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Lenkung - Anforderungen und Aufgaben

Lenkrad
Lenkrad

Die Lenkung eines Fahrzeugs muss vielerlei Anforderungen gerecht werden. Dass sie Unebenheiten ausgleichen muss, hast du bereits im vorherigen Kurstext erfahren. Nun möchten wir dir weitere Anforderungen an die Lenkung vorstellen:

Anforderungen an die Lenkung

  • Es muss eine kontinuierliche Betriebssicherheit vorliegen.
  • Die mechanische Verbindung zwischen Rädern und Lenkrad darf nie abreißen.
  • Eine direkte Übersetzung ist die Grundvoraussetzung zum Einparken $\rightarrow $ Der Drehwinkel am Lenkrad muss klein sein.
  • Der erforderliche Kraftaufwand für eine Lenkung muss minimal sein.
  • Die Kraft am Lenkrad muss für den Fahrer spürbar sein.
  • Eine Rückstellung der Lenkung nach einer durchfahrenen Kurve muss funktionieren.
  • Eine Überschwingung beim Loslassen der Lenkung nach einer Kurvenfahrt muss ausgeschlossen werden.
  • Die Lenkungsdämpfer müssen einwandfrei funktionieren damit Rückstöße vermieden werden.
  • Eine hohe Präzision der Lenkung muss vorliegen. $\rightarrow $ Spielfreiheit

Jetzt, wo du die Anforderungen kennst, werden wir diese im Detail betrachten. 

Betriebssicherheit und mechanische Verbindung

Fällt die Lenkung im Fahrbetrieb aus, so hat dies für noch weitreichendere Folgen als der Ausfall der Bremsanlage, welcher schon als sehr kritisch gilt. Damit es nicht zum Ausfall der Lenkung kommt, müssen die eingesetzten Werkstoffe der kraftübertragenden Elemente eine sehr hohe Zähigkeit vorweisen. Somit führen selbst Fahrten über Bordsteine lediglich zu einer Verbiegung der Spurstange, aber nicht zu Rissen, die letztlich in einem Bruch der Spurstange im Zeitverlauf münden würden. Zudem gibt es die gesetzlich Vorgabe, dass immer eine mechanische Verbindung zwischen Lenkrad und Radträgern existieren muss für Fahrzeuge ab $ 50 \frac{km}{h} $.

Übersetzung und Kraftaufwand

Liegt eine rein mechanische Kraftübertragung (eine Lenkung ohne Servounterstützung) vor, so müssen die direkte Übersetzung und der gewünschte minimale Kraftaufwand passend aufeinander abgestimmt werden. Letztlich gilt es einen Kompromiss zu finden, da immer ein bestimmter Mindestwert an Lenkungsarbeit erforderlich ist.

In fast jedem Pkw, egal ob Kleinwagen oder große Limousine, ist eine Lenkung mit Hilfskraft verbaut. Wobei auch hier beachtet werden muss, dass keine direkte Lenkübersetzung vorliegt, da ansonsten eine Steuerung des Fahrzeug beim Ausfall einer Servounterstützung  für den Fahrer sehr kraftaufwändig wäre. 

Merke

Hier klicken zum Ausklappen Die Lösung für die problematische Abstimmung von direkter Übersetzung und Kraftaufwand ist eine Variation der Lenkübersetzung in Abhängigkeit vom Radeinschlagwinkel. 
  • Ist der Einschlagwinkel so groß wie beispielsweise beim Einparken, so sollte die Übersetzung der Lenkung annähernd direkt sein.
  • Ist der Einschlagwinkel hingegen klein, wie bei Fahrten auf der Autobahn, so ist die indirekte Lenkung von Vorteil. Auch ist hier der Ausfall der Hilfskraft weniger problematisch. 

Rückstellung der Lenkung und Überschwingungen

Die Lenkung muss sich beim Loslassen immer geradeaus stellen, um einen guten Geradeauslauf zu gewährleisten. Dieser Rückstellmechanismus funktioniert aber nur, wenn die Lenkung annähernd reibungsfrei läuft.
Ein Lenkungsdämpfer vermeidet, dass ein Überschwingen der Lenkung, wie nach einer Kurvenfahrt, ein Überschwingen der Lenkung verursacht. Sonst könnte sich der Pkw im schlimmsten Fall Aufschaukeln und Umkippen.   

Merke

Hier klicken zum Ausklappen Beim Lenkungsdämpfer richtet sich die Dämpfung proportional nach der Lenkgeschwindigkeit

Präzision der Lenkung und Spielfreiheit

Um bei einer Fahrt den Kurs präzise halten zu können, muss die Lenkung spielfrei sein. Sieht man jedoch genau hin, so fällt auf, dass die geschmierten Bauteile immer ein minimales Spiel aufweisen, welches jedoch aufgrund des zähen Fetts nicht wahrgenommen wird. Nur wenn beispielsweise der Pkw bei Schrittgeschwindigkeit eingeparkt oder gewendet wird und die Räder stark eingeschlagen sind, ist ein Spiel in der Lenkung unproblematisch. 
Solche Lenkwinkel treten nur bei geringer Geschwindigkeit auf. Nimmt die Geschwindigkeit zu, verstärkt sich das Rückstellmoment derart, dass die Übertragungselemente wieder spielfrei anliegen.