Die Servolenkung ist nicht nur ein schickes Zahnstangengetriebe. Es ist auf einen bestimmten Satz von Komponenten angewiesen, um Ihre Handbewegungen in tatsächliche Raddrehungen umzuwandeln. Das Herzstück des Hydrauliksystems ist die Pumpe. Ohne sie heben Sie das gesamte Gewicht des Autos mit Ihren Handgelenken.
Die Drehschieberpumpe
Die meisten hydraulischen Systeme verwenden eine Drehschieberpumpe. Es ist eine einfache Mechanik. Eine ovale Kammer beherbergt einen Rotor mit einziehbaren Flügeln. Der Motor treibt diese Pumpe über ein Riemen- und Riemenscheibensystem an und sorgt dafür, dass sie sich dreht.
Wenn sich diese Flügel drehen, führen sie einen grundlegenden hydraulischen Trick aus. Sie saugen Flüssigkeit mit niedrigem Druck aus der Rücklaufleitung an. Dann drücken sie dieselbe Flüssigkeit mit hohem Druck aus dem Auslass. Diese unter Druck stehende Flüssigkeit übernimmt die schwere Last, wenn Sie das Rad drehen.
Die Durchflussrate hängt direkt von der Motordrehzahl ab. Die Pumpe muss so dimensioniert sein, dass sie im Leerlauf des Motors ausreichend Unterstützung bietet. Das führt zu einem seltsamen Effizienzproblem.
Wenn Sie mit Autobahngeschwindigkeit unterwegs sind, dreht der Motor schneller. Die Pumpe fördert viel mehr Flüssigkeit, als das Lenksystem tatsächlich benötigt. Es überfordert sich selbst.
Um zu verhindern, dass das System bei diesem Überdruck explodiert, befindet sich in der Pumpe ein Überdruckventil. Es lässt überschüssige Flüssigkeit ab, wenn die Geschwindigkeit zu hoch wird. Dadurch werden die Dichtungen und Schläuche vor Überspannung geschützt.
Die Mechanik der Drehmomentmessung
Die Servolenkung soll ein Partner sein, kein Schieber. Es muss nur dann eingreifen, wenn Sie tatsächlich auf der Straße unterwegs sind – etwa in der Anfangsphase einer Kurve. Geradeaus fahren? Das System sollte sich da raushalten. Hier kommt das Drehventil ins Spiel. Es ist der Sensor, der erkennt, wann Ihre Hände Kraft ausüben und wann sie nur die Leine halten.
Das Herzstück dieses Mechanismus ist ein Torsionsstab. Es ist ein einfacher Metallstab. Dünn. Steif. Aber wenn man es mit Drehmoment dreht, gibt es nach. Die Oberseite wird mit Ihrem Lenkrad verbunden. Die Unterseite ist mit dem Ritzel oder Schneckengetriebe verbunden. Dieser Aufbau stellt sicher, dass die Drehung der Stange dem Drehmoment entspricht, das Sie anwenden. Stärker drehen. Die Stange verdreht sich stärker. Es ist eine direkte mechanische Verbindung zwischen Ihren Muskeln und der Straße.
Im Inneren der Zellenradschleuse geht es präzise zu. Die Lenkwelle bildet den inneren Teil einer Schieberventilbaugruppe. Es ist oben am Torsionsstab verschraubt. Die Unterseite der Stange ist mit der Außenhülle des Schieberventils verbunden. Unterdessen treibt die Stange selbst den Ausgang des Lenkgetriebes an. Ob Ritzel oder Schnecke, die physikalische Rotation wird direkt übertragen.
Wenn Sie anfangen zu drehen, verbiegt sich dieser Torsionsstab nicht einfach. Es dreht die innere Spule relativ zur äußeren. Der Winkel dieser Drehung ist der Datenpunkt. Es skaliert direkt mit dem Drehmoment, das Sie aufbringen.
Kein Drehmoment? Keine Unterstützung. Die Hydraulikleitungen bleiben im Gleichgewicht. Gleicher Druck auf beiden Seiten. Aber drehen Sie die innere Spule auch nur einen Bruchteil, und die Anschlüsse öffnen sich. Hochdruckflüssigkeit strömt zur richtigen Leitung. Die Räder bekommen einen Schubs. Es ist elegant. Es ist mechanisch. Es ist auch ineffizient.
Wir verschwenden Energie, indem wir die Pumpe ständig laufen lassen, nur um eine Wende zu erkennen. Als nächstes schauen wir uns an, wie die Branche diese Verschwendung beseitigt.
