Wesentlich direktere Lenkung

Eine neue Lenkung von Daimler ändert ihre Übersetzung auf mechanischem Wege. Das reduziert den Lenkeinschlag und lässt den Wagen handlicher erscheinen.

Die Automobilhersteller und ihre Zulieferer sind unablässig bemüht, jedes Detail der Autos zu verbessern. Es ist immer wieder überraschend, welche interessanten Lösungen dabei zum Vorschein kommen.

Das gilt auch für die Lenkung, deren Entwicklung keineswegs abgeschlossen war, als sich Lenkhilfen auch bei uns durchgesetzt hatten. Dabei entstanden Lenkgetriebe bereits vor über 100 Jahren, als die Autos schneller wurden und der Fahrer die direkte Lenkübersetzung der ersten Vehikel nicht mehr bewältigen konnte.

Erste Ausführung der Lenkgetriebe war die Schneckenradlenkung. Bereits um 1905 gab es sehr unterschiedliche Varianten davon. Schlechte Straßen, große Räder und dünne, harte Reifen erzwangen „Stoßdämpfer“ im Lenkgestänge, die nicht gerade zur Lenkpräzision beitrugen. Trotzdem war der Verschleiß der Zahn- oder Schneckenradübersetzungen hoch und Nachstellung oder gar Bruch an der Tagungsordnung.

Interessant ist, dass die Zahnstangenlenkung erst seit etwa 1930 erschien, und das zunächst auch nur bei leichten Wagen. Das blieb so, bis sich seit 1960 auch bei uns allmählich Lenkhilfen durchsetzten – auch bei der Zahnstangenlenkung. Diese Kombination ist heute bei nahezu allen Personenwagen zu finden, ebenso bei Sportwagen.

Wie abgefressen

Mit der Vorstellung der kürzlich aufgewerteten SL und SLK führte Mercedes eine neuartige Lenkung ein, deren Übersetzung sich auf rein mechanischem Wege ändert. Sie basiert auf einem Patent des Australiers Arthur Bishop von 1973 und besteht aus einer Zahnstange, deren Zähne in der Mitte optisch wie „abgefressen“ wirken – als hätte sich ein Marder (mit Hartmetallgebiss!) daran ausgetobt. Doch keine Sorge, die Zahnformen sind genau berechnet und so ausgelegt, dass die Ritzelzähne immer kraftschlüssig arbeiten und es keinerlei Spiel gibt.

Das Übersetzungsdiagramm offenbart die Wirkung dieser Konstruktion. In der Mittellage ist die Lenkung für mühelosen Geradeauslauf reichlich übersetzt, während die Übersetzung rechts und links von der Mittellage über jeweils 100 Grad stetig direkter wird. Beim Übergang zur „normalen“ Verzahnung ändert sich die Übersetzung nicht mehr.

Diese Konstruktion besitzt eine Reihe von Vorteilen: Der Lenkradeinschlag von rechts nach links reduziert sich um etwa 25 Prozent. Das heißt, der Fahrer hat bei Kurvenfahrt weniger zu kurbeln. Das trifft auch aufs Einparken zu. Diese Lenkung lässt den Wagen erheblich handlicher erscheinen als mit konventioneller Lenkung, obwohl diese bei Mercedes auch vorher vorbildlich war. Die Gesamtübersetzung ist also wesentlich direkter als vorher, wobei der Fahrer die Änderungen der Übersetzung nicht spürt.

Erleichtert die Arbeit

Mercedes-Ingenieur Michael Rapp, der mit seiner Abteilung die Lenkung entwickelte, hat vor Serieneinführung eine größere Zahl von Personen die Lenkung beurteilen lassen. Die meisten davon waren von der Arbeitserleichterung sehr angetan und hatten auch an der direkten Übersetzung nichts auszusetzen. Diese Lenkung, sagt Michael Rapp, könnte durchaus die Trennung von sportlicher zu normaler Lenkung überflüssig machen und möglicherweise auch bei den weniger sportlichen Wagen einziehen.

Zunächst bietet Mercedes die Lenkung gegen Aufpreis an. Sie wird also vermutlich in relativ geringen Stückzahlen auf die Straße kommen. Rapp und seine Mannschaft können sie im Alltag beobachten, bevor sie in die Großserie einzieht. Ein sehr vernünftiger Weg, der sich schon bei anderen neuen Entwicklungen bewährt hat.

Spielfreie Kugeln

Für den neuen Kompakt-SUV Tiguan hat VW zusammen mit Schaeffler (mit den Marken INA, FAG und LuK) eine neue elektrische Servolenkung mit Kugelgewindetrieb entwickelt.

Natürlich hat auch der Tiguan eine Zahnstangenlenkung, deren eines Ende jedoch als Gewindespindel ausgelegt ist. Hier greift die elektrische Lenkhilfe über eine Spindelmutter spielfrei an, die der Elektromotor bei Bedarf über einen kurzen Riemen antreibt.

Um die Reibung zwischen Mutter und Spindel zu vermindern, entwickelten die Spezialisten eine neue Mutter, die über umlaufende Kugeln die Drehbewegung auf die Spindel überträgt und sie verschiebt.

Für die Kugellageringenieure ist dieses Konzept ein alter Hut, denn solche Antriebe sind in der Industrie für spiel- und nahezu reibungsfreie (ruckfreie!) Linearbewegungen seit vielen Jahren sehr gefragt. Neu ist die Anwendung in einer Automobillenkung. Damit besitzt der Tiguan eines der leistungsstärksten Lenkgetriebe auf dem Markt und ganz sicher eines der interessantesten.

Die elektromechanische Lenkung löste nicht nur bei VW die hydraulische Hilfe ab und spart bis zu drei Prozent Kraftstoff. Während der Aufwand durch Pumpe, Leitungen und Antrieb bei hydraulischen Hilfen relativ hoch ist, reduziert die Elektromechanik Platzbedarf, Aufwand und Gewicht. Der Kraftstoff-Einspareffekt von rund 80 Prozent gegenüber der Hydraulik kommt dadurch zustande, dass die elektrische Hilfe nur dann anspricht, wenn sie gebraucht wird.

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