Die in Kraftfahrzeugen verbauten Lenksysteme lassen sich grob in drei Typen einteilen: (1) Mechanische hydraulische Servolenksysteme; (2) Elektrohydraulische Servolenksysteme; (3) Elektrische Servolenksysteme.

ICH. Elektrische Servolenkung (EPS)

1. Die vollständige englische Bezeichnung lautet Electronic Power Steering (EPS). Sie nutzt die Kraft eines Elektromotors, um den Fahrer beim Lenken zu unterstützen. Obwohl sich die Bauteile je nach Fahrzeug unterscheiden, ist der grundlegende Aufbau der EPS weitgehend ähnlich. Sie besteht typischerweise aus einem Drehmomentsensor (Lenksensor), einem elektronischen Steuergerät, einem Elektromotor, einem Untersetzungsgetriebe, einem mechanischen Lenkgetriebe und einer Batterie.

2. Funktionsprinzip: Beim Lenken erfasst der Drehmomentsensor das am Lenkrad anliegende Drehmoment und die beabsichtigte Drehrichtung. Diese Signale werden über den Datenbus an das Steuergerät (ECU) übertragen. Basierend auf Eingangsdaten wie Drehmoment und Lenkwinkel gibt das Steuergerät Steuerbefehle an die Motorsteuerung. Der Motor erzeugt daraufhin ein entsprechendes Gegendrehmoment zur Unterstützung der Lenkung. Wird kein Lenkimpuls gegeben, befindet sich das System im Standby-Modus und wartet auf Aktivierung. Dank der Funktionsweise der elektrischen Servolenkung erleben Fahrer typischerweise ein besseres Lenkgefühl und eine höhere Stabilität bei hohen Geschwindigkeiten, oft beschrieben als „präzise und direkte Lenkung“. Darüber hinaus trägt der inaktive Zustand bei Nichtbenutzung der Lenkung zur Energieeinsparung bei. Diese Art von Servolenkung wird häufig in Oberklasse-Limousinen eingesetzt.

Im Vergleich zu mechanischen hydraulischen Servolenkungen benötigt die elektrische Servolenkung lediglich Strom und kommt mit zahlreichen Bauteilen aus. Sie verzichtet auf die Ölpumpe, Ölleitungen, Druck-/Durchflussregelventile, den Ölbehälter und weitere Komponenten des Hydrauliksystems. Dies führt zu weniger Teilen, einer einfacheren Anordnung und einem geringeren Gewicht.

Darüber hinaus eliminiert sie parasitäre Verluste und Flüssigkeitsverluste. Folglich erzielt die elektrische Servolenkung unter verschiedenen Fahrbedingungen eine Energieeinsparung von rund 80 % und verbessert so die Fahrleistung. Daher hat sie sich in den letzten Jahren rasant verbreitet und ist zukunftsweisend für Servolenksysteme.

Manche Fahrzeuge, die mit elektrischer Servolenkung beworben werden, verwenden kein rein elektrisches System; sie benötigen weiterhin ein Hydrauliksystem, das allerdings von einem Elektromotor angetrieben wird. Bei herkömmlichen hydraulischen Servolenkungen wird die Ölpumpe vom Motor angetrieben.

Um bei stehendem oder langsam fahrendem Fahrzeug einen geringen Lenkaufwand zu gewährleisten, wird die Fördermenge der Pumpe durch den Durchfluss im Leerlauf bestimmt. Da Fahrzeuge jedoch die meiste Zeit mit Geschwindigkeiten über Leerlaufdrehzahl und in gerader Linie fahren, muss der Großteil der Fördermenge der Ölpumpe über Steuerventile zurück in den Ölbehälter geleitet werden, was zu erheblichen Leistungsverlusten führt.

Um diese Verluste zu minimieren, wird eine elektrisch angetriebene Ölpumpe eingesetzt. Bei Geradeausfahrt läuft der Motor mit niedriger Drehzahl, während er bei Lenkmanövern mit hoher Drehzahl läuft. Durch die Regelung der Motordrehzahl werden Fördermenge und Druck der Ölpumpe angepasst, wodurch die parasitären Verluste reduziert werden.

II. Mechanisch-hydraulische Servolenksysteme

1. Mechanische hydraulische Servolenksysteme bestehen typischerweise aus einer Hydraulikpumpe, Ölleitungen, einem Druck-Durchfluss-Regelventilgehäuse, einem Keilriemenantrieb, einem Reservoir und weiteren Komponenten.

2. Dieses System arbeitet unabhängig vom Lenkeinschlag permanent. Bei engen Kurven mit niedriger Geschwindigkeit muss die Hydraulikpumpe mehr Leistung erbringen, um eine ausreichende Lenkunterstützung zu gewährleisten, was zu einem gewissen Ressourcenverbrauch führt. Stellen Sie sich Folgendes vor: Beim Fahren solcher Fahrzeuge, insbesondere in langsamen Kurven, fühlt sich die Lenkung schwergängig an und der Motor arbeitet spürbar. Darüber hinaus kann der von der Hydraulikpumpe erzeugte hohe Druck das Servolenksystem leicht beschädigen. Mechanische hydraulische Servolenksysteme bestehen aus Hydraulikpumpen, Leitungen und Zylindern. Um den Druck aufrechtzuerhalten, bleibt das System unabhängig vom Lenkunterstützungsbedarf aktiv, was zu einem höheren Energieverbrauch führt – ein weiterer Faktor, der den Ressourcenverbrauch erhöht. Solche Systeme sind häufig in Pkw der Kompaktklasse zu finden.

III. Elektronisch gesteuertes hydraulisches Servolenksystem

1. Hauptkomponenten: Ausgleichsbehälter, Servolenkungssteuergerät, elektrische Pumpe, Lenkgetriebe, Servolenkungssensor usw., wobei das Servolenkungssteuergerät und die elektrische Pumpe eine integrierte Baugruppe bilden.

2. Funktionsprinzip: Die elektronische hydraulische Servolenkung überwindet die Nachteile herkömmlicher hydraulischer Servolenkungen. Ihre Hydraulikpumpe wird nicht mehr direkt über den Keilriemen angetrieben, sondern nutzt eine elektrische Pumpe. Alle Betriebszustände werden vom Steuergerät (ECU) bestimmt, das die optimalen Bedingungen anhand von Signalen wie Fahrzeuggeschwindigkeit und Lenkwinkel berechnet. Vereinfacht gesagt: Bei langsamen Kurven mit großem Lenkeinschlag steuert das Steuergerät die elektrische Hydraulikpumpe mit hoher Drehzahl an, um mehr Kraft bereitzustellen und den Lenkaufwand für den Fahrer zu reduzieren. Bei hohen Geschwindigkeiten arbeitet die elektrische Pumpe mit niedrigerer Drehzahl, wodurch Motorleistung gespart wird, ohne die Lenkpräzision bei hohen Geschwindigkeiten zu beeinträchtigen.