P1, 9_Lenksysteme
Automobil-Diagnostiker, P1, 9_Lenksysteme
Automobil-Diagnostiker, P1, 9_Lenksysteme
Aus welchen Hauptbaugruppen besteht eine Fahrzeuglenkung?
- Lenksäule: überträgt Lenkwinkel und Lenkmoment
- Lenkgetriebe: wandelt die Lenkraddrehung in eine lineare oder schwenkende Bewegung um
- Lenkgestänge/Spurstangen: übertragen die Bewegung auf die Räder
- Lenkungsdämpfer: reduziert rückwirkende Schwingungen und Fahrbahnstösse
Welche Faktoren beeinflussen das vom Fahrer aufzubringende Lenkmoment?
- Reifengrösse und Reifenbauart
- Reifenfülldruck
- Reibwert Reifen/Fahrbahn
- Radlast
- Lenkgetriebeübersetzung
- Achs- und Lenkgeometrie
- Hubarbeit des Fahrzeugaufbaus beim Radeinschlag
Merke: Hohe Radlast, breite Reifen, geringer Luftdruck und hoher Reibwert erhöhen grundsätzlich die erforderliche Lenkkraft.
Wie funktioniert eine Zahnstangenlenkung?
- Lenkrad dreht Lenksäule und Ritzel.
- Ritzel greift in Zahnstange ein.
- Zahnstange wird axial verschoben.
- Spurstangen bewegen die Achsschenkel.
- Räder werden eingeschlagen.
Ein federbelastetes Druckstück vermindert das Zahnflankenspiel zwischen Ritzel und Zahnstange.
Wie wird bei einer Zahnstangenlenkung eine variable Übersetzung erreicht?
- Durch eine veränderliche Zahnteilung der Zahnstange
- Unterschiedliche Bereiche der Zahnstange besitzen unterschiedliche Übersetzungen.
- Dadurch kann die Lenkung im Fahrbetrieb direkt und bei grossem Einschlag rangierfreundlich ausgelegt werden.
Abgrenzung: Dabei wird kein zusätzlicher Lenkwinkel durch einen Aktor erzeugt.
Wie entsteht die Hilfskraft einer hydraulischen Zahnstangenlenkung?
- Fahrer verdreht über das Lenkmoment den Torsionsstab.
- Drehschieberventil öffnet die entsprechenden Steuerkanten.
- Pumpe beaufschlagt einen Arbeitsraum mit Druck.
- Gegenüberliegender Arbeitsraum wird mit Rücklauf verbunden.
- Druckdifferenz wirkt auf den Arbeitskolben.
- Hydraulische Kraft unterstützt die mechanische Lenkkraft.
Welche Aufgabe hat das Drehschieberventil?
- Erkennt über die Torsionsstabverdrehung Lenkrichtung und Lenkmoment
- Leitet Drucköl zum passenden Arbeitsraum
- Verbindet den gegenüberliegenden Arbeitsraum mit dem Rücklauf
- Kehrt bei abnehmendem Lenkmoment in Richtung Neutralstellung zurück
Neutralstellung: Keine unterstützende Druckdifferenz am Arbeitskolben.
Was unterscheidet die elektrohydraulische von der konventionellen Hydrolenkung?
- Konventionell hydraulisch
- Pumpe mechanisch vom Motor angetrieben
- Pumpe läuft weitgehend permanent
- höherer Energieverbrauch
- Förderung von Motordrehzahl abhängig
- Elektrohydraulisch (E-Motor)
- Pumpe von Elektromotor angetrieben
- bedarfsgeregelter Betrieb
- geringerer Energieverbrauch
- Förderung elektronisch regelbar
Die hydraulische Unterstützung am Arbeitskolben bleibt grundsätzlich gleich.
Wie verändert die Servotronic die Lenkunterstützung
- Niedrige Geschwindigkeit: hohe Unterstützung, leichtes Rangieren
- Hohe Geschwindigkeit: geringe Unterstützung, direkteres Lenkgefühl
- Schnelle Lenkradbewegung: erhöhte Fördermenge für schnellen Druckaufbau
Die Regelung erfolgt über ein elektrohydraulisches Ventil beziehungsweise einen Druckwandler.
Wie funktioniert eine elektromechanische Servolenkung (EPS) ?
- Lenkmomentgeber erfasst Fahrerlenkmoment und Richtung.
- Lenkwinkelgeber erfasst Lenkradstellung und Bewegung.
- Steuergerät berücksichtigt Fahrzeuggeschwindigkeit und weitere Signale.
- Kennfeld bestimmt das erforderliche Unterstützungsmoment.
- Elektromotor erzeugt die Hilfskraft.
- Motor- und Fahrerkraft wirken gemeinsam auf die Zahnstange.
Welche Vorteile besitzt eine EPS gegenüber einer Hydrolenkung?
- arbeitet nur bei Bedarf
- geringerer Energieverbrauch
- keine Hydraulikflüssigkeit
- weniger Leitungen und Bauteile
- frei programmierbare Lenkcharakteristik
- aktive Rückstellung möglich
- Park- und Spurhalteassistenten möglich
- automatische Gegenlenkunterstützung
- softwarebasierte Endanschlagdämpfung
- Vernetzung mit ABS und ESP
Wie überträgt die achsparallele EPS (APA) die Motorkraft auf die Zahnstange?
- Elektromotor treibt einen Zahnriemen an.
- Zahnriemen dreht die Kugelumlaufmutter.
- Kugelumlaufmutter wirkt auf den spindelförmigen Teil der Zahnstange.
- Drehbewegung wird in Axialbewegung umgewandelt.
- Motorkraft addiert sich zur Fahrerkraft.
Rückführungskanäle sorgen für den Umlauf der Kugeln.
Welche Zusatzfunktionen ermöglicht eine vernetzte APA-Lenkung?
- aktive Rückstellung
- Geradeauslaufkorrektur
- Seitenwindausgleich
- Schiefziehausgleich beim Beschleunigen
- Gegenlenkunterstützung bei μ-Split
- Parklenkassistent
- Spurhalte- und Spurwechselassistent
- anpassbare Lenkkennfelder
Merke: Die EPS kann nicht nur Kraft verstärken, sondern auch gezielte Lenkmomente erzeugen.
Welche Aufgabe hat der Lenkwinkelgeber?
Er erfasst:
- absolute Lenkradstellung
- Lenkrichtung
- Winkeländerung
- Lenkgeschwindigkeit
- vollständige Lenkradumdrehungen
Der optische Geber im Dossier verwendet:
- Absolutring
- Inkrementalring
- codierte Scheibe
- Lichtschranken
Wie funktioniert der Lenkmomentgeber der EPS?
- Lenkwelle und Ritzel sind über einen Torsionsstab verbunden.
- Das Fahrerlenkmoment verdreht den Torsionsstab.
- Ringmagnet und Statoren verändern den Magnetfluss.
- Zwei Hall-Sensoren messen die Verdrehung redundant.
- Betrag und Richtung des Lenkmoments werden bestimmt.
Typische Signale:
- Neutral: beide etwa 2,5 V
- Eine Richtung: A steigt, B fällt
- Gegenrichtung: A fällt, B steigt
- Signalbereich ungefähr 0,5–4,5 V
Was ist der zentrale Unterschied zwischen einer Hilfskraft- und einer Aktivlenkung?
- Hilfskraftlenkung: verstärkt hauptsächlich das Fahrerlenkmoment.
- Aktivlenkung: erzeugt zusätzlich einen eigenen Lenkwinkel.
Die Aktivlenkung kann deshalb:
- die Übersetzung verändern
- Fahrerlenkwinkel addieren oder reduzieren
- fahrerunabhängige Stabilisierungseingriffe durchführen
Wie verändert die Aktivlenkung die Lenkübersetzung?
Die Lenkung besitzt ein Überlagerungsgetriebe (Planetengetriebe):
Änderung der Übersetzung von 10:1 - 24:1 (ohne 18:1)
- Eingang vom Lenkrad (Sonnenrad)
- Eingang vom Elektromotor (Hohlrad
- Ausgang zum Lenkgetriebe (Planetenträger)
Bei niedriger Geschwindigkeit:
- Motor dreht gleichsinnig.
- Zusatzwinkel wird addiert.
- Lenkung wird direkter.
Bei hoher Geschwindigkeit:
- Motor dreht gegensinnig.
- Fahrerlenkwinkel wird teilweise reduziert.
- Lenkung wird indirekter und stabiler.
Was geschieht bei Strom- oder Systemausfall der Aktivlenkung?
- Federbelastete Sicherheitssperre blockiert den elektromotorischen Eingang.
- Planetengetriebe läuft als geschlossener Block (Blockumlauf)
- Mechanischer Durchtrieb bleibt erhalten.
- Fahrzeug bleibt mit fester Übersetzung lenkbar.
- Elektrische Zusatzwinkel stehen nicht mehr zur Verfügung.
Merke: Das Lenkrad bleibt mechanisch mit den Vorderrädern verbunden.
Wie ist eine elektromechanische Hinterachslenkung aufgebaut und wie funktioniert sie?
- Aufbau:
- Elektromotor
- Spindeltrieb mit Spindelmutter
- zwei bewegliche Spurlenkeraufnahmen
- Spurlenker zu den Hinterrädern
- Lage- beziehungsweise Hallsensoren
- Funktion:
- Der Elektromotor dreht den Spindeltrieb.
- Die Drehbewegung wird in eine axiale Verschiebung umgewandelt.
- Die beiden Spurlenker werden entsprechend verschoben.
- Dadurch verändert sich die Spurstellung der Hinterräder und diese werden gezielt eingeschlagen.
- Lagesensoren überwachen den tatsächlichen Stellweg und melden ihn zur Regelung zurück.
- maximaler Aktorhub: ca. ±8 mm
- maximaler Hinterradlenkwinkel: ca. ±3°
- selbsthemmender Spindeltrieb (Ausfallsicherung)
Wie wirkt die Hinterradlenkung bei niedriger und hoher Geschwindigkeit?
- Bis etwa 60 km/h – gegensinnig:
- Hinterräder lenken entgegen den Vorderrädern.
- Virtueller Radstand wird kürzer.
- Wendigkeit steigt.
- Wendekreis wird kleiner.
- Über etwa 60 km/h – gleichsinnig:
- Hinterräder lenken mit den Vorderrädern.
- Virtueller Radstand wird länger.
- Gierreaktion wird geringer.
- Fahrstabilität steigt.
Wie stabilisiert die Integral-Aktivlenkung bei einer μ-Split-Bremsung?
Ausgangslage:
- Links und rechts liegen unterschiedliche Reibwerte vor.
- Bremskräfte sind unterschiedlich gross.
- Es entsteht ein Giermoment zur griffigeren Seite.
Reaktion:
- Fahrdynamikregler erkennt die Gierabweichung.
- Vorder- und Hinterräder werden gezielt gegensinnig gelenkt.
- Es entsteht ein stabilisierendes Gegenmoment.
- Höhere Bremskräfte können genutzt werden.
- Fahrzeug bleibt stabil und der Bremsweg kann verkürzt werden.
Besonderheit: Bei Schneeketten an der Hinterachse muss der aktive Hinterradlenkeingriff deaktiviert werden.
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Lernkarten
Aus welchen Hauptbaugruppen besteht eine Fahrzeuglenkung?
- Lenksäule: überträgt Lenkwinkel und Lenkmoment
- Lenkgetriebe: wandelt die Lenkraddrehung in eine lineare oder schwenkende Bewegung um
- Lenkgestänge/Spurstangen: übertragen die Bewegung auf die Räder
- Lenkungsdämpfer: reduziert rückwirkende Schwingungen und Fahrbahnstösse
Welche Faktoren beeinflussen das vom Fahrer aufzubringende Lenkmoment?
- Reifengrösse und Reifenbauart
- Reifenfülldruck
- Reibwert Reifen/Fahrbahn
- Radlast
- Lenkgetriebeübersetzung
- Achs- und Lenkgeometrie
- Hubarbeit des Fahrzeugaufbaus beim Radeinschlag
Merke: Hohe Radlast, breite Reifen, geringer Luftdruck und hoher Reibwert erhöhen grundsätzlich die erforderliche Lenkkraft.
Wie funktioniert eine Zahnstangenlenkung?
- Lenkrad dreht Lenksäule und Ritzel.
- Ritzel greift in Zahnstange ein.
- Zahnstange wird axial verschoben.
- Spurstangen bewegen die Achsschenkel.
- Räder werden eingeschlagen.
Ein federbelastetes Druckstück vermindert das Zahnflankenspiel zwischen Ritzel und Zahnstange.
Wie wird bei einer Zahnstangenlenkung eine variable Übersetzung erreicht?
- Durch eine veränderliche Zahnteilung der Zahnstange
- Unterschiedliche Bereiche der Zahnstange besitzen unterschiedliche Übersetzungen.
- Dadurch kann die Lenkung im Fahrbetrieb direkt und bei grossem Einschlag rangierfreundlich ausgelegt werden.
Abgrenzung: Dabei wird kein zusätzlicher Lenkwinkel durch einen Aktor erzeugt.
Wie entsteht die Hilfskraft einer hydraulischen Zahnstangenlenkung?
- Fahrer verdreht über das Lenkmoment den Torsionsstab.
- Drehschieberventil öffnet die entsprechenden Steuerkanten.
- Pumpe beaufschlagt einen Arbeitsraum mit Druck.
- Gegenüberliegender Arbeitsraum wird mit Rücklauf verbunden.
- Druckdifferenz wirkt auf den Arbeitskolben.
- Hydraulische Kraft unterstützt die mechanische Lenkkraft.
Welche Aufgabe hat das Drehschieberventil?
- Erkennt über die Torsionsstabverdrehung Lenkrichtung und Lenkmoment
- Leitet Drucköl zum passenden Arbeitsraum
- Verbindet den gegenüberliegenden Arbeitsraum mit dem Rücklauf
- Kehrt bei abnehmendem Lenkmoment in Richtung Neutralstellung zurück
Neutralstellung: Keine unterstützende Druckdifferenz am Arbeitskolben.
Was unterscheidet die elektrohydraulische von der konventionellen Hydrolenkung?
- Konventionell hydraulisch
- Pumpe mechanisch vom Motor angetrieben
- Pumpe läuft weitgehend permanent
- höherer Energieverbrauch
- Förderung von Motordrehzahl abhängig
- Elektrohydraulisch (E-Motor)
- Pumpe von Elektromotor angetrieben
- bedarfsgeregelter Betrieb
- geringerer Energieverbrauch
- Förderung elektronisch regelbar
Die hydraulische Unterstützung am Arbeitskolben bleibt grundsätzlich gleich.
Wie verändert die Servotronic die Lenkunterstützung
- Niedrige Geschwindigkeit: hohe Unterstützung, leichtes Rangieren
- Hohe Geschwindigkeit: geringe Unterstützung, direkteres Lenkgefühl
- Schnelle Lenkradbewegung: erhöhte Fördermenge für schnellen Druckaufbau
Die Regelung erfolgt über ein elektrohydraulisches Ventil beziehungsweise einen Druckwandler.
Wie funktioniert eine elektromechanische Servolenkung (EPS) ?
- Lenkmomentgeber erfasst Fahrerlenkmoment und Richtung.
- Lenkwinkelgeber erfasst Lenkradstellung und Bewegung.
- Steuergerät berücksichtigt Fahrzeuggeschwindigkeit und weitere Signale.
- Kennfeld bestimmt das erforderliche Unterstützungsmoment.
- Elektromotor erzeugt die Hilfskraft.
- Motor- und Fahrerkraft wirken gemeinsam auf die Zahnstange.
Welche Vorteile besitzt eine EPS gegenüber einer Hydrolenkung?
- arbeitet nur bei Bedarf
- geringerer Energieverbrauch
- keine Hydraulikflüssigkeit
- weniger Leitungen und Bauteile
- frei programmierbare Lenkcharakteristik
- aktive Rückstellung möglich
- Park- und Spurhalteassistenten möglich
- automatische Gegenlenkunterstützung
- softwarebasierte Endanschlagdämpfung
- Vernetzung mit ABS und ESP
Wie überträgt die achsparallele EPS (APA) die Motorkraft auf die Zahnstange?
- Elektromotor treibt einen Zahnriemen an.
- Zahnriemen dreht die Kugelumlaufmutter.
- Kugelumlaufmutter wirkt auf den spindelförmigen Teil der Zahnstange.
- Drehbewegung wird in Axialbewegung umgewandelt.
- Motorkraft addiert sich zur Fahrerkraft.
Rückführungskanäle sorgen für den Umlauf der Kugeln.
Welche Zusatzfunktionen ermöglicht eine vernetzte APA-Lenkung?
- aktive Rückstellung
- Geradeauslaufkorrektur
- Seitenwindausgleich
- Schiefziehausgleich beim Beschleunigen
- Gegenlenkunterstützung bei μ-Split
- Parklenkassistent
- Spurhalte- und Spurwechselassistent
- anpassbare Lenkkennfelder
Merke: Die EPS kann nicht nur Kraft verstärken, sondern auch gezielte Lenkmomente erzeugen.
Welche Aufgabe hat der Lenkwinkelgeber?
Er erfasst:
- absolute Lenkradstellung
- Lenkrichtung
- Winkeländerung
- Lenkgeschwindigkeit
- vollständige Lenkradumdrehungen
Der optische Geber im Dossier verwendet:
- Absolutring
- Inkrementalring
- codierte Scheibe
- Lichtschranken
Wie funktioniert der Lenkmomentgeber der EPS?
- Lenkwelle und Ritzel sind über einen Torsionsstab verbunden.
- Das Fahrerlenkmoment verdreht den Torsionsstab.
- Ringmagnet und Statoren verändern den Magnetfluss.
- Zwei Hall-Sensoren messen die Verdrehung redundant.
- Betrag und Richtung des Lenkmoments werden bestimmt.
Typische Signale:
- Neutral: beide etwa 2,5 V
- Eine Richtung: A steigt, B fällt
- Gegenrichtung: A fällt, B steigt
- Signalbereich ungefähr 0,5–4,5 V
Was ist der zentrale Unterschied zwischen einer Hilfskraft- und einer Aktivlenkung?
- Hilfskraftlenkung: verstärkt hauptsächlich das Fahrerlenkmoment.
- Aktivlenkung: erzeugt zusätzlich einen eigenen Lenkwinkel.
Die Aktivlenkung kann deshalb:
- die Übersetzung verändern
- Fahrerlenkwinkel addieren oder reduzieren
- fahrerunabhängige Stabilisierungseingriffe durchführen
Wie verändert die Aktivlenkung die Lenkübersetzung?
Die Lenkung besitzt ein Überlagerungsgetriebe (Planetengetriebe):
Änderung der Übersetzung von 10:1 - 24:1 (ohne 18:1)
- Eingang vom Lenkrad (Sonnenrad)
- Eingang vom Elektromotor (Hohlrad
- Ausgang zum Lenkgetriebe (Planetenträger)
Bei niedriger Geschwindigkeit:
- Motor dreht gleichsinnig.
- Zusatzwinkel wird addiert.
- Lenkung wird direkter.
Bei hoher Geschwindigkeit:
- Motor dreht gegensinnig.
- Fahrerlenkwinkel wird teilweise reduziert.
- Lenkung wird indirekter und stabiler.
Was geschieht bei Strom- oder Systemausfall der Aktivlenkung?
- Federbelastete Sicherheitssperre blockiert den elektromotorischen Eingang.
- Planetengetriebe läuft als geschlossener Block (Blockumlauf)
- Mechanischer Durchtrieb bleibt erhalten.
- Fahrzeug bleibt mit fester Übersetzung lenkbar.
- Elektrische Zusatzwinkel stehen nicht mehr zur Verfügung.
Merke: Das Lenkrad bleibt mechanisch mit den Vorderrädern verbunden.
Wie ist eine elektromechanische Hinterachslenkung aufgebaut und wie funktioniert sie?
- Aufbau:
- Elektromotor
- Spindeltrieb mit Spindelmutter
- zwei bewegliche Spurlenkeraufnahmen
- Spurlenker zu den Hinterrädern
- Lage- beziehungsweise Hallsensoren
- Funktion:
- Der Elektromotor dreht den Spindeltrieb.
- Die Drehbewegung wird in eine axiale Verschiebung umgewandelt.
- Die beiden Spurlenker werden entsprechend verschoben.
- Dadurch verändert sich die Spurstellung der Hinterräder und diese werden gezielt eingeschlagen.
- Lagesensoren überwachen den tatsächlichen Stellweg und melden ihn zur Regelung zurück.
- maximaler Aktorhub: ca. ±8 mm
- maximaler Hinterradlenkwinkel: ca. ±3°
- selbsthemmender Spindeltrieb (Ausfallsicherung)
Wie wirkt die Hinterradlenkung bei niedriger und hoher Geschwindigkeit?
- Bis etwa 60 km/h – gegensinnig:
- Hinterräder lenken entgegen den Vorderrädern.
- Virtueller Radstand wird kürzer.
- Wendigkeit steigt.
- Wendekreis wird kleiner.
- Über etwa 60 km/h – gleichsinnig:
- Hinterräder lenken mit den Vorderrädern.
- Virtueller Radstand wird länger.
- Gierreaktion wird geringer.
- Fahrstabilität steigt.
Wie stabilisiert die Integral-Aktivlenkung bei einer μ-Split-Bremsung?
Ausgangslage:
- Links und rechts liegen unterschiedliche Reibwerte vor.
- Bremskräfte sind unterschiedlich gross.
- Es entsteht ein Giermoment zur griffigeren Seite.
Reaktion:
- Fahrdynamikregler erkennt die Gierabweichung.
- Vorder- und Hinterräder werden gezielt gegensinnig gelenkt.
- Es entsteht ein stabilisierendes Gegenmoment.
- Höhere Bremskräfte können genutzt werden.
- Fahrzeug bleibt stabil und der Bremsweg kann verkürzt werden.
Besonderheit: Bei Schneeketten an der Hinterachse muss der aktive Hinterradlenkeingriff deaktiviert werden.
