DE4403379A1 - Lenksystem mit variablem Lenkwinkelverhältnis - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Lenksystem mit variablem Lenkwinkelverhältnis für ein Fahrzeug, welches ein Ver­ hältnis eines Lenkwinkels lenkbarer Fahrzeugräder zu einem Lenkwinkel eines Lenkrads ändern kann.

Die meisten Kraftfahrzeuglenksysteme verwenden üblicher­ weise einen Zahnstangen- und Zahnradmechanismus, wie er in Fig. 10 dargestellt ist. Bei diesem bekannten Mechanismus wird eine Drehbewegung eines Zahnrads 4, das via eine Verbindungswelle 3 mit einem Universalgelenk an eine Lenkwelle 2 angeschlossen ist, die ein Lenkrad 1 integral trägt, in eine Linearbewegung einer mit dem Zahnrad 4 kämmenden Zahnstange 5 umgewandelt, und die Linearbewegung der Zahnstange 5 wird wiederum via Spurstangen 6 und Achsschenkel 7 in eine Lenkbewegung lenkbarer Räder 8 gewandelt.

Bei diesem herkömmlichen Lenksystem hat der Lenkwinkel der lenkbaren Räder lineare Lenkeigenschaften, oder anders gesagt, es ändert sich der Lenkwinkel im wesentlichen linear mit dem Drehwinkel des Lenkrads. Jedoch soll im Hinblick auf die Manövrierfähigkeit des Fahrzeugs der Drehwinkel des Lenkrads zum Erreichen eines maximalen Lenkwinkels der lenkbaren Räder relativ klein sein.

Wenn beispielsweise die Lenkwinkeleigenschaften so fest­ gelegt sind, wie in Fig. 11 mit der strichpunktierten Linie (a) dargestellt, wird der Drehwinkel des Lenkrads klein gehalten, und man erhält im Niedergeschwindigkeits­ bereich eine bessere Manövrierbarkeit. In einem Hochge­ schwindigkeitsbereich wird jedoch das Verhalten des Fahrzeugs auf den Lenkwinkel des Lenkrads außerordentlich empfindlich, und der Fahrzeugfahrer muß sorgfältig darauf achten, das Lenkrad nicht übermäßig zu drehen. Dies deswegen, weil die Beziehung zwischen dem Lenkwinkel des Lenkrads und dem Verhalten des Fahrzeugs nicht fest ist. Insbesondere ist die Gierantwort des Fahrzeugs auf einen vorgegebenen Lenkwinkel des Lenkrads von der Fahrzeugge­ schwindigkeit abhängig. Wenn beispielsweise die Fahrzeug­ geschwindigkeit ansteigt, kann die Gierantwort des Fahr­ zeugs zunehmend empfindlicher werden.

Aus diesem Grund wird das Lenkverhalten eines Fahrzeugs allgemein als ein Kompromiß eingestellt, so daß der maximale Lenkwinkel der Fahrzeugräder erreicht werden kann, wenn man das Lenkrad aus seiner Neutralstellung heraus um 1,5 Umdrehungen in jede Richtung dreht, und die Stabilität des Fahrzeugs in einem hohen Geschwindigkeits­ bereich kann gewahrt werden (siehe die dünne durchgehende Linie (b) in Fig. 11), während man in einem Nieder­ geschwindigkeitsbereich einen tolerierbaren Pegel an Manövrierbarkeit erhält.

Wenn man jedoch die tatsächlichen Lenkbewegungen des Lenkrads bezüglich der Fahrzeuggeschwindigkeit mißt, kann man feststellen, daß der Lenkwinkel des Lenkrads in einem Niedergeschwindigkeitsbereich übermäßig groß ist, wie in Fig. 12 mit der durchgehenden dünnen Linie (c) gezeigt.

Im Hinblick auf diese Probleme herkömmlicher Technik ist es primäres Ziel der Erfindung, ein Lenksystem mit va­ riablem Lenkwinkelverhältnis für ein Fahrzeug aufzuzeigen, das die Beziehung zwischen dem Lenkwinkel des Lenkrads und dem Verhalten des Fahrzeugs ohne Rücksicht auf die Fahr­ geschwindigkeit des Fahrzeugs im wesentlichen konstant halten kann.

Ein zweites Ziel der Erfindung ist es, ein Lenksystem mit variablem Lenkwinkelverhältnis für ein Fahrzeug aufzuzei­ gen, das in einem Niedergeschwindigkeitsbereich einen großen Lenkwinkel mit einem relativ kleinen Lenkeingangs­ winkel vorsieht und ein übermäßig empfindliches Verhalten des Fahrzeugs in einem Hochgeschwindigkeitsbereich ver­ hindert.

Ein drittes Ziel der Erfindung ist es, ein Lenksystem mit variablem Lenkwinkelverhältnis für ein Fahrzeug aufzuzei­ gen, das das Lenkgetriebeverhältnis in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit unter Verwendung einer ein­ fachen mechanischen Anordnung ändern kann.

Diese und andere Ziele der Erfindung können erreicht werden durch ein Lenksystem mit variablem Lenkwinkel­ verhältnis für ein Fahrzeug, das ein Verhältnis eines Lenkwinkels lenkbarer Räder zu einem Lenkwinkel eines Lenkrads ändern kann, umfassend: ein Gehäuse; ein in dem Gehäuse linearbeweglich gehaltertes linearbewegliches Teil; ein drehbares Teil, das von dem Gehäuse drehbar gehalten ist und mit dem linearbeweglichen Teil in Eingriff steht, so daß es gemeinsam mit dem linearbeweg­ lichen Teil linear beweglich ist; einen Dreh/Linearbewe­ gungs-Wandler zum Wandeln einer Drehbewegung des Lenkrads in eine Linearbewegung des linearbeweglichen Teils; einen Linear/Drehbewegungs-Wandler zum Wandeln der Linear­ bewegung des linearbeweglichen Teils in eine Drehbewegung des drehbaren Teils; und ein Lenkgetriebe zum Wandeln der Drehbewegung des drehbaren Teils in eine Lenkbewegung der lenkbaren Räder. Bevorzugt umfaßt der Line­ ar/Drehbewegungs-Wandler eine Wandlungsverhältnis-Ände­ rungseinrichtung zum Ändern eines Hubs der Linearbewegung des linearbeweglichen Teils für einen gegebenen Drehwinkel des drehbaren Teils.

Hierdurch kann man das Lenkgetriebeverhältnis wie ge­ wünscht einstellen, indem man den Linear/Drehbewegungs- Wandler in geeigneter Weise einstellt. Durch Variieren der Axialverschiebung des drehbaren Teils, die zum Erreichen eines Lenkwinkels der lenkbaren Räder erforderlich ist, oder zum Erreichen eines gegebenen Drehwinkels des dreh­ baren Teils kann man den maximalen Lenkwinkel des Lenkrads variieren. Insbesondere durch Vergrößern der Axialver­ schiebung des drehbaren Teils, die zum Erhalt eines bestimmten Lenkwinkels der lenkbaren Räder erforderlich ist, benötigt man einen relativ großen Lenkeingangswinkel zum Erreichen eines großen Lenkwinkels der lenkbaren Räder, und durch Verkleinern der Axialverschiebung des drehbaren Teils, die zum Erhalt eines bestimmten Lenkwin­ kels der lenkbaren Räder erforderlich ist, kann man einen großen Lenkwinkel mit einem kleinen Lenkeingangswinkel erreichen.

Wenn solche Änderungen des Lenkwinkelverhältnisses so gesteuert sind, daß sie in einem Niedergeschwindigkeits­ bereich wie mit (d) bezeichnet und einem Hochgeschwindig­ keitsbereich wie mit (e) bezeichnet sind, wird der Zahn­ stangenhub für einen bestimmten Lenkwinkel des Lenkrads im Vergleich zu dem herkömmlichen Lenksystem verringert, oder man erhält in einem Hochgeschwindigkeitsbereich unemp­ findlichere (stabilere) Eigenschaften, die im Vergleich zu dem herkömmlichen Lenksystem verbessert sind, oder man erhält in einem Niedergeschwindigkeitsbereich empfind­ lichere (schärfere) Eigenschaften. Das Verhalten des tatsächlichen Lenkradwinkels aufgrund dieses Prinzips ist in Fig. 12 mit der dick durchgehenden Linie (f) bezeich­ net.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung umfaßt der Linear/Drehbewegungs-Wandler eine Folgeranordnung, die in dem drehbaren Teil integral vorgesehen ist, und eine Folgerführungsanordnung, die die Folgeranordnung ergreift, so daß er die Linearbewegung des drehbaren Teils in die Drehbewegung des drehbaren Teils wandelt. Bevorzugt umfaßt die Folgeranordnung einen Stift, der von dem drehbaren Teil radial vorsteht, und die Folgerführungsanordnung umfaßt einen Außenring, der von dem Gehäuse das drehbare Teil umgebend gehalten ist und in einer Ebene liegt, die einen schrägen Winkel zu einer Axiallinie des drehbaren Teils bildet, und einen Innen­ ring, der in dem Außenring frei drehbar koaxial auf genom­ men ist, und ein Kugelgelenk, das den Stift mit dem Innenring verbindet, wobei die Wandlungsverhältnis-Ände­ rungseinrichtung eine Einrichtung zum Ändern des schrägen Winkels aufweist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung besonderer Einfachheit besteht das linearbeweg­ liche Teil und das drehbare Teil aus einem gemeinsamen Teil, das von dem Gehäuse sowohl drehbar, als auch line­ arbeweglich gehalten ist, und der Dreh/Linearbewegungs- Wandler umfaßt ein Zahnrad, das an einer Lenkwelle, die mit dem Lenkrad integral verbunden ist, vorgesehen ist, und eine Mehrzahl ringförmiger Zähne, die das gemeinsame Teil umgeben und mit dem Zahnrad kämmen. Typischerweise umfaßt das gemeinsame Teil ein Sektorrad, das mit einer Zahnstange kämmt, die an Spurstangen zum Lenken der lenk­ baren Räder angeschlossen ist.

Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung umfaßt das drehbare Teil ein Wellenteil, das an das linearbewegliche Teil durch ein Lager angeschlossen ist, welches eine Relativdrehung zwischen den beiden Teilen ermöglicht, aber die beiden Teile gegen relative Linearbewegung ergreift, und ein Sektorrad, das an das Wellenteil via eine Längsverzahnungskupplung angeschlossen und von dem Gehäuse drehbar gehalten ist. Das Sektorrad kämmt wiederum mit einer Zahnstange, die mit Spurstangen zum Lenken der lenkbaren Räder verbunden ist. Gemäß dieser Ausführung kann der Dreh/Linearbewegungs-Wandler aus einem einfachen Zahnstangen/Zahnradgetriebemechanismus ohne jegliche Gleitbewegung dazwischen bestehen, und der Fahrzeugfahrer kann das Lenkrad leichtgängig und spielfrei lenken. Das Sektorrad kann in ähnlicher Weise mit einer Zahnstange ohne irgendeine Gleitbewegung kämmen. In jedem Fall läßt sich die Abnutzung der Baukomponenten durch Beseitigung von Gleitbewegung zwischen miteinander käm­ menden Teilen mindern.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben:

Fig. 1 zeigt das Konzept des erfindungsgemäßen Systems;

Fig. 2 zeigt eine vertikale Schnittansicht einer ersten Ausführung des erfindungsgemäßen Lenksystems;

Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht entlang Linie III-III in Fig. 1;

Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht entlang Linie IV-IV in Fig. 1;

Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht entlang Linie V-V in Fig. 1;

Fig. 6 zeigt in einer Graphik die Beziehung zwischen dem Lenkwinkel des Lenkrads und dem Lenkwinkel der Fahrzeug­ räder;

Fig. 7 zeigt in einem Diagramm das Lenkwinkelverhältnis bezüglich der Fahrzeuggeschwindigkeit;

Fig. 8 zeigt eine vertikale Schnittansicht einer zweiten Ausführung des erfindungsgemäßen Lenksystems;

Fig. 9 zeigt eine Schnittansicht entlang Linie IX-IX in Fig. 8;

Fig. 10 zeigt schematisch ein Lenksystem, bei dem die Erfindung anwendbar ist;

Fig. 11 zeigt in einer Graphik verschiedene Lenkwinkel­ verhältnisse; und

Fig. 12 zeigt in einer Graphik typische Lenkwinkel bezüg­ lich der Fahrzeuggeschwindigkeit.

Fig. 1 zeigt das Konzept einer erfindungsgemäßen Struktur. Der Lenkeingang aus einem Lenkrad 1 wird einem Dreh/Line­ arbewegungs-Wandler U zugeführt, bestehend aus einem Zahnstangen- und Zahnradmechanismus, einem Kugelumlauf­ schraubmechanismus oder dergleichen zum Wandeln einer Drehbewegung um eine vorbestimmte Achse in eine Linearbe­ wegung. Eine von dem Dreh/Linearbewegungs-Wandler U erhaltene Linearbewegung eines linearbeweglichen Teils wird einem Linear/Drehbewegungs-Wandler V zugeführt. Der Linear/Drehbewegungs-Wandler V umfaßt ein drehbares Teil, das mit dem linearbeweglichen Teil integral in Eingriff steht, so daß es zur Linearbewegung gemeinsam beweglich, aber frei drehbar ist, und er kann die Beziehung zwischen der axialen Linearverschiebung des linearbeweglichen Teils und dem Drehwinkel des drehbaren Teils stufenlos ändern. Der Drehwinkel des drehbaren Teils wird in eine Lenkbewe­ gung zur Bewegung der lenkbaren Räder durch einen Dreh/Lenkbewegungs-Wandler W gewandelt, der aus einem Zahnstangen- und Zahnradmechanismus, einem Kugelumlauf­ schraubmechanismus oder dergleichen besteht, um eine Drehbewegung um eine vorbestimmte Achse in eine Linearbe­ wegung der Spurstangen zu wandeln, und diese Linearbewe­ gung wirkt auf die lenkbaren Räder 8 als ein Lenkwinkel.

Fig. 2 zeigt eine erste Ausführung der Erfindung. Eine Eingangswelle 11, die an ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Lenkrad angeschlossen ist, ist durch ein Kugellager 13 und ein Nadellager 14 an einem Getriebege­ häuse 12 drehbar gehalten, welches an einer nicht darge­ stellten Kraftfahrzeugkarosserie angebracht ist. Ein in dem Getriebegehäuse 12 auf genommenes Teil der Eingangs­ welle 11 ist als ein Zahnrad (Ritzel) 15 ausgebildet, dessen Schraubverzahnung mit einer Wandlerwelle 17 kämmt, die eine Mehrzahl ringförmiger Nuten 16 aufweist, die im Querschnitt über einen Längenabschnitt gesehen als Zahn­ stangenzähne dienen. Das Zahnrad 15 und die Wandlerwelle 17 bilden den Dreh/Linearbewegungs-Wandler U.

Die Wandlerwelle 17 ist an ihren zwei Enden sowohl drehbar als auch axial beweglich von Lagern 18 und 19 gehalten, die in dem Getriebegehäuse 12 vorgesehen sind. Ein axialer Mittelabschnitt der Wandlerwelle 17 trägt einstückig einen Stift 20, der davon vertikal vorsteht. Ein unterhalb des Stifts 20 befindlicher Teil der Wandlerwelle 17 ist einstückig mit einem Sektorrad 21 ausgebildet.

Wie weiter in Fig. 3 gezeigt, ist ein zylindrisches Schwenkteil 25 vorgesehen, bestehend aus einem Innenring 23 und einem Außenring 24, die koaxial miteinander in Eingriff stehen und relativ zueinander durch eine Mehrzahl von Kugeln 22, die in zwei Reihen angeordnet sind, frei drehbar sind. Der von der Wandlerwelle 17 abstehende Stift 20 ergreift den Innenring 23 durch eine kugelige Büchse 26, die in einem komplementären Sockel im Innenring 23 aufgenommen ist. Der Außenring 24 des Schwenkteils 25 ist mittels eines Paars von Schwenkwellen 27 und 28, die von dem Außenring 24 integral und radial vorstehen, und Kugellagern 29 und 30, die die Schwenkwellen 27 und 28 jeweils drehbar halten, an dem Getriebegehäuse 12 drehbar gehalten.

Die in Fig. 2 auf der linken Seite gezeigte Schwenkwelle 27 ist einstückig mit einem sektorförmigen Schneckenrad 31 ausgebildet, das mit seinem oberen Abschnitt eine Schnecke 32 ergreift.

Wie in Fig. 4 gezeigt, ist die Schnecke 32 an ihren beiden Enden an dem Getriebegehäuse 12 durch ein Kugellager 33, das eine Axiallast abfangen kann, und ein Nadellager 34 in axialer Richtung unbeweglich aber frei drehbar gehalten. Die Schnecke 32 ist von einem Elektromotor 35 drehbar angetrieben, der mit einem Lenkwinkelgetriebe versehen ist. Wenn sich die Schnecke 32 dreht, dreht sich das Schneckenrad 31, und der Neigungswinkel α des Schwenkteils 25, das an das Schneckenrad 31 integral angeschlossen ist, ändert sich entsprechend.

Wenn hierbei die Drehung des Elektromotors 35 durch ein Ausgangssignal einer Steuereinheit 38 gemäß Ausgangs­ signalen aus einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 36 und einem Lenkwinkelsensor 37 gesteuert ist, ändert sich der Neigungswinkel α des Schwenkteils 25 entsprechend. Wenn durch Drehung des Zahnrads 15 an die Wandlerwelle 17 eine Druckkraft wirkt, dreht sich die Wandlerwelle 17 bei gleichzeitiger Linearbewegung, weil das Schwenkteil 25 geneigt wird und sich der Stift 20 integral mit dem Innenring 23 dreht. Der Innenring 23 kann sich relativ zu dem Außenring 24 um maximal 180° drehen, und durch Ändern des Neigungswinkels α des Schwenkteils 25 kann man den Hub der Axialverschiebung des Stifts 20 allein ändern, ohne den maximalen Drehwinkel der Wandlerwelle 17 zu ändern. Diese Komponenten bilden die Linear/Drehbewegungs- Änderungseinrichtung V.

Das Schneckenrad 31 ist gemäß Fig. 4 an seinem unteren Teil integral mit einem Sektorrad 39 versehen. Dieses Sektorrad 39 kämmt mit einer Verzahnung 43 einer Zahn­ stange 42, an die integral ein Eisenkern 41 eines Diffe­ rentialwandlers 40 angeschlossen ist. Somit wird die Zahnstange 42 zusammen mit dem Eisenkern 41 gemäß dem Drehwinkel des Schneckenrads 31 oder dem Neigungswinkel α des Schwenkteils 25 axial bewegt, und diese Axialver­ schiebung, die von einem Ausgang des Differentialwandlers 40 erfaßt ist, wird der Steuereinheit 38 als der Nei­ gungswinkel α des Schwenkteils 25 zugeführt.

Ein in einem unteren Teil der Wandlerwelle 17 integral gebildetes Sektorrad 21 kämmt mit der Verzahnung 45 der Zahnstange 44, die gemäß Fig. 5 an die lenkbaren Räder 8 angeschlossen ist, und die Drehbewegung der Wandlerwelle 17 wird in eine axiale Linearbewegung der Zahnstange 44 gewandelt. Diese Komponenten bilden den Dreh/Lenkbewegungs-Wandler W.

Nachfolgend ist das Arbeitsprinzip der Erfindung be­ schrieben. Wenn der Drehradius und der Drehwinkel des Zahnrads 15 mit r bzw. R bezeichnet sind, ergibt sich die Axialverschiebung x der Wandlerwelle 17 wie folgt:

x = r·R (1)

Wenn der radiale Abstand eines Eingriffspunkts zwischen dem Innenring 23 des Schwenkteils 25 und dem Stift 20 der Wandlerwelle 17 von der Drehmitte des Schwenkteils 25 mit R bezeichnet und der Drehwinkel der Wandlerwelle 17 mit ß bezeichnet ist, ergibt sich die Axialverschiebung x der Wandlerwelle 17 wie folgt:

x = R · sin α · sin β (2)

Es ergibt sich eine nichtlineare Beziehung zwischen dem Drehwinkel β der Wandlerwelle 17 und der entsprechenden Linearverschiebung x der Wandlerwelle 17, und der Anstieg des Drehwinkels β für einen gegebenen Hub der Wandlerwelle 17 wird größer, wenn sich die Verschiebung der Wandler­ welle 17 erhöht. Dies wirkt ähnlich wie ein herkömmliches Lenksystem variablen Lenkwinkelverhältnisses, dessen Lenkwinkelverhältnis in Abhängigkeit von der Größe des Eingangslenkwinkels variiert.

Jedenfalls erhält man aus den Gleichungen (1) und (2) folgende Gleichung:

β = sin⁻¹{r · R/(R · sin α)}

Wenn der Drehradius des Sektorrads 21 mit L bezeichnet ist, ergibt sich die Axialverschiebung X der Zahnstange 44 wie folgt:

X = L · β
= L · sin⁻¹{r · R/(R · sin α)} (3)

Durch Ändern des Neigungswinkels α des Schwenkteils 25 kann man daher das Verhältnis der Axialverschiebung X der Zahnstange 44 (der Drehwinkel β des Sektorrads 21 und die Wandlerwelle 17) zu der Axialverschiebung x der Wandler­ mwelle 17, oder das Lenkwinkelverhältnis, derart ändern, daß der Drehwinkel R des Lenkrads 1 für einen gegebenen Lenkwinkel der lenkbaren Räder 8 progressiv ansteigt, wenn der Neigungswinkel des Schwenkteils 25 von α1 zu α2 ansteigt, wie in Fig. 6 dargestellt.

Durch Ändern des Neigungswinkels α des Schwenkteils 25 gemäß dem Signal aus dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 36 kann man daher das Lenkwinkelverhältnis (X/R) bezüglich der Fahrzeuggeschwindigkeit derart ändern, daß man in einem Niedergeschwindigkeitsbereich einen großen Lenkwin­ kel bei einem kleinen Lenkeingang erhält und in einem Hochgeschwindigkeitsbereich eine übermäßig empfindliche Antwort verhindert, wie in Fig. 7 gezeigt. Es werden zwei Fahrzeuggeschwindigkeitssensoren 36 verwendet, als eine Maßnahme gegen möglichen Ausfall eines der Geschwin­ digkeitssensoren.

Nun ist unter Bezug auf die Fig. 8 und 9 eine zweite Ausführung der Erfindung beschrieben. Diejenigen Teile, die denen der ersten Ausführung entsprechen, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, ohne deren detaillierte Beschreibung zu wiederholen. In dieser Ausführung ist die Wandlerwelle 17 in zwei Teile unterteilt. Das erste Teil 17a der Wandlerwelle 17 hat eine zylindrische Form, und eine entlang eines Abschnitts der Außenumfangsfläche des ersten Teils 17a ausgebildete Stangenverzahnung kämmt mit dem Zahnrad 15 unter Bildung des ersten Dreh/Linearbewe­ gungs-Wandlers U.

Das zweite Teil 17b der Wandlerwelle 17 ist via ein Kugellager 47 an das erste Teil 17a drehbar angeschlossen. Im Ergebnis wird die axiale Linearbewegung des ersten Teils 17a direkt auf das zweite Teil 17b übertragen, aber die Drehung des zweiten Teils 17b wird nicht auf das erste Teil 17a übertragen.

Das Sektorrad 21 ist an seinen beiden Enden von dem Getriebegehäuse 12 via Kugellager 48 und 49 drehbar gehalten, und es trägt wiederum einen unteren Teil des zweiten Teils 17b auf einer Mittelaxiallinie des Sektor­ rads 21, so daß eine axiale Linearbewegung des zweiten Teils 17b via eine Kugel-Kerben-Kupplung 50 möglich ist.

Dort ist auch der Dreh/Lenkbewegungs-Wandler W ausgebil­ det, in dem die Drehbewegung des zweiten Teils 17b auf den Zahnsektor 21 übertragen wird und die Drehbewegung des Sektorrads 21 in die Linearbewegung der Zahnstange 44 gewandelt wird.

Im Gegensatz zur ersten Ausführung dreht sich bei der zweiten Ausführung die Stangenverzahnung 46 des Dreh/Linearbewegungs-Wandlers U nicht, und der sich ergebende leichtgängige Eingriff zwischen diesen Teilen verbessert das Lenkgefühl und erhöht die Dauerhaftigkeit durch Mindern von Verschleiß aufgrund von Gleitbewegungen.

Selbstverständlich kann das Schwenkteil 25 über einen Reibwinkelbereich geneigt werden, der eine Drehung der Wandlerwelle 17 durch daran angelegte axiale Druckkraft erlaubt.

Weil eine nichtlineare Beziehung zwischen dem Eingangs­ winkel und dem Ausgangswinkel durch einen rein mecha­ nischen Kraftübertragungsmechanismus erreicht werden kann und diese nichtlineare Beziehung in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit geändert werden kann, erhält man beim Parken des Fahrzeugs eine günstige Manövrierbarkeit, in einem niederen bis mittleren Geschwindigkeitsbereich eine empfindliche Handhabung des Fahrzeugs und ein sta­ biles Verhalten in einem Hochgeschwindigkeitsbereich, und dies unter Verwendung einer außerordentlich einfachen Struktur.

Ein Lenksystem mit variablem Lenkwinkelverhältnis für ein Kraftfahrzeug kann die Beziehung zwischen dem Lenkwinkel an dem Lenkrad und dem Verhalten des Fahrzeugs ohne Rücksicht auf die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs im wesentlichen konstant halten. Eine Drehbewegung eines Lenkrads wird in eine Linearbewegung einer Wandlerwelle 17 gewandelt, die mit einem radialen Stift 20 versehen ist. Ein ringförmiges Schwenkteil 25 besteht aus einem Außen­ ring und einem Innenring, der die Wandlerwelle 17 umgibt. Der Außenring ist von einem Gehäuse 12 derart gehalten, daß sein Neigungswinkel relativ zu der Axiallinie der Wandlerwelle 17 veränderlich ist, und der Innenring ist in dem Außenring koaxial frei drehbar aufgenommen. Der Radialstift 20 der Wandlerwelle 17 ergreift den Innenring via ein Kugelgelenk. Daher wird die Linearbewegung der Wandlerwelle in eine Drehbewegung der Wandlerwelle 17 gewandelt, die wiederum in eine Lenkbewegung gewandelt wird. Durch Ändern des Neigungswinkels des Außenrings 25 in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit läßt sich daher das Verhältnis des Lenkwinkels der lenkbaren Räder zu dem Lenkeingangssignal ändern, so daß man in einem niedrigen bis mittleren Geschwindigkeitsbereich eine empfindliche Lenkreaktion und in einem hohen Geschwindig­ keitsbereich eine gute Stabilität erhält.

Claims (8)

1. Lenksystem mit variablem Lenkwinkelverhältnis für ein Fahrzeug, welches System ein Verhältnis eines Lenk­ winkels lenkbarer Räder (8) zu einem Lenkwinkel eines Lenkrads (1) ändern kann, umfassend:
ein Gehäuse (12);
ein linearbewegliches Teil (17; 17a), das in dem Gehäuse (12) linearbeweglich gehalten ist; ein drehbares Teil (17; 17b), das von dem Gehäuse (12) drehbar gehalten ist und mit dem linearbeweg­ lichen Teil (17; 17a) derart in Eingriff steht, daß es gemeinsam mit dem linearbeweglichen Teil (17; 17a) linearbeweglich ist;
einen Dreh/Linearbewegungs-Wandler (U) zum Wandeln einer Drehbewegung des Lenkrads (1) in eine Linear­ bewegung des linearbeweglichen Teils (17; 17a);
einen Linear/Drehbewegungs-Wandler (V) zum Wandeln der Linearbewegung des linearbeweglichen Teils (17; 17a) in eine Drehbewegung des drehbaren Teils (17; 17b); und
ein Lenkgetriebe (W) zum Wandeln der Drehbewegung des drehbaren Teils (17; 17b) in eine Lenkbewegung der lenkbaren Räder (8).

2. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Linear/Drehbewegungs-Wandler (V) eine Wand­ lungsverhältnis-Änderungseinrichtung (31, 32, 20, 25) zum Ändern eines Hubs der Linearbewegung des linear­ beweglichen Teils (17; 17a) für einen gegebenen Drehwinkel des drehbaren Teils (17; 17b) umfaßt.

3. Lenksystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Linear/Drehbewegungs-Wandler (V) eine Fol­ geranordnung (20), die an dem drehbaren Teil (17; 17b) integral vorgesehen ist, und eine Folgerführungsanordnung (23, 24, 25), die die Fol­ geranordnung (20) ergreift, umfaßt, so daß er die Linearbewegung des drehbaren Teils (17; 17b) in eine Drehbewegung des drehbaren Teils (17; 17b) wandelt.

4. Lenksystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Folgeranordnung einen Stift (20) umfaßt, der von dem drehbaren Teil (17; 17b) radial vorsteht, und daß die Folgerführungsanordnung (23, 24, 25) einen Außenring (24), der von dem Gehäuse (12) das drehbare Teil (17; 17b) umgebend gehalten ist und in einer Ebene liegt, die einen schrägen Winkel zu einer Axiallinie des drehbaren Teils (17; 17b) bildet, einen Innenring (23), der in dem Außenring (24) koaxial und frei drehbar auf genommen ist, und ein Kugelgelenk (26), das den Stift (20) mit dem Innen­ ring (23) verbindet, aufweist, wobei die Wandlungsverhältnis-Änderungseinrichtung (31, 32, 20, 25) eine Einrichtung zum Ändern des schrägen Winkels aufweist.

5. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das linearbewegliche Teil (17) und das drehbare Teil (17) aus einem gemeinsamen Teil (17) bestehen, das von dem Gehäuse (12) sowohl drehbar als auch linearbeweglich gehalten ist.

6. Lenksystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dreh/Linearbewegungs-Wandler (U) ein Zahnrad (15), das an einer an das Lenkrad (1) angeschlossenen Lenkwelle (11) einstückig ausgebildet ist, und eine Mehrzahl ringförmiger Zähne (16), die das gemeinsame Teil (17) umgeben und mit dem Zahnrad (15) kämmen, aufweist.

7. Lenksystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das gemeinsame Teil (17) ein Sektorrad (21) aufweist, das mit einer Zahnstange (44) kämmt, die mit Spurstangen (6) zum Lenken der lenkbaren Räder (8) verbunden ist.

8. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbare Teil ein Wellenteil (17b), das an das linearbewegliche Teil (17a) via ein Lager (47) angeschlossen ist, welches eine Relativdrehung zwischen den beiden Teilen (17a, 17b) erlaubt, aber die beiden Teile (17a, 17b) gegen relative Linearbe­ wegung sichert, und einen Zahnsektor (21), der an das Wellenteil (17b) via eine Längsverzahnungskupplung (50) angeschlossen ist und mit einer Zahnstange (44) kämmt, die an Spurstangen (6) zum Lenken der lenk­ baren Räder (8) angeschlossen ist, aufweist.