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Elektrische und hydraulische Servolenkung - Die Funktionsweisen

von kfztech.de

Elektrische und hydraulische Servolenkung - Die Funktionsweisen

Bei der elektrischen Servolenkung handelt es sich um die letzte Entwicklung auf dem Automobilmarkt bei Lenkungen. Mittlerweile gibt es diese aber auch schon über 20 Jahre. Ebendiese ist der hydraulischen Technologie weitaus überlegen. Denn Erstere arbeitet mit einem Elektromotor, der auch über eine elektronische Regelung verfügt. Das hydraulische System wird auf diese Weise ersetzt. Dabei basiert die moderne Technik auf einer Zahnstangenlenkung. In diesem Beitrag erfahren Sie, wodurch sich die beiden Systeme auszeichnen und in welchen Punkten sich diese unterscheiden.

Zahnstangenlenkung

Die Zahnstangenlenkung ist die am häufigsten eingesetze Lenkungsart. Sie wird elektrisch oder hydraulisch unterstützt. - Quelle Akademiebericht Dillingen

Weiterführender Link (Video): Verstehe die Lenkung / Servolenkung des Autos

Die Funktionsweise der elektrischen Servolenkung

Es verfügen heutzutage nahezu an die 100 Prozent der Automobile über eine Servolenkung. Ebendiese dient der Unterstützung des Fahrers beim Lenken seines Gefährts. Dies steigert nicht nur den Komfort, sondern auch die Sicherheit. Die eingesetzte Kraft des Lenkers wird in diesem Fall mithilfe eines Elektromotors oder einer Hydraulikpumpe verstärkt. In letztgenanntem Fall ist es wichtig, dass die Hydraulik Dichtungen intakt sind. Ansonsten kann es zu einem Ausfall der Servolenkung kommen. Produkte dieser Art finden Sie unter anderem bei Sealsupply.

Wie bereits erwähnt, ist die elektrische Servolenkung die bessere Wahl. Sie basiert auf der Zahnstangenlenkung und erweist sich damit als effektiv und zuverlässig. Das System ist so weit ausgereift, dass unkomplizierte Abläufe möglich sind:

Führt der Fahrer eine Bewegung mit dem Lenkrad durch, registriert das System diese. Durch Sensoren ist eine präzise Abnahme des Lenkmoments und der Lenkgeschwindigkeit möglich. Damit findet eines 1:1 Übertragung der Lenkbewegung statt.

Die Übertragung der registrierten Daten erfolgt innerhalb von Sekundenbruchteilen an das Steuergerät. Eine Verzögerung findet in diesem Fall nicht statt.

Durch eine präzise Berechnung des Steuergeräts weiß das System, wie viel Lenkunterstützung im betreffenden Moment erforderlich ist. Auf Grundlage der Ergebnisse erfolgt die Steuerung des Servomotors. Zusammenfefasst sorgt die elektromechanische Servolenkung (EPS = Electric Power Steering) für eine bessere Fahrdynamik, mehr Fahrkomfort, höchste Fahrsicherheit und geringere Umwelbelastung.

EPS Lenkung

EPS-Lenkung 1 = Magnetisches Polrad 2 = Lenkmomentsensor 3 = EPS-Steuergerät 4 = Elektromotor der Servoeinheit 5 = Welle des Schneckengetriebes  6 = Lenkwinkelsensor 7 = Verdrehsicherung 8 = Gehäuse für Schneckengetriebe und Lenkmomentsensor 9 = Schneckengetriebe 10 = Torsionsstab Bild: BMW

So funktioniert die hydraulische Servolenkung

Hydraulische Servolenkungen arbeiten hingegen mit einer Torsionsfeder. Ebendiese weist eine hohe Steifigkeit auf. Weitere Bestandteile des Systems sind eine Hydraulikpumpe, die durch den Motor angetrieben wird, ein Hochdruckzylinder, Hochdruckleitungen, ein Steuerventil, ein Ölausgleichsbehälter sowie eine Steuerbüchse mit Drehschieber.

Torsionsstab

Torsionsstab einer Lenkung - Bild: VW

Schlägt der Fahrer das Lenkrad ein, wird die Kraft über einen Drehstab auf das Antriebsritzel übertragen. Die Beanspruchung des Drehstabes erfolgt auf Torsion, wodurch dieser ein wenig verdreht wird. Auf diese Weise kommt es zu einer Verdrehung des Drehschiebers gegenüber der Steuerbüchse. Die Steuernuten verändern so die Stellung zueinander, wobei der Einlass geöffnet wird. Das Öl der Ölpumpe wird daraufhin in den Arbeitsraum geleitet. Auf eine Seite des Arbeitskolbens findet dann ein Druck statt, was unterstützend wirkt. Erfolgt keine weitere Drehung des Lenkrads, begeben sich Drehschieberventil und Drehstab in die Neutralstellung. Es öffnet sich der Rücklauf, sodass das Öl wieder in den Ausgleichsbehälter zurückfließen kann.

Die hydraulische Servolenkung wird von manchen Herstellern auch elektronisch unterstützt, siehe Beispiel Servotronic von BMW. Dieses Lenksystem regelt die Unterstützungskraft nicht in der konventionellen Weise über die Motordrehzahl, sondern in Abhängigkeit von der aktuellen Geschwindigkeit. Die elektronische Anpassung des hydraulischen Drucks an die jeweils gefahrene Geschwindigkeit sorgt für hohe Unterstützungskraft bei kleinen Geschwindigkeiten und geringe Unterstützungskraft bei hohen Geschwindigkeiten.

Servotronic

Servotronic Zahnstangen Hydrolenkung von BMW

Bauteil Bauteilbezeichnung Bauteil Bauteilbezeichnung
1 DSC Steuergerät 8 Kolben auf der Zahnstange
2 Servotronic- Steuergerät 9 Lenkgetriebe
3 Lenkhilfepumpe 10 Zentriereinheit
4 Servotronic Ventil 11 Feder für die Zentriereinheit
5 Drehschieber im Lenkgetriebe 12 Torsionsstab
6 Drossel 13 Lenkrad
7 Ausgleichsbehälter    

So ist es um die Sicherheit bestellt

Geht es um die Sicherheit, so gilt die elektrische Servolenkung als die sicherste Lösung. Über die elektronische Schnittstelle im System verbinden Automobilhersteller diese mit Stabilitätssystemen wie ABS und ESP. In einer schwierigen Situation ist ein solches Fahrzeug dann immer noch beherrschbar. Dies gilt auch dann, wenn die Bordspannung ausfällt. Zwischen dem Lenkrad und den Rädern besteht in diesem Fall eine mechanische Verbindung. Der Wagen ist also selbst hier noch steuerbar. Ein weiterer Pluspunkt der elektrischen Servolenkung besteht darin, dass diese absolut wartungsfrei ist. Dies ist dem Aspekt zu verdanken, dass bei ihrem Betrieb vollständig auf Hydraulik und Öl verzichtet wird. Ein Diagnosesystem überprüft zudem alle Funktionen und informiert Sie rechtzeitig über etwaige Fehler.

Bei der hydraulischen Servolenkung ist hingegen regelmäßig der Ölstand zu prüfen. Dies muss bei abgestelltem Motor geschehen. Idealerweise liegt der Ölstand zwischen den Markierungen MIN und MAX. Falls er zu niedrig ist, sollte Öl, das der Hersteller freigegeben hat, nachgefüllt werden. Nach dem Auffüllen des Öls, ist das Lenkrad mehrmals von einem Anschlagpunkt zum anderen zu bewegen. Dies dient dem Entlüften der Anlage.

Fazit - die elektrische Servolenkung ist wartungsärmer und sicherer

Haben Sie die Wahl, sollten Sie zu einem Wagen mit elektrischer Servolenkung greifen. Denn diese erweist sich nicht nur als genauer, sondern auch als sicherer. Sie müssen die elektronische Variante außerdem nicht warten oder sich mit dem Nachfüllen des Öls herumschlagen. Sie geht also auch in puncto Komfort als Sieger hervor.










 



Impressum, Copyright Autor: Johannes Wiesinger bearbeitet: 23.06.2021