Lenkübersetzung

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Lenkübersetzung is (engl. steering ratio)

Definition

Definition der kinematischen Übersetzung is nach DIN ISO[1]\[ i_s = \frac{\Delta\delta_H}{\Delta\delta_{med}} \] mit

  • Lenkradwinkel δH
  • mittlerer Lenkwinkel δmed eines Paares gelenkter Räder

Maximale Radeinschlagwinkel werden hin und wieder von Nfz-Herstellern angegeben (siehe Wendekreis). Unter Annahme eines mittleren, maximalen Lenkwinkels δmed = 35° und einer Übersetzung von is = 18 ergibt sich ein Lenkradwinkelbedarf von Anschlag zu Anschlag von 1260°, entsprechend 3,5 vollen Umdrehungen am Lenkrad. Der Lenkdifferenzwinkel Δδ zwischen kurvenäußerem δa und kurveninnerem Rad δi liegt in der Größenordnung von 3 bis 6°. Maximale Radeinschlagswinkel bei Pkw liegen im Bereich von 45 bis 50°[2]. Bei Motorrädern sind i.d.R. etwas kleinere, maximale Lenkwinkel üblich (Beispiel BMW R 1150 R: 2 x 37° Einschlagwinkel).
Aus verschiedenen Gründen ist eine geschwindigkeitsabhängige Lenkung sinnvoll:

  • direkte Übersetzung (i = kleiner): wenige Lenkradumdrehungen beim Parken
  • indirekte Übersetzung (i = größer): feinfühlige Kontrolle des Fahrzeuges bei Fahrten im höheren Geschwindigkeitsbereich

Angaben der Hersteller

Hersteller Modell Aufbau/Karosserie Modelljahr Lenkübersetzung Typ Anmerkungen
Audi A6 Limousine 1995 18,67 Zahnstangenlenkung mit Servounterstützung
Audi A6 Avant Kombi 2001 16,2 Zahnstangenlenkung mit Servounterstützung
Audi Q5 SUV 2017 15,8 elektromechanische Lenkung mit geschw.abh. Lenkunterstützung
Audi V8 Limousine 1989 18,67 Zahnstangenservolenkung mit Zentralhydraulik
Austin Mini Mayfair Sport Kombilimousine 1988 15,81 Zahnstangenlenkung
BMW 316i Limousine 1988 21,4 Zahnstangenlenkung
BMW 5er Limousine 2017 16,3 elektromechan. Zahnstangen-Servolenkung
BMW 750i Limousine 1991 16,2 geschwindigkeitsabhängige Kugelumlauf-Servolenkung (Servotronic)
BMW 760 Li Limousine 2003 13,1 Zahnstangen-Servolenkung mit geschwindigkeitsabh. Servounterstützung (Servotronic 3,0 Umdrehungen von Anschlag zu Anschlag
Citroën Xantia Limousine 1993 17 3,19 Umdrehungen von Anschlag zu Anschlag
Fiat 126 Kombilimousine 1989 15,3 Zahnstangen-Lenkgetriebe
Ford Fiesta C Kombilimousine 1989 21,24 Zahnstangenlenkung
Ford Scorpio Limousine 1992 12,43 Degressiv wirkende Zahnstangen-Servolenkung
Hyundai Ioniq Schrägheck 2017 13,9 elektrisch unterstützte Zahnstangenlenkung
Lancia Thema Kombi 1988 15,6 Zahnstangenlenkung mit Servounterstützung
Mercedes-Benz Actros 1841 Sattelzugmaschine 2010 19,3 - 23,0
Mazda 626 GLX Stufenheck 1988 18 Zahnstangenlenkgetriebe mit drehzahlabhängiger Servounterstützung
Mini Cooper S Kombilimousine 2002 13,18 direkte elektrohydr. Zahnstangenlenkung (EHPAS) 2,5 Lenkradumdrehungen von Anschlag zu Anschlag
Mini Cooper Kombilimousine 2014 2,5 Lenkradumdrehungen von Anschlag zu Anschlag
Mini Cooper S Clubman Kombi 2007 14,1 Zahnstangenlenkung mit elektrischer Lenkunterstützung (EPAS)
Opel Signum Kombilimousine 2003 15,2
Opel Vectra C Limousine 2003 16,0 oder 15,2
Opel Vectra A Limousine 1988 18,0 Zahnstangenlenkung (wartungsfrei)
Peugeot 405 Break GLD Kombi 1994 23,8 Zahnstangenlenkung
Peugeot 605 Limousine 1997 18 Zahnstange mit Lenkhilfe (variabel) 3,36 Lenkrad-Umdrehungen
Scania R 520 Sattelzugmaschine 2014 17,0 - 20,1
smart fortwo coupé Micro (Steilheck) 2010 > 3 Umdrehungen von Anschlag zu Anschlag
Volkswagen Golf III Kombilimousine 1993 17,5 Basiskennung
Volkswagen Golf IV Kombilimousine 1998 14,22 hydraulisch unterstützte Zahnstangenlenkung
Volkswagen Golf VII Kombilimousine 2013 15 2,75 Lenkradumdrehungen von Anschlag zu Anschlag (990°)
Volkswagen Golf VII Kombilimousine 2013 14,1 Progressivlenkung (is variabel) 2 Lenkradumdrehungen von Anschlag zu Anschlag (720°)
Volkswagen Passat Variant Kombi 2012 3 Lenkradumdrehungen von Anschlag zu Anschlag
Volvo 480 Turbo Kombicoupé 1988 21,8 Zahnstangenlenkung, servounterstützt
Fernverkehrs-Lkw Fernverkehrs-Lkw Fernverkehrs-Lkw 2016 17 ... 23 Quelle: Hilgers, M.: Nutzfahrzeugtechnik lernen. Chassis und Achsen. 1. Auflage 2016

Anhaltspunkte für Wertebereiche verschiedenster Fahrzeugtypen sind bei Trzesniowski[3] oder Stoll[4] zu finden. Bei extremen Formelwagen wählt man teilweise Übersetzungen bis hinunter zu is = 5, so dass die Ausschlagwinkel am Lenkrad sehr klein werden.

Variable Lenkübersetzung

Die sogenannte Überlagerungslenkung (Herstellerbezeichnungen "Aktivlenkung", "Dynamiklenkung", "Adaptive Lenkung" o.ä.) ermöglicht eine stufenlose Anpassung der Lenkübersetzung an die jeweilige Fahrsituation. Die variable Übersetzung wird bspw. durch ein Planetengetriebe oder ein sog. Spannungswellengetriebe erreicht. Lt. Herstellerangaben wird im niedrigen Geschwindigkeitsbereich (Stadtverkehr, Rangieren, Parkieren) mit einer sehr direkten Übersetzung gearbeitet (2 Umdrehungen von Anschlag zu Anschlag[5]), was bei Annahme eines maximalen (mittleren) Radeinschlagwinkels von 35° auf eine Übersetzung is ~ 10 hinweist.
Im Fahrwerkhandbuch[6] wird deshalb auch ein Übersetzungsbereich von etwa 10 (Stand) bis etwa 20 (hohe Geschwindigkeiten) genannt. Hier[7] wird für eine Aktivlenkung ein Wirkungsbereich zwischen etwa 10 und 18,2 gezeigt, während die Lenkübersetzung bei einer konventionellen Auslegung im Bereich 12,8 - 16,2 liegen soll.

Weit bevor die oben genannten mechatronischen Lenksysteme im ersten Jahrzehnt des 21. Jahrhunderts eingeführt wurden, wurden ab den 1960er-Jahren variable Lenkgetriebeübersetzungen verwendet. Diese basieren auf einer über den Hub variablen Flankengeometrie von Zahnstange und Ritzel, welche jedoch wesentlich aufwändiger in der Fertigung sind. Gegenüber der Grundübersetzung konnte so die Übersetzung um etwa 8%[8] erhöht werden, was insbesondere im Vergleich zu den neueren Lenksystemen ziemlich gering ist.

Beiträge im VuF

Siehe auch

Einzelnachweise

  1. ISO 8855 Road vehicles - Vehicle dynamics and road-holding ability - Vocabulary
  2. Harrer, M. (Hrsg.); Pfeffer, P. (Hrsg.): Lenkungshandbuch: Lenksysteme, Lenkgefühl, Fahrdynamik von Kraftfahrzeugen, 2013, Springer Vieweg, 2. überarb. u. erg. Auflage, S. 56, ISBN 978-3658009762
  3. Trzesniowski, M.: Rennwagentechnik: Grundlagen, Konstruktion, Komponenten, Systeme. Tab. J.1. S.480, 4. Auflage 2014, ISBN 978-3-658-04918-8
  4. Stoll, H.: Fahrwerktechnik: Lenkanlagen und Hilfskraftlenkungen. Vogel Buchverlag, Würzburg, 1. Auflage 1992, ISBN 3-8023-0431-4
  5. https://www.audi-mediacenter.com/de/technik-lexikon-7180/fahrwerk-7185
  6. Ersoy, M.; Gies, S. (Hrsg.): Fahrwerkhandbuch: Grundlagen - Fahrdynamik - Fahrverhalten - Komponenten - Elektron. Systeme - Fahrerassistenz - Autonomes Fahren - Perspektiven. Springer Vieweg Verlag, 5. Auflage 2017, S. 417, ISBN 978-3-658-15467-7
  7. http://www.kfztech.de/kfztechnik/fahrwerk/lenkung/aktivlenkung.htm (dortige Quelle BMW, Akademiebericht Dillingen)
  8. Pfeffer, P.; Harrer, M. (Hrsg.): Lenkungshandbuch: Lenksysteme, Lenkgefühl, Fahrdynamik von Kraftfahrzeugen. Springer Vieweg Verlag, 2. Auflage 2013, S.229, ISBN 978-3-658-00976-2