Die Erfindung betrifft ein Überlagerungsgetriebe für ein Lenksystem, mit einer Eingangswelle, die mit einer Lenkwelle gekoppelt werden kann, und einer Aus- gangswelle, die mit einem Lenkgetriebe gekoppelt werden kann.

Ein solches Überlagerungsgetriebe ermöglicht, dem vom Fahrer vorgegebenen Lenkwinkel einen Zusatzlenkwinkel zu überlagern, so daß der Gesamtlenkwinkel, der die Eingangsgröße für das Lenkgetriebe ist, größer oder kleiner als der Fahrerlenkwinkel ist. Der Zusatzlenkwinkel wird situationsabhängig von einem Steuergerät aus verschiedenen Eingangsgrößen wie Lenkwinkel, Lenkwinkel¬ geschwindigkeit, Lenkmoment, Fahrzeuggeschwindigkeit, Gierrate, Querbe¬ schleunigung, Bremsdruck, etc. berechnet. Mittels des Zusatzlenkwinkels soll beispielsweise eine verbesserte Agilität durch Vorhaltelenken und variable Lenkübersetzung, ein erhöhter Komfort sowie eine verbesserte Fahrstabilität im Grenzbereich erzielt werden. Schließlich kann im Zusammenspiel mit einem elektronischen Fahrstabilitätssystem in kritischen Fahrzuständen wie bei Brems¬ vorgängen auf Fahrbahnen mit unterschiedlichen Reibwerten der Bremsweg deut¬ lich verkürzt werden.

Da gesetzlich eine direkte mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad und dem Lenkgetriebe vorgeschrieben ist, wird üblicherweise ein mechanisches Getriebe als Überlagerungsgetriebe verwendet, mittels dem der Zusatzlenkwinkel erzeugt werden kann. Diese Getriebe sind meist mit zwei rotatorischen Eingängen und einem rotatorischen Ausgang versehen. Ein erster Eingang ist mit dem Lenk¬ rad verbunden, und der zweite Eingang ist mit einem Motor verbunden. Der Aus- gang des Getriebes ist mit dem Lenkgetriebe verbunden. Als Motor wird meist ein Elektromotor verwendet, und als Getriebe wird meist ein Planetenradgetriebe verwendet. Der Nachteil dieser bekannten Konstruktionen besteht in dem ver¬ gleichsweise großen Bauraum, der notwendig ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Überlagerungsgetriebe zu schaf- fen, welches kostengünstig ist und eine hohe Zuverlässigkeit aufweist.

Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß bei einem Überlagerungsgetriebe der eingangs genannten Art ein Wellgetriebe vorgesehen, das einen Innenring, einen Außenring und ein Antriebselement aufweist, wobei das Lenkmoment von der Eingangswelle zur Ausgangswelle über den Innenring und den Außenring über- tragen wird und daß das Antriebselement mit dem Antriebsmotor gekoppelt ist. Das Wellgetriebe zeichnet sich durch einen sehr geringen Bauraum aus, so daß sich ein sehr kompakter Aufbau ergibt. Außerdem arbeitet das Wellgetriebe spiel¬ frei, so daß das Überlagerungsgetriebe kein zusätzliches Spiel ins Lenksystem hineinbringt. Durch die besondere Anordnung des Wellgetriebes im Über- lagerungsgetriebe ergeben sich zwei Betriebsarten. Wenn der Antriebsmotor nicht angesteuert wird, befindet sich das Überlagerungsgetriebe in einem passiven Zustand. In diesem wird das Lenkmoment von der Eingangswelle zur Aus¬ gangswelle dadurch übertragen, daß der Innenring und der Außenring sich aufeinander abwälzen. Einer der beiden Ringe wirkt nach Art eines Antrieb- szahnrades, und der andere nach Art eines Abtriebszahnrades. Da der Innenring und der Außenring sich hinsichtlich der Anzahl der Zähne nur geringfügig unter¬ scheiden, beispielsweise 102 Zähne am Außenring und 100 Zähne am Innenring, ergibt sich ein Übersetzungsverhältnis im passiven Zustand von 0,98. Anders aus¬ gedrückt wird die Drehung der Eingangwelle annähernd im Verhältnis 1 :1 zur Ausgangswelle übertragen. Wenn dagegen der Antriebsmotor angesteuert wird, befindet sich das Überlagerungsgetriebe in einem aktiven Zustand. Durch geeig¬ nete Drehung des Antriebselementes kann der von der Eingangswelle vorgege¬ benen Drehung eine nahezu beliebige Zusatzdrehung überlagert werden, so daß die Ausgangwelle die gewünschte Drehung ausführt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteran¬ sprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigen:

.in einer schematischen Ansicht ein Lenksystem, welches ein erfindungs- gemäßes Überlagerungsgetriebe enthält;

.das Überlagerungsgetriebe von Figur 1 ;

.- die Figuren 3 a und 3 b schematisch das beim Überlagerungsgetriebe von Figur 2 verwendete Wellgetriebe.

In Figur 1 ist schematisch ein Lenksystem gezeigt, welches ein Lenkgetriebe 10 (hier beispielhaft mit einer Zahnstange versehen), eine Eingangswelle 12, eine Lenkwelle 14 sowie ein Lenkrad 16 aufweist. Das Lenkrad 16 ist über die Lenk¬ welle 14 und die Eingangswelle 12 mechanisch mit dem Lenkgetriebe 10 verbun¬ den, so daß eine Drehung des Lenkrades 16 in eine Verstellung von lenkbaren Fahrzeugrädern umgesetzt wird.

Am Lenkgetriebe 10 ist ein Überlagerungsgetriebe 18 vorgesehen, welches es ermöglicht, dem vom Lenkrad 16 vorgegebenen Lenkwinkel situationsabhängig einen Zusatzlenkwinkel zu überlagern. Dieser wird von einem Steuergerät aus verschiedenen Eingangsgrößen wie Lenkwinkel, Lenkwinkelgeschwindigkeit, Lenkmoment, Fahrzeuggeschwindigkeit, Gierrate, Querbeschleunigung, Brems- druck, etc. berechnet.

Das Überlagerungsgetriebe 18 weist ein Gehäuse 20 auf, in dem drehbar die Eingangswelle 12 und eine Ausgangswelle 22 gelagert sind. Die Ausgangswelle 22 ist dafür vorgesehen, mit dem Lenkgetriebe gekoppelt zu werden. Die Ein¬ gangswelle 12 ist mit einem Innenring 24 eines Wellgetriebes (siehe auch die Fig- uren 3a und 3b) drehfest verbunden. Der Innenring 24 ist auf seiner Außenseite mit Zähnen versehen, die sich in Zähnen auf der Innenseite eines Außenrings 26 abwälzen können. Der Außenring 26 ist über ein Halteelement 28 drehfest mit der Ausgangwelle 22 verbunden. Wellgetriebe sind auch unter dem Namen „Har¬ monie Drive" bekannt.

Das Wellgetriebe weist außerdem ein Antriebselement 30 auf, welches eine exzentrische Form hat und sich innerhalb des Innenring 24 drehen kann. Das An¬ triebselement ist drehfest mit einer Motorwelle 32 eines elektrischen An¬ triebsmotors 34 verbunden, der im Gehäuse 20 abgestützt ist.

Die Motorwelle 32 ist mit einer elektromagnetischbetätigten Bremse 36 ge¬ koppelt, die ebenfalls am Gehäuse 20 abgestützt ist. Auf diese Weise kann die Motorwelle 32 relativ zum Gehäuse 20 blockiert werden.

Zur Bereitstellung von Positionssignalen für eine Steuerungselektronik sind ein Eingangswellen-Positionssensor 40, ein Motorwellen-Positionssensor 42 und ein Ausgangswellen-Positionssensor 44 vorgesehen.

Das beschriebene Überlagerungsgetriebe kann in einem passiven Zustand und einem aktiven Zustand betrieben werden. Im passiven Zustand ist die Bremse 36 geschlossen, und der elektrische Antriebsmotor 34 wird nicht angesteuert. Dadurch ist das Antriebselement 30 im Inneren des Innenrings 24 blockiert. Wenn die Eingangswelle 12 gedreht wird, wälzen sich die Zähne des Innenring 24 auf den Zähnen des Außenrings 26 ab, so daß die Drehung der Eingangswelle 12 entsprechend der Differenz der Zähnezahl auf die Ausgangswelle 22 übertragen wird. Da sich die Anzahl der Zähne des Innenrings und des Außenrings üblicher- weise in der Größenordnung von 2% unterscheiden, ergibt sich ein Unter¬ setzungsverhältnis von 0,98 im passiven Zustand des Überlagerungsgetriebes.

Im aktiven Zustand wird die Winkelbewegung der Eingangswelle kontinuier¬ lich mittels des Eingangswellen-Positionssensors 42 gemessen. Gleichzeitig wird die Drehbewegung der Ausgangswelle 22 kontinuierlich mittels des Aus- gangswellen-Positionssensors 44 gemessen. Diese Informationen werden von einer elektronischen Steuereinheit verarbeitet, und der elektrische Antriebsmotor 34 wird so angesteuert, daß der gewünschte Überlagerungswinkel erzielt wird. Dabei wird die elektromagnetische Bremse 36 geöffnet.

Das beschriebene Überlagerungsgetriebe produziert eine sehr geringe, ver- nachlässigbare Stör-Rückwirkung auf das Lenkrad 16, da der Teil des Ein- gangswellen-Drehmomentes, der direkt von der Ausgangswelle 22 aufgenommen wird, erheblich höher ist als der Anteil, der vom Motordrehmoment resultiert; ein übliches Verhältnis beträgt hier 50:1.