Servolenkung

Spanne id="Hydraulischer_Antrieb_.28HPS.29 "mw-headline" id="Hydraulischer_Antrieb_(HPS)">Hydraulischer Antrieb (HPS)[[Bearbeitung | < Quellcode bearbeiten]

Heute haben viele Kraftfahrzeuge eine Servolenkung (lateinischer Servo, deutscher Diener, Sklave), um die für die Lenkradbetätigung eines Kraftfahrzeuges erforderliche Kraft beim Stehen, Manövrieren oder Fahren mit niedriger Geschwindigkeit zu reduzieren. Eine Servolenkung hilft dem Lenker beim Steuern, indem sie die vom Lenker über ein hydraulisches System (Hydraulikpumpe, Steuerung, Motor) oder einen Elektromotor ausgeübte Lenkkraft erhöht.

Aus technischer Sicht ist der Ausdruck Servolenkung nicht richtig, da die Steuerung keinesfalls ausschließlich durch ein Servogerät erfolgt, sondern durch eine mechanische Verbindung und nur durch einen Motor (meist Hydraulik oder Elektrik) unterlegt ist. In einigen Tests für die theoretische Fahrprüfung wird dieser Ausdruck noch benutzt, obwohl sich der Ausdruck "Servolenkung" im Sprachgebrauch etabliert hat.

Auch wenn die ersten Patentanmeldungen bereits früher erfolgt waren, war es Francis W. Davis, ein Techniker in der Lkw-Abteilung von Pierce Arrow, der die Erforschung der Lenkbarkeit in Angriff nahm und 1926 das erste Servolenkungssystem einführte. Als erster Autohersteller bot Chrysler ein Auto - den Chrysler imperialen 1951 - mit einer Servolenkung namens "Hydraguide" an.

Dann führte General Motors die von der Produktdivision Sagenaw für die Cadillac-Modelle von 1952 entwickelten Servolenkungen ein, die sich an die Arbeiten von Davis anlehnen. Die Lenkkraftunterstützung war nicht an der Lenkradsäule, sondern am Fahrwerk befestigt. Auch hier hat die Krafteinwirkung nicht unmittelbar auf das Lenkungsgestänge gewirkt (was zu Schäden an der Steuerung bei einem Drehen des Lenkrads im Stillstand des Fahrzeugs und damit zu Schäden an der Steuerung des Fahrzeugs in der Folge kommen kann), sondern ist in die Lenkungsgeometrie eingegriffen.

Heutzutage haben nahezu alle Autos eine Servolenkung, denn der Tendenz geht zum Vorderradantrieb, zu schweren Autos, breiten Bereifungen und damit zu höheren Steuerkräften. Das Lenksystem wird von der Servo-Pumpe (Hydraulikpumpe) konstant mit einem konstanten Saugvermögen versorgt. Weil die Steuerung jedoch beim Geradeausfahren oder beim leichten Lenken keine Servohilfe benötigt, strömt das Schmieröl unmittelbar in den Tank zurück.

Zum Zeitpunkt der Durchführung einer Schwenkbewegung wird ein Teil dieses Volumenstroms in den Arbeitsbereich der Steuerung gelenkt. Der höchste Wert wird erzielt, wenn Sie die Steuerung vollständig in eine Fahrtrichtung drehen. Zu diesem Zeitpunkt wird der gesamte Volumendurchfluss in den Arbeitsbereich eingeleitet, ohne dass das Erdöl unmittelbar nachfließen kann.

Es kommt zum Trillerpfeifen, das beim Parken immer wieder zu hören ist, da der Öldurchfluss dann komplett in die Arbeitsbereiche der Steuerung gelenkt wird. Dabei wird die Maximalleistung der Servo-Pumpe erreicht. Eine weitere Schwierigkeit der Hydrauliklenkung gegenüber der Elektromechanik besteht darin, dass die Wellendichtungen (Simmerringe) nach einer bestimmten Betriebszeit auslaufen können und dann ein aufwändiger Wechsel der Lenkvorrichtung erforderlich ist.

Weil der Hersteller oft nicht vorhat, Teile der Servolenkung zu reparieren, muss möglicherweise das gesamte Lenkgeschirr ausgetauscht werden. Dies ist ein Hydrauliksystem, das aus der vom Elektromotor betriebenen Hydraulikpumpe, dem Ölbehälter, dem Servoventil, den Hydraulikzylindern und den zugehörigen Hydraulikleitungen besteht. Die Servoventile sind in der Regel eine Drehfeder mit einer definierten Festigkeit.

Beim Drehen des Lenkrads durch den Triebfahrzeugführer wird die Drehfeder abgelenkt und gibt am unteren Ende des Lenkrads Öffnungen frei, wodurch der Hydraulikölstrom freigegeben wird, der im weiteren Verlauf des Systems die Fahrt beschleunigt. Die Festigkeit der Drehfeder bestimmt die Eigenschaften der Hydraulikservolenkung. Komplexere Servolenkungssysteme sind drehzahlabhängig. Dabei handelt es sich bei der elektromotorisch angetriebenen Servolenkung um eine Hilfs-Servolenkung, die nur funktioniert, wenn die Lenkung in Gang gesetzt wird.

Vorzüge des Elektroantriebs: Der Hauptvorteil des Elektroantriebs besteht darin, dass die Steuerung anpassungsfähig gestaltet werden kann und auch von Assistenzsystemen übernommen werden kann. So kann beispielsweise das Stützmoment und damit die Lenkkraft in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit verändert werden. Darüber hinaus kann die Lenkhilfe bedarfsorientiert gestaltet werden, d.h. sie wird nur bei Bedarf während des Lenkbetriebs aktiv, was zu einer Kraftstoffeinsparung von bis zu 0,25 l/100 Kilometer gegenüber herkömmlichen Hydrauliklenkungen mitführt.

Anstelle eines Riemenantriebs treibt jedoch ein programmgesteuerte E-Motor die Servo-Pumpe an, die Servo-Öl in das Rudergetriebe pumpt (EHPS = Electro-Hydraulic Power Steering). Somit benötigt die Elektro-Servo-Pumpe keinen mechanischem Riementrieb und kann unabhängig vom Motor beliebig positioniert werden. Ein programmgesteuertes Elektrostellglied an der Lenkradsäule oder am Lenkungmechanismus stützt und legt die Lenkeinschläge des Fahrzeugführers übereinander (EPS = Electric Power Steering, EPAS = Electric Power Assisted Steering).

Es gibt keine hydraulische Komponente, d.h. die Servo-Pumpe, die Leitungen von der Servo-Pumpe zum Ruder gerät und zurück, die Hydrauliköle und den Slavekolben. Bei mechanischer Beanspruchung, wie z.B. bei einem Autounfall, kann kein Ölaustritt erfolgen, da die elektronischen Lenkungen nur mit Fett gefettet sind. Vielmehr überlagert ein E-Motor die mechanische Lenkeinschlagbewegung durch den Triebfahrzeugführer mit einem stützenden Assistenten.

Es wird zwischen verschiedenen Arten von elektromagnetischen Lenkungen unterschieden. Aus der Position der Servos (Motor, Steuereinheit) und der Auslegung des Untersetzungsgetriebes ergibt sich folgende Unterteilung: C-EPS = Spalte EPS: Position der Servos im Lenkzug, Getriebetyp (Schneckenrad / Welle), z.B. im BMW Z4. B-EPS = Ritzel EPS: Positionieren der Servos auf dem Lenkgetrieberitzel, auch Doppelritzelantrieb über eine zweite, getrennte Zahnradwelle, Getriebetyp (Schneckengetriebe/Welle), z.B. in der Mercedes-Benz CLA-Klasse.

B-EPS = Gestell EPS: Position der Servosteuerung parallele oder konzentrische um die Getriebezahnstange, Getriebetyp (Riemen und Kugelumlaufspindel mit axial paralleler Anordnung), z.B. im VW Tiguan. Zwischen Lenkrad und Lenkergestänge besteht eine konstruktive Verknüpfung, so dass das Auto auch bei einem Versagen der Servohilfe, wenn auch mit wesentlich größeren Lenkungskräften, gesteuert werden kann.

Bei Fahrzeugen mit konstruktiv sehr steifer Lenkung (z.B. bei Fahrzeugen mit zwei gesteuerten Vorderachsen) sind in der Regel zwei Servo-Pumpen vorhanden, um Totalausfälle zu verhindern. Allgemeine Hinweise zur Lenkanlage in Kraftfahrzeugen: Die Lenkvorrichtung muss eine einfache und sichere Lenkung des Kraftfahrzeugs ermöglichen; gegebenenfalls muss sie mit einer Lenkkraftunterstützung ausgestattet sein.