DE4417510A1 - Verfahren zum Betrieb eines Servolenksystems und Servolenksystem - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einem Servolenksystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3 und betrifft spe­ ziell solche Servolenksysteme, bei denen für die Über­ lagerung der vom Fahrer stammenden Lenkradbewegung so­ wie der von einer Servoeinrichtung erzeugten Hilfsdreh­ bewegung Getriebeanordnungen vorgesehen sind, die, wie beispielsweise Planetengetriebe, zwar für den Normalbe­ trieb den Lenkradwinkelbedarf sowie die aufzuwendenden Lenkradmomente reduzieren, jedoch bei Ausfall der Hilfsbewegung schlagartig eine Änderung der Lenküber­ setzung zulassen.

So wird bei einem bekannten motorbetriebenen Servo­ lenksystem (DE-A-40 31 316) mittels eines Stellglieds die vom Fahrer eines Kraftfahrzeugs aufgebrachte Lenk­ radleistung durch die Hilfsleistung einer Servolei­ stungsquelle, üblicherweise eines Elektromotors dahin­ gehend überlagert, daß es zu einer Reduzierung des vom Fahrer aufzubringenden Lenkradmomentes kommt, wobei ein hierdurch vergrößerter Lenkradwinkelbedarf gleich­ zeitig durch geeignete Überlagerung der Hilfsbewegung auf ein übliches Maß reduziert werden kann. Dabei wird der Lenkwunsch des Fahrers durch Lenkwinkelsignale oder Lenkwinkelgeschwindigkeitssignale, die mittelbar oder unmittelbar die Bewegung des vom Fahrer betätig­ ten Lenkrads repräsentieren, erfaßt und einem Steuer­ gerät zugeführt, welches einen entsprechenden Elektro­ motor ansteuert, der seine Drehbewegung einem Eingang eines getriebeartigen Stellglieds zuführt, dessen an­ derer Eingang mit dem vom Fahrer betätigten Lenkrad verbunden ist und dessen Ausgang auf das Lenkgetriebe wirkt. Solche die Überlagerung zweier Drehbewegungen bewirkende Stellglieder sind üblicherweise mechanische Differentialsysteme und werden zumeist in Form von Planetengetrieben in einer Vielzahl von Ausführungs­ formen realisiert.

Solche Planetengetriebe, aber auch eine Vielzahl ande­ rer mechanischer Einrichtungen, die eine additive Überlagerung von Eingangsleistungen ermöglichen, re­ agieren bei Ausfall der Servohilfsleistung, allein schon aus Sicherheitsgründen so, daß der Fahrer zwar eine erhöhte Lenkradleistung aufzubringen hat, dies jedoch nicht über eine Erhöhung des Lenkradmomentes erfolgt, sondern im Falle eines Defektes, z. B. Blockieren des die Servohilfsleistung aufzubringenden Elektromotors, der Lenkradwinkel bzw. dessen Geschwin­ digkeit vom Fahrer erhöht werden muß, um beispielswei­ se einen gleichen Radeinschlag zu ermöglichen.

Ein solches Verhalten eines mechanischen Stellglieds kann jedoch problematisch sein und kollidiert nicht selten mit physiologischen Gegebenheiten, die sich beim Fahren eines Kraftfahrzeugs mit der Zeit aufbauen und dann als stets sich wiederholende Abläufe auch so prägend auf das Verhalten des Fahrers auswirken, daß dieser dann, wenn er einen vorgegebenen Kurvenra­ dius mit seinem Kraftfahrzeug zu fahren hat, sozusa­ gen automatisch einen bestimmten Lenkradwinkel in sei­ nem eigenen zerebralen "Verrechnungssystem" vorgibt bzw. routinemäßig auswählt.

Kommt es zu einem Ausfall der Servoleistung, dann ist der Fahrer zwar bereit, bei bestimmten, plötzlich auf­ tretenden Widerständen, beispielsweise in der Lenkrad­ bewegung, sofort eine größere Kraft zur Verfügung zu stellen, um das ihm gewohnte Drehwinkelschema für einen vorgegebenen Kurvenradius einzuhalten, er ist aber nicht darauf vorbereitet, plötzlich einen stärke­ ren Lenkradeinschlag einzustellen.

In einem solchen Fall kann die Reaktion des Fahrers eines Kraftfahrzeugs so langsam sein, daß sich durch­ aus gefährliche Situationen ergeben können, wenn vom Fahrer gefordert wird, für eine bestimmte, ihm durch­ aus bekannte und insofern auch seinem Verhalten einge­ prägte Kurve bei im wesentlichen gleichem Momentenbe­ darf plötzlich einen wesentlich stärkeren Lenkradein­ schlag aufzubringen.

Demnach liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei solchen Servolenksystemen, bei denen der Ausfall der Servoleistung zu einem vergrößerten Lenkradwinkelbe­ darf führt, sicherzustellen, daß die bisher bei intak­ tem Servosystem vorgegebene Lenkübersetzung, die dem Fahrer sozusagen in Fleisch und Blut übergegangen ist, auch bei einem Ausfall der Servoleistung beibehalten bleibt.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung löst die weiter vorn genannte Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 3 und hat den Vorteil, daß durch Umschalten der Überset­ zung im getriebeartigen Stellglied, welches die vom Fahrer eingeleitete Lenkbewegung und die von einer Servoeinrichtung geleistete Hilfslenkbewegung additiv überlagert, die Lenkwinkelübersetzung insgesamt auch bei Ausfall der Hilfsbewegung näherungsweise unverän­ dert bleibt, so daß es möglich ist, auch Fahrsituatio­ nen mit großem Lenkwinkelbedarf bei ausgefallener Ser­ voleistung noch sicher zu beherrschen.

Üblicherweise umfassen solche getriebeartigen Stell­ glieder zur additiven Drehbewegungsüberlagerung Plane­ tengetriebe, wobei die Erfindung im Moment des Hilfs­ bewegungsausfalls die Planetengetriebeübersetzung auf die Direktübersetzung umschaltet, so daß bei einer allenfalls sehr geringen Änderung des Lenkradwinkel­ bedarfs lediglich die Lenkradmomente selbst sich ent­ sprechend der Planetengetriebeübersetzung erhöhen - ein Verhalten, welches mit dem Ausfall einer hydrau­ lischen oder anderen kraftunterstützenden Servolen­ kung vergleichbar ist und als akzeptabel betrachtet wird.

Ein weiterer Vorteil bei vor liegender Erfindung be­ steht darin, daß bei einer nicht ordnungsgemäßen Funk­ tion des die Hilfsbewegung erzeugenden Elektromotors der Überlagerungseingang abgekoppelt werden kann, so daß sich kein unerwünschter Lenkwinkel an den lenkba­ ren Fahrzeugrädern einstellt.

Von Vorteil ist ferner, daß der Überlagerungseingang nicht notwendigerweise eine selbsthemmende Getriebe­ stufe (beispielsweise über ein dem Planetengetriebe zugeordnetes Schneckengetriebe) enthalten muß, da ein direkter mechanischer Durchgriff vom Lenkrad auf die lenkbaren Fahrzeugräder stets durch Umschaltung auf die durch die Erfindung gewährleistete Notlaufstellung realisiert werden kann. Die Einleitung der Hilfsbewe­ gung über ein Schneckengetriebe in den Bereich des die Antriebsbewegungen überlagernden Planetengetriebes ist bei der DE-A-40 31 316 deshalb notwendig, damit beim Ausfall des Elektromotors dieser über das Plane­ tengetriebe nicht rückwirkend verdreht wird, was zum Verlust der Lenkbarkeit des Fahrzeugs bei ausgefalle­ ner Servoleistung führt.

Die Erfindung ermöglicht ferner als weiteren Vorteil demgegenüber den Ersatz dieser selbsthemmenden Getrie­ bestufe (Schneckengetriebe), deren Wirkungsgrad nor­ malerweise kleiner als 50% ist, durch eine im übrigen auch kostengünstigere Stirnradstufe mit einem Wirkungs­ grad im Bereich von 95%, so daß es auch möglich ist, deutlich leistungsschwächere und daher auch von der Bauart kleinere, leichtere und insofern preiswertere Elektromotoren für die Erzeugung der Hilfsbewegung zu verwenden.

Die Erfindung hat noch folgenden Vorteil: Bei mißbräuch­ licher Einleitung hoher Drehmomente am Lenkrad wirken am Getriebeausgang durch die Planetengetriebeüberset­ zung sehr hohe Drehmomente, die eine für normale Ver­ hältnisse völlig überdimensionierte Auslegung des Lenkgetriebes erfordern. Durch die mittels der Erfin­ dung nunmehr ermöglichte Umschaltung auf eine Notlauf­ stellung auch in solchen Situationen können die am Lenkgetriebe zur Einwirkung kommenden Drehmomente stark reduziert werden, so daß eine übliche Dimensionierung der Lenkgetriebebauteile beibehalten werden kann.

Schließlich ist es ohne größeren zusätzlichen Bauauf­ wand möglich, durch eine weitere Umschaltung des durch die Erfindung modifizierten Getriebes eine sogenannte "Steer by Wire"-Lenkung oder eine automatische Spur­ führung zu realisieren.

Schließlich ermöglicht die Erfindung in einer Variante eine umschaltbare Lenkübersetzung von besonders kom­ pakter Bauweise, wobei der Schaltmechanismus selbst im Planetengetriebe integriert ist, nämlich in einer Bohrung im Sonnenrad und weiterführend in einer an­ grenzenden Bohrung eines entsprechend modifizierten Planetenradträgers.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnah­ men sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserun­ gen der Erfindung möglich.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich­ nung dargestellt und werden in der nachfolgenden Be­ schreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 als Teilquerschnitt ein dem Grundprinzip eines Planetengetriebes folgendes Stellglied für die additive Überlagerung von Drehbewegungen bei einem motorbetriebenen Servolenksystem in einer ersten Lenkunterstützungs-Position, in welcher sowohl vom Fahrer als auch von einem Servoan­ trieb Bewegungen eingeleitet werden;

Fig. 2 die gleiche Planetenrad-Getriebedarstellung der Fig. 1 im Querschnitt in einer Notlauf-Posi­ tion;

Fig. 3 wiederum die gleiche Planetenrad-Getriebedar­ stellung entsprechend den Fig. 1 und 2 in einer dritten Position, in welcher ein "Steer by Wire"-Betrieb möglich ist;

Fig. 4 und 5 zeigen ebenfalls im Querschnitt als Variante einen Planetengetriebeaufbau, bei welchem nach Art eines sogenannten Ziehkeilge­ triebes die Umschaltung zwischen der Position Lenkunterstützung (Fig. 4) und der Position Notlauf (Fig. 5) realisiert wird, während

Fig. 6 und 7 eine weitere Variante eines pla­ netenradartigen Getriebes für umschaltbare Lenkübersetzung nach dem Ziehkeilprinzip zei­ gen, jeweils im Schnitt sowie im Querschnitt längs der Linie VII-VII, wobei der Ziehkeil- Schaltmechanismus in koaxialen Bohrungen des Sonnenrads und des Planetenträgers angeordnet ist.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Bevor auf die verschiedenen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher eingegangen wird, sei nochmals her­ vorgehoben, daß die Erfindung eine Ausgestaltung bzw. Verbesserung des motorbetriebenen Servolenksystems entsprechend DE-A-40 31 316 zum Ziel hat, deren Be­ schreibungsinhalt daher vollinhaltlich auch bei vor­ liegender Erfindung im Sinne einer Offenbarung her­ angezogen wird, ohne daß es für notwendig erachtet wird, die in dieser erwähnten Veröffentlichung be­ schriebenen Einrichtungen und Systeme im größeren De­ tail an dieser Stelle zu wiederholen - es wird ledig­ lich darauf hingewiesen, daß in der DE-A-40 31 316 ein Planetengetriebe zur additiven Überlagerung von Lenkbewegungen verwendet wird, wobei eine zentrale Eingangswelle, die mit dem Sonnenrad des Planeten­ getriebes verbunden ist, vom Benutzer des Fahrzeugs durch Verdrehung des Lenkrades mit dem von ihm selbst erzeugten Lenkwinkel beaufschlagt wird, während das Hohlrad, in welchem die Planetenräder kreisen, von einem den Servohilfswinkel erzeugenden Elektromotor über ein Schneckengetriebe angetrieben ist und die Ausgangswelle drehfest mit dem Planetenträger verbun­ den ist.

Erkennbar ergibt sich bei einem solchermaßen ausgebil­ deten Stellglied bei Ausfall des Elektromotors auto­ matisch ein Blockieren des Hohlrades und damit eine Vergrößerung der Lenkübersetzung.

Daher liegt den im folgenden erläuterten Ausführungs­ beispielen der Grundgedanke zugrunde, im Falle eines Hilfsmotorausfalls die Planetengetriebeübersetzung (von beispielsweise i = 2,5) auf die direkte Überset­ zung (von beispielsweise i = 1,0) umzuschalten, wo­ durch zwar die Lenkradmomente entsprechend der Plane­ tengetriebeübersetzung erhöht werden, der ursprüngli­ che Lenkradwinkelbedarf jedoch im wesentlichen bei­ behalten wird.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eines modifizierten Planetengetriebes 10 ist die Ein­ gangswelle 1-5 mit dem Lenkrad eines mit einem ent­ sprechenden Servolenksystem ausgestatteten Kraftfahr­ zeugs verbunden und geht in das Sonnenrad 18 über, um welches Planetenräder 19 kreisen, die an einem Pla­ netenträger 16a gelagert sind, der mit der Ausgangs­ welle 16 verbunden ist, die ihrerseits mit dem eigent­ lichen, nicht dargestellten Lenkgetriebe verbunden ist.

Das Gesamthohlrad 11 des Planetengetriebes 10 ist zwei­ teilig ausgebildet und umfaßt das eigentliche Hohl­ rad 11a mit einer im Durchmesser abgestuften Form, jeweils mit Innenverzahnungen 20 und 21, sowie ein Stirnrad 11b mit Innenverzahnung 22 und Außenverzah­ nung 23. Das Stirnrad 11b des Gesamthohlrads 11 wird über die am Außendurchmesser angeordnete Verzahnung in geeigneter Weise von einem nicht dargestellten Ser­ voelektromotor angetrieben und stellt somit den Über­ lagerungseingang dar - der Servoelektromotor kann dabei so angesteuert sein, wie dies in der Fig. 1 der DE-A-40 31 316 durch den dortigen Regelkreis bestimmt ist.

Ferner befindet sich zwischen der Eingangswelle 15 des Sonnenrads 18 und der Innenverzahnung 21 bzw. 22 des Gesamthohlrades ein Schieber 12, der bevorzugt als Ringzylinder ausgebildet ist und partiell Innen- und Außenverzahnungen aufweist, die mit den ebenfalls partiellen Innen- und Außenverzahnungen der vorge­ nannten Bauteile sowie der Eingangswelle in Wirkungs­ eingriff stehen können, je nach Axialposition des Schiebers 12.

Im einzelnen verfügt der Schieber 12 über eine Außen­ verzahnung 24, die die beiden Innenverzahnungen 21, 22 des Hohlrades 11a sowie des Stirnrades 11b über­ brücken kann, was in der in Fig. 1 dargestellten axia­ len Schieberposition der Fall ist, wobei in diesem Fall eine partielle Innenverzahnung 25 des Schiebers 12 sich außer Eingriff mit einer ersten partiellen Außenverzahnung 26 an der Eingangswelle 15 befindet; das gleiche trifft im übrigen, worauf allerdings wei­ ter unten noch eingegangen wird, auf eine axial versetz­ te weitere partielle Innenverzahnung 25′ des Schie­ bers zu, die in der axialen Schieberposition der Fig. 1 nicht im Eingriff mit einer weiteren partiel­ len Innenverzahnung 26′ der Eingangswelle 15 steht, wie im übrigen an dieser Stelle auch nicht auf einen zusätzlichen Kupplungsring 14 eingegangen zu werden braucht, der zunächst zusammen mit einem nur teilweise dargestellten Gehäusebereich 17 mit Innenverzahnung in Fig. 1 lediglich der Vollständigkeit halber mit angegeben ist und erst für eine später noch zu erläu­ ternde "Steer by Wire"-Schieberposition Bedeutung hat, die nachfolgend anhand der Darstellung der Fig. 3 er­ läutert wird.

Betrachtet man die Darstellung der Fig. 1, dann er­ kennt man, daß der Schieber 12, der über eine belie­ bige Schaltstange 27, deren kugelförmiger Endteil 27a frei drehbar in eine Ringnut 12a im Schieber eingreift, axial verschoben werden kann, was jeweils zu anderen Grundfunktionen des in allen drei Fig. 1, 2 und 3 dargestellten Planetengetriebes 10 führt.

So verbindet in der Darstellung der Fig. 1 der Schie­ ber 12 mit seiner Außenverzahnung 24 die beiden Teile des Gesamthohlrades 11, so daß durch Einleitung einer Drehbewegung über die Außenverzahnung 23 des Stirnra­ des 11a des Gesamthohlrades 11 sowohl die Hilfsbewe­ gung des Elektromotors als auch der vom Benutzer auf­ gebrachte Lenkradwinkel aufgenommen und im Sinn der Überlagerung auf die Ausgangswelle 16 übertragen wer­ den. Daher befindet sich in Fig. 1 das dort darge­ stellte Planetengetriebe 10 in der Lenkunterstützungs- Position, also der normalen Betriebsstellung der Ser­ volenkung, bei welcher Hohlrad 11a und Stirnrad 11b formschlüssig miteinander verbunden sind, wobei im übrigen der Schieber 12 sich mit dem Gesamthohlrad 11 dreht.

Die in Fig. 2 dargestellte Notlauf-Position - in den Fig. 1, 2 und 3 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet - ergibt sich dann, wenn bei Ausfall bzw. Fehlfunktion des Elektromotors umge­ schaltet werden muß, was durch Sensoren beliebiger Art festgestellt werden kann, was dann dazu führt, daß der Schieber 12 bei Axialbewegung in der Zeichen­ ebene der Fig. 1 und 2 nach links mit seiner Außen­ verzahnung 24 aus der Innenverzahnung 22 des Stirn­ rades 11b ausrückt, so daß dieses auf die Getriebe­ funktion ohne weiteren Einfluß bleibt. In diesem Fall und in dieser Axialposition des Schiebers 12 rückt seine partielle Innenverzahnung 25 deckungsgleich in die Außenverzahnung 26 der Eingangswelle 15 ein, so daß sich eine 1 : 1-Mitnahme des Gesamthohlrades 11 er­ gibt. Damit stellt sich die Übersetzung i = 1,0 zwi­ schen Lenkrad und Getriebeausgang 16 ein - der Überla­ gerungseingang ist ausgekuppelt.

Mit geringen kostengünstigen Ergänzungen eignet sich dieses in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ausfüh­ rungsbeispiel ferner noch für die Realisierung einer Zusatzfunktion, nämlich der weiter vorn schon erwähn­ ten Funktion "Steer by Wire", für welche sich eine axiale Schieberposition ergibt, wie sie in Fig. 3 dar­ gestellt ist.

In dieser Schaltposition findet jetzt auch der weiter vorn schon erwähnte Kupplungsring 14 Verwendung, der mit seiner Innenverzahnung 25′ in dieser ganz nach rechts herausgezogenen Schieberposition in die par­ tielle Außenverzahnung 26′ der Eingangswelle 15 ein­ greift und so mit seiner Außenverzahnung 14a die Ein­ gangswelle 15 an einer ortsfesten Gehäuseverzahnung 17a festlegt. Die Eingangswelle 15 ist in diesem Falle bei blockiertem Sonnenrad 18 stationär gehalten, und die formschlüssige Verbindung des Schiebers 12 mit vom Servomotor angetriebenem Stirnrad 11b mit Hohl­ rad 11a sorgt dafür, daß ausschließlich über den Über­ lagerungseingang eingeleitete Lenkbewegungen übertra­ gen werden können. In dieser Schaltstellung wird da­ her lediglich durch den Elektromotor gelenkt, wobei es sich versteht, daß dann, wenn eine solche "Steer by Wire"-Funktion nicht erforderlich ist, die Elemente Kupplungsring 14 und Innenverzahnung 17a des Gehäu­ ses 17 entfallen können.

Es ist auch möglich, den in deinem Funktionsprinzip anhand der Darstellung der Fig. 1 und 2 erläuterten Schaltmechanismus alternativ, beispielsweise nach Art eines Ziehkeilgetriebes auszuführen, wie dieses bei 10′ in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist, wobei die "Steer by Wire"-Funktion entfällt.

Entsprechend den Fig. 4 und 5 bewirkt eine modifi­ zierte Schieberausbildung 12′, daß in der in Fig. 4 gezeigten Lenkunterstützungs-Position Mitnahmeelemen­ te, bevorzugt in Form von Sperrkugeln 28 in eine form­ schlüssige Mitnahmeposition zwischen dem Stirnrad 11b′ und dem Hohlrad 11a′ gedrückt werden, wobei die Sperr­ kugeln 28 in Radialausnehmungen 29 einer axialen Ver­ längerung 30 des Stirnrads 11b′ sitzen und dabei gleichzeitig in axial verlaufende Mitnahmenuten 31 des Hohlrades 11a′ durch einen nach außen radial aufge­ stülpten Außenrand 32 des Schiebers 12′ in der in der Zeichenebene der Fig. 4 nach rechts zurückgezogenen Position des Schiebers 12′ gedrückt werden.

Wird demgegenüber entsprechend der Darstellung der Fig. 5 zur Einnahme der Notlauf-Position der Schie­ ber 12′ in seine linke Anschlagposition verstellt, dann werden aus radial nach außen ansteigenden, Sperr­ kugellaufbahnen bildenden Axialnuten 33 in der Ein­ gangswelle 15′ weitere Sperrkugeln 28′ nach außen ge­ drückt und gelangen zur direkten formschlüssigen Mit­ nahme des Hohlrads 11a′ durch die Eingangswelle 15′ in innere axiale Mitnahmenuten 34 dieses Hohlrades, wie aus der Darstellung der Zeichnung der Fig. 4 ohne weiteres zu erkennen. Daher ist in der Notlauf-Posi­ tion der Fig. 5 der Überlagerungseingang über das Stirnrad 11b′ abgekoppelt, und es ergibt sich auch hier wieder eine formschlüssige Verbindung zwischen der Eingangswelle 15′ und dem Hohlrad 11a′, die über die Planetenräder die direkte Mitnahme der Ausgangs­ welle 16 bewirkt.

Schließlich ist es entsprechend einer weiteren Varian­ te vorliegender Erfindung, die in den Fig. 6 und 7 dargestellt ist, auch möglich, den Schaltmechanismus sozusagen in das Innere des Planetengetriebes zu inte­ grieren, wodurch sich eine besonders kompakte Bau­ weise ergibt und ebenfalls die Getriebestellungen Lenkradunterstützungs-Position sowie Notlauf-Posi­ tion möglich sind.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Lenkrad mit der Eingangswelle 15′′ und das nicht dargestellte Lenkgetriebe über die Ausgangswelle 16 mit dem Plane­ tenträger 16a′ verbunden. Das Hohlrad 11′′ des Plane­ tengetriebes 10′′ der Fig. 6 und 7 weist an einem beliebigen, auch abgestuften Bereich seines Außen­ durchmessers eine außenliegende Stirnradverzahnung 35 auf, über die, wie auch schon bei den weiter vorn erläuterten Ausführungsbeispielen ein nicht darge­ stellter Hilfselektromotor seine Servounterstützung einleiten kann, d. h. daß auch hier die äußere Stirn­ radverzahnung des Hohlrades den Überlagerungseingang bildet.

Die Eingangswelle 15′′ weist eine Bohrung 36 auf, die sich als 36′ abgestuft im Planetenträger 16a′ fort­ setzt; in den Bohrungen 36, 36′ ist ein Schaltschie­ ber 37 gelagert, der über eine nach außen geführte Schaltstange 37a axial in seine beiden, durch An­ schläge vorgegebenen Schaltpositionen überführt wer­ den kann.

Dabei sind die mit dem Lenkrad verbundene Eingangswel­ le 15′′ und das Sonnenrad 18′ relativ zueinander ver­ drehbar ausgeführt, wobei auch hier wieder Schaltku­ geln vorgesehen sind, die je nach Position des Schalt­ schiebers 37 und von diesem bewegt die Eingangswelle 15′′ entweder mit dem Sonnenrad 18′ oder mit dem Pla­ netenträger 16a′ formschlüssig verbinden.

Zu diesem Zweck weist der rohrförmige Bereich der Ein­ gangswelle über den Umfang verteilt mehrere radiale Bohrungen 38 auf, die erste Schaltkugeln 39 aufnehmen.

Da die Eingangswelle 15′′ ferner mit ihrem rohrförmigen Teil in eine im Planetenträger 16a′ angeordnete Boh­ rung hineinreicht, befinden sich in diesem Eingangs­ wellenstummel weitere radiale Bohrungen 38′ mit ent­ sprechenden Schaltkugeln 39′. Dabei sind sowohl in der die Eingangswelle 15′ aufnehmenden Bohrung des Sonnenrades 18′ erste axiale halbkreisförmige Nuten 40 für die Aufnahme der ersten Schaltkugeln 39 als auch in der den Eingangswellenstummel aufnehmenden angrenzenden Bohrung des Planetenträgers 16a′ zweite axiale halbkreisförmige Nuten 40′ eingearbeitet, die je nach Position des Schaltschiebers 37 und radial von einem radialen Wulst 41 an diesem nach außen ge­ drückt entweder die formschlüssige Verbindung der Ein­ gangswelle 15′′ mit dem Sonnenrad 18′ oder direkt zwi­ schen der Eingangswelle 15′′ und dem Planetenträger 16a′ herstellen, wodurch sich die beiden Schaltpo­ sitionen Lenkunterstützung bzw. Notlauf ergeben.

Auch hier wird daher durch die wahlweise formschlüssi­ ge Verbindung der Eingangswelle 15′′ entweder mit dem Sonnenrad 18′ oder mit dem Planetenträger 16a′ die Übersetzungsumschaltung erreicht, so daß sicherge­ stellt ist, daß bei Ausfall der Lenkhilfsbewegung die Lenkung für den Benutzer zwar schwergängiger, jedoch nicht entgegen seinen Vorstellungen vollständig ver­ ändert erscheint.

Die Betätigung der Umschaltung über die entsprechenden Schaltstangen läßt sich problemlos durch ein geeigne­ tes Signal aktivieren, welches den Ausfall des die Hilfsbewegung zur Verfügung stellenden Elektromo­ tors erfaßt und entsprechend, beispielsweise elektro­ magnetisch umgesetzt die Schaltbewegung durch­ führt.

Abschließend wird darauf hingewiesen, daß die Ansprü­ che und insbesondere der Hauptanspruch Formulierungs­ versuche der Erfindung ohne umfassende Kenntnis des Stands der Technik und daher ohne einschränkende Prä­ judiz sind. Daher bleibt es vorbehalten, alle in der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung darge­ stellten Merkmale sowohl einzeln für sich als auch in beliebiger Kombination miteinander als erfindungs­ wesentlich anzusehen und in den Ansprüchen nieder zu­ legen sowie den Hauptanspruch in seinem Merkmalsge­ halt zu reduzieren.

Claims (9)

1. Verfahren zum Betrieb eines Servolenksystems, bei dem über ein getriebeartiges Stellglied eine dem Fahrerwunsch entsprechende erste Lenkbewegung und eine von einer Servoeinrichtung erzeugte zweite Lenkbewegung überlagert dem Lenkgetriebe zugeführt werden, wobei im Fall eines Ausfalls der Servobe­ wegung eine Getriebeumschaltung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung im Getriebebe­ reich des die Bewegungen überlagernden Stellglieds auf eine direktere Übersetzung vorgenommen wird, die angenähert den ursprünglichen, bei vorhandener Servobewegung herrschenden Lenkwinkelbedarf er­ gibt, bei Inkaufnahme erhöhter Lenkradmomente.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das getriebeartige Stellglied ein Planetengetriebe umfaßt und der Überlagerungseingang über dessen Hohlrad erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Servobewe­ gung benutzte Überlagerungseingang am Hohlrad abge­ koppelt und das Hohlrad, wie auch das Sonnenrad direkt mit der Eingangswelle verbunden werden oder daß bei vollständiger Abkopplung des Hohlrades die Eingangswelle direkt auf den mit der Ausgangs­ welle verbundenen Planetenträger formschlüssig durchgeschaltet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine zusätzliche Umschaltung im Getrie­ bebereich des die Bewegungen überlagernden Stell­ glieds ein "Steer by Wire"-Betrieb erfolgt, bei dem die Wirkverbindung zwischen der dem Fahrer­ wunsch entsprechenden ersten Lenkbewegung und der dem Lenkgetriebe zugeführten Lenkbewegung auf ge­ hoben ist und die erste Lenkbewegung durch Blockie­ ren der sie dem getriebeartigen Stellglied zufüh­ renden Eingangswelle verhindert wird, wobei die Servobewegung in Wirkverbindung mit dem Lenkgetrie­ be steht und damit der Lenkbetrieb ausschließlich über die Servobewegung erfolgt.

4. Motorbetriebenes Servolenksystem, bei dem über ein getriebeartiges Stellglied (10, 10′, 10′′) eine dem Fahrerwunsch entsprechende erste Lenkbewegung und eine von einer Servoeinrichtung erzeugte zweite Lenkbewegung überlagert dem Lenkgetriebe zugeführt sind, mit Mitteln (12, 12′, 37) zur Freischal­ tung des Überlagerungseingangs der Servobewegung bei deren Ausfall, dadurch gekennzeichnet, daß die den Überlagerungseingang am Stellglied (10, 10′, 10′′) abkoppelnden Schaltmittel gleichzeitig die Getriebekomponenten des Stellglieds so beeinflus­ sen, daß sich eine Reduzierung der Stellgliedüber­ setzung zwischen dem mit dem Lenkrad verbundenen Getriebeeingang (Eingangswelle 15, 15′, 15′′) und der mit dem Lenkgetriebe verbundenen Ausgangswelle (16) im Sinne einer mindestens angenäherten Beibe­ haltung des ursprünglichen, bei vorhandener Servo­ bewegung herrschenden Lenkwinkelbedarfs er­ gibt.

5. Motorbetriebenes Servolenksystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung des die Überlagerung der Lenkradbewegung mit der Hilfsbe­ wegung bewirkenden Stellglieds in Form eines Pla­ netengetriebes (10, 10′, 10′′) der mit dem Servo­ motor verbundene Überlagerungseingang im Bereich des Hohlrads (11, 11′, 11′′) des Planetengetriebes (10, 10′, 10′′) erfolgt und die Umschalteinrichtung diesen den Überlagerungseingang umfassenden Hohl­ radbereich abkoppelt und die Eingangswelle (15, 15′, 15′′) formschlüssig entweder an das Hohlrad oder direkt an den mit der Ausgangswelle (16) ver­ bundenen Planetenträger (16a′) ankoppelt.

6. Motorbetriebenes Servolenksystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad (11) des Planetengetriebes (10) zweiteilig ausge­ bildet ist, wobei beide Teile, ein erster, mit einer Innenverzahnung mit den Planetenrädern (19) kämmender Hohlradteil (11a) sowie ein zweiter den Überlagerungseingang über eine Außenverzahnung (23) aufnehmender Hohlradteil (11b) mechanisch mit Hilfe eines zwischen Hohlrad (11) und der Eingangswelle (15) angeordneten Schiebers (12) über je nach axia­ ler Position des Schiebers partiell miteinander in Eingriff stehende Außen- und Innenverzahnungen (21, 22, 24, 25, 26) verbindbar sind, wobei der Schieber (12) in einer ersten Position die beiden Hohlradteile (11a, 11b) miteinander verbindet, der­ art, daß der Überlagerungseingang auf das Gesamt­ hohlrad (11) wirkt, während in der zweiten Schieber­ position der als Stirnrad (11b) ausgebildete Hohl­ radteil frei drehbar abgekoppelt und die Eingangs­ welle (15) formschlüssig direkt mit dem verblei­ benden, mit den Planetenrädern (19) kämmenden Hohl­ radteil (11a) verbunden ist, wobei die Überset­ zungsverhältnisse des Planetengetriebes (10) ins­ gesamt so ausgebildet sind, daß sich bei direkter Aufschaltung der Drehbewegung der mit dem Lenkrad verbundenen Eingangswelle (15) des Planetengetrie­ bes (10) bei Aufrechterhaltung der normalen Ver­ bindung zwischen Sonnenrad (18) und der Eingangs­ welle (15) am Lenkrad ein angenähert gleicher Lenk­ winkelbedarf ergibt, verglichen mit dem Betrieb bei einwirkender Servobewegung.

7. Motorbetriebenes Servolenksystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (12) in eine zusätzliche, einen "Steer by Wire"-Betrieb ermöglichende Umschaltposition axial verschiebbar ist und in dieser Position einen die Drehbewegung der Eingangswelle (15) und damit des Lenkrades ge­ gen eine Gehäuseverzahnung (17a) blockierenden Kupplungsring (14) verschiebt, wobei in dieser Po­ sition die formschlüssige Mitnahmeverbindung der beiden Hohlradteile (11a, 11b) zur ausschließlichen Ermöglichung eines Lenkbetriebs über den Überlage­ rungseingang und damit unter den ausschließlichen Einfluß der Servobewegung gesichert ist.

8. Motorbetriebenes Servolenksystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen Eingangswelle (15′) und den beiden Hohlradteilen (11a′, 11b′) angeordnete Schieber (12′) durch ra­ diales selektives Eindrücken von Kupplungskugeln (28) in Durchbrechungen bzw. Mitnahmelängsnuten (31) alternativ eine formschlüssige Drehverbin­ dung zwischen den beiden Hohlradteilen (11a′, 11b′) in der Position Lenkunterstützung bzw. die Abkupp­ lung des mit dem Überlagerungseingang verbundenen Hohlradteils (11b′) sowie die formschlüssige Ver­ bindung über die Arretierkugeln (28′) zwischen Eingangswelle (15′) und dem abgekoppelten, mit den Planetenrädern kämmenden Hohlradteil (11a′) bewirkt.

9. Motorbetriebenes Servolenksystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kupplungs­ verbindungen über Schaltkugeln (39, 39′) selektiv entweder zwischen der Eingangswelle (15′′) und dem Sonnenrad (18′) bzw. zwischen Eingangswelle (15′′) und dem mit der Ausgangswelle (16) verbundenen Pla­ netenradträger (16a′) bewirkender Schaltschieber (37) in einer Bohrung (36) der Eingangswelle und insofern im Inneren des Planetengetriebes (10′′) integriert ist, wobei die durch jeweilige radiale Positionen der Schaltkugeln (39, 39′) bewirkten Kupplungsvorgänge durch entsprechende axiale Schiebepositionen des Schaltschiebers (37) bestimmt sind, der die Kugeln durch einen radial verdickten Wulst (41) in die jeweiligen Mitnahmepositionen verschiebt.