Das Funktionsprinzip einer elektrischen Servolenkung. Elektrische oder hydraulische Servolenkung – wählen Sie die beste Option

Seit seiner Erfindung wird darum gekämpft, den Fahrkomfort eines Autos zu verbessern. Zunächst wurde das Drehen des Lenkrads durch die Vergrößerung des Lenkrads selbst und die Einführung eines Zahnradgetriebes erleichtert. Dann erschienen hydraulische Verstärker (Servolenkung) und in in letzter Zeit Antriebe – Assistenten wurden elektrisch (EUR). Um den Unterschied zwischen ihnen zu verstehen, lohnt es sich, das Funktionsprinzip der elektrischen Servolenkung zu studieren.

Funktionsprinzip des EUR

Die elektrische Einheit, deren Aufgabe es ist, die Drehung des Lenkrads zu erleichtern, besteht aus folgenden Elementen:

• asynchroner Elektromotor;
• ein mechanischer Antrieb, der es mit dem Lenkmechanismus des Autos verbindet;
• Eigenes Steuergerät mit Sensoren.

Bei Kleinwagen, bei denen das Drehen der Räder nur wenig Kraftaufwand erfordert, wird unten eine kleine EUR-Einheit eingebaut Armaturenbrett. Bei Fahrzeugen der Mittelklasse passt die elektrische Servolenkung nicht mehr unter das Armaturenbrett und wird daher verlegt Motorraum. In beiden Fällen ist der elektromotorische Antrieb mit der Lenksäulenwelle verbunden.

Wenn Sie große Pkw und schwere SUV fahren, müssen Sie mehr Kraft aufbringen, um die Räder zu drehen. Daher handelt es sich um einen elektrischen Servolenkungsantrieb, der direkt mit der Zahnstange zusammenarbeitet. Unabhängig vom Standort des Elektromotors und seiner Anbindung an die Mechanik bleibt das Funktionsprinzip der elektrischen Servolenkung unverändert. Es liegt darin automatisches Einschalten elektrischer Antrieb und Übertragung zusätzlicher Kraft auf den Mechanismus, wenn der Fahrer das Lenkrad dreht. Das vom Verstärker erzeugte Drehmoment hängt von drei Parametern ab:

• Drehwinkel. Die Messung erfolgt über einen eingebauten Sensor Lenksäule.
• Lenkaufwand. Sie wird durch einen speziellen Sensor in Form eines Torsionsstabes ermittelt, der mechanisch mit der Welle verbunden ist. Je stärker der Torsionsstab verdreht wird, desto mehr Kraft entwickelt der Motor.
• Bewegungsgeschwindigkeiten. Diese Informationen kommen vom Controller und werden vom Geschwindigkeitssensor übernommen.

Basierend auf diesen Messwerten steuert die Elektronikeinheit den Elektroantrieb situativ. Bei niedrigen Geschwindigkeiten, starker Verdrehung des Torsionsstabes und einem großen Drehwinkel (Park- oder Wendemodus) erzeugt die Verstärkereinheit maximale Leistung. Beim Geradeausfahren benötigt der Fahrer keine besondere Unterstützung, daher ist der EUR minimal verbunden.

Über Zusatzfunktionen elektrischer Verstärker

Die elektrische Servolenkung ist so konzipiert, dass der Elektromotor bei Bedarf die Räder des Fahrzeugs sowohl gleichzeitig mit dem Fahrer als auch unabhängig voneinander drehen kann. Dies bietet Spielraum für die Implementierung zusätzlicher Funktionen:

• automatische „Lenkung“, um das Auto auf einer geraden Strecke zu halten;
• die Räder nach einem Manöver wieder in die gerade Position bringen; der EUR kann dies tun, wenn der Fahrer nach dem Abbiegen das Lenkrad loslässt;
• Erzeugen einer „Schwere“ am Lenkrad in verschiedenen Fahrmodi, um das Lenkrad informativer zu machen;
• Führen Sie automatisches Parken ohne Eingreifen des Fahrers durch.

Gleichzeitig beeinträchtigt der EUR nicht die direkte Steuerung der Räder, wenn der Motor abgestellt ist oder ausfällt, die mechanische Verbindung zwischen ihnen und dem Lenkrad bleibt erhalten.

Vor- und Nachteile des EUR-Systems

Während des Betriebs entwickeln elektrische Verstärker im Vergleich zur Funktionsweise eines hydraulischen Verstärkers ein schwaches Drehmoment. Aus diesem Grund werden sie verwendet nur auf Personenkraftwagen , LKWs sind immer noch mit Hydraulik ausgestattet. Dies ist neben vielen Vorteilen der einzige wesentliche Nachteil von EUR-Systemen:

• Dank des elektrischen Antriebs sind solche Verstärker recht zuverlässig und nahezu wartungsfrei.
• Einfachheit. Es gibt keine Riemen, Pumpen oder Hydraulikflüssigkeiten.
• Reduzierter Benzinverbrauch um bis zu 200 Gramm pro 100 km im Vergleich zur Servolenkung, da die Servolenkung keine Energie verbraucht Netzteilüber einen Riemenantrieb.
• Möglichkeit, Einstellungen und Verstärkungsstufen in verschiedenen Fahrmodi zu ändern.

Zu den Vorteilen elektrischer Verstärker kommt auch die Kompaktheit hinzu, da sich alle Elemente in einem Block befinden. Aber selbst im Falle einer Panne muss die komplette Einheit ausgetauscht werden, was teuer ist.

Autos mit elektrischer Servolenkung sind längst keine Seltenheit mehr. Selbst die konservativsten Autoenthusiasten milderten ihre Skepsis und erkannten den Komfort dieses Geräts. Tatsächlich ist das Fahren eines Autos, das mit einem elektrischen Booster ausgestattet ist, viel komfortabler. Man gewöhnt sich schnell daran und denkt überhaupt nicht darüber nach, wie dieser Komfort erreicht wird. Und nicht viele Menschen kennen das Funktionsprinzip der elektrischen Servolenkung und ihren Aufbau. Mittlerweile ist es notwendig zu wissen, wie der EUR funktioniert, nicht nur, um die Bildung zu verbessern, wie einer der Helden der sowjetischen Karikatur sagte, sondern auch, um die Vorurteile gegenüber ihm abzubauen, die leider noch immer bestehen.

Design

Im Allgemeinen basieren die meisten Fabeln über die elektrische Servolenkung auf einem verzerrten Verständnis des Funktionsprinzips. Tatsächlich ist es für den durchschnittlichen Autoenthusiasten schwierig zu verstehen, wie Elektrizität dabei hilft, das Lenkrad zu drehen. Manchen kommt es sogar so vor, als würde sich nicht das Lenkrad drehen, sondern eine Art Joystick, und die Räder werden von der Elektronik gedreht.

Mittlerweile ist das Design des EUR recht einfach zu verstehen. Wir betonen, dass dies aus Gründen des Verständnisses geschieht, da technisch alles sehr schwierig umgesetzt ist. Daher werden wir versuchen, das EUR-Gerät so genau wie möglich zu untersuchen.

Daher ist in der Abbildung der Aufbau der elektrischen Servolenkung in einer für das Verständnis klaren Form dargestellt. Es ist offensichtlich, dass die Hauptelemente des EUR sind

• Lenkwinkelsensor;
• Drehmomentsensor am Lenkrad;
• Elektromotor;
• EUR-Steuergerät.

Es sei gleich darauf hingewiesen, dass die obige Zeichnung natürlich nicht den Anspruch erhebt, dem echten EUR exakt ähnlich zu sein, sondern dem besseren Verständnis des Funktionsprinzips dient.

Das Hauptelement des elektrischen Boosters kann als Elektromotor angesehen werden. Er ist es, der, natürlich im übertragenen Sinne, dabei hilft, die Räder in Bewegung zu setzen. Der Elektromotor bildet zusammen mit den Sensoren den sogenannten Servoantrieb. Was ist das? Im Allgemeinen gibt es viele Definitionen dieses Geräts, die alle recht komplex sind. Aber wie man so sagt, in erster Näherung und in Bezug auf den elektrischen Booster bedeutet dies, dass der Elektromotor über das Lenkrad gesteuert wird. Mehr dazu später, aber schauen wir uns zunächst noch einmal die Zeichnung an. Es zeigt, dass die Zahnräder der Lenkwelle und der Motorwelle zusammenarbeiten Lenkgetriebe. Dies ist natürlich schematisch dargestellt. Bei einem echten elektrischen Verstärker liegen die Zahnräder überhaupt nicht in derselben Ebene. In einer echten Konstruktion befindet sich der Elektromotor meist auf der Lenkwelle. Dies ändert jedoch nichts am Wesen des Designs. Wenn Sie das Lenkrad drehen, dreht sich die Servowelle proportional. Dadurch muss der Fahrer weniger Kraft aufwenden, um die Räder zu drehen. Das war's mit dem Design. Natürlich sehr kurz und sehr ungefähr. Aber es reicht vorerst, die allgemeinen Grundlagen zu verstehen. Schauen wir uns nun genauer an, wie die elektrische Servolenkung funktioniert.

Funktionsprinzip der elektrischen Servolenkung

Einer der Nachteile der elektrischen Servolenkung ist häufig der geringe Informationsgehalt des Lenkrads. Was bedeutet es? Damit meinen wir, dass sich das Lenkrad sehr leicht drehen lässt und der Fahrer dadurch, wie man sagt, die Straße nicht spürt. Solche Aussagen sind nicht wahr, warum sollte ein elektrischer Verstärker sonst buchstäblich mit Elektronik vollgestopft sein? Tatsächlich arbeitet das Servo nicht mit konstanter Kraft. Der Algorithmus seiner Funktionsweise hängt von bestimmten Bedingungen ab.

Beim Parken eines Autos kommt es auf seine hohe Manövrierfähigkeit an und nicht auf die Aussagekraft des Lenkrads. In diesem Fall arbeitet der Elektromotor mit maximaler Kraft und ermöglicht dem Fahrer die sogenannte „leichte Lenkung“ von ganz links nach ganz rechts.

Je höher die Geschwindigkeit, desto weniger Manövrierfähigkeit ist erforderlich. Außerdem werden scharfe Kurven geradezu gefährlich. Daher reduziert die Elektronik den Wirkungsgrad des Servoantriebs und hat somit praktisch keinen Einfluss auf den Fahrbetrieb. Dadurch dreht der Fahrer mit spürbarem Kraftaufwand das Lenkrad und erhält hier die benötigten Informationen. Somit ist das Funktionsprinzip der elektrischen Servolenkung nicht impliziert Ständige Hilfe Treiber, aber im Moment der optimale, basierend auf einer Analyse vieler Parameter.

Wenn es um den geringen Informationsgehalt der elektrischen Servolenkung geht, nennen sie manchmal als Nachteil die Notwendigkeit, die Räder zwangsweise in die Mittelstellung zurückzubringen. Diejenigen, die dies behaupten, haben entweder noch nie ein Auto mit ESD gefahren oder verwenden veraltete Daten. Alle modernen Elektro-Booster verfügen über eine aktive Rückführung des Lenkrads in den Ausgangszustand. Dies geschieht ebenfalls über einen Servoantrieb. Daher ist es sinnvoll, seine Arbeit genauer zu betrachten.

EUR-Servoantrieb: Funktionsprinzip

Die Abbildung zeigt einen Querschnitt des elektrischen Servolenkungsantriebs. Offensichtlich sind seine Hauptbestandteile:

• Synchroner 3-Phasen-Elektromotor;
• Schneckenwelle;
• Lenkwellengetriebe;
• Kupplungskupplung;
• Rotorpositionssensor.

Zunächst geht es darum, warum der EUR-Elektromotor ein Synchronmotor und kein Kommutatormotor ist. Es scheint logischer und billiger zu sein, den zweiten Typ in einem Auto zu verwenden. Dies war zunächst der Fall. Das Funktionsprinzip der elektrischen Servolenkung erfordert jedoch ein ständiges Ein- und Ausschalten des Elektromotors, was sich erheblich auf die Lebensdauer der Bürsten-Kommutator-Anordnung auswirkt. Schließlich ist es der Moment, in dem der Motor gestartet wird maximaler Strom, was mit der Bildung eines starken Funkens einhergeht. Dadurch konstant Wartung oder Bürsten austauschen. Daher mussten sich die Konstrukteure zwischen einem Asynchron- und einem Synchronmotor entscheiden. Wir haben uns für Letzteres entschieden, da es einfacher war. Aber kommen wir direkt zum Design des Elektroantriebs.

Die Welle eines Synchronmotors ist über eine Kupplung mit einer Schneckenwelle verbunden. Letzteres ist zusammen mit dem Getriebe ein Schneckengetriebe. Somit wird das Drehmoment vom elektrischen Servolenkungsmotor direkt auf die Lenkwelle übertragen und ergänzt die auf das Lenkrad ausgeübte Kraft.

Für den normalen Betrieb eines Synchronmotors ist ein Rotorlagesensor erforderlich. Tatsache ist, dass der Motor zu rotieren beginnt, wenn nur an zwei seiner drei Wicklungen Spannung angelegt wird. Welches Steuergerät kann mit Hilfe von DPR identifiziert werden? Aber ohne viel Fantasie kann man das Hauptelement des Servoantriebs als Kraftsensor bezeichnen.

Kraftsensorbetrieb

Das Funktionsprinzip des Kraftsensors basiert auf der Konstruktion der Lenkwelle. Es besteht darin, dass die Lenkwelle in zwei Teile geteilt ist. Am häufigsten werden sie als Eingangswelle und Ausgangswelle bezeichnet. Die Wellen sind über einen Torsionsstab miteinander verbunden, wie in der Abbildung dargestellt.

Was ist ein Torsionsstab? Grob gesagt handelt es sich um einen Metallstab aus federndem Stahl. Es ermöglicht eine leichte Verdrehung um die Hochachse. Und danach kehrt es in seine ursprüngliche Position zurück.

Daher sind die Eingangs- und Ausgangswelle des elektrischen Verstärkers durch einen Torsionsstab miteinander verbunden. Jeder Versuch, sich zu drehen, führt zu einer Verschiebung der Wellen relativ zueinander. Der maximale Versatzwinkel beträgt mehrere Grad in beide Richtungen. Wird dieser Grenzwert überschritten, kommt es zu einer starren Kopplung zwischen den beiden Teilen der Welle, die sie praktisch zu einem einzigen machen. Übrigens ist es dem Torsionsstab zu verdanken, der sich beim Abbiegen leicht verdreht, dass immer eine gewisse Kraft auf das Lenkrad wirkt, was dem Fahrer hilft, die Straße besser zu spüren.

Der Kraftsensor misst den Versatzwinkel zwischen Eingangs- und Ausgangswelle. Ein großer Winkel weist auf eine starke Verdrehung des Torsionsstabs hin, also auf eine erhebliche Krafteinwirkung auf das Lenkrad. Diese Informationen werden an die Steuereinheit des elektrischen Verstärkers übermittelt, die eine Spannung der entsprechenden Größe und Polarität an die Wicklungen des Elektromotors ausgibt.

Darüber hinaus empfängt das Steuergerät der elektrischen Servolenkung Daten vom Geschwindigkeitssensor. Dadurch wird der Betrieb an die Geschwindigkeit des Fahrzeugs angepasst. Je schneller sich das Auto bewegt, desto geringer ist das Drehmoment auf der Welle des Elektromotors. Und bei einer Geschwindigkeit von mehr als 75 km/h schaltet sich die Servolenkung komplett ab, ohne dass die Kontrolle über das Fahrzeug in irgendeiner Weise beeinträchtigt wird.

Ein weiterer Sensor, der den Betrieb des EUR beeinflusst, ist der Kurbelwellenpositionssensor. Dadurch funktioniert die elektrische Servolenkung nur bei laufendem Motor und nicht erst nach dem Einschalten der Zündung. Dies ist wichtig, wenn man bedenkt, dass der Stromverbrauch der elektrischen Servolenkung nicht viel weniger als 50 Ampere beträgt.

Wie funktioniert die elektrische Servolenkung eines Autos? Das Funktionsprinzip des elektrischen Boosters ist ein elektrischer Antrieb, der beim Drehen des Lenkrads zusätzliche Kraft liefert. Mit Hilfe dieses Strukturelements müssen Sie das Lenkrad nicht mit beiden Händen drehen. Der Sensor misst das Drehmoment und übermittelt es an das Verstärkersteuergerät. Abhängig vom Drehwinkel berechnet dieser Block die Leistung, die dem Verstärkermotor zugeführt werden muss. Der Sensor selbst befindet sich im Lenkstockschalter. Für Rückmeldung Ein weiterer Sensor befindet sich am Motorrotor und übermittelt ebenfalls Informationen über die Drehzahl an das Steuergerät.

Mitte der neunziger Jahre kam die elektrische Servolenkung auf den Markt. Im Jahr 2016 ist es in der Hälfte aller Autos auf dem Planeten verbaut. Diese große Beliebtheit ist auf eine Reihe seiner Eigenschaften und das nahezu Fehlen von Nachteilen zurückzuführen. Seine Vorteile gegenüber hydraulischen Verstärkern sind:

• Kompaktheit;
• Punktanpassung der Eigenschaften;
• die Menge der für die Arbeit bereitgestellten Informationen;
• Zuverlässigkeit und Effizienz;
• geräuscharm.

Der einzige Nachteil ist die Leistung, weshalb bei schweren Fahrzeugen immer noch nur eine Servolenkung verbaut ist.

Auf den ersten Blick ist ein so ausgefeiltes System nutzlos, aber es sorgt dafür, dass die Kraft auf den Elektromotor über den gesamten Lenkdrehbereich berechnet wird. Diese Kraft hängt von folgenden Parametern ab:

1. Die Größe des Drehmoments am Lenkrad.
2. Die Geschwindigkeit, mit der das Auto fährt.
3. Motorgeschwindigkeit.
4. Winkelgeschwindigkeit der Lenkraddrehung.

Bei der Servolenkung wird über den gesamten Bereich ungefähr die gleiche Kraft ausgeübt.

Lenkkreise

Es gibt 3 Schemata für die Installation eines elektrischen Verstärkers. Unabhängig von der Schaltung besteht der allgemeine Aufbau eines elektromechanischen Verstärkers aus einem Elektromotor, einem mechanischen Getriebe, zwei Sensoren und zwei Zahnrädern oder einem Parallelantrieb.

1. Der EUR ist an der Lenksäule montiert. Dies ist die kompakteste Variante, die keinen großen Kraftaufwand zum Drehen des Lenkrads erfordert. Der Elektromotor selbst und das mechanische Getriebe sind unter dem Lenkrad platziert. Ein großer Vorteil ist, dass es sich in der Kabine und nicht unter der Haube befindet; hier ist das Gerät vor Staub und Schmutz geschützt, was wiederum seine Lebensdauer verlängert. Auch wenn das Gerät ausfällt, können Sie das Installationsprinzip leicht verstehen und selbst ändern, was Geld spart. Diese Art der Verstärkermontage wird hauptsächlich bei Kleinwagen eingesetzt.
2. Montage an der Zahnstange. So wird der Verstärker hauptsächlich in Kleinbussen und SUVs verbaut. Hier ist mehr Kraft erforderlich, die über das Getriebe übertragen wird. Was denn? größeres Auto, desto mehr wiegt es und desto mehr Kraft ist zum Drehen erforderlich.
3. Installation auf einem Kugelumlaufspindelmechanismus, bei dem die Kraft vom Elektromotor über einen Riemenantrieb auf die Zahnstange übertragen wird. Diese Methode liefert die größte Kraft des Elektromotors beim Drehen. So wird die elektrische Servolenkung in Traktoren und Busse eingebaut.

Unabhängig vom Mechanismus zum Einbau der elektrischen Servolenkung kommt es zu Fehlern im Steuergerät; wenn es ausfällt, blockiert es nicht die Drehung des Lenkrads. Und das Auto kann sicher zu einem Servicecenter gebracht werden, wo es geändert oder eingestellt wird.

Aufbau und Funktionsprinzip des EUR

Wie funktioniert die elektrische Servolenkung aus sicherheitstechnischer Sicht? Die elektrische Servolenkung ist viel einfacher als die Servolenkung. Er hat keine Verbrauchsmaterial in Form von Flüssigkeiten. Es fehlen viele bewegliche Gelenke und Dichtungen (kritische Punkte für einen Ausfall). Aus diesem Grund kommt es mittlerweile zu einem massiven Verzicht auf alte hydraulische Verstärker. Sogar inländische VAZ-Hersteller sind auf diese Technologie umgestiegen.

Technische Eigenschaften des elektrischen Verstärkers:

• Versorgungsspannung (nominal) - 12 V;
• maximales Ausgleichsdrehmoment - 35 Nm;
• maximaler Stromverbrauch - 50 A;
• Stromverbrauch (Kraft wird auf das Lenkrad ausgeübt, die Ausgangswelle des Verstärkers ist blockiert) - nicht mehr als 15 A.

Sein Aussehen half den Automobilherstellern, eine Reihe neuer Funktionen zu implementieren, wie zum Beispiel:

• Förderung Richtungsstabilität;
• automatisches Parken;
• Einhaltung der Fahrspuren.

Grundlegende Betriebsarten der Servolenkung

Wie Sie sich vorstellen können, funktioniert die Servolenkung nicht immer. Aber nur beim Drehen der Räder und nicht bei hohen Geschwindigkeiten. Räder drehen sich jedoch unter unterschiedlichen Bedingungen. Dementsprechend variiert die vom Motor geleistete Arbeit je nach den Bedingungen. Moderne Steuergeräte sind in der Lage, den Fahrmodus des Fahrzeugs zu erkennen und das Motordrehmoment entsprechend anzupassen.

Parkmodus

Beim Einparken ist die Geschwindigkeit des Autos niedrig oder fehlt überhaupt und die Lenkwinkel, um die wir das Lenkrad drehen, sind groß. Die vom Drehwinkelsensor übermittelten Informationen werden an das Steuergerät gesendet. Wenn die Geschwindigkeit minimal ist und die Drehwinkel und das Drehmoment groß sind, wird der Parkmodus aktiviert. Darin maximale Belastung Der elektrische Booster fällt aus. Dadurch wird die sogenannte „Leichtlenkung“ gewährleistet.

Stadtfahrmodus

Das Fahren in der Stadt erfordert ständiges Anhalten, Abbiegen und Spurwechsel. Hier erfolgt die Bewegung mit einer Geschwindigkeit von 40-60 km/h. Dadurch treten Anstrengungen im mittleren Bereich auf, das Gerät verarbeitet Informationen über Geschwindigkeit und Drehwinkel und sendet ein Signal an den Elektromotor.

Fahrmodus Autobahn

Die Besonderheit dieser Fahrt sind hohe Geschwindigkeiten und ein kleiner Wendewinkel beim Spurwechsel. Dementsprechend wird über wenig oder keinen Motoraufwand entschieden.

Denn wenn Sie die Unterstützung nicht rechtzeitig entfernen, biegt das Auto schon bei der kleinsten Lenkraddrehung stark ab, was zu einem Unfall führt.

Beibehaltung der Mittelposition der Räder

Das Steuergerät übernimmt häufig die Funktion, die Mittelstellung der Räder beizubehalten. Dies ist bei unterschiedlichen Reifendrücken erforderlich; alle Informationen werden verarbeitet und Korrekturen vorgenommen. Auch beim Drehen des Lenkrads in Bewegung kommt zur Umfangskraft eine Zugkraft hinzu, die auf die Räder wirkt und deren Position verändert. Das Steuergerät berücksichtigt dies und passt die Position an.

Ausfall des elektrischen Boosters

Bei einer Panne wird ein Fehlersignal ausgelöst, eine Glühbirne, die den Fahrer darauf aufmerksam macht, dass etwas nicht stimmt. Dies kann ein Störungssignal oder eine Warnung von Schutzsystemen sein. Wenn das Lenkrad längere Zeit in extremen Positionen gehalten wird, erwärmt sich die Wicklung und der Schutz schaltet den elektrischen Booster ab, um Schäden zu vermeiden. Das ist die Sünde von Autofahrern, die gerne am falschen Ort parken und das Lenkrad so weit drehen, dass ihr Auto nicht abgeschleppt werden kann.

Eine weitere häufige Fehlerursache ist der Ausfall des Geschwindigkeitssensors. Die einzige Hilfe hier ist kompletter Ersatz es für ein neues.

In manchen Fällen lohnt es sich, die elektrische Servolenkung zu kalibrieren:

• Achsvermessung;
• Übergang zu neuen Festplatten;
• Ersatz von Ersatzteilen für den EUR oder den EUR selbst.

Die Einstellung ermöglicht es Ihnen, das Lenkrad ohne seitliche Abweichung in die Nullposition auszurichten.

Fazit

Als Ergebnis sehen wir, dass die elektrische Servolenkung die hydraulische Servolenkung ersetzt. War der elektrische Booster zunächst nur bei Kleinwagen verbaut, so sind sie mittlerweile bei SUVs und Sportwagen angekommen. Schwere Nutzfahrzeuge verwenden immer noch hydraulische Verstärker, aber auch hier werden kombinierte Versionen von zwei Verstärkern eingebaut. Ja, die geringe Leistung macht es schwierig, den hydraulischen Verstärker vollständig auszutauschen, aber alle seine Vorteile überwiegen einige Nachteile.

Elektrische Servolenkung (allgemeine Bezeichnung: elektrische Servolenkung) bezeichnet ein Strukturelement der Lenkung eines Autos, bei dem durch einen elektrischen Antrieb zusätzliche Kraft beim Drehen des Lenkrads erzeugt wird. Im Design modernes Auto Die elektrische Servolenkung ersetzt nach und nach die Servolenkung. Bis 2016 jede Sekunde Auto wird mit Servolenkung ausgestattet sein.

Die Hauptvorteile der elektrischen Servolenkung im Vergleich zur hydraulischen Servolenkung sind:

• einfache Anpassung der Lenkeigenschaften;
• sehr informative Lenkung;
• hohe Zuverlässigkeit aufgrund des Fehlens eines Hydrauliksystems;
• Kraftstoffeffizienz, durch sparsamen Energieverbrauch (Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs auf 0,5 Liter pro 100 km).

Elektrische Servolenkung geöffnet reichlich Möglichkeiten verschiedene Systeme zu erstellen aktive Sicherheit: Spurtreue, automatisches Einparken, Notlenkung, Spurassistent.

Es gibt zwei Hauptlayoutschemata für die elektrische Servolenkung:

1. die Kraft des Elektromotors wird auf die Lenkradwelle übertragen;
2. Die Kraft des Elektromotors wird auf die Zahnstange übertragen.

Am gefragtesten ist eine elektrische Servolenkung mit Zahnstangenantrieb. Sein anderer Name ist elektromechanische Servolenkung. Bekannte Bauformen dieser Servolenkung sind die Zweigang-Servolenkung und die Parallelgetriebe-Servolenkung.

Die elektromechanische Servolenkung besteht aus einem Elektromotor, einem mechanischen Getriebe und einem Steuerungssystem.

Die elektrische Servolenkung ist mit dem Lenkmechanismus in einer Einheit vereint. Das Verstärkerdesign verwendet normalerweise einen asynchronen Elektromotor.

Mechanische Übertragung sorgt für die Übertragung des Drehmoments vom Elektromotor auf die Zahnstange. Bei einer elektrischen Servolenkung mit zwei Gängen überträgt ein Gang das Drehmoment vom Lenkrad auf die Zahnstange und der andere Gang überträgt das Drehmoment vom Servolenkungsmotor. Zu diesem Zweck verfügt die Zahnstange über zwei Zahnabschnitte, von denen einer als Verstärkerantrieb dient.

Bei einer elektrischen Servolenkung mit Parallelantrieb wird die Kraft des Elektromotors über einen Riementrieb und einen speziellen Kugelumlaufmechanismus auf die Zahnstange übertragen.

Das elektrische Servolenkungssteuersystem umfasst Eingangssensoren, eine elektronische Steuereinheit und einen Aktuator.

Zu den Eingangssensoren gehören der Lenkwinkelsensor und der Lenkraddrehmomentsensor. Die Steuerung der elektrischen Servolenkung nutzt auch Informationen des ABS-Steuergeräts (Geschwindigkeitssensor) und des Motorsteuergeräts (Geschwindigkeitssensor). Kurbelwelle Motor).

Das elektronische Steuergerät verarbeitet Sensorsignale. Entsprechend dem eingebetteten Programm wird die entsprechende Steuerwirkung auf den Aktuator – den Verstärker-Elektromotor – erzeugt.

Die elektrische Servolenkung sorgt dafür, dass die Lenkung des Fahrzeugs in den folgenden Modi arbeitet:

• das Auto unter normalen Bedingungen wenden;
• das Auto mit niedriger Geschwindigkeit drehen;
• das Auto mit hoher Geschwindigkeit drehen;
• aktive Rückkehr der Räder in die Mittelstellung;
• Beibehaltung der durchschnittlichen Position der Räder.

Das Auto wird durch Drehen des Lenkrads gedreht. Das Drehmoment vom Lenkrad wird über den Torsionsstab auf den Lenkmechanismus übertragen. Die Verdrehung des Torsionsstabes wird von einem Drehmomentsensor gemessen, der Drehwinkel des Lenkrades wird vom Lenkwinkelsensor gemessen. Informationen der Sensoren sowie Informationen zur Fahrzeuggeschwindigkeit und Motordrehzahl werden an das elektronische Steuergerät übermittelt.

Das Steuergerät berechnet das erforderliche Drehmoment des Verstärker-Elektromotors und stellt es durch Änderung des Stromwerts dem Elektromotor zur Verfügung. Das Drehmoment des Elektromotors wird auf die Zahnstange und dann über die Lenkstangen auf die Antriebsräder übertragen.

Somit erfolgt die Drehung der Fahrzeugräder durch die Kombination der vom Lenkrad und dem Elektromotor des Verstärkers übertragenen Kräfte.

Das Wenden eines Autos bei niedriger Geschwindigkeit erfolgt normalerweise beim Parken. Es zeichnet sich durch große Lenkwinkel aus. In diesem Fall stellt die elektronische Steuerung das maximale Drehmoment des Elektromotors bereit, was einer erheblichen Lenkunterstützung (sog „leichte Lenkung“).

Beim Wenden mit hoher Geschwindigkeit hingegen elektronisches System Die Steuerung sorgt für das niedrigste Drehmoment und die minimale Lenkunterstützung (sog „schweres Lenkrad“).

Das Steuersystem kann die Reaktionskraft erhöhen, die beim Drehen der Räder auftritt. Die sog Aktive Rückkehr der Räder in die Mittelstellung.

Beim Fahren eines Autos besteht häufig die Notwendigkeit, die durchschnittliche Position der Räder einzuhalten (Fahrt bei Seitenwind, unterschiedlicher Reifendruck). In diesem Fall sorgt das Steuersystem für eine Korrektur der durchschnittlichen Position der gelenkten Räder.

Das Steuerprogramm der elektrischen Servolenkung kompensiert die Lenkung eines Fahrzeugs mit Frontantrieb, die durch unterschiedliche Längen der Antriebswellen verursacht wird.

Bei einer Reihe aktiver Sicherheitssysteme funktioniert der elektrische Booster ohne Eingreifen des Fahrers. Im Stabilitätskontrollsystem sorgt es für die Rückwärtslenkung der Räder und im Parkautopiloten für das automatische Parallel- und Querparken.

Fahrkomfort ist ein sehr wichtiger Faktor für die Verkehrssicherheit. Im Laufe der Automobilgeschichte haben Ingenieure an dieser schwierigen Aufgabe gearbeitet. Und wenn das Funktionsprinzip unverändert geblieben ist und die Rotationskraft des Lenkrads über eine Zahnstangenlenkung auf die Vorderräder des Autos übertragen wird, dann hat sich die Technik zur Umsetzung dieses Prinzips erheblich geändert. Die neueste Entwicklung in diesem Bereich ist die elektrische Servolenkung.

Wenn es sich bereits um ein bekanntes Gerät handelt und seit Jahrzehnten bei Automobilherstellern im Einsatz ist, dann ist der EUR relativ jung. Schauen wir uns das Funktionsprinzip der elektrischen Servolenkung an.

Beginnen wir mit dem EUR-Gerät. Es besteht aus einem Elektromotor, einem mechanischen Getriebe, einem Lenksensor, einem Lenkmomentsensor und einem Steuergerät. Das Steuergerät erhält außerdem Daten über die Geschwindigkeit des Fahrzeugs (von ABS-Systeme) und über die Kurbelwellendrehzahl (Motordrehzahl). Basierend auf all diesen Daten berechnet das Steuergerät den erforderlichen Wert und die Polarität der dem Elektromotor zugeführten Spannung. Der Elektromotor wiederum erzeugt über ein mechanisches Getriebe (Servomechanismus) zusätzliche Kraft und erleichtert so die Steuerung der Vorderräder. Diese Kraft kann sowohl auf die Lenkwelle als auch direkt auf die Zahnstange ausgeübt werden. Auch die konkrete Auslegung der Servolenkung hängt maßgeblich von der Fahrzeugklasse ab.

Bei Kleinwagen, bei denen keine große Kraft auf das Lenkrad ausgeübt werden muss, ist es klein dimensioniert und direkt an der Lenksäule montiert. Gleichzeitig ist es praktisch im Autoinneren vor Staub, Schmutz und Feuchtigkeit geschützt, was sich positiv auf die Lebensdauer dieses Gerätes auswirkt.

Bei Mittelklassewagen kommt eine andere Platzierung zum Einsatz – direkt an der Zahnstange, auf die ein Zahnrad einwirkt und so zusätzliche Hilfskraft erzeugt.

Aufgrund ihres hohen Gewichts benötigen Kleinbusse und SUVs erhebliche zusätzliche Kräfte. Daher ist ihre Struktur etwas anders. Dabei handelt es sich grundsätzlich um eine Parallelachskonstruktion mit Zahnriemenantrieb und einem Schrauben-Mutter-Mechanismus auf umlaufenden Kugeln. Und wenn die ESD ausfällt, bleibt die Steuerbarkeit des Fahrzeugs natürlich erhalten. Es wird nur viel schwieriger sein, dies zu tun.

Grundmodi

Die elektrische Servolenkung verfügt über zwei Hauptmodi. Sie werden durch die Geschwindigkeit des Fahrzeugs charakterisiert. Im ersten Modus, beim Fahren mit niedriger Geschwindigkeit, zum Beispiel beim Parken, wenn eine größere Manövrierfähigkeit erforderlich ist und das Lenkrad in die Extrempositionen, entweder nach links oder rechts, gedreht werden muss, übt das ESD die maximale Kraft auf den Lenkmechanismus aus. Bereitstellung einer „leichten Lenkung“. In diesem Modus können Sie das Lenkrad mit einem Finger drehen.

Im Gegenteil: Bei hohen Geschwindigkeiten wird das Lenkrad „hart“, wodurch der Effekt entsteht, dass die Räder in die Mittelstellung zurückkehren. Dies geschieht, um die Verkehrssicherheit zu verbessern.

Es gibt auch Modi, um das Auto bei starkem Seitenwind, beim Fahren auf Rädern auf der Straße zu halten, mit unterschiedlichem Pumpgrad. Diese Modi werden durch spezielle Einstellungen der Steuereinheit erreicht. Bei Fahrzeugen der Business- und Premiumklasse ermöglicht Ihnen das Vorhandensein von ESD die Implementierung der Option automatisches Parken.

Vorteile von EUR

Aus wirtschaftlicher Sicht liegt der Hauptvorteil der elektrischen Servolenkung darin, dass durch den Einsatz eines Elektromotors die Notwendigkeit entfällt, einen Teil der Leistung vom Automotor zu beziehen.

Dadurch können Sie im Vergleich zu einem Auto mit Servolenkung mindestens einen halben Liter Kraftstoff pro hundert Kilometer einsparen. Ein wichtiger Vorteil ist die Zuverlässigkeit dieses Systems. Eine ständige Kontrolle des Riemen- und Servolenkungsflüssigkeitsstands ist nicht erforderlich.

Die elektrische Servolenkung ist informativer und bietet mehr Sicherheit bessere Verbindung Fahrer mit der Straße. Das Vorhandensein zusätzlicher Modi macht das Fahren komfortabler. Im Gegensatz zu einem Auto mit Servolenkung können die Räder unbegrenzt lange in extremen Positionen gehalten werden.

Und natürlich gehört auch die Kompaktheit des Gerätes zu den Vorteilen des EUR gegenüber anderen Systemen.

Nachteile von EUR

Derzeit ist die Nutzung von EUR noch nicht möglich schwere LKWs erfordert großen Kraftaufwand beim Drehen des Lenkrads. Für sie bleibt die Servolenkung die einzige und zuverlässige Option.

Zu beachten ist auch die Angst vor Feuchtigkeit. Wasser und Kondenswasser können Sicherungen und den Motor beschädigen. Zu den Nachteilen zählen die immer noch hohen Kosten dieses Systems. Gleichzeitig erfreut es sich immer größerer Beliebtheit und Verbreitung.

Video „Was ist EUR“

Nachdem Sie sich das Video angesehen haben, erfahren Sie, was ein EUR ist und welche Vor- und Nachteile er hat.