Aufgedeckt Die elektrische Servolenkung

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Einen Blick ins normalerweise versteckte Innenleben technischer Geräte und Apparaturen wirft die Redaktion der ELEKTRONIKPRAXIS in der Rubrik "Aufgedeckt". Dieses Mal: Die elektrische Servolenkung.

Seit gut 15 Jahren werden elektrische Lenkhilfen (EAS; Electrically Assisted Steering) entwickelt. Das Unternehmen TRW Inc. beispielsweise (mit der Deutschland-Niederlassung in Neuwied) gehört zu den großen Automobilzulieferern weltweit und fertigt EAS-Systeme für die weltweiten Märkte.

Mehr über das Innenleben elektronischer Systeme in unserer Galerie Aufgedeckt

TRW hat eine Reihe unterschiedlicher Servolenkungen entwickelt, die unabhängig vom Verbrennungsmotor des Fahrzeugs mit elektrischer Energieversorgung arbeiten. Electrically Powered Hydraulic Steering (EPHS) ist ein elektrohydraulisches System, das auf einem konventionellen Servolenkgetriebe mit hydraulischer Lenkkraftunterstützung basiert. Die hydraulische Energie wird allerdings nicht wie früher üblich von einer riemengetriebenen Flügelzellenpumpe erzeugt, sondern von einem kompakten Motor-Pumpen-Aggregat, das eine wirkungsgradoptimierte Zahnradpumpe und einen elektronische gesteuerten bürstenlosen Elektromotor miteinander vereint.

Die elektromechanischen Servolenkungen Electrically Powered Steering (EPS) stellen eine weitere Entwicklungsstufe innerhalb der EAS-Produktfamilie dar. Diese Systeme sind jeweils als vollständig integriertes Modul aufgebaut, das einen Drehmomentsensor, ein elektronisches Steuergerät, einen Elektromotor und je nach Ausführung entweder das Lenkgetriebe oder die Lenksäule umfasst. EPS steht für einen entscheidenden Fortschritt in der Fahrzeugtechnik und ist inzwischen so weit entwickelt, dass die von den hydraulischen Systemen bekannten Komfortstandards problemlos erfüllt werden.

Die Vorteile von EAS helfen den Automobilherstellern, noch bessere Fahrzeuge zu entwickeln: verbesserte Fahreigenschaften durch zusätzliche Funktionalität, niedrigerer Kraftstoffverbrauch durch höheren Sytstemwirkungsgrad und hohe Zuverlässigkeit und verminderter Wartungsaufwand durch robuste Technologien.

Vorteile für Autobauer und Autofahrer

Weitere Vorteile ergeben sich für die Automobilhersteller aus dem deutlich verringerten Montageaufwand für die Servolenkung, die nun aus einem bereits fertig zusammengebauten und funktionsgetesteten Modul besteht, aus der größeren Flexibilität bei der Positionierung im Fahrzeug aufgrund der verbrennungsunabhängigen elektrischen Energieversorgung, aus der Reduzierung der Teilevielfalt über mehrere Fahrzeugplattformen hinweg, aus dem geringeren Entwicklungsaufwand für die fahrzeugspezifische Abstimmung einer Servolenkung mit programmierbaren Kennlinien und schließlich aus einer vereinfachten Logistik vom Teileeinkauf bis zur Lagerhaltung.

Durch die Verfügbarkeit unterschiedlicher Varianten wird den Automobilherstellern der Einstieg in die EAS Technologie mit all ihren Vorteilen auch ohne umfangreiche konstruktive Änderungen an bereits bestehenden Fahrzeugplattformen ermöglicht.

So funktioniert das EPHS-System

Die elektrohydraulische Servolenkung EPHS besteht im wesentlichen aus einem hydraulisch unterstützten Zahnstangenlenkgetriebe und einem kompakten Motor-Pumpen-Aggregat. Das Motor-Pumpen-Aggregat vereinigt einen elektronischen kommutiertenbürstenlosen Elektromotor, eine Zahnradpumpe mit Resonatorraum, das Reservoir für das Hydraulikfluid und ein elektronisches Steuergerät mit Steuer-und Leistungselektronik in einem Gehäuse.

Das EPHS-System gibt es in zwei Aufsührungen: mit einer Schaltlogik, die die Pumpendrehzahl zwischen einem Standby-Modus und der Betriebsdrehzahl entsprechend dem Bedarf an Lenkkraftunterstützung hin- und herschaltet oder mit einer kontinuierlichen Drehzahlsteuerung des Elektromotors über einen zusätzlichen Lenkwinkelsensor, die den Volumenstrom des Hydraulikfluidsbedarfsabhängig an die Lenkgeschwindigkeit anpasst.

Im Gegensatz zu konventionellen hydraulischen Servolenkungen kann das EPHS-System als fertig montierte, mit Hydraulikfluidbefüllte und komplett getestete Einheit an das Montageband des Automobilherstellers geliefert werden. EPHS bietet einen kosteneffizienten Einstieg in die EAS-Technologie, der ein Minimum an konstruktiven Änderungen an der Fahrzeugplattform erfordert.

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