. Der Lenkradwinkelde­ tektor 31A und der zugeordnete Signalprozessor dienen zu­ sammen als Steuerradwinkeldetektor 31, wie er in Fig. 1 ge­ zeigt ist.

Bei der Einrichtung gemäß Fig. 2 werden die Ausgangskräfte von der Ausgangswelle 24 durch ein Universalgelenk 41 oder Doppelgelenk, eine Zwischenwelle 42 und ein Universalgelenk 43 oder Doppelgelenk zu einem Zahnstangenantriebsmechanis­ mus 44 übertragen. Der Zahnstangenantriebsmechanismus 44 umfaßt ein mit dem Universalgelenk 43 gekoppeltes Ritzel 44a und einen Zahnstangenschaft 45, der eine mit dem Ritzel 44a kämmende Verzahnung 44b aufweist. Der Zahnstangenan­ triebsmechanismus 44 wandelt die Drehung des Universalge­ lenks 43 in eine Axialbewegung des Zahnstangenschaftes 45 um. Die Axialbewegung des Zahnstangenschaftes 45 wird über ein Kugelgelenk 46, ein Verbindungsgestänge 47, ein Kugel­ gelenk 48 und ein Knie 49 oder Gelenk 49 zu einem lenkba­ ren Straßenrad 50 übertragen, das dann gelenkt wird, um die Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs zu ändern.

Der das Steuerwinkelverhältnis ändernde Mechanismus 25A umfaßt einen mit der Eingangswelle 22 gekoppelten ersten Planetengetriebemechanismus 51, einen mit der Ausgangswelle 24 gekoppelten zweiten Planetengetriebemechanismus 52 und einen Motor 53 für die Bereitstellung einer Bewegung zur Änderung des Getriebeübersetzungsverhältnisses des das Steuerwinkelverhältnis ändernden Mechanismus 25A. Der zweite Planetengetriebemechanismus 52 erhält Trägerdrehung von dem ersten Planetengetriebemechanismus 51.

Genauer betrachtet bedeutet dies, wie Fig. 3 zeigt: Der erste Planetengetriebemechanismus 51 umfaßt ein erstes Sonnenrad 51a, das mit der Eingangswelle 22 verbunden ist, eine Vielzahl von ersten Planetenzahnrädern 51b, die um das erste Sonnenrad 51a und in Eingriff damit angeordnet sind, einen Träger, an dem die ersten Planetenzahnräder 51b dreh­ bar gehalten sind, ein erstes Hohlrad 51c, das um die ersten Planetenzahnräder 51b in Eingriff damit angeordnet ist und ein Schneckenrad 54 an seiner äußeren Umfangsflä­ che. Der zweite Planetengetriebemechanismus 52 umfaßt ein zweites Sonnenrad 52a, das mit der Ausgangswelle 24 verbun­ den ist, eine Vielzahl von zweiten Planetenzahnrädern 52c, die um das zweite Sonnenrad 52a in Eingriff damit angeord­ net und drehbar an dem Träger 51c gehalten sind, und ein zweites Hohlrad 62d, das um die zweiten Planetenzahnräder 52b in Eingriff damit angeordnet und gegen Rotation gesi­ chert ist.

Der erste Planetengetriebemechanismus 51 und der zweite Planetengetriebemechanismus 52 haben das gleiche Geschwindigkeitsuntersetzungsverhältnis.

Der Motor 53 hat eine Ausgangswelle mit einer integral daran angebrachten Getriebeschnecke 53a, die mit dem Schneckenrad 54 des ersten Planetengetriebemechanismus 51 kämmt.

Wenn der Motor 53 abgeschaltet ist, werden die Lenkkräfte von dem Lenkrad 21 über die Eingangswelle 22, das erste Sonnenrad 51a, die ersten Planetenzahnräder 51b, den Träger 51c, die zweiten Planetenzahnräder 52c und das zweite Sonnenrad 52a zu der Ausgangswelle 24 übertragen. Da der erste Planetengetriebemechanismus 51 und der zweite Plane­ tengetriebemechanismus 52 das gleiche Untersetzungsverhält­ nis aufweisen, ist der Drehwinkel θ1 der Eingangswelle 22 gleich dem Drehwinkel θ2 der Ausgangswelle 24.

Wenn der Motor 53 in Betrieb gesetzt ist, um das Schnecken­ rad 54 und somit das erste Hohlzahnrad 51d in die gleiche Richtung wie die Eingangswelle 22 und schneller als die Eingangswelle 22 zu drehen, wird der Träger 51c schneller in dieselbe Richtung gedreht. Als Folge wird das zweite Sonnenrad 52a von den zweiten Planetenzahnrädern 52c dazu veranlaßt, sich in die gleiche Richtung wie und schneller als das erste Sonnenrad 51a zu drehen. Folglich ist der Drehwinkel θ2 der Ausgangswelle 24 größer als der Drehwin­ kel θ1 der Eingangswelle 22 in der gleichen Richtung. Das Übersetzungsverhältnis des das Lenkwinkelverhältnis ändern­ den Mechanismus 25A wird somit vergrößert. Wenn der Mo­ tor 53 im Gegensatz dazu in Betrieb gesetzt ist, um das Schneckenrad 54 in entgegengesetzter Richtung zu und schneller als die Eingangswelle 22 zu drehen, wird der Trä­ ger 51c langsamer in die gleiche Richtung gedreht. Als Fol­ ge wird das zweite Sonnenrad 52a von den zweiten Planeten­ zahnrädern 52c dazu veranlaßt, sich in die gleiche Richtung wie und langsamer als das erste Sonnenrad 51a zu drehen. Folglich ist der Drehwinkel θ2 der Ausgangswelle 24 kleiner als der Drehwinkel θ1 der Eingangswelle 22 in gleicher Richtung. Das Übersetzungsverhältnis des das Lenkwinkelver­ hältnis ändernden Mechanismus 25A wird somit verklei­ nert.

Ein Regelungssystem 3A entsprechend dem in Fig. 1 gezeig­ ten Regelungssystem 3 ist in Fig. 4 als Blockschaltbild gezeichnet. Das Regelungssystem 3A umfaßt eine Regelungs­ einrichtung 33A entsprechend der in Fig. 1 gezeigten Rege­ lungseinrichtung 33. Die Regelungseinrichtung 33A weist einen Signalprozessor 61 zur Erzeugung eines den Drehwinkel des Lenkrades 21 repräsentierenden Signals θ1 auf der Basis des detektierten Signals von dem Lenkradwinkeldetektor 31A und einen Signalprozessor 62 zur Erzeugung eines den Dreh­ winkel der Ausgangswelle 24 repräsentierenden Signals θ2 auf der Basis des detektierten Signals von dem Ausgangswel­ lenwinkeldetektor 37 auf.

Das Regelungssystem 3A weist ferner einen Fahrzeuggeschwin­ digkeitsdetektor 63 zur Erfassung der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs sowie den Gierwinkelgeschwindigkeitsdetektor 32 auf.

Die Regelungseinrichtung 33a umfaßt ferner eine erste, zweite, dritte und vierte Tabelle T1-T4 (Speicher), einen ersten Addierer 64 und einen zweiten Addierer 65, einen Multiplizierer 66 und einen Motortreiber 36A entsprechend dem Lenkwinkelverhältnisregler 36 gemäß Fig. 1.

Die erste Tabelle T1, die als der Ziel-Gierwinkelgeschwin­ digkeitsbestimmer 34 gemäß Fig. 1 dient, speichert vorbe­ stimmte Ziel-Gierwinkelgeschwindigkeitsdaten ϕT in Bezie­ hung zu Drehwinkeln θ1 des Lenkrades 21 und Fahrzeuggeschwindigkeiten V.

Die zweite Tabelle T2 speichert vorbestimmte Ziel-Drehwin­ keldaten θ2T für die Ausgangswelle 24 in Beziehung zu Dreh­ winkeln θ1 des Lenkrades 21. Ein mit einem Drehwinkel θ1 des Lenkrads 21 korrespondierender Ziel-Drehwinkel θ2T für die Ausgangswelle 24 wird aus der zweiten Tabelle T2 erhal­ ten.

Die dritte Tabelle T3 speichert vorbestimmte Daten θ2P in Beziehung zu Ausgangswellendrehwinkeln θ2. Die dritte Ta­ belle T3 liefert Daten θ2P, die proportional zu einem be­ stimmten Ausgangswellendrehwinkel θ2 sind. Die dritte Ta­ belle T3 kann durch eine Berechnungseinheit ersetzt sein, die Daten θ2P berechnet, die proportional zu einem bestimm­ ten Ausgangswellendrehwinkel θ2 sind.

Der erste Addierer 64 dient als Fehlerkalkulator 35, wie er in Fig. 1 gezeigt ist. Der erste Addierer 64 gibt die Differenz Δϕ(Δϕ = ϕT - ϕ) zwischen einer Ziel-Gierwinkelge­ schwindigkeit ϕT aus der ersten Tabelle T1 und einer aktu­ ellen Gierwinkelgeschwindigkeit ϕ aus. Die Differenz oder der Fehler Δϕ wird der vierten Tabelle T4 zugeführt.

Die vierte Tabelle T4 speichert Korrekturkoeffizienten k1 zur Korrektur der Ausgangsdaten θ2P von der dritten Tabelle T3 auf der Basis des Betrags der Differenz oder des Fehlers Δϕ und seines Vorzeichens.

Der Multiplizierer 66 erzeugt das Produkt k1 . θ2P aus den Ausgangsdaten θ2P von der dritten Tabelle T3 und einem Koeffizienten k1 aus der vierten Tabelle T4. Das Produkt k1 . θ2P von dem Multiplizierer 66 wird einem Eingang des zweiten Addierers 65 zugeführt.

Der Ziel-Drehwinkel θ2T für die Ausgangswelle 24 wird von der zweiten Tabelle T2 an den anderen Eingang des zweiten Addierers 65 abgegeben. Der zweite Addierer 65 bestimmt die Differenz zwischen dem Ziel-Drehwinkel θ2T für die Aus­ gangswelle 24 und dem Produkt k1 . θ2P von dem Multiplizierer 66 und gibt ein Differenz- oder Fehlerausgangssignal 65a an den Motortreiber 36A ab.

Auf der Basis des bereitgestellten Differenz- oder Fehler­ ausgangssignals 65a regelt der Motortreiber 36A einen elektrischen Strom zur Speisung des Motors 53, um auf diese Weise die Drehgeschwindigkeit des Motors 53 zum Zwecke der Änderung des Übersetzungsverhältnisses des das Lenkwinkel­ verhältnis ändernden Mechanismus 25A zu steuern.

Der Motor 53 steht mit einem Drehgeschwindigkeitsdetektor 53b zur Erfassung der Drehgeschwindigkeit des Motors 53 und zur Erzeugung eines Drehgeschwindigkeitssignals 53c in Verbindung, das kennzeichnend ist für die detektierte Dreh­ geschwindigkeit. Der Motortreiber 36A kontrolliert den Motor 53 über eine Rückkopplungsschleife auf der Basis des Drehgeschwindigkeitssignals 53c von dem Drehgeschwindig­ keitsdetektor 53b, um eine bestimmte Drehgeschwindigkeit zu halten, damit ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis er­ reicht wird.

Alternativ kann der aktuelle Strom des Motors 53 mittels eines Stromdetektors detektiert werden, und der Motortrei­ ber 36A kann einen Strom zu dem Motor 53 liefern, um ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis vermittels einer Rück­ kopplungsschleife auf der Grundlage des detektierten Stro­ mes zu erreichen.

Die in den Fig. 2 bis 4 gezeigte Lenkeinrichtung arbeitet wie folgt:
Wie beispielsweise in Tabelle T2 in Fig. 4 angedeutet, sind Ziel-Drehwinkeldaten θ2T für die Ausgangswelle 24 nicht­ linearer Art angesichts von Charakteristiken des Kraftfahr­ zeugs, etwa Frontmotor/Frontantriebs-Fahrzeugeigenschaften oder Frontmotor/Heckantriebs-Fahrzeugeigenschaften, und um gewünschte Manövrierbarkeitseigenschaften zu erreichen, d. h. ein stärkeres Lenkverhalten mit einem größeren Überset­ zungsverhältnis, wenn das Kraftfahrzeug mit kleinerer Ge­ schwindigkeit fährt, und ein beständigeres Lenkverhalten mit einem kleinen Übersetzungsverhältnis, wenn das Kraft­ fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt. Dies kommt daher, daß in einem unteren Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich größe­ re Lenkwinkel gebraucht werden und in einem höheren Fahr­ zeuggeschwindigkeitsbereich kleinere Lenkwinkel gebraucht werden.

Wenn sich die Gierwinkelgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in bezug auf eine Ziel-Gierwinkelgeschwindigkeit infolge einer Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit V und des Rut­ schens des Straßenrades ändert, während das Fahrzeug eine kreisförmige Wende mit konstantem Radius macht, werden die Ausgangsdaten θ2P von der dritten Tabelle T3 auf der Basis des Koeffizienen k1 von der Tabelle T4 korrigiert, d. h. vergrößert oder verkleinert.

Genauer betrachtet bedeutet dies, daß das Kraftfahrzeug in bezug auf den Wendekreis radial auswärts versetzt wird, wenn das Antriebsdrehmoment des Kraftfahrzeugs während einer kreisförmigen Wende mit konstantem Radius größer wird. Die Ziel-Gierwinkelgeschwindigkeit ϕT bleibt ungeän­ dert, da der Drehwinkel θ1 des Steuerrades 21 gleichbleibt. Da sich jedoch die aktuelle Gierwinkelgeschwindigkeit ϕ ändert, wird der Fehler Δϕ positiv, wodurch die vierte Tabelle T4 veranlaßt wird, einen Koeffizienten k1 < 1.0 auszugeben.

Demgemäß wird das Produkt k1 . θ2P von dem Multiplizierer 66 verkleinert. Der Drehwinkel θ2 der Ausgangswelle 24 wird vergrößert, was zu einer Vergrößerung des Lenkwinkels der lenkbaren Straßenräder führt. Dadurch wird verhindert, daß der Drehwinkel θ1 des Lenkrades 21 vergrößert wird. Die Lenkeinrichtung arbeitet in der gleichen Weise, wenn die Straßenräder rutschen. Wie bei dem in Fig. 1 gezeigten grundsätzlichen Aufbau bestimmt das Regelungssystem 3A daher eine Ziel-Gierwinkelgeschwindigkeit ϕT auf der Basis des detektierten Signals θ1 und steuert das Übersetzungs­ verhältnis des das Lenkwinkelverhältnis ändernden Mechanis­ mus 25A, um die Differenz Δϕ zwischen der Ziel-Gierwinkel­ geschwindigkeit ϕT und der aktuellen Gierwinkelgeschwindig­ keit ϕ zu beseitigen.

Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit während des Durchfahrens einer Wende mit konstantem Radius größer wird, werden das Antriebsdrehmoment und auch die Seitenbeschleunigung des Kraftfahrzeugs vergrößert. Soweit der Drehwinkel θ1 des Lenkrades 21 unverändert bleibt, steuert das Regelungssy­ stem 3A jedoch den Motor 53 unter Verwendung der Ziel-Gier­ winkelgeschwindigkeit ϕT, die infolge einer Vergrößerung der Fahrzeuggeschwindigkeit geändert worden ist.

Die in den Fig. 2 bis 4 gezeigte Lenkeinrichtung kann daher das Kraftfahrzeug steuern, um die ideale Charakteristik- Kurve zu erreichen, die in Fig. 8 für den grundsätzlichen Aufbau gemäß Fig. 1 durch die Strich-Punkt-Linie angedeutet ist.

Ein Lenksystem gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 5, 6A und 6B beschrieben. Teile in den Fig. 5, 6A und 6B, die mit in Fig. 2 gezeigten Teilen identisch sind, sind durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet und werden nicht de­ tailliert beschrieben.

Wie Fig. 5 zeigt, umfaßt das Lenksystem einen das Lenkwin­ kelverhältnis (Übersetzungsverhältnis) ändernden Mechanis­ mus 25B mit einem variablen Übersetzungsverhältnis, der einen ersten Langschaft 71, einen in Abstand unterhalb von dem ersten Langschaft 71 parallel zu diesem angeordneten zweiten Langschaft 72, einen den ersten Langschaft 71 und den zweiten Langschaft 72 verbindenden vertikalen Hebel 73, der eine axial beweglich daran angebrachten Drehgelenkträ­ ger 73a aufweist, einen Schraubmechanismus oder Spindelme­ chanismus 74 zur Bewegung des Drehgelenkträgers 73a an und längs dem Hebel 73 und einen Motor 53 zur Drehung des Spin­ delmechanismus 74.

Die mit dem Lenkrad 21 verbundene Eingangswelle 22 ist mit dem Steuerradwinkeldetektor 31 kombiniert, der den Drehwin­ kel θ1 des Lenkrads 21 erfaßt.

Der erste Langschaft 71 weist nahe einem seiner Enden eine Zahnstangenverzahnung 75b auf. Ein Zahnstangenantriebsme­ chanismus 75 umfaßt ein Ritzel 75a, das in Eingriff mit der Verzahnung 75b gehalten und mit der Eingangswelle 22 gekop­ pelt ist. Lenkkräfte von dem Lenkrad 21 werden über die Eingangswelle 22 und das Ritzel 75a zu der Zahnstangenver­ zahnung 75b übertragen, wodurch eine Axialbewegung des ersten Langschaftes 71 bewirkt wird.

Ein erster Halteschaft 76 (Ösenschaft 76) ist drehbar an dem ersten Langschaft 71 nahe an dessen anderem Ende ange­ bracht. Der Hebel 73 hat ein erstes zylindrisches Element 73b, das verschiebbar in dem ersten Halteschaft 76 einge­ paßt ist, und ein zweites zylindrisches Element 73c, das koaxial mit dem ersten zylindrischen Element 73b gekoppelt ist. Das zweite zylindrische Element 73c ist verschiebbar in einem zweiten Halteschaft 77 (Ösenschaft 77) eingepaßt, der drehbar an dem zweiten Langschaft 72 angebracht ist. Der Drehgelenkträger 73a ist drehbar an einer Mutter 74a des Spindelmechanismus 74 gelagert. Der Spindelmechanismus 74 hat eine Spindel 74b, die durch die Mutter 74a hindurch­ geschraubt ist.

Der Motor 53 hat eine Ausgangswelle, die betriebsmäßig mit der Spindel 74b über einen Kegelradgetriebemechanismus 78 gekoppelt ist.

In den Fig. 6A und 6B ist illustriert, in welcher Weise der das Lenkwinkelverhältnis ändernde Mechanismus 25B funktio­ niert.

Abhängig von der Position des Drehgelenkträgers 73a kann eine axiale Verschiebung L1 des ersten Langschaftes 71 in eine axiale Verschiebung L2 des zweiten Langschaftes 72 um­ gewandelt werden, wie dies in Fig. 6A gezeigt ist, oder in eine axiale Verschiebung L3 des zweiten Langschaftes 72, wie dies in Fig. 6B gezeigt ist. Die axiale Verschiebung des zweiten Langschaftes 72 wird über das Universalgelenk 46, das Verbindungsgestänge 47, das Kugelgelenk 48 und das Knie oder Gelenk 49 auf das lenkbare Straßenrad 50 übertra­ gen, um dadurch das lenkbare Straßenrad 50 zu lenken.

Die Drehung des Motors 53 wird über den Getriebemechanismus 78 zu der Spindel 74b des Spindelmechanismus 74 übertragen. Die vertikale Position der Mutter 74a, d. h. des Drehgelenk­ trägers 73a, in bezug auf den ersten Langschaft 71 und den zweiten Langschaft 72, korrespondiert mit dem Übersetzungs­ verhältnis des das Lenkwinkelverhältnis ändernden Mechanis­ mus 25B. Der Mutter 74a ist ein Getriebeübersetzungsverhältnissensor 79 zugeordnet, der ein Signal R ausgibt, wel­ ches für das Übersetzungsverhältnis des das Lenkwinkelver­ hältnis ändernden Mechanismus 25B kennzeichnend ist.

Fig. 7 zeigt als Blockschaubild ein Regelungssystem 3B gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung. Teile in Fig. 7, die mit in Fig. 4 gezeigten Tei­ len identisch sind, sind mit entsprechend gleichen Bezugs­ zeichen gekennzeichnet und werden nicht im Detail beschrie­ ben.

Das Regelungssytem 3B wird mit detektierten Signalen von dem Lenkradwinkeldetektor 31A, dem Gierwinkelgeschwindig­ keitsdetektor 32 und dem Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor 63 versorgt. Das Regelungssystem 3B erhält ferner das Si­ gnal R von dem Übersetzungsverhältnissensor 79.

Das Regelungssystem 3B umfaßt eine Regelungseinrichtung 33B, die eine fünfte Tabelle T5 aufweist, welche vorbestimmte Ziel-Gierwinkelgeschwindigkeitsdaten ϕT in Beziehung zu Drehwinkeln θ1 des Lenkrades 21 und zu Fahrzeuggeschwindig­ keiten V speichert bzw. enthält.

Die Steuereinrichtung 33B hat ferner eine sechste Tabelle T6, die Korrekturkoeffizienten k2 in Beziehung zu den Differenzen Δϕ(Δϕ = ϕT - ϕ) zwischen Ziel-Gierwinkelge­ schwindigkeiten ϕT und aktuellen Gierwinkelgeschwindigkei­ ten ϕ speichert bzw. enthält. Die in der sechsten Tabelle T6 gespeicherten Koeffizienten K2 sind in einer den in der vierten Tabelle T4 gemäß Fig. 4 gespeicherten Koeffizienten K1 entgegengesetzten Weise auf die Differenz Δϕ bezogen.

Die Regelungseinrichtung 33B umfaßt einen Addierer 81, der als der Fehlerkalkulator zur Berechnung der Differenz Δϕ(Δϕ = ϕT - ϕ) zwischen einer von der fünften Tabelle T5 gelieferten Ziel-Gierwinkelgeschwindigkeit ϕT und einer von dem Gierwinkelgeschwindigkeitsdetektor 32 gelieferten aktu­ ellen Gierwinkelgeschwindigkeit ϕ dient, und der die be­ rechnete Differenz Δϕ der sechsten Tabelle T6 zuführt. Der sechste Tabellenspeicher T6 (die sechste Tabelle T6) gibt dann ein Signal k2 . Δϕ aus, das für das Produkt aus der Dif­ ferenz Δϕ und einem entsprechenden Koeffizienten k2 kenn­ zeichnend ist.

In der Regelungseinrichtung 33B speichert eine Ziel-Überset­ zungsverhältnisdaten-Speichereinheit 84 vorbestimmte Ziel- Übersetzungsverhältnisdaten RT in Beziehung zu Lenkwinkeln. Die Ziel-Übersetzungsverhältnisdaten-Speichereinheit 84 gibt ein ausgewähltes Ziel-Übersetzungsverhältnis RT an einen Multiplizierer 82 ab.

Der Multiplizierer 82 erzeugt ein Signal RT . k2 . Δϕ, das das Produkt aus dem Ziel-Übersetzungsverhältnis RT von der Ziel-Übersetzungsverhältnisdaten-Speichereinheit 84 und dem Signal k2 . Δϕ von der sechsten Tabelle T6 angibt, und gibt das Signal RT . k2 . Δϕ an den Addierer 33 ab, der die Diffe­ renz zwischen dem Signal RT . k2 . Δϕ, und dem detektierten Signal R von dem Übersetzungsverhältnissensor 79 erzeugt. Das Differenzsignal von dem Addierer 83 wird an einen Mo­ tortreiber 36b abgegeben, um den Motor 53 zu betreiben. Das Regelungssystem 3B steuert bzw. regelt den Motor 53 somit über eine Rückkopplungsschleife, um die Differenz zwischen dem Signal RT . k2 . Δϕ und dem Übersetzungsverhältnissignal R zu eliminieren.

Die Lenkeinrichtung mit dem in Fig. 7 gezeigten Regelungs­ system 3B kann daher das Kraftfahrzeug steuern, um die ide­ ale Charakteristik-Kurve zu erreichen, die in Fig. 8 mit einer Strich-Punkt-Linie entsprechend für den grundsätzli­ chen Aufbau gemäß Fig. 1 gezeichnet ist.

Jede der Regelungseinrichtungen 33A, 33B kann mit Vorzug gegenüber dem die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentierenden Signal mit einem Signal versorgt werden, das die Seitenbe­ schleunigung des Kraftfahrzeugs repräsentiert, oder einem Signal, das den den Motor 53 durchfließenden Strom anzeigt.

Die Lenkeinrichtung kann mit einer Funktion zur Ausführung einer Fehlerdiagnose oder einer Funktion zur Rekonfigurie­ rung oder Selbstregenerierung bei einem Fehler ausgestattet sein.

Wie oben beschrieben, kann die Lenkeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung automatisch das Lenk-Übersetzungs­ verhältnis (Übersetzungsverhältnis) einstellen oder regeln, um die Ziel-Gierwinkelgeschwindigkeit zu erreichen. Der Lenkwinkel der lenkbaren Straßenräder wird daher automa­ tisch auf einen Winkel eingestellt, um eine Ziel-Gierwin­ kelgeschwindigkeit zu erzielen, selbst wenn der Fahrer des Kraftfahrzeugs den Drehwinkel des Lenkrades nicht nach­ stellt. Wenn beispielsweise das Kraftfahrzeug beschleunigt oder verzögert wird, während es eine kreisförmige Wende mit konstantem Radius macht, wird der Lenkwinkel der lenkbaren Straßenräder automatisch eingestellt bzw. berichtigt, so daß das Kraftfahrzeug eine Ziel-Gierwinkelgeschwindigkeit haben wird, welche auf dem Drehwinkel des Lenkrades ba­ sierend bestimmt wird.

Da der Fahrer den Drehwinkel des Lenkrades auf eine Be­ schleunigung oder Verzögerung des Kraftfahrzeugs oder auf Änderungen des Straßenzustandes hin nicht vergrößern oder verkleinern muß, ist die Manövrierfähigkeit oder Wendigkeit des Kraftfahrzeugs verbessert.

Wenngleich Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, die gegenwärtig als die bevorzugten Ausführungsformen angesehen werden, sollte es selbst­ verständlich sein, daß die Erfindung in anderen spezifi­ schen Formen ausführbar ist, ohne den wesentlichen Erfin­ dungscharakter zu verlassen. Die vorliegenden Ausführungs­ formen werden daher in jeder Beziehung als erläuternd und nicht als beschränkend betrachtet. Der Rahmen der Erfindung wird eher durch die beigefügten Ansprüche als durch die vorausgehende Beschreibung angegeben.

Die Erfindung kann gemäß einem Aspekt dahingehend zusammen­ gefaßt werden, daß eine Lenkeinrichtung zur Lenkung eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt wird, die einen Ziel-Gierwin­ kelgeschwindigkeitsbestimmer aufweist, der eine Ziel-Gier­ winkelgeschwindigkeit entsprechend einem Drehwinkel des Lenkrades ausgibt. Eine Reglereinheit erzeugt ein Lenkwin­ kelverhältnis-Befehlssignal auf der Basis der Differenz zwischen der aktuellen Gierwinkelgeschwindigkeit des Kraft­ fahrzeugs und der Ziel-Gierwinkelgeschwindigkeit und kon­ trolliert einen das Lenkwinkelverhältnis ändernden Mecha­ nismus, um ein Lenkwinkelverhältnis zu variieren, damit die aktuelle Gierwinkelgeschwindigkeit im wesentlichen der Ziel-Gierwinkelgeschwindigkeit angeglichen wird.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Lenkung eines lenkbaren Straßenrads (50) eines Kraftfahrzeugs um einen Lenkwinkel (θ2) in Abhän­ gigkeit von einem Drehwinkel (θ1) eines Lenkrads (21) unter Berücksichtigung einer aktuellen Gierwinkelge­ schwindigkeit (Φ) des Kraftfahrzeugs, in der die aktuelle Gierwinkelgeschwindigkeit (Φ) mit einer aus dem Drehwin­ kel (θ1) abgeleiteten Ziel-Gierwinkelgeschwindigkeit (ΦT) verglichen und der Lenkwinkel (θ2) in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis gesteuert wird, gekennzeichnet durch einen mit der aktuellen Gierwinkel­ geschwindigkeit (Φ) und der Ziel-Gierwinkelgeschwindig­ keit (ΦT) gesteuerten Fehlerkalkulator (35; 64; 82), der auf der Basis einer Differenz (ΦT - Φ) der beiden Gier­ winkelgeschwindigkeiten (ΦT, Φ) unter Berücksichtigung des Betrags und des Vorzeichens dieser Differenz (ΦT - Φ) den Lenkwinkel (θ2) im Sinne einer Beseitigung dieser Differenz (ΦT - Φ) steuert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Lenkwinkelverhältnis-Änderungsmechanismus (25, 25A), der eine an das Lenkrad (21) gekoppelte Eingangswelle (22), eine an einem Lenkmechanismus (23) des Straßenrads (50) gekoppelte Ausgangswelle (24), ein an die Eingangswelle (22) gekoppeltes erstes Planetengetriebe (51), ein an die Ausgangswelle (24) gekoppeltes zweites Planetengetriebe (52) und ein Stellglied (53) zur Drehung des ersten Pla­ netengetriebes (51) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Planetengetriebe (51) ein mit der Eingangswelle (22) gekoppeltes erstes Sonnenrad (51a), eine Vielzahl von mit dem ersten Sonnenrad (51a) in Eingriff gehaltenen ersten Planetenrädern (51b), einen Träger (51c), an dem die ersten Planetenräder (51b) drehbar gelagert sind, und ein erstes Hohlrad (51d) aufweist, das mit den ersten Planetenrädern (51b) in Eingriff gehalten ist, und daß das zweite Planetengetriebe (52) ein mit der Ausgangs­ welle (24) gekoppeltes zweites Sonnenrad (52a), eine Vielzahl von in Eingriff mit dem zweiten Sonnenrad (52a) gehaltenen und an dem Träger (51c) drehbar gelagerten zweiten Planetenrädern (52c) und ein zweites Hohlrad (62d) aufweist, das mit den zweiten Planetenrädern (52c) in Eingriff gehalten und gegen Drehung fixiert ist, und daß das Stellglied (53) eine Schnecke (53a) aufweist, die in Eingriff mit einem an dem ersten Hohlrad (51d) ange­ brachten Schneckenrad (54) gehalten ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Lenkwinkelverhältnis-Änderungsmechanismus (25, 25B), der eine an das Lenkrad (21) gekoppelte Eingangswelle (22), einen an die Eingangswelle (22) gekoppelten, axial bewegbaren ersten Schaft (71), einen an einen Lenkmechanismus (23) des Straßenrads (50) gekoppelten, sich in einem Abstand von dem ersten Schaft (71) parallel zu dem ersten Schaft (71) erstreckenden, axial bewegbaren zweiten Schaft (72) und einen Hebel (73) mit Endbereichen (73b, 73c) aufweist, die mit dem ersten Schaft (71) bzw. dem zweiten Schaft (72) drehbar verbunden sind, daß längs des Hebels (73) mittels einer Spindel (74) ein Drehgelenkträger (73a) bewegbar ist, und daß zum Ver­ schieben des Drehgelenkträgers (73a) längs des Hebels (73) ein Stellglied (53) zum Drehen der Spindel (74) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziel-Gierwinkelgeschwindigkeit (ΦT) aus dem Lenkwinkel (θ1) und der Fahrgeschwindigkeit (V) des Kraftfahr­ zeugs abgeleitet ist.