Sparsam in die Kurve

Ende letzten Jahres hat die Europäische Kommission eine Verordnung erlassen, die vorsieht, den CO2-Ausstoß von Neuwagen in Zukunft weiter zu senken. Ziel ist es, bis 2012 die durchschnittlichen CO2-Emissionen europaweit von 160 g/km auf 130 g/km zu reduzieren, was eine Senkung von 19 % bedeuten würde. Vor dieser Debatte hat TRW, führender Anbieter aktiver und passiver Sicherheitssysteme, eine Technologie entwickelt, die Hersteller dabei unterstützt, die ehrgeizigen EU-Ziele zu erreichen: die elektrische Lenkung. Neben der Kraftstoffersparnis und der CO2-Reduktion kommt dieser Technologie auch bei der Integration von Fahrerassistenzsystemen eine Schlüsselfunktion zu.

Elektrische Lenkungen arbeiten im Gegensatz zu herkömmlichen hydraulischen Systemen unabhängig vom Verbrennungsmotor mit elektrischer Energie. Konventionelle Hydrauliksysteme „Hydraulically Powered Steering“ (HPS) benötigen während der Fahrt permanent Motorleistung; elektrische Lenksysteme hingegen verbrauchen nur während des tatsächlichen Lenkvorgangs Energie. TRW hat zwei unterschiedliche elektrische Lenktechnologien entwickelt, die die rein hydraulische Servolenkung langfristig ablösen werden: die elektro-hydraulische Lenkung „Electrically Powered Hydraulic Steering“ (EPHS) und die elektromechanische Lenkung „Electrically Powered Steering“ (EPS). Die EPS-Lenkung wurde in zwei Varianten entwickelt, mit Lenksäulenantrieb als „Column Drive EPS“ und mit Zahnstangenantrieb als „Belt Drive EPS“. Generell wird bei der elektrischen Lenkung der Antrieb der Servopumpe von einem Elektromotor übernommen, der bedarfsgerecht ein- und ausgeschaltet werden kann. Dadurch lässt sich der Kraftstoffverbrauch deutlich reduzieren. Im Vergleich zu hydraulischen Systemen können EPS-Systeme bis zu 0,33 l und EPHS-Systeme bis zu 0,28 l Kraftstoff auf 100 km sparen. Bei EPS sinkt der CO2-Ausstoß um 7,9 g/km, bei EPHS um bis zu 6,7 g/km.

Bei der elektrischen Lenkung mit Lenksäulenantrieb „Column Drive EPS“ erfolgt die Unterstützungsleistung des Elektromotors über ein geräuscharmes Schneckengetriebe. Das System besteht aus einem Permanentmagnet-Wechselstrom-Motor „PMAC“ mit elektrischer Regeleinheit „ECU“, einem Schneckengetriebe und einem induktiven Sensor. Die Antriebseinheit für „Column Drive EPS“ wird gewöhnlich auf der Lenksäule direkt hinter dem Armaturenbrett angebracht. Demgegenüber wird bei der anderen Variante, der elektrischen Zahnstangen-Servolenkung „Belt Drive EPS“, die Lenkkraftunterstützung über einen Zahnriemen und einen Kugelumlaufmechanismus direkt auf die Zahnstange übertragen. Diese Konstruktion reduziert Trägheit und Reibung und sorgt dadurch für ein direkteres Lenkgefühl und ein verbessertes Ansprechen der Lenkung. Beide Lenkungen dienen als Basis für Fahrer- assistenzsysteme, die Komfort und Sicherheit eines Fahrzeugs erhöhen. In Kombination mit anderen elektrisch gesteuerten Systemen kann EPS beispielsweise Einpark- oder Spurhalteassistenten unterstützen. Da das gesamte Hydrauliksystem wegfällt, bietet das System dem Hersteller einen zusätzlichen Vorteil: Anzahl der Teile und damit das Gewicht des Fahrzeugs sind reduziert. Hierdurch werden die Montage vereinfacht und flexibles Packaging möglich. Beide EPS-Entwicklungen verbrauchen nur dann Energie, wenn Lenkkraftunterstützung gebraucht wird. Dies führt zu entsprechend geringem Kraftstoffverbrauch.

Die elektro-hydraulische Lenkung wird durch eine vom Motor unabhängige elektrische Pumpe versorgt. Das System besteht aus einem konventionellen Zahnstangen-Servolenkgetriebe und einem kompakten Motor-Pumpen-Aggregat „MPA“. Das MPA kombiniert einen bürstenlosen Elektromotor, eine Zahnradpumpe mit Resonator, einen Tank für hydraulische Flüssigkeit und eine elektronische Regeleinheit „ECU“ in einem Gehäuse. EPHS stellt eine einfache Lösung für bisher konventionell hydraulisch angetriebene Lenkungen dar. Das System kann mit einer konventionellen hydraulischen Lenkung innerhalb einer Plattform kombiniert werden und bietet Herstellern zwei Alternativen bei gleichzeitiger Kostenersparnis. EPHS kann sowohl in konventionell angetriebenen Fahrzeugen als auch in Hybridfahrzeugen eingesetzt werden. Der große Vorzug ist vor allem die Auslegung für hohe Achslasten. Damit ist das System besonders für Nutzfahrzeuge interessant. Die Vorteile der Kraftstoffeinsparung gegenüber einem rein hydraulischen System kommen hier besonders zum Tragen.

TRW ist führend in der Entwicklung der EPS-Technologie und schätzt das Wachstum für den Geschäftsbereich in den kommenden Jahren hoch ein. Die immer strenger werdenden Emissionsvorschriften sowie das wachsende Verbraucherinteresse an Kraftstoffersparnis und CO2-Reduktion führen zu steigender Nachfrage an elektrischen Lenksystemen. Für die herkömmlichen hydraulischen Lenksysteme, die über hohe Leistungsfähigkeit und ein gutes Preis-Leistungsverhältnis verfügen, erwartet TRW einen signifikanten Rückgang. EPS und EPHS sind aus Sicht von TRW hingegen die Technologien der Zukunft und bringen darüber hinaus auch die Integration von Sicherheitssystemen auf ein höheres Niveau.

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