Schon mit der Verlagerung des Antriebs nach vorn oder aus anderen Gründen mehr Gewicht auf die Vorderachse kommt, bzw. die Reifen breiter werden, irgendwann ist die Lenkung zu schwergängig und müsste sehr indirekt ausgelegt werden, um noch einigermaßen handhabbar zu sein. Das haben die amerikanischen Hersteller schon begriffen, als sie in den 50er Jahren des vorigen Jahrhunderts mehr Frauen als Fahrerinnen gewinnen wollten.

Sie können leicht testen, wie stark ihre Lenkung unterstützt. Lassen Sie nur auf einen großen leeren Platz oder einer entsprechenden Straße Ihr Fahrzeug mit ausgeschalteter Zündung ausrollen. Den Zündschlüssel aber bitte auf keinen Fall abziehen. Was Sie jetzt an Lenkkräften spüren, ist der Nettobetrag. Manchen Leuten reicht es schon, die Lenkung im Stand mit eingeschalteter Zündung bewegen zu wollen.

So wie es bei vorderen Scheibenbremsen ohne Bremskraftverstärker nicht geht, ist auch bei modernen Fahrzeugen oberhalb der Kleinwagen-Klasse die Servolenkung unumgänglich. Und die war lange Zeit hydraulisch, zunächst natürlich in der Oberklasse eingeführt. Bisweilen wurde sie sogar als 'Zentralhydraulik' ausgeführt und ersetzte zusätzlich den pneumatischen Bremskraftverstärker durch einen hydraulischen.

Wir haben die Kugelumlauflenkung besprochen. Die braucht eigentlich wenig, um hydraulisch unterstützbar zu sein. Gehen wir von einem zentralhydraulischen Druck von 140 bar, separat nur für die Servolenkung von 100 bar aus, dann steht der beim Lenken an einer der beiden Leitungen oben an. Die jeweils andere ist mit dem Rücklauf in den Versorgungsbehälter verbunden.

Können Sie erkennen, wie die Kugelmutter jeweils hin- bzw. hergeschoben wird und damit der Lenkvorgang unterstützt wird? Das bedarf einer entsprechenden Abdichtung, die als eine Art Simmering im äußeren Gehäuse etwas nach links versetzt eingezeichnet ist. Entscheidend ist natürlich die Steuerung, doch dazu später mehr. Hier kommt jetzt noch das entsprechende Schnittbild.

Unten dann leicht zusammengedrängt eine Komplettanlage für eine einfache Zahnstangenlenkung. Links wieder der Versorgungsbehälter, rechts die Pumpe, die natürlich über Keil- oder in diesem Fall Rippenriemen vom Motor angetrieben werden muss. Darunter dann das Lenkgetriebe mit einem zusätzlichen Arbeitsraum in der Mitte. Der ermöglicht es, Druck auf die Zahnstange in die jeweilige Richtung auszuüben.

Das wohl wichtigste Bauteil in diesem Bild, wohl auch am schwierigsten zu verstehen, ist die Steuerung der hydraulischen Ströme ganz links unten. Um Ihnen die für das Verständnis einer Servolenkung sehr wichtigen Vorgänge im Steuerteil erklären zu können, haben wir hier ein (zusammengebasteltes) Modell.

Achten Sie zunächst auf die schon bekannten Teile. Da ist das Lenkrad, das über die Lenksäule und das Ritzel die Lenksäule hin und her bewegt. Rechts daneben der Arbeitsraum, der bei Rechtslenkung den rechten und beim Lenken nach links den linken Arbeitsraum mit Drucköl füllt. Sehr wichtig ist die gleichzeitige Druckabsenkung auf der Gegenseite.

Sollten Sie bei der Betrachtung der Lenksäule stutzig geworden sein, dann mit Recht. Denn sie hat nicht überall den gleichen Querschnitt. Die Verengung ist hochgewollt. Hierdurch soll eine definierte Elastizität eingearbeitet werden. D.h. der Teil bis zum Lenkgetriebe soll leicht versetzt mit dem oberen zusammenarbeiten. Genau der Winkel und das Drehmoment, das hier nötig ist, um auch den unteren Teil zu bewegen, bilden den Auslöser für die Verstärkung durch Öldruck.

Jetzt kommt die hellgraue Trommel mit den vielen Bohrungen und Ringnuten ins Spiel. Von oben nach unten wird sie verbunden mit dem Rücklauf, der Druckseite und dem rechten bzw. linken Arbeitszylinder. Die Trommel ist mit dem unteren Teil der Lenksäule verbunden, jenseits des Stücks mit kleinerem Querschnitt. Der dunklere Verteiler hingegen sitzt auf dem oberen Teil der Lenksäule.

So, jetzt haben wir das Lenkrad ganz leicht nach rechts gedreht. Die Kraft bzw. das Drehmoment war stark genug, den dünneren Querschnitt in der Lenksäule zu verdrillen. Deren unterer Teil und auch die graue Trommel sind also der kleinen Drehbewegung am Lenkrad noch nicht gefolgt. Dadurch ergibt sich für den Verteiler die Möglichkeit, die erste Ringnut mit der vierten und die zweite mit der dritten zu verbinden.

Ab jetzt wird die Lenkbewegung unterstützt, Zahnstange und unterer Teil der Lenksäule bewegt. Da hängt dann auch die graue Trommel dran, durch deren Drehbewegung die vom Verteiler geschaffenen Verbindungen unterbrochen werden. Der ganze Spuk der Unterstützung einer Lenkbewegung ist vorbei. Ein ähnlicher Ablauf wird bei Drehung des Lenkrads nach links ausgelöst.

Hier ist etwas weiter nach rechts ausgelenkt. Die graue Trommel hat die Drehung fast vollständig mitgemacht, ist noch immer über die vier Ringnuten hydraulisch mit dem Gehäuse verbunden. Der Drehstab unten in der Lenksäule ist immer noch auf Torsion belastet, so dass der mit dem Lenkrad verbundene Verteiler für Druck in der rechen Kammer des Arbeitszylinders in der Zahnstange sorgt.

Die Lenkunterstützung hört grundsätzlich erst dann auf, wenn sich der Drehstab entspannen kann, also die Zahnstange sich der Lenkradstellung vollständig angepasst hat.

Das war jetzt einmal exemplarisch eine Steuerung herausgegriffen, um das Prinzip erläutern zu können. Halten wir fest, jede kleinste Lenkbewegung löst ein Ereignis aus und der dabei entstehende Druckverlust muss durch die ständig laufende Pumpe aufgefüllt werden. Die Steuerung hat ihren Platz meist am Eingang der Lenksäule zum Lenkgetriebe, egal ob Zahnstangen- oder Kugelumlauflenkung.

Fehlt also nur noch die Versorgung mit Druck. Korrekterweise muss man beim Pumpenlauf zwei Situationen unterscheiden. Ist genügend Druck vorhanden, ist das sozusagen eine Art Leerlauf. Erst wenn dieser zu stark abfällt, muss die Pumpe allerdings gegen den hohen Restdruck angehend das System weiter auffüllen. Ein Druckspeicher, ein durch Membran abgetrennter Stickstoffraum mit 90 bar, kann helfen, die Zahl der Auffüllphasen energiesparend zu vermindern.

Übrigens kriegen aus Sicherheitsgründen die Bremsen als erste den Druck zu spüren. Bei der Zentralhydraulik sind durch ein Sicherheitsventil maximal 150 bar möglich.

Hier noch einmal alle Teile auf einen Blick. Links der Ölbehälter mit Filtereinsatz, rechts daneben der motornah angeordnete Hochdruckerzeuger, z.B. als Flügelzellenpumpe. Unten dann die Zahnstange mit den beiden Arbeitsräumen. Knapp darüber die hydraulische Steuerung, hier durch ein sogenanntes Drehkolbenventil. Verbunden werden die einzelnen Komponenten durch Stahlleitungen bzw. Hochdruck-Dehnschlauch.

Die Steuerung wurde schon erklärt und ist hier als kompaktes Teil mitsamt zwei der Anschlüsse zu sehen. Es folgt dann unten ein Bild der Pumpe, die über Keil- oder Rippenriemen angetrieben das Hydrauliköl aus dem Behälter ansaugt und unter hohem Druck zum Drehkolbenventil an der Lenksäule befördert.

Die Flügel im Läufer werden durch die Zentrifugalkräfte bei der Drehung gegen den Kurvenring der Gehäusewand gedrückt und dichten dadurch ab. Dort wo das Volumen zwischen ihnen kleiner wird, ist die Druckseite, wo sie größer wird die Saugseite. Im Bild unten wäre also bei Drehung im Uhrzeigersinn oben die Druck- und unten die Saugseite.

Ähnlich arbeitet auch die doppeltwirkende Flügelzellenpumpe. Es kann bei einem Läufer und der gleichen Anzahl von Flügeln bleiben. Dafür ist jetzt der Kurvenring anders geformt. Er hat jetzt zwei Steigungen von jeweils einer halben Umdrehung. Es sind je zwei Taschen für die Saug- und die Druckseite erforderlich, auch wenn sie jeweils kurz davor bzw. danach zu einer Leitung zusammengefasst sind. Jedenfalls wird die doppelte Fördermenge je Umdrehung erreicht.

In der Druckleitung finden wir die schon erwähnte Druckbegrenzung, ein federbelastetes Ventil, das bei Überschreitung gegen den Vorlauf öffnet. Ähnlich arbeitet auch das sogenannte Strombegrenzungsventil, nur mit schwächerer Feder (z.B. für 75 bar) und deutlich größerem Querschnitt. Zusammen mit einer Drossel in der Druckleitung erreicht man mit dem Strombegrenzungsventil eine Druckminderung bei steigender Motordrehzahl.

Das würde dann auf der Autobahn, wo in der Regel im gleichen Gang gefahren wird, bei höheren Geschwindigkeiten eine geringere Lenkunterstützung bedeuten. Das damit verbundene größere Gefühl in der Lenkung ist ausdrücklich erwünscht. Eine echt geschwindigkeitsabhängige Regelung der Hilfskräfte ist das freilich noch nicht.