Zahnstangenlenkungen haben in aller Stille die Automobilwelt dominiert. Heute gehört es zur Serienausstattung aller Fahrzeuge, vom kompakten Stadtauto bis zum großen SUV. Dieses System besticht durch seine Einfachheit. Das schützende Metallrohr enthält eine Reihe von Ritzeln, die Handbewegungen in körperliche Bewegungen umwandeln.
Das Herzstück des Systems ist der Zahnstangen-Ritzel-Zahnradsatz. Die Zahnstange ist ein längliches Ritzel, dessen Zähne gleich lang sind. Es befindet sich in einem Metallrohr, dessen beide Enden herausragen. An diesen Enden sind Spurstangen befestigt. Diese Stäbe fungieren als Bindeglied zwischen dem inneren Mechanismus und der Außenwelt.
Die Aktion beginnt von oben. Das Ritzel ist an der Lenkwelle befestigt, die sich vom Lenkrad nach unten erstreckt. Wenn Sie das Rad drehen, dreht die Welle das Ritzel. Das Ritzel greift in die Zähne der Zahnstange ein und schiebt die Zahnstange von einer Seite zur anderen. Diese lineare Bewegung wird über die Spurstangen auf den Lenkhebel übertragen, der mit der Radachse verbunden ist.
Dieser Mechanismus erfüllt zwei wichtige Funktionen gleichzeitig. Wandeln Sie zunächst die Drehbewegung des Lenkrads in die lineare Bewegung um, die zum Drehen des Lenkrads erforderlich ist. Zweitens bietet es eine Ritzeluntersetzung. Diese Reduzierung ist der Schlüssel. Dadurch lässt sich das Rad viel einfacher drehen, als es direkt an der Welle zu befestigen.
Bei den meisten modernen Fahrzeugen sind drei oder vier Umdrehungen des Lenkrads erforderlich, um von einem Anschlag zum anderen zu gelangen. Das ist der Bereich von der äußersten Linkskurve bis zur äußersten Rechtskurve. Dieser Bereich wird durch die Lenkübersetzung definiert.
Lenkverhältnis verstehen
Die Lenkübersetzung ist eine einfache mathematische Beziehung. Vergleichen Sie das Drehen des Lenkrads mit dem Ausmaß, in dem die Räder des Autos tatsächlich die Richtung ändern. Wenn eine Drehung des Lenkrads (360 Grad) dazu führt, dass sich die Räder des Autos um 20 Grad drehen, beträgt das Verhältnis 18:1.
Eine größere Zahl bedeutet, dass für einen bestimmten Winkel mehr Radumdrehungen erforderlich sind. Sie bedeuten aber auch weniger körperliche Arbeit. Die Untersetzung übernimmt die schwere Arbeit.
Hier kommt die Präferenz des Fahrers ins Spiel. Leichtere und sportlichere Fahrzeuge haben typischerweise eine niedrigere Lenkübersetzung. Je kleiner das Verhältnis (z. B. 12:1), desto schneller reagiert das Auto. Sie machen eine kleine Eingabe und die Räder reagieren sofort. Dies ist für die Agilität von Hochleistungsautos unerlässlich. Diese Fahrzeuge sind leicht genug, um es dem Fahrer zu ermöglichen, die erhöhte Belastung zu bewältigen, ohne das Gefühl zu haben, ohne Servounterstützung zu schweben.
Größere Lkw und Familienlimousinen verwenden häufig höhere Übersetzungsverhältnisse. Dabei stehen Stabilität und eine geringere Arbeitsbelastung beim Fahren auf der Autobahn im Vordergrund. Sie brauchen keine nervöse Reaktion; Eine stetige Kontrolle ist erforderlich.
Einige Hersteller haben mit Lenkung mit variabler Übersetzung einen vernünftigen Mittelweg gefunden. Dieses System modifiziert den Zahnstangen-Ritzel-Zahnradsatz. Die Zähne der Zahnstange sind nicht gleichmäßig verteilt. In der Mitte wird die Lücke zwischen den Zähnen detaillierter. Dies sorgt für die schnelle Reaktion, die beim Einleiten einer Kurve erforderlich ist. Wenn sich das Lenkrad seiner Drehgrenze nähert, wird der Ritzelabstand größer. Dies verringert den Kraftaufwand, der zum vollständigen Blockieren der Räder erforderlich ist, und verringert so das Einparken und enge Manöver.
Power-Zahnstangen-Ritzel-Systeme
Durch das Hinzufügen von Servounterstützung ändert sich das Design ein wenig. Die meisten Fahrer verlassen sich auf Systeme mit Zahnstangenantrieb. Diese Einheiten integrieren hydraulische oder elektrische Unterstützung direkt in die Rahmenbaugruppe. Das Grundprinzip bleibt gleich. Das Ritzel bewegt weiterhin die Zahnstange. Doch heute sorgen Hydraulik und Elektromotoren für den Muskelaufbau.
Diese Hilfe ist variabel. Sie variiert je nach Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Die größte Unterstützung wird beim Fahren mit niedrigen Geschwindigkeiten, beispielsweise beim Längseinparken, gewährt. Mit einem Finger kann man ein schweres Rad drehen. Bei hohen Geschwindigkeiten nimmt die Kraftunterstützung ab. Dies verhindert, dass sich das Auto unscharf anfühlt oder zu empfindlich auf kleine Lenkbewegungen reagiert. Die Rückmeldung wird stärker und wirkt sich auf den Fahrer aus
Hilfsmechanismus
Das ist keine Zauberei. Hydrauliksysteme übernehmen das schwere Heben.
Im Rackgehäuse befindet sich ein Zylinder. In der Mitte des Zylinders befindet sich ein Kolben. Der Kolben ist an der Zahnstange selbst befestigt. Wenn sich der Kolben bewegt, bewegt sich daher auch die Zahnstange. Zeitraum.
Flüssigkeit tritt durch zwei Öffnungen ein. Es ist auf der linken Seite. Es ist auf der rechten Seite.
Hier ist der Trick: Pumpen Sie Flüssigkeit mit höherem Druck auf eine Seite des Kolbens. Der Druckunterschied zwingt den Kolben zum Gleiten. Der Schlitten schiebt die Zahnstange. Plötzlich hat das Lenkrad nicht mehr das Gefühl, einen Mühlstein zu drehen.
Dies ist ein System, das den hydraulischen Druck unterstützt. Sag ihnen das einfach.
Doch wie kommt die Flüssigkeit dorthin? Woher weiß das System, in welche Richtung Sie abbiegen möchten, bevor Sie das Rad überhaupt stark bewegt haben? Später werden wir uns mit der Pumpe, den Ventilen und der Logik hinter dem Fluss befassen.
Lassen wir uns zunächst von den hydraulischen Faktoren abwenden und einen weiteren wichtigen Akteur im Steuerungsbereich betrachten.
