Lenkung und Allradlenkung: spezifisches Drehmomentfeedback

Prinzip der Allradlenkung

Bei einem herkömmlichen Fahrzeug lenken nur die Vorderräder. Bei einem 4WS-System können auch die Hinterräder elektronisch gesteuert um einige Grad (typischerweise 2 bis 5 Grad maximal) schwenken. Das Ziel ist zweifach: Verbesserung der Agilität bei niedrigen Geschwindigkeiten und der Stabilität bei hohen Geschwindigkeiten.

Der hintere Aktuator ist in der Regel ein elektrischer Kugelgewindetrieb oder ein hydroelektrisches System, das in einem Gehäuse integriert oder direkt an der Hinterachse montiert ist. Die Hauptlieferanten sind ZF, Bosch, Jtekt und Schaeffler.

Gegenphasen- und Gleichphasenarchitekturen

Das 4WS moduliert die Phase der Hinterräder abhängig von der Geschwindigkeit:

• Gegenphase (niedrige Geschwindigkeit, typischerweise < 60 km/h): Die Hinterräder drehen sich entgegen den Vorderrädern. Dies reduziert den Wendekreis um 10-15 % und erleichtert Manöver in der Stadt oder beim Parken.
• Gleichphase (hohe Geschwindigkeit, typischerweise > 80 km/h): Die Hinterräder drehen sich in dieselbe Richtung wie die Vorderräder, jedoch mit einem reduzierten Winkel. Das Fahrzeug führt einen Spurwechsel eher durch eine seitliche Verschiebung als durch eine Rotation aus, was die Stabilität verbessert.
• Übergangsbereich (60-80 km/h): Das System wechselt schrittweise von einem Modus in den anderen, manchmal mit einem neutralen Bereich.

Auswirkung auf die Lenkmomentrückmeldung

Die elektrische Servolenkung misst das vom Fahrer aufgebrachte Drehmoment und bietet eine proportionale Unterstützung. Bei einem 4WS-Fahrzeug ändert sich die Fahrzeugkinematik: Für denselben Lenkradeinschlag führt das Fahrzeug je nach Geschwindigkeit eine andere Bewegung aus. Die Kalibrierung der Servolenkung muss dies berücksichtigen.

Konkret ist die Drehmomentrückmeldung bei niedrigen Geschwindigkeiten typischerweise "weicher" bei einem 4WS, da die Hinterräder an der Lenkung teilnehmen und die mechanischen Kräfte auf die Vorderreifen reduzieren. Bei hohen Geschwindigkeiten ist die Rückmeldung etwas "fester", um das Gefühl der Direktheit und die Rückmeldung über den Chassiszustand zu erhalten.

Kalibrierung der Servolenkung

Die elektrische Servolenkung (EPS) eines 4WS-Fahrzeugs verfügt über eine komplexere Steuerlogik als ein herkömmliches Fahrzeug. Sie integriert:

1. Die Fahrzeuggeschwindigkeit über den CAN-Bus.
2. Den am Lenkrad angeforderten Lenkwinkel.
3. Den effektiven Winkel der Hinterräder.
4. Das vom Fahrer aufgebrachte Drehmoment.
5. Gegebenenfalls die Rückmeldung des Chassis-Gyrometers (Querbeschleunigung, Gierrate).

Alle diese Daten werden kombiniert, um die optimale Unterstützung in jedem Moment zu berechnen. Eine Lenkradmodifikation ohne Änderung der EPS-Kalibrierung behält diese Logik bei, da das Steuergerät mit dem Drehmomentsensor an der Lenksäule unabhängig vom Lenkrad selbst kommuniziert. Eine Änderung des Lenkraddurchmessers oder -gewichts kann jedoch indirekt die Dynamik des Regelkreises beeinflussen.

Ausgestattete Fahrzeuge: Überblick

Die Allradlenkung ist heute in vielen Modellen verfügbar, oft optional oder serienmäßig in den oberen Ausstattungslinien:

• Porsche: 911 GT3, GT3 RS, Turbo S, Panamera Turbo, Cayenne Turbo GT.
• BMW: 7er G70, X7 G07, 5er G60 (Option Integral-Aktivlenkung).
• Mercedes: S-Klasse W223, EQS, E-Klasse W214 (Option).
• Audi: A8 D5, A6 e-tron, Q7, Q8, RS6 Performance (Option Allradlenkung).
• Lexus: LS, LX (Dynamische Hinterradlenkung).
• Renault: Megane GT, Talisman (4Control), Espace 5.
• Ferrari: 12Cilindri, bestimmte Hypercars.
• Lamborghini: Aventador, Huracan Tecnica.

Die Verbreitung der 4WS beschleunigt sich insbesondere bei Premium-Elektrofahrzeugen, da der Radstand und das Batteriegewicht das Lenken in der Stadt ohne diese Unterstützung erschweren.

Auswirkungen auf eine Lenkradüberarbeitung

Für eine Lenkradüberarbeitung an einem 4WS-Fahrzeug kommen mehrere spezifische Punkte zum üblichen Lastenheft hinzu:

• Den Drehmomentsensor der Lenksäule unversehrt lassen. Dieser Sensor steuert die EPS und indirekt das 4WS-Verhalten.
• Den Originaldurchmesser so weit wie möglich beibehalten. Eine Änderung des Durchmessers verändert den Hebelarm und kann das vom Hersteller kalibrierte Gefühl verschieben.
• Den Schleifring und die Flexkabel, die die Kommunikation mit dem ADAS-Steuergerät gewährleisten, nicht verändern.
• Die Überarbeitung dokumentieren, um im Falle einer späteren Begutachtung einen Nachweis zu haben.

Eine Leder- oder Alcantara-Überarbeitung, die die Geometrie des Lenkrads beibehält, beeinträchtigt das 4WS nicht. Lediglich eine Änderung des Gewichts oder des Durchmessers könnte einen wahrnehmbaren Effekt haben, der vor der Rückgabe des Fahrzeugs unter realen Bedingungen validiert werden muss.

Praktische Empfehlung

Die 4WS ist eine diskrete Technologie, die das Fahrgefühl jedoch grundlegend verändert. Für das Lenkrad selbst ist der Einfluss indirekt: Geometrie und haptisches Verhalten werden werkseitig für ein bestimmtes Lenkrad kalibriert. Eine Überarbeitung, die diese Geometrie respektiert, ist unproblematisch, aber eine Änderung des Durchmessers oder der Masse erfordert eine spezifische Validierung.

Vor jedem Projekt an einem 4WS-Fahrzeug ist die Generation des Systems und dessen Lernmodus zu identifizieren. Fragen Sie die Werkstatt nach ihrem Verfahren zum Schutz der Säulenelektronik. Und testen Sie nach dem Wiedereinbau unter realen Bedingungen: Stadt, Autobahn, schnelle Kurven. Dieses Protokoll unterscheidet eine seriöse Überarbeitung von einer oberflächlichen Arbeit.