Spurt dank Dyna­mik­len­kung

Das Zauber­wort heißt Dyna­mik­len­kung. Diese neue Lenkung verän­dert abhängig von der Fahr­zeug­ge­schwin­dig­keit die Lenküber­set­zung und passt gleich­zeitig das Lenk­mo­ment an. Bei hohem Tempo sorgen eine indi­rek­tere Über­set­zung und ein höheres Lenk­mo­ment für einen verbes­serten Gera­de­aus­lauf. Beim Einparken agiert die Dyna­mik­len­kung dagegen extrem direkt und leicht­gängig – zwei Lenk­rad­um­dre­hungen genügen von Anschlag zu Anschlag.

Stabi­lität und Dynamik

Das System ergänzt durch ein Über­la­ge­rungs­ge­triebe die Servo­len­kung und das ESP. Dieses Getriebe nimmt sowohl die manu­ellen Impulse durch das Lenkrad als auch die eines hoch­dy­na­mi­schen EC-Motors auf. Beim Parkieren, im Stadt­ver­kehr oder auf kurven­rei­chen Stre­cken im nied­rigen und mitt­leren Geschwin­dig­keits­be­reich steht dem Fahrer eine direkte Über­set­zung zur Verfü­gung, er kann sein Fahr­zeug präzise steuern und schnell reagieren. In diesen Situa­tionen wird die Dreh­zahl des EC-Motors zur Bewe­gung des Lenk­rades addiert, mit dem Effekt, dass der Fahrer deut­lich weniger am Lenkrad drehen muss – ein erheb­li­cher Komfort­zu­wachs und Agili­täts­ge­winn.

In kriti­schen Situa­tionen bei hoher Geschwin­dig­keit, wie etwa einem Über­steuern nach einem jähen Ausweich­ma­növer, kann die Dyna­mik­len­kung das Ausbre­chen des Hecks verhin­dern. Auch beim Unter­steuern – dem Schieben des Autos zum Kurven­au­ßen­rand – greift die Dyna­mik­len­kung hilf­reich ein: Die Lenkung wird kurz­fristig indi­rekter und hilft dem Fahrer dabei, den Bereich, in dem die Reifen noch guten Kraft­schluss mit der Fahr­bahn haben, nicht zu über­lenken. Indi­rekter wird die Lenkung auch bei hohen Geschwin­dig­keiten. Dabei wird der Fahrer­winkel um den Dreh­winkel des EC-Motors redu­ziert. Damit der Motor in die rich­tige Rich­tung ange­steuert wird – direkter oder indi­rekter –, über­prüft das System mehrere Fahr­zeug­größen. Zentrale Größe ist neben dem Fahrer­lenk­winkel die Geschwin­dig­keit. Für die Stabi­li­sie­rung arbeitet die Dyna­mik­len­kung Hand in Hand mit dem ESP. Der große Vorteil dieser Zusam­men­ar­beit liegt darin, dass das ESP situa­ti­ons­ab­hängig nun eher auf die Dyna­mik­len­kung als auf die Bremsen zugreift. Im Ernst­fall verhilft das Spur­wunder so dem Fahr­zeug schnell zu einer stabilen Fahr­linie – bei gleich­blei­bender Geschwin­dig­keit. Der Fahrer erlebt die Fahr­sta­bi­li­sie­rung harmo­ni­scher und komfor­ta­bler als ohne Dyna­mik­len­kung.

Leiser, kleiner, effi­zi­enter

In den bisher bekannten Systemen der Über­la­ge­rungs­len­kung, die eben­falls von ebm-papst gemeinsam mit der ZF Lenk­sys­teme GmbH entwi­ckelt wurden, musste der Elek­tro­motor für starke Umwelt­ein­flüsse ausge­legt sein. Sein unge­schützter Einsatzort im Motor­raum, in unmit­tel­barer Nähe zur Vorder­achse, setzte ihn stau­biger Hitze, eisiger Kälte oder Feuch­tig­keit ebenso aus wie aggres­siven Flüs­sig­keiten: vom Schei­ben­rei­niger über die Brems­flüs­sig­keit bis zur Batte­rie­säure. Beim A4 hingegen sitzt der Antrieb direkt hinter dem Lenkrad als inte­graler Bestand­teil der Lenk­säule in der Konsole. Die Lenk­welle führt bei diesem Aufbau durch den Elek­tro­motor hindurch und bietet damit gleich mehrere Vorteile: Er liegt vor Witte­rungs­ein­flüssen geschützt und ist im Gegen­satz zu den vom Platz­an­gebot im Motor­raum abhän­gigen Vorgän­ger­lö­sungen univer­sell einsetzbar. Aller­dings brachte der inno­va­tive Kniff eine ganze Reihe anderer Hürden mit sich, die die Entwickler in St. Georgen, bei ZF Lenk­sys­teme und bei Audi nehmen mussten. Dadurch, dass der Motor in den Fahr­gast­raum verlegt wurde, verän­derten sich die Anfor­de­rungen. Zwar musste der Motor nun nicht mehr geschlossen sein, dafür aber noch leiser, noch kleiner und noch effi­zi­enter. Als Grund­lage für die Entwick­lung bot sich daher ein neues Bauraum-opti­miertes EC-Motor-Design mit einer hohen Leis­tungs­dichte an. Der bürs­ten­lose Elektro­motor zeichnet sich von vorn­herein durch einen nied­rigen Geräusch­pegel bei hoher Dynamik aus. Dazu hält er ein ganzes Fahr­zeug­leben lang – und ist konkur­renzlos ener­gie­ef­fi­zient. Diese inno­va­tive Tech­no­logie ermög­lichte die Inte­gra­tion des Antriebs in die Lenk­kon­sole. Mit herkömm­li­chen Elek­tro­mo­tor­sys­temen wäre dieses System und die enorme Leis­tungs­dichte nicht möglich gewesen.

Während der Entwick­lungs­zeit stiegen die Anfor­de­rungen ständig. Laut Thomas Schrag, Support­ma­nager im Vertrieb bei ebm-papst St. Georgen, hat der Ausgangs­motor mit dem schließ­lich verwen­deten nicht mehr viel zu tun. „Wir hatten ohnehin sehr wenig Raum zur Verfü­gung und aufgrund der Crash-Vorgaben ist der EC-Antrieb für die Dyna­mik­len­kung nun sehr kurz geraten – ein Milli­meter weniger Platz und er hätte ganz anders gebaut werden müssen.“ Die Lösung, die die Inge­nieure schließ­lich fanden, ist nicht nur nicht mehr zu hören, man spürt auch nicht, dass ein Antrieb an der Lenk­säule mitar­beitet. „Der Motor hat nun ein absolut mini­miertes Rast­mo­ment, da spüren Sie am Lenkrad kein Torque-Ripple, (?Redak­tion: Momen­ten­schwan­kungen, während am Lenkrad gedreht wird und der Elek­tro­motor arbeitet?). Unsere Entwickler saßen mona­te­lang an der Lösung für dieses Problem“, erin­nert sich Schrag.

Trotz des heim­li­chen Helfers hat der Fahrer über das Lenkrad stets direkten Kontakt mit den Vorder­rä­dern das ist auch gesetz­lich vorge­geben. Selbst für den unwahr­schein­li­chen Fall, dass der Motor der Über­la­ge­rungs­len­kung ausfallen sollte, hat der Fahrer immer die völlige Kontrolle. Doch wo bislang Fahr­fehler häufig zu Unfällen führten, stellt die intel­li­gente Technik nun jedes Manöver auf den Prüf­stand. So verhilft das System zu mehr Fahr­sta­bi­lität und Komfort – und damit größerem Fahr­spaß.

Das Herz der Lenk­un­ter­stüt­zung

Die Mechanik der Dyna­mik­len­kung, der Steller, ist direkt in die Lenk­säule inte­griert. Sie besteht aus einem EC-Motor mit Lage­sen­sorik, einem Über­la­ge­rungs­ge­triebe und einer Sperre, die den Motor im strom­losen Zustand verrie­gelt. Das Harmonic-Drive-Getriebe sorgt dafür, dass sowohl die manu­ellen Impulse des Lenk­rads als auch die des EC-Motors an das Lenk­ge­triebe der Vorder­achse über­tragen werden. Das Über­la­ge­rungs­ge­triebe arbeitet nahezu spiel­frei und mit hohem Wirkungs­grad. Der Motor selbst ist als tragendes Element Bestand­teil der Lenk­säule, die Lenk­achse wird axial durch den Motor hindurch­ge­führt.