Die Erfindung betrifft eine Fahrzeuglenkung mit einem Überlagerungssfeller, der den mit einer Lenkhandhabe ausgeübten Lenkbewegungen zusätzliche Lenkbewegungen überlagert und der einen Motor und ein als Spannungswellengetriebe ausgebildetes Überlagerungsgetriebe aufweist, wobei das Spannungswellengetriebe einen starren Außenring mit einer Innenverzahnung aufweist, in den an zwei gegenüberliegenden Stellen ein flexibler Innenring mit einer Außenverzahnung eingreift.

Eine Überlagerungslenkung hat den Vorteil, dass den Lenkbewegungen, die der Fahrer durch Drehen des Lenkrades vorgibt, fahrsituationsabhängig eine zusätzliche Lenkbewegung überlagert werden kann. Beispielsweise kann eine Überlagerungslenkung derart konzipiert sein, dass bei langsamer Fahrt, wie beim Rangieren oder Einparken, ein großer Radwinkel mit kleineren Lenkradumdrehungswinkeln erzielbar ist, während die Überlagerungslenkung bei schneller Fahrt, beispielsweise auf der Autobahn, umgekehrt wirkt.

Aus DE 10 2007 051 418 AI ist ein Getriebe für ein Fahrzeuglenksystem bekannt. Das Getriebe dient dazu, den von einem Fahrer ausgeübten Lenkbewegungen zusätzliche Lenkbewegungen zu überlagern. Das Getriebe weist eine Eingangswelle auf, die mit einem Flexspline drehfest verbunden ist. Darüber hinaus weist das Getriebe eine Ausgangswelle auf, die drehfest mit einem Circularspline verbunden ist. Der Flexspline ist mit einer Außenverzahnung versehen, die mit einer Innenverzahnung des Circularsplines in Eingriff steht. Innerhalb des Flexspline ist ein elektromotorisch angetriebener Wellengenerator angeordnet.

Auch aus DE 10 2007 000 945 AI ist ein Überlagerungssfeller für ein Lenksystem eines Fahrzeuges bekannt. Der Überlagerungssfeller weist ein Überlagerungsgetriebe mit einer ersten Getriebeeingangswelle und einer zweiten Getriebeeingangswelle zur Überlagerung der an beiden Getriebeeingangswellen auftretenden Drehwinkeln auf eine Getriebeausgangswelle des Überlagerungsgetriebes auf, wobei die erste Getriebeeingangswelle mit einer Lenkhandhabe wirkverbunden ist. Die zweite Getriebeeingangswelle ist mit einem elektronisch kommutierten Servomotor wirkverbunden.

Aus DE 10 201 1 109 170 AI ist eine Lenkung, die eine Lenkhandhabe und einen Überlagerungssteller aufweist, bekannt. Der Überlagerungssteller wird in Abhängigkeit von einem Ist-Lenkhandhabenwinkel geregelt. Die Lenkung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelvorrichtung vorgesehen ist, die ein Verriegeln des Überlagerungsstellers auslöst, wenn ein Regelabweichungswert einen oberen Toleranzwert überschreitet und/oder wenn ein Regelabweichungswert einen unteren Toleranzwert unterschreitet. Unterschiedlichen Fahr- oder Lenksituationen sind hierbei unterschiedliche Toleranzwerte zugeordnet.

Aus DE 10 201 1 053 323 AI ist ein Wellgetriebe für ein Lenksystem eines Fahrzeugs, mit einem radialflexiblen Wälzlager mit einem Innenring, der auf eine Außenumfangsfläche eines exzentrischen Antriebskernes des Wellgetriebes gepasst ist und mit einem Außenring, der auf eine Innenumfangsfläche einer radialflexiblen Abrollbuchse wirkt, und mit radial zwischen dem Innenring und dem Außenring gehaltenen Wälzkörpern bekannt. Eine Dichteinrichtung dichtet das radialflexible Wälzlager nach außen ab. Die Dichteinrichtung weist zumindest eine Dichtscheibe auf, die drehfest mit dem exzentrischen Antriebskern verbunden ist.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Fahrzeuglenkungen haben den Nachteil, dass von dem Überlagerungssteller ausgehende Geräusche und Vibrationen, insbesondere über die Lenksäule, in den Innenraum übertragen werden. Den Fahrzeuginsassen fallen diese Geräusche störend auf. Es kann störender Weise zusätzlich vorkommen, dass der Fahrer die von dem Überlagerungssteller verursachten Vibrationen beim Anfassen des Lenkrades fühlt. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Fahrzeuglenkung anzugeben, die eine Reduktion der im Fahrzeuginnenraum wahrnehmbaren Geräusche und Vibrationen ermöglicht.

Die Aufgabe wird durch eine Fahrzeuglenkung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Außenverzahnung (z _au ßen) des flexiblen Innenrings zwischen 54 und 66 Zähnen, insbesondere genau 60 Zähne, aufweist und dass die Innenverzahnung (znnen) des starren Außenrings genau zwei Zähne mehr aufweist, als die Außenverzahnung des flexiblen Innenrings.

In erfindungsgemäßer Weise wurde erkannt, dass die aus dem Stand der Technik bekannten Überlagerungssteller Überlagerungsgetriebe aufweisen, deren Innenring eine Zähnezahl z _au ßen von 100 oder mehr aufweist, während der Außenring eine Zähnezahl von Znnen = z _au ßen + 2 aufweist, und dass die große Zahl an Zähnen sich negativ auf die Geräusch- und Vibrationsentwicklung auswirkt.

Insbesondere wurde erkannt, dass durch die Verwendung eines Überlagerungsgetriebes, dessen Innenring beispielsweise lediglich 60 Zähne aufweist, während der Außenring 62 Zähne aufweist, ohne wesentliche Funktionseinschränkung der Fahrzeuglenkung bei wesentlich niedrigeren Drehzahlen des Motors betrieben werden kann, was zum einen mit einer geringeren Geräuschentwicklung einhergeht, weil pro Zeiteinheit weniger Geräusche verursachende Zahneingriffsereignisse stattfinden. Darüber hinaus weisen die entstehenden Geräusche eine niedrigere Frequenz auf, die einerseits durch die Fahrzeuginsassen weniger wahrnehmbar ist und die in einem Frequenzbereich liegt, in dem ein Fahrzeug durch andere Quellen ohnehin Geräusche verursacht, die dem Fahrer vertraut und bekannt vorkommen und somit nicht als störend wahrgenommen werden, so dass die durch die Überlagerungslenkung verursachten Geräusche nicht hervorstechen. Im Gegenteil empfindet der Fahrer Geräusche in diesen Frequenzbereichen als akustisch angenehm.

Die erfindungsgemäße Fahrzeuglenkung ist auch insbesondere deshalb geräuschärmer und entwickelt deshalb weniger Vibrationen, weil aufgrund der besonderen Ausbildung des Spannungswellengetriebes für die speziellen Anforderungen einer Fahrzeuglenkung ein geringerer Verschleiß auftritt, was nachfolgend im Detail erläutert ist. Beispielsweise führt ein Verschleiß an den Lagerflächen des Spannungswellengetriebes zu sogenannten Pittings, also Ausbrechungen, die im Betrieb durch Geräusche und Vibrationen wahrnehmbar sind. Die erfindungsgemäße Fahrzeuglenkung den Vorteil, dass der Abrieb auf den Zahnflanken auf Grund der geringeren Zahl von Zahneingriffen geringer ist.

Bei einer besonderen Ausführung der Fahrzeuglenkung weisen die Außenverzahnung und die Innenverzahnung aufeinander abgestimmt dasselbe Modul, nämlich jeweils ein Modul im Bereich von 0,7 mm bis 1 ,0 mm oder im Bereich von 0,8 mm bis 0,9 mm oder im Bereich von 0,84 mm bis 0,86 mm oder von 0,8466 mm auf. Ein solches Spannungswellengetriebe und insbesondere auch ein aus diesem Spannungswellengetriebe und dem Motor bestehender Überlagerungssteller können besonders kompakt und raumsparend ausgebildet sein.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Außenverzahnung des Innenrings einen Teilkreisdurchmesser im Bereich von 50 mm bis 51 mm oder im Bereich von 50,6 mm bis 50,9 mm oder von 50,796 mm, aufweist, und/oder dass die Innenverzahnung des Außenrings einen Teilkreisdurchmesser im Bereich von 52 mm bis 53 mm oder im Bereich von 52,4 mm bis 52,6 mm oder von 52,489 mm, aufweist. Der Teilkreisdurchmesser ist definiert als das Produkt von Zähnezahl und Modul.

Bei einer ganz besonders zuverlässigen, robusten und dennoch geräuscharm arbeitenden Ausführung weist das

Spannungswellengetriebe eine Deflektion im Bereich von 1 mm bis 1 ,2 mm oder im Bereich von 1 ,1 mm bis 1 ,1 6 mm oder von 1 ,1355 mm auf. Unter der Deflektion wird der radiale Weg verstanden, den ein Zahn der Außenverzahnung des Innenrings beim Wechsel zwischen Niedrig- und Hochachse zurücklegt.

Figur 2 illustriert schematisch den Aufbau eines Spannungswellengetriebes, das unter anderem ein Außenring 31 , einen Innenring 32, einen Wellengenerator 33 und ein Kugellager 34 aufweist. Figur 3 illustriert schematisch, die Hochachse D des Innenrings und die Niedrigachse E des Innenrings. Die Deflektion berechnet sich als (D - E) / 2.

Bei einer besonderen Ausführung ist vorgesehen, dass das Spannungswellengetriebe einen Wellengenerator aufweist, der mittels eines Lagers drehbar in dem Innenring gelagert ist. In vorteilhafter Weise kann das Lager eine Schnitthöhe im Bereich von 6 mm bis 7,5 mm oder im Bereich von 6,6 mm bis 6,9 mm oder von 6,74 mm aufweisen. Ein Lager mit einer solchen Schnitthöhe ist für die spezielle Anwendung in dem Spannungswellengetriebe der Fahrzeuglenkung besonders langlebig und dennoch geräuscharm arbeitend ausbildbar. Dies kann, wie nachfolgend detaillierter geschildert ist, insbesondere dadurch erreicht werden, dass die Dimensionierung des Lagers speziell auf die oben genannte Deflektion abgestimmt ist. Unter der Schnitthöhe 35 wird der spielfreie radiale Abstand der den Wälzkörpern abgewandten Flächen der Lagerringe verstanden, was in Figur 4 illustriert ist.

Bei einer besonderen Ausführung weisen die Wälzkörper des Lagers, die insbesondere als Kugeln ausgebildet sein können, einen Wälzkörperdurchmesser im Bereich von 4,6 mm bis 4,9 mm oder im Bereich von 4,7 mm bis 4,8 mm oder von 4,763 mm auf. Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass bei dem Spannungswellengetriebe die Größe, die sich errechnet aus (Deflektion/Schnitthöhe) im Bereich von 0,15 bis 0,19 liegt oder im Bereich von 0,1 6 bis 0,18 liegt oder dass für das Spannungswellengetriebe gilt: (Deflektion/Schnitthöhe) = 0,168.

Bei einer ganz besonders verschleißarmen Ausführung ist vorgesehen, dass bei dem Spannungswellengetriebe die Größe, die sich errechnet aus (Deflektion/Schnitthöhe) x Wälzkörperdurchmesser im Bereich von 0,7 bis 0,9 liegt oder im Bereich von 0,75 bis 0,85 liegt oder dass für das Spannungswellengetriebe gilt: (Deflektion/Schnitthöhe) x Wälzkörperdurchmesser = 0,802. Bei einer solchen Ausführung ist nämlich sicher gestellt, dass der äußere Lagerring, der sich im Betrieb fortlaufend und periodisch entsprechend der Deflektion verformt, nicht vorschnell ermüdet. Darüber hinaus ist sichergestellt, dass die Hertzschen Pressung der Wälzkörper gegen die Oberfläche der Laufbahnen der Lagerringe ausreichend klein ist, um Beschädigungen, wie Graufleckigkeit oder Pittings, dauerhaft zu vermeiden.

Die Fahrzeuglenkung kann in vorteilhafter Weise derart ausgebildet sein, dass bei dem Spannungswellengetriebe das Verhältnis aus der Deflektion und dem Teilkreisdurchmesser des Innenrings im Bereich von 0,02 bis 0,025 liegt oder im Bereich von 0,022 bis 0,023 liegt oder dass bei dem Spannungswellengetriebe das Verhältnis aus der Deflektion und dem Teilkreisdurchmesser des Innenrings 0,024 beträgt.

In ebenfalls vorteilhafter Weise kann vorgesehen sein, dass die Zähne der Verzahnung des Innenrings einen Profilwinkel im Bereich von 30 Grad bis 38 Grad oder im Bereich von 34 Grad bis 36 Grad oder von 34,81 Grad aufweisen, und/oder dass die Zähne der Verzahnung des Außenrings einen Profilwinkel im Bereich von 30 Grad bis 38 Grad oder im Bereich von 33 Grad bis 35 Grad oder von 33,979 Grad aufweisen. Der Profilwinkel ap ist, wie Figur 5 illustriert, der Winkel der Flanke bezogen auf die Zahnmiffe am Bezugsprofil. Die gestrichelt eingezeichnete Linie ist die Profilbezugslinie 36. Das Bezugsprofil ist ein allgemeingültiges Profil, unabhängig vom Modul der vorliegenden Verzahnung, welches zur Definition einer Verzahnung verwendet wird. Das Bezugsprofil entspricht einem Zahnrad mit unendlicher Zähnezahl. Durch den Zusammenhang Teilkreisdurchmesser = Modul x Zähnezahl erklärt sich bei unendlicher Zähnezahl der Umstand das der Teilkreisdurchmesser ebenfalls unendlich wird und eine Gerade (Zahnstange) entsteht. Es hat sich gezeigt, dass es für die Erfindung von besonderem Vorteil ist, wenn bei dem Spannungswellengetriebe die Zähne der Verzahnung des Innenrings eine Zahndicke am Teilkreis im Bereich von 0,9 mm bis 1 ,1 mm oder im Bereich von 1 mm bis 1 ,1 mm oder von 1 ,04 mm aufweisen, und/oder wenn die Zähne der Verzahnung des Außenrings eine Zahndicke im Bereich von 1 ,8 mm bis 2 mm oder im Bereich von 1 ,9 mm bis 1 ,96 mm oder von 1 ,9309 mm aufweisen. Die Zahndicke s ist, wie Figur 6 illustriert, die Länge eines Bogenstückes eines Zahnes gemessen am Teilkreis 37 über die Profilbreite. Bei einer besonderen Ausführungsform liegt bei dem Spannungswellengetriebe das Verhältnis aus der Deflektion und der Zähnezahl des Innenrings im Bereich von 0,01 7 bis 0,021 oder im Bereich von 0,018 bis 0,02 liegt. Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass bei dem Spannungswellengetriebe das Verhältnis aus der Deflektion der Zähnezahl des Innenrings 0,0189 beträgt.

Bei einer vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass bei dem Spannungswellengetriebe das Verhältnis aus der Deflektion und der Kranzdicke des Innenrings im Bereich von 1 ,2 bis 1 ,6 liegt oder im Bereich von 1 ,3 bis 1 ,5 liegt oder dass bei dem Spannungswellengetriebe das Verhältnis aus der Deflektion der Kranzdicke des Innenrings 1 ,38 beträgt. Die Kranzdicke ist, wie Figur 7 illustriert, die Wandstärke zwischen der Innenfläche 39 des flexiblen Innenrings und dem Zahnfuß 38 des flexiblen Innenrings und errechnet sich als die Hälfte der Differenz von Innendurchmesser des Innenrings und Fußkreisdurchmesser des Innenrings. In vorteilhafter Weise kann auch vorgesehen sein, dass bei dem Spannungswellengetriebe das Verhältnis aus der Deflektion und dem Profilwinkel der Zähne des Innenrings im Bereich von 0,03 bis 0,042 liegt oder im Bereich von 0,032 bis 0,035 liegt oder dass bei dem Spannungswellengetriebe das Verhältnis aus der Deflektion und dem Profilwinkel der Zähne des Innenrings 0,0326 beträgt.

In ebenfalls vorteilhafter Weise kann darüber hinaus auch vorgesehen sein, dass bei dem Spannungswellengetriebe das Verhältnis aus der Deflektion und der Zahndicke der Zähne des Innenrings im Bereich von 0,9 bis 1 ,3 liegt oder im Bereich von 1 bis 1 ,2 liegt oder dass bei dem Spannungswellengetriebe das Verhältnis aus der Deflektion und der Zahndicke der Zähne des Innenrings 1 ,09 beträgt.

Bei einer ganz besonders vorteilhaften Ausführung des Spannungswellengetriebes liegt der evolventische Anteil der Verzahnungslänge des Innenrings im Bereich von 20% bis 40% oder im Bereich von 25% bis 35%. Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der evolventische Anteil der Verzahnungslänge des Innenrings 30% beträgt. Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass der evolventische Anteil der Verzahnungslänge des Außenrings im Bereich von 15% bis 35% liegt oder im Bereich von 20% bis 30% liegt oder 26% beträgt. Eine Ausbildung der Verzahnungen von Innenring und Außenring mit den genannten evolventischen Anteilen hat den besonderen Vorteil eines geringen Wälzanteils und eines höheren Gleitanteils, was sich besonders vorteilhaft auf die Geräuschentwicklung der Fahrzeuglenkung auswirkt. Der evolventische Anteil der Verzahnungslänge ist der Anteil, der das sich dadurch auszeichnet, dass der Abschnitt der Verzahnung einer vom Grundkreis ausgehenden Evolvente gleicht.

Die Zähne des Innenrings können eine vordere und/oder hintere Rücknahme aufweisen. Hierdurch wird eine Verbesserung des Zahneingriffs erreicht. Es kann, alternativ oder zusätzlich, auch vorgesehen sein, dass der Verlauf der Zahnkopfhöhe über die Zahnbreite einen balligen Verlauf aufweist.

Bei einer besonderen Ausführung ist vorgesehen, dass der Zahnkopf und der Zahnfuß parallel verlaufen.

Es kann, insbesondere um Zahnkopfkollisionen zu vermeiden und akustische Anregung zu reduzieren, vorteilhaft auch vorgesehen sein, dass der Verlauf der Zahnkopfhöhe des Innenrings entlang der Zahnbreite wenigstens eines Zahnes, vorzugsweise jedes Zahnes, wenigstens in einem Zahneingriffsbereich keinen zur Mittelachse parallelen Linearanteil aufweist. Diesbezüglich wurde erkannt, dass die bislang übliche Zahngeometrie am flexiblen Innenring, die einen symmetrischen Querschnittsverlauf mit einer vorderen und einer hinteren Zahnrücknahme und zumeist einen zylindrischen Zahnanteil aufweist, einen Flankenkontaktbereich im vorderen (dem Flextopfboden abgewandten) Bereich der Verzahnung bedingt. Bei einer Veränderung des zu übertragenden Drehmomentes verschiebt sich dieser Flankenkontaktbereich bedingt durch die Radialanteile der Zahnkräfte auf den zylindrischen Teil (Verlauf der Zahnkopfhöhe entlang der Zahnbreite parallel zur Mittelachse) der Verzahnung. Durch diesen Umstand wird der Flankenkontaktbereich weiter in die Mitte der Verzahnung verlagert. Dies geht mit einem stark progressiven Steifigkeitsonstieg einher, der direkte Auswirkungen auf die Flankenpressung der Innenringverzahnung mit der Verzahnung des Außenrings hat. Es wurde erkannt, dass insbesondere durch diese Flankenpressung und dem punktuellen Flankenkontaktbereich zur Anregung einer Schwingung kommen kann, die sich negativ auf das akustische Verhalten des Gesamtsystems auswirkt.

Bei einer vorteilhaften Ausführung entfällt der zylindrische Anteil der Verzahnung des flexiblen Innenrings gänzlich. Insbesondere kann dies vorteilhaft beispielsweise dadurch erreicht werden, dass ein Verlauf der Zahnkopfhöhe entlang der Zahnbreite - wenigstens in dem

Zahneingriffsbereich - gewählt wird, der durch ein Polynom n-ter Ordnung beschreibbar ist, wobei n größer als 1 ist.

Bei einer besonderen Ausführung ist vorgesehen, dass der Verlauf der Zahnkopfhöhe des Innenrings entlang der Zahnbreite wenigstens eines Zahnes, vorzugsweise jedes Zahnes, wenigstens in einem

Zahneingriffsbereich frei von einem Linearanteil ist und/oder dass der Verlauf der Zahnkopfhöhe entlang der Zahnbreite wenigstens eines Zahnes, vorzugsweise jedes Zahnes, wenigstens in einem

Zahneingriffsbereich wenigstens einen nichtlinearen Abschnitt aufweist und/oder dass der Verlauf der Zahnkopfhöhe entlang der Zahnbreite wenigstens eines Zahnes, vorzugsweise jedes Zahnes, wenigstens in einem Zahneingriffsbereich asymmetrisch ist.

Durch Reduktion oder gänzliches Vermeiden der Linearanteile des

Verlaufs der Zahnkopfhöhe entlang der Zahnbreite, insbesondere durch den Entfall des zylindrischen Anteils weist, der Steifigkeitsverlauf nicht mehr den oben beschriebenen, stark progressiven Verlauf auf. Insbesondere wird der Flankenkontaktbereich entlang der Eingriffsachse vergrößert. Des Weiteren wird erfindungsgemäß hierdurch der radiale Gleitanteil der Flanken des flexiblen Innenrings in Bezug auf die Verzahnung des starren Außenrings reduziert, was die Anregung von Schwingungen durch mögliche Auffälligkeiten der Flankentopologie reduziert.

Bei einer besonderen Ausführung ist der Verlauf der Zahnkopfhöhe des Innenrings entlang der Zahnbreite im mathematischen Sinne stetig.

Insbesondere kann, wie bereits erwähnt vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Verlauf der Zahnkopfhöhe entlang der Zahnbreite durch ein Polynom n-ter Ordnung beschreibbar ist, wobei n größer als 1 ist und/oder dass der Verlauf der Zahnkopfhöhe entlang der Zahnbreite abschnittsweise durch je ein Polynom n-ter Ordnung beschreibbar ist, wobei n größer als 1 ist. Bei einer besonderen Ausführung ist vorgesehen, dass der Verlauf der

Zahnkopfhöhe entlang der Zahnbreite stetig bis auf die Zahnkopfhöhe Null abfällt und/oder dass das Getriebebauteil als topfförmiger Innenring ausgebildet ist und dass die Zahnkopfhöhe in Richtung des Topfbodens stetig bis auf die Zahnkopfhöhe Null abfällt. Durch die beschriebenen, erfindungsgemäß möglichen Verläufe der

Zahnkopfhöhe, insbesondere des Teils zum Topfboden gerichteten Abfalls der Zahnkopfhöhe, der vorzugsweise durch ein Polynom höherer Ordnung als 1 beschrieben werden kann, wird zusätzlich erreicht, dass besonders hohe Drehmomente übertragen werden können, ohne dass es zu einem Überratschen kommt. Kurz: Eine solche Ausführung weist ein hohes

Überratschmoment auf. Je nach Untersetzung und Baugröße kann dies insbesondere dadurch unterstützt sein, dass die Zahnkopfhöhe in Richtung des Topfbodens stetig bis auf die Zahnkopfhöhe Null abfällt.

Bei einer besonderen Ausführung ist vorgesehen, dass jeder Zahnfuß entlang der Zahnfußbreite linear verläuft oder dass der Verlauf der

Zahnfüße parallel zum Verlauf der Zahnköpfe ist. Je nach Anwendung kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Zahnfußverlauf anders ausgebildet ist. Bei einer besonderen Ausführung ist vorgesehen, dass der Verlauf der Zahnkopfhöhe jedes Zahnes der Innenverzahnung des Außenrings entlang der Zahnkopfbreite asymmetrisch ist.

Es kann vorteilhaft insbesondere vorgesehen sein, dass der Verlauf der Zahnkopfhöhe wenigstens eines Zahnes, vorzugsweise jedes Zahnes, der Innenverzahnung des Außenrings entlang der Zahnkopfbreite wenigstens in einem Zahneingriffsbereich durch ein Polynom n-ter Ordnung

beschreibbar ist, wobei n größer als 1 ist und/oder dass der Verlauf der Zahnkopfhöhe wenigstens eines Zahnes, vorzugsweise jedes Zahnes, der Innenverzahnung entlang der Zahnkopfbreite wenigstens in einem

Zahneingriffsbereich abschnittsweise durch je ein Polynom n-ter Ordnung beschreibbar ist, wobei n größer als 1 ist.

Bei einer besonderen Ausführung ist vorgesehen, dass der Verlauf der Zahnkopfhöhe wenigstens eines Zahnes der Innenverzahnung des

Außenrings, vorzugsweise jedes Zahnes der Innenverzahnung, einen ansteigenden Abschnitt und einen abfallenden Abschnitt aufweist, wobei die Beträge der Steigungswinkel des ansteigenden und des abfallenden Abschnitts unterschiedlich sind.

Besonders vorteilhaft ist eine Ausführung bei der vorgesehen ist, dass der Innenring als Flextopf ausgebildet ist und dass der Verlauf der

Zahnkopfhöhe wenigstens eines Zahnes der Innenverzahnung,

vorzugsweise jedes Zahnes der Innenverzahnung, einen dem Topfboden zugewandten Abschnitt und einen vom Topfboden abgewandten Abschnitt aufweist, wobei der Betrag des Steigungswinkels des dem Topfboden zugewandten Abschnitts relativ zu einer zur Mittelachse parallelen Achse größer ist, als der der Betrag des Steigungswinkels des vom Topfboden abgewandten Abschnitts relativ zu der zur Mittelachse parallelen Achse. Eine solche Ausführung bietet einerseits Vorteile hinsichtlich der Vermeidung einer Kopfkollision und hinsichtlich einer Geräuschreduzierung, jedoch auch in Bezug auf das maximal

überfragbare Drehmoment, also ein besonders großes Überraschmomenf.

Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Verlauf der Zahnkopfhöhe wenigstens eines Zahnes der Innenverzahnung,

vorzugsweise jedes Zahnes der Innenverzahnung, einen ansteigenden Abschnitt und einen abfallenden Abschnitt und zwischen diesen

Abschnitten einen zur Mittelachse parallelen Abschnitt aufweist.

Alternativ zu einer Ausführung, bei der der Verlauf der Zahnkopfhöhe wenigstens eines Zahnes der Innenverzahnung, vorzugsweise jedes Zahnes der Innenverzahnung, entlang der Zahnkopfbreife der Innenverzahnung ansteigt und wieder abfällt kann vorgesehen sein, dass die Zähne der Innenverzahnung ausschließlich eine einseitige Zahnrücknahme aufweisen. Eine solche Ausführung weist (ohne Verzicht auf die Vorteile der Vermeidung einer Kopfkollision und hinsichtlich einer Geräuschreduzierung) ein ganz besonders hohes Überraschmoment auf.

Vorzugsweise ist der Motor der Fahrzeuglenkung ganz speziell auf die oben genannten Ausprägungen des Spannungswellengetriebes abgestimmt. Hierbei kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass mehr als zwei Spulen des Motors auf eine gemeinsame Motorphase geschaltet sind und/oder dass wenigstens ein Zahn des Motors mit wenigstens zwei zueinander parallel geschalteten Drähten bewickelt ist. Eine solche Ausführung hat den besonderen Vorteil, das auf einfache Weise sichergestellt werden kann, dass der Motor ein zum betreiben der Fahrzeuglenkung ausreichendes Drehmoment aufbringen kann.

In vorteilhafter Weise kann auch vorgesehen sein, dass auf wenigstens einem Statorzahn, insbesondere auf allen Statorzähnen, jeweils genau 17 Windungen vorhanden sind. Ganz besonders vorteilhaft ist eine Ausführung, bei der auf wenigstens einem Statorzahn mehr als 17, insbesondere genau 18 oder 19, Windungen vorhanden sind, und/oder dass bei dem Motor die Spulenquerschnittsfläche pro Spulenzahn größer als 1 ,4 mm ² ist; dies unabhängig davon, auf wie viele Drähte sich die Spulenquerschnittsfläche verteilt. Eine solche Ausführung kann hierdurch vorteilhafter Weise derart ausgebildet sein, dass ein ausreichendes Drehmoment zur Verfügung gestellt ist.

Von besonderem Vorteil ist es außerdem, wenn der Rotor des Motors mehr als 4 Polpaare aufweist. Außerdem kann vorgesehens ein, dass die Länge der Magnete ca. 20 mm, insbesondere 19,7 mm, beträgt. Ganz besonders vorteilhaft ist eine Ausführung, bei derdie Länge der Magnete mehr als 20 mm beträgt. Eine solche Ausführung kann hierdurch vorteilhafter Weise derart ausgebildet sein, dass ein ausreichendes Drehmoment zur Verfügung gestellt ist.

In vorteilhafter Weise kann außerdem und unabhängig von den vorgenannten Maßnahmen vorgesehen sein, dass der Kopfkreisdurchmesser der Magnete ca. 40 mm beträgt. Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Kopfkreisdurchmesser der Magnete größer als 40 mm ist.. Es ist - alternativ oder zusätzlich - in vorteilhafter Weise auch möglich, dass der Außendurchmesser des Rotors im Bereich von 42 mm bis 46 mm liegt oder dass der Außendurchmesser des Rotors 45 mm beträgt. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform, die sowohl besonders kompakt, als auch besonders robust ausgebildet werden kann, sind der Motor und das Spannungswellengetriebe koaxial zueinander angeordnet. Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass der Motor und das Spannungswellengetriebe gemeinsam einen Überlagerungssteller bilden und/oder dass der Motor und das Spannungswellengetriebe in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Das Gehäuse kann mit einer Fahrzeugkarosserie drehfest verbunden sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Motor und das Spannungswellengetriebe gemeinsam einen Überlagerungssteller bilden, der eine mit der Lenkhandhabe mechanisch verbundene Eingangswelle und eine von dem Motor angetriebene, mit einem Wellengenerator des Spannungswellengetriebes mechanisch verbundene, koaxial zur Eingangswelle angeordnete Antriebswelle aufweist.

Um die oben beschriebenen Vorteile der Fahrzeuglenkung wenigstens zum Teil zu erreichen ist es auch möglich, dass der flexible Innenring statt zwischen 54 und 66 Zähnen, eine Zähnezahl im Bereich von 108 bis 122 Zähnen, insbesondere von genau 120 Zähnen aufweist und dass der starre Außenring genau vier Zähne mehr auf seiner Innenverzahnung aufweist, als der flexible Innenring. Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Außenverzahnung und die Innenverzahnung jeweils einen Modulwert aufweisen, der der Hälfte des in Anspruch 2 genannten Modulwerts entspricht.

Alternativ kann die Fahrzeuglenkung auch derart ausgebildet sein, dass der Innenring statt an zwei Stellen an drei Stellen in den Außenring eingreift und dass der flexible Innenring statt zwischen 54 und 66 Zähnen, eine Zähnezahl im Bereich von 81 bis 99 Zähnen, insbesondere von genau 90 Zähnen aufweist und dass der starre Außenring genau drei Zähne mehr aufweist, als der flexible Innenring. Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Außenverzahnung und die Innenverzahnung jeweils einen Modulwert aufweisen, der der 2/3 des in Anspruch 2 genannten Modulwerts entspricht.

Als weitere Alternative kann die Fahrzeuglenkung auch in der Weise ausgebildet sein, dass der Innenring statt an zwei Stellen an vier Stellen in den Außenring eingreift und dass der starre Außenring statt zwei genau vier Zähne mehr aufweist, als der flexible Innenring. Eine solche Ausführung ist jedoch deutlich aufwändiger, als eine Ausführung mit zwei Eingriffsstellen, wie sie oben beschrieben ist.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt und wird anhand der Figuren beschrieben, wobei gleiche oder gleich wirkende Elemente zumeist mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fahrzeuglenkung 1 ,

Fig. 2 schematisch den Aufbau eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Spannungswellengetriebes,

Fig. 3 schematisch die Hochachse D des Innenrings und die Niedrigachse E des Innenrings,

Fig. 4 eine Darstellung zur Erläuterung der Schnitthöhe,

Fig. 5 eine Darstellung zur Erläuterung des Profilwinkels,

Fig. 6 eine Darstellung zur Erläuterung der Zahndicke, und

Fig. 7 eine Darstellung zur Erläuterung der Kranzdicke. Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fahrzeuglenkung 1 . Die Fahrzeuglenkung 1 weist eine Lenkhandhabe 2 und einen Überlagerungssteller 3 auf. Der Überlagerungssteller 3 hat die Funktion, den mit einer Lenkhandhabe 2 ausgeübten Lenkbewegungen zusätzliche Lenkbewegungen zu überlagern. Die von dem Fahrer mit der Lenkhandhabe 2 ausgeübten Lenkbewegungen werden zusammen mit den zusätzlichen Lenkbewegungen über einen Lenkgetriebe 4 und über Spurstangen 5 zu den Rädern 6 übertragen und die Radlenkwinkel der Räder 6 entsprechend eingestellt.

Der Überlagerungssteller 3 weist eine Eingangswelle 7 auf, die mit der Lenkhandhabe 2 mechanisch verbunden ist. Der Überlagerungssteller 3 hat außerdem eine Ausgangswelle 8, die mechanisch an das Lenkgetriebe 4 angekoppelt ist.

Der Überlagerungssteller 3 beinhaltet ein Spannungswellengetriebe 9. Das Spannungswellengetriebe 9 weist die Ausgangswelle 8 auf, die mittels eines Abtriebslagers 10 drehbar gelagert ist. Die Ausgangswelle 8 ist fest mit einem starren Außenring 1 1 verbunden, der eine Innenverzahnung 12 aufweist. Das Spannungswellengetriebe 9 weist außerdem einen in radialer Richtung flexiblen Innenring 13 auf, der eine Außenverzahnung 14 aufweist. Die Außenverzahnung 14 des flexiblen Innenrings 1 1 weist genau 60 Zähne auf, während die Innenverzahnung 12 des starren Außenrings 1 1 genau 62 Zähne aufweist. Die Außenverzahnung 14 des flexiblen Innenrings 1 1 ist mit der Innenverzahnung 12 des Außenrings 1 1 an zwei einander gegenüberliegenden Stellen in Eingriff.

Der flexible Innenring 13 ist drehfest mit der Eingangswelle 7 verbunden.

Der Überlagerungssteller 3 weist außerdem einen elektrischen Überlagerungsantrieb 15 auf, der einen an einem Gehäuse 16 befestigten Stator 1 7 und einen drehfest zu einem Wellengenerator 18 angeordneten Rotor 19 aufweist. Das Gehäuse 1 6 kann mit einer Fahrzeugkarosserie drehfest verbunden sein.

Der Wellengenerator 18 ist mit einem Wellengeneratorlager 20 versehen, das es ermöglicht, den Wellengenerator 18 innerhalb des Innenrings 13 zu drehen, wobei der Innenring 13 von dem Wellengenerator 18 und seinem Wellengeneratorlager 20 in eine ovale Form gedrückt wird, die bei Drehung des Wellengenerators 18 innerhalb des Innenrings 13 umläuft, so dass sich die Außenverzahnung 14 des Innenrings 13 auf der Innenverzahnung 12 des Außenrings 1 1 abwälzt. Der Wellengenerator 18 ist mit einer als Hohlwelle ausgebildeten Antriebswelle 21 verbunden, die mittels mindestens eines Lagers 22, insbesondere zwei Lager, drehbar an dem Gehäuse 1 6 gelagert ist.

Die Ausgangswelle 8 ist ebenfalls wenigstens teilweise als Hohlwelle ausgeführt, in der ein Zentrierdorn 23 verankert ist. Der Zentrierdorn 23 dient dazu, die Ausgangswelle 8 und die Eingangswelle 7 mittels eines weiteren Lagers 24 zueinander drehbar zu zentrieren und zu lagern.

Der Überlagerungssteller 3 weist ein Lagermodul 25 auf, das ein Lager 26 zur drehbaren Lagerung der Eingangswelle 7 aufweist. Innerhalb des Lagermoduls 25 ist ein Drehwinkelsensor 27 vorgesehen, dessen Ausgangssignale dazu verwendet werden, die Kommutierung des elektrischen Überlagerungsantriebs 15 zu steuern bzw. zu regeln. Der Drehwinkelsensor 27 kann in einer alternativen Ausführung nicht im Lagermodul 25 vorgesehen sein, sondern benachbart zu dem Rotor 19 in einem Bereich zwischen dem Rotor 19 und dem Wellengenerator 18. Dieser Drehwinkelsensor 27 ist in Figur 1 gestrichelt dargestellt.

Die Kommutierung des Überlagerungsantriebs 15 wird von einer Gesamtelektronik 30 gesteuert, die die Ausgangssignale des Drehwinkelsensors 27 empfängt. Die Gesamtelektronik 30 kann aus mehreren Bestandteilen bestehen, wie schematisch in Figur 1 dargestellt ist. Zudem kann die Gesamtelektronik 30 in einer alternativen Ausführung als Wegbausteuergerät außerhalb des Überlagerungsstellers angeordnet sein.

Der Überlagerungssteller 3 kann mit einem in den Überlagerungssteller integrierten Lenkwinkelsensor 28 ausgerüstet sein. Konkret ist der Lenkwinkelsensor 28 ebenfalls in dem Lagermodul 25 angeordnet und dazu ausgebildet, die Drehwinkelstellung der Eingangswelle 7 kontinuierlich zu messen und entsprechende Signale an die Gesamtelektronik 30 zu senden. Der Lenkwinkelsensor 28 kann in einer alternativen Ausführung im Bereich der Lenkhandhabe 2 angeordnet sein.

Die Gesamtelektronik 30 beinhaltet eine Überlagerungselektronik, die den Überlagerungsantrieb 15 in Abhängigkeit von Signalen des Lenkwinkelsensors 28 und in Abhängigkeit von weiteren Parametern bezüglich des Fahrzustandes, die die Gesamtelektronik 30 von außen empfängt, regelt.

Das Lagermodul 25 weist ein eigenes Gehäuse 29 auf. Dieses bildet einen Deckel für das Gehäuse 16 des Überlagerungsstellers 3 und dichtet das Gehäuse 1 6 gleichzeitig ab.

Bezuqszeichenliste:

1 Fahrzeuglenkung

2 Lenkhandhabe

3 Überlagerungssteiler

4 Lenkgetriebe

5 Spurstangen

6 Räder

7 Eingangswelle

8 Ausgangswelle

9 Spannungswellengetriebe

10 Abtriebslager

11 Außenring

12 Innenverzahnung

13 Innenring

14 Außenverzahnung

15 Überlagerungsantrieb

16 Gehäuse

17 Stator

18 Wellengenerator

19 Rotor

20 Wellengeneratorlager

21 Antriebswelle

22 Lager

23 Zentrierdorn

24 weiteres Lager

25 Lagermodul

26 Lager zur drehbaren Lagerung der Eingangswelle 7

27 Drehwinkelsensor

28 Lenkwinkelsensor

29 Gehäuse des Lagermoduls 25

30 Gesamtelektronik Außenring

Innenring

Wellengenerator

Kugellager

Schnitthöhe

Profilbezugslinie

Teilkreis

Zahnfuß

Innenfläche des Innenrings