Die Pkw-Lenkung der Zukunft ist anders: weitgehend elektrisch und autonom – der Fahrer wird zunehmend von intelligenten Systemen unterstützt. Aber wie genau funktionieren die verschiedenen Lenksysteme und welche Rolle spielt die Radaufhängung inklusive Querlenker? Wir klären auf.
1. Wie funktionieren Pkw-Lenkungen?
Moderne Pkw-Lenkungen sind ein kleines Wunderwerk der Technik, das sich gerade stark verändert. Nur die Grundfunktion bleibt derzeit (noch) unverändert: Nach Einschlag des Lenkrads stellt das System den Richtungswechsel sicher. Darüber hinaus geht es aber immer stärker darum, den vom Fahrer vorgegebenen Lenkwinkel durch eine aktive Unterstützung zu optimieren. Außerdem werden Lenkmoment und -geschwindigkeit intelligent an die Fahrsituation angepasst, was etwa mit elektrischen Lenksystemen gelingt. Vor diesem Hintergrund wird deutlich: Es gibt nicht nur eine Lösung für diese Aufgabe (mehr dazu weiter unten). Im Wesentlichen besteht das System aber nach wie vor aus einer Lenksäule, die das Lenkrad mit dem Lenkgetriebe oder der Lenkhilfe verbindet. Das Getriebe übersetzt wiederum die Drehbewegung des Lenkrads in seitliche Bewegungen, die über die sogenannten Spurstangen zu den Rädern geführt werden.
Werbung für eine sogenannte Spindellenkung aus den 1950er-Jahren. Die Technik wird heute nicht mehr verbaut.
Quelle: Internet Archive Book Images, No restrictions, via Wikimedia Commons, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:The_literary_digest_(1890)_(14597343157).jpg
2. Was bedeutet das alles für die gekoppelte Radaufhängung?
Hier kommen wir zu einem „neuralgischen Punkt“, denn in der Radaufhängung werden nicht nur die Bewegungen des Lenkgetriebes an die Räder übergeben, sondern darüber hinaus Unebenheiten und Schwingungen während dieses Prozesses ausgeglichen. Eine entscheidende Rolle spielen dabei sogenannte Lenker oder Achslenker, die das Rad mit dem Fahrzeugkörper verbinden. Je nach Ausrichtung des Bauteils spricht man dabei von Querlenkern, Längslenkern oder Schräglenkern, wobei alle Varianten über Gelenke verfügen, um die Schwingungen der Räder aufnehmen zu können. Beim sogenannten Dreieckslenker handelt es sich zum Beispiel um drei Kugelgelenke und beim Trapezlenker kommen sogar vier Kugelgelenke zum Einsatz.
Blick auf die Radaufhängung inklusive Querlenker (im unteren Bildbereich).
3. Welche Vorteile haben moderne Lenksysteme?
Herkömmliche hydraulische Servolenkungen werden derzeit immer stärker von elektrohydraulischen oder elektrischen Systemen verdrängt. Letztere bezeichnen Experten auch als Electrically Powered Steering (EPS). Hier kommt überhaupt keine Hydraulikflüssigkeit mehr zum Einsatz. Stattdessen erzeugt ein Elektromotor die Lenkbewegung. Er befindet sich entweder an der Lenksäule und erzeugt hier ein zusätzliches Lenkmoment. Alternativ (und noch effektiver) ist eine Positionierung dieses Motors direkt an der Zahnstange, wo er per Zahnriementrieb die nötige Lenkkraft erzeugt.
Im Unterschied dazu gibt es nach wie vor elektrohydraulische Servolenksysteme. Im Zentrum steht hierbei eine elektrische Hydraulikpumpe. Sie fördert einen Volumenstrom, der über einen Hydraulikzylinder die Lenkbewegung verstärkt. Das ist bei herkömmlichen hydraulischen Servolenkungen nicht anders. Allerdings kommt hierbei eine riemenangetriebene Lenkhelfpumpe zum Einsatz.
Vereinfachte Darstellung einer Servolenkung.
Quelle: Stündle, CC0, via Wikimedia Commons, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Prinzip_elektrische_Servolenkung.svg
4. Auf welche Weise werden die Systeme sicherer?
„State oft the Art“ sind sogenannte Aktivlenkungen. Das System greift „aktiv“ in die Aktionen des Fahrers ein oder verbessert sie. Es wird also ein zusätzlicher Lenkwinkel addiert oder subtrahiert, damit Komfort und Sicherheit zunehmen. In der Folge ist es beispielsweise einfacher, das Fahrzeug einzuparken, weil dafür ein relativ kleiner Eingriff am Lenkrad genügt – während etwa bei der Autobahnfahrt vergleichbar kleine Eingriffe zu keiner Reaktion führen. Erreicht wird das Ganze mit sogenannten Überlagerungssystemen, die sich als eigenständige Bauteile in der Lenkung befinden und ein zusätzliches Lenkmoment einbringen. Die dazugehörige Steuereinheit ist mit der Fahrzeugsensorik verbunden, wodurch man sogar den Lenkimpuls des Fahrers komplett blockieren kann, wenn er einen Fehler macht. Interessant ist darüber hinaus die Tatsache, dass diverse Unternehmen auf eine Hinterachslenkung setzen. Sie kommt parallel zur Vorderachslenkung zum Einsatz und verkleinert so den Wendekreis beim Rangieren oder verbessert die Fahrstabilität bei Ausweichmanövern.
5. Was bringt die Zukunft?
Das Thema „Drive by Wire” ist seit einigen Jahren in aller Munde – eine kleine Revolution für die Entwicklungsgeschichte des Autos: Die Lenkbefehle des Fahrers werden vollständig über elektronische Signale an das Lenksystem in der Vorderachse übertragen. Sprich: Es gibt überhaupt keine mechanische Verbindung zum Lenkrad und die Lenksäule entfällt ersatzlos. Diese Konstruktion ermöglicht auf der einen Seite neue Designfreiheiten bei der Gestaltung des Innenraums, auf der anderen Seite entsteht ein neues Lenkgefühl. Beispiel „Parken“: Das Lenkrad wird nicht mehr maximal eingeschlagen, sondern nur noch minimal angetippt. Das genügt. Bei Prototypen ist diese Technologie bereits seit längerer Zeit im Einsatz. Erste Serienmodelle erscheinen in Kürze.
