Das Lenkgetriebe ist schneckenförmig. Lenken eines Autos - Arten und Funktionsprinzip von Lenkmechanismen Zahnstangenlenkungsschema

Das Lenkgetriebe ist ein Teil der Lenkung, der die Kontrolle über das Auto dank der signifikanten Übersetzung im Getriebe erleichtert. An die Auslegung von Lenkmechanismen werden folgende Anforderungen gestellt:

• Sicherstellen der spezifizierten Art der Änderung des Übersetzungsverhältnisses des Lenkmechanismus;
• hohe Effizienz bei der Kraftübertragung vom Lenkrad auf das Zweibein;
• die Fähigkeit des Lenkmechanismus, die Kräfte von den gelenkten Rädern auf das Lenkrad wahrzunehmen, die zur Stabilisierung der gelenkten Räder erforderlich sind.

Lenkmechanismen werden mit ausreichend großen Übersetzungsverhältnissen hergestellt. Das Übersetzungsverhältnis (mm m) wird durch das Verhältnis der Drehwinkel des Lenkrads und der Welle des Zweibeins des Lenkmechanismus bestimmt. Bei Pkw beträgt das Übersetzungsverhältnis 16 bis 20 und bei Lkw 20-25. Normalerweise ist die Lenkgetriebeübersetzung konstant (Tabelle 20.1).

Tabelle 20.1. Lenkgetriebeübersetzungen

Das Design einiger Lenkmechanismen ermöglicht es Ihnen, das Übersetzungsverhältnis zu ändern, während Sie das Lenkrad entweder nach oben (für Lastwagen) oder nach unten (für Autos) drehen. Dies geschieht, um die Fahrsicherheit bei hohen Geschwindigkeiten zu verbessern und die Fahrzeugkontrolle beim Rangieren zu erleichtern.

Am häufigsten werden drei Arten von Lenkmechanismen verwendet: Wurm, Schraube und Zahnstange und Ritzel. Bei der Schnecken-Zahnstangen-Lenkung ist ein Teilepaar an der Kraftübertragung auf die Zweibeinwelle beteiligt, und bei der Wendellenkung wird aufgrund des geringen Wirkungsgrades des Schraubenpaares ein weiteres zusätzliches Paar eingeführt. Daher werden solche Lenkmechanismen als kombiniert bezeichnet.

Schneckengetriebe sie werden sowohl bei Pkw als auch bei Lkw und Bussen eingesetzt. Sie unterscheiden sich in der Form der Schnecke und der Ausführung des mit der Schnecke gepaarten Abtriebselements. Am weitesten verbreitet sind Wurm und Walze Lenkmechanismen. Das Lenkpaar besteht aus einer Globoidschnecke und einer Zwei- oder Dreikantwalze. Die Schnecke wird als Globoid bezeichnet, weil sie eine konkave Form hat, dh die Form eines einschichtigen Rotationshyperboloids. Ein solches Getriebe weist eine hohe Belastbarkeit durch den gleichzeitigen Eingriff vieler Zähne und geringe Reibungsverluste auf, da bei diesem Getriebe Gleitreibung durch Rollreibung ersetzt wird.

Beim Eingriff der Schnecke mit der Rolle ist ein veränderlicher Spalt gegeben: vom praktisch spielfreien Eingriff in der Mittelstellung der Rolle, entsprechend einer geradlinigen Bewegung, bis zu einem deutlich vergrößerten Spalt in den Extremstellungen. Diese Spieländerung wird erreicht, indem die Mitte des Zweibeinschafts zur Schnecke hin verschoben wird. Es ist notwendig, ein Verklemmen des Lenkmechanismus in den Extremstellungen nach der Einstellung zu verhindern, die durch den Verschleiß des Spaltes im mittleren Teil des Schneckenradpaares verursacht werden.

In Abb. 20.5 zeigt das Schneckenlenkgetriebe des Autos GAZ-66-11. Es besteht aus einem Kurbelgehäuse /, in dem sich eine Schnecke befindet 6, drei Firstrollenmaschen 2. Die Schnecke wird auf eine Hohlwelle 7 gepresst und im Kurbelgehäuse auf zwei Kegellagern 5 und verbaut 8. Zwischen der unteren Abdeckung 4 und ein paar dünne Papierscheiben sind im Lenkgehäuse verbaut 3 zum Einstellen der Schneckenlager.

Reis. 20.5. Schneckenlenkgetriebe des Autos GAZ-66-11: 1 - Kurbelgehäuse; 2 - Videoclip; 3 - Unterlegscheiben; 4- untere Abdeckung; 5, 8, 11, 17, 18- Lager; 6- Wurm; 7 - Welle; 9 - Schlüssel; 10 - Achse; 12 - Schrauben; 13 - Stift; 14 - Zweibeinschaft; 15 - Dichtkragen; 16 - Bipod; 19 - Sicherungsscheibe; 20 - Schrauben

Rolle auf Achse montiert 10 auf Lagern 77 in den Wangen des Zweibeinschaftkopfes. Die Zweibeinwelle dreht sich in zwei Lagern 77 und 18. Am Ausgang des Zweibeinschaftes ist eine Dichtmanschette angebracht 15. Am geschlitzten Teil des Schafts ist ein Zweibein montiert 16. Die korrekte Installation des Zweibeins wird durch das Vorhandensein von vier Doppelverzahnungen erreicht.

Der Eingriff der Schnecke mit der Rolle wird mit einer Schraube 72 eingestellt, die in den seitlichen Kurbelgehäusedeckel eingeschraubt ist. Die Schraube wird mit einer Sicherungsscheibe / 9, einem Stift gesichert 13 und Nüsse 20.

Schneckenwelle mit Passfeder 9 mit der unteren Gabel der Lenkwelle verbunden. Die Lenkgetriebewelle besteht aus einer oberen Lenkwelle und einer Zwischenwelle, die über Kardangelenke miteinander und mit der Lenkgetriebeuntersetzung verbunden sind. Die Lenkradnabe wird am Ende der Lenkwelle montiert.

Eine Art Schneckenlenkgetriebe ist schneckenförmiges, spiroartiges Lenkgetriebe mit Seitensektor, die beim Auto Ural-4320 verwendet wird (Abb. 20.6). Das Lenkpaar besteht aus einer Zweiwege-Zylinderschnecke 2 und einem Seitensektor 3 mit Spiralkegelzähnen. Die Schnecke ist auf der Welle befestigt 4 , das sich auf Lagern 7 dreht und eine kleine axiale Bewegung ermöglicht. Sektor 3 aus einem Stück mit der Welle gefertigt 6, an deren Steckplätzen das Zweibein installiert ist 5.

Die Winkel der Spiralen der Schnecke und des Sektors sind unterschiedlich. Bei einem trapezförmigen Querschnittsprofil der Schneckenwindungen und der Zähne des Sektors berühren sie sich entlang der Linie, daher nehmen die Zähne die übertragene Last über die gesamte axiale Länge wahr. Dies reduziert die Belastung der Zähne, reduziert Kontaktspannungen und erhöht die Verschleißfestigkeit des Zahnrads. Zweibeinschaft 6 hochpräzise gelagert auf verlängerten Nadellagern 7. Die Auslenkung der Schnecke wird durch einen speziellen Anschlag begrenzt 8 im Lenkgetriebegehäuse verbaut. Ähnliche Betonung 9 begrenzt die Auslenkung des Sektors von der gegenüberliegenden Seite. Pro-

Reis. 20.6. Das Lenkgetriebe des Ural-4320-Autos: 1 - Lager; 2 - Wurm; 3 - Sektor; 4 - Schneckenwelle; 5 - Zweibein; 6 - Zweibeinschaft; 7 - Nadellager; 8, 9 - stoppt; 10 -

Einstellscheibe

die Kupplung der Schnecke mit dem Sektor wird durch die Wahl der Dicke der Bronzescheibe reguliert 10 zwischen Kurbelgehäusedeckel und Sektor befindet. Das Spiel im Eingriff vergrößert sich, wenn die Schnecke aus der Mittelstellung in beide Richtungen gedreht wird, um ein Verklemmen der Lenkung in den Extremstellungen zu vermeiden.

Schrägverzahnte Lenkgetriebe Sie werden auf Schwerlastfahrzeugen eingesetzt und haben in der Regel zwei Arbeitspaare: einen Schrauben-Mutter- und einen Zahnstangen-Zahnsektor. Sie unterscheiden sich von einem herkömmlichen Schraubenpaar dadurch, dass das Moment nicht direkt, sondern über die Kugeln von der Schraube auf die Mutter übertragen wird. In diesem Fall sind die Laufbahnen für sie spiralförmige Nuten, die am Schraubenkörper und in der Mutter angebracht sind. Beim Drehen der Schraube zirkulieren die Kugeln in der Mutter in einem geschlossenen Kreis, rollen durch das Loch auf einer Seite der Mutter aus dem Schraubenkanal und kehren durch den Bypasskanal auf der gegenüberliegenden Seite zur Mutter zurück. Durch den Einsatz von umlaufenden Kugeln kann die Gleitreibung in einem Schrauben-Mutter-Paar durch Rollreibung ersetzt werden, was den Übertragungswirkungsgrad sowohl in Vorwärts- als auch in Gegenrichtung erhöht. Dies verbessert die Bedingungen für die Stabilisierung der Lenkräder, macht die Mechanik aber auch sehr empfindlich gegenüber Stößen von der Straße. Daher sollten Stoßdämpfer oder Servolenkungen eingebaut werden, um Stöße zu glätten. Die Tiefe der spiralförmigen Nut ist variabel, und die Dicke des mittleren Zahns des Sektors ist im Vergleich zu anderen Zähnen erhöht, um ein Verklemmen in den Extrempositionen zu vermeiden.

Das Spiel im Eingriff der Kolbenstange mit dem Zweibeinschaftsektor wird durch axiale Bewegung des Zweibeinschafts mit einer speziellen Stellschraube eingestellt. Das Spiel im Schrauben-Mutter-Paar ist nicht einstellbar, daher wird durch die Verwendung hochwertiger legierter Stähle eine hohe Zuverlässigkeit und die erforderliche Lebensdauer in diesem Eingriff gewährleistet.

Das Lenkgetriebe des Wagens ZIL-431410 ist in Abb. 20.7. Das Getriebe ist über eine Kardanwelle mit zwei Gelenken mit der Lenkradwelle verbunden. Fuhrmann 3 Getriebe ist aus Gusseisen gegossen und hat eine Unter-/Zwischenstufe 9, Oberer, höher 14 und seitlich 19 Startseite. Die Kolbenstange befindet sich im Kurbelgehäuse 4, in dem die Kugelmutter fest montiert ist 6. Die Kugelmutter wird so mit der Schraube zusammengebaut, dass spiralförmige Nuten entstehen, in die die Kugeln eingelegt werden 8. In die Nut der Kugelmutter sind zwei gestanzte Nuten 7 eingesetzt, die durch zwei Löcher mit ihrer Schraubennut verbunden sind und ein Rohr bilden, entlang dem die Kugeln, die sich beim Drehen der Schraube 5 von einem Ende der Mutter ausrollen, zu ihrem anderen zurückkehren Ende.

Kolbenstange 4 kämmt in den Zahnsektor 18 Welle 21 Zweibein, das auf in das Kurbelgehäuse eingepressten Bronzebuchsen rotiert. Die axiale Bewegung des Zweibeinschafts erfolgt durch Drehen der Einstellschraube 20, dessen Kopf in das Zweibeinschaftloch eintritt. Beim Anziehen der Einstellschraube wird die

Reis. 20.7. Vinyl-Lenkgetriebe des Autos ZIL-431410: 1 - untere Abdeckung; 2 - Stecker; 3 - Kurbelgehäuse; 4 - Kolbenstange; 5 - Schraube; 6 - Schrauben; 7 - Dachrinne; 8 - Kugel; 9 - Zwischendeckel; 10 - Drucklager; 11 - Kugelhahn; 12 - Spule; 13 - Steuerventilkörper; 14 - obere Abdeckung; 15 -Feder; 16 - reaktiver Kolben; 17 - Stellschraube; 18 - gezahnter Sektor; 19 - Seitenabdeckung; 20 - Einstellschraube; 21 - Zweibeinschaft; 22 - magnetischer Stecker; 23 - Bipod

das Spiel im Eingriff des Zahnstangensektors, das sich dadurch vergrößert, sollte das Drehwiderstandsmoment 500 N nicht überschreiten. Am äußeren geschlitzten Ende der Welle ist ein Zweibein montiert 23.

Beim Drehen des Lenkrads wird die Kraft des Fahrers über die Lenkradwelle und das Kardangetriebe auf die Schraube 5 übertragen. Kugelmutter 6 bewegt sich entlang der Schraubenachse, trägt die Kolbenstange mit 4 was den Zahnsektor dreht 18 mit Welle 21 Zweibein um seine Achse. Zweibeinkraft 23 auf das Lenkgetriebe übertragen, das die gelenkten Räder dreht.

Die Lenkmechanismen der KamAZ-, KrAZ- und MAZ-Fahrzeuge funktionieren auf ähnliche Weise.

Zahnstangenlenkungsmechanismen sind einfach im Design und kompakt, haben einen hohen Wirkungsgrad und werden daher häufig in Personenkraftwagen verwendet. In letzter Zeit wurden solche Mechanismen bei leichten Lastkraftwagen mit Einzelradaufhängung verwendet. Das Arbeitspaar ist eine Zahnradzahnstange, mit einem normalen Profil der Zähne von Zahnrad und Zahnstange, das Übersetzungsverhältnis des Mechanismus ist konstant. Moderne Zahnstangenlenkungen können ein variables Übersetzungsverhältnis aufweisen, das durch das Schneiden der Zähne einer Zahnstange mit einem speziellen Profil erreicht wird.

Erhöhte Empfindlichkeit gegenüber äußeren Einflüssen durch geringe Reibung, Empfindlichkeit gegenüber Lenkschwingungen machen den Einbau von Stoßdämpfern oder Verstärkern zur Stoßdämpfung erforderlich.

Das Zahnstangenlenkgetriebe (Abb.20.8) besteht aus einem Kurbelgehäuse 2, in denen auf zwei Lagern 6 und? das Antriebszahnrad 7 ist eingebaut, das mit der Zahnstange kämmt 10. Die Zahnstange wird durch eine Feder gegen das Zahnrad gedrückt 12 durch den gesinterten Anschlag 11. Das Eingriffsspiel wird mit einer Mutter eingestellt 13.

Reis. 20.8. Zahnstangenlenkgetriebe eines VAZ-2109-Autos: 1 - Schutzhülle; 2 - Lenkgetriebegehäuse; 3 - elastische Kupplung; 4 - Schwenkarm; 5 - Lenkstange; 6 - Rollenlager; 7 - Zahnrad; 8 - Kugellager; 9 - Lenkwelle; 10 - Schiene; 11 - Bahnhaltestelle; 12 - Feder; 13 - Stoppmutter

Beim Drehen der Welle 9, mit dem Lenkrad verbunden, das Zahnrad 7 bewegt die Zahnstange 10, von denen die Kraft auf die Lenkstangen und dann über die Schwenkhebel übertragen wird 4 auf Rädern.

Lenksäulen und Wellen. Im allgemeinen Fall erfolgt die Übertragung der Drehung vom Lenkrad auf den Lenkmechanismus durch die Welle, die sich innerhalb der Säule befindet. Auf Lastkraftwagen (Abb.20.9, a, b) Lenksäule 3, im Fahrerhaus eingebaut, wird mit dem Mittelteil an der Innenverkleidung und der Frontverkleidung des Fahrerhauses befestigt. Die Lenksäule kann mit einem Hupensammler und einem Blinkerschalter ausgestattet werden. Welle 8 in Säule eingebaut 3 an Lager 7 und am Lenkrad 4 mit einer Passfeder oder Keilverzahnung mit der Welle verbunden und mit einer Mutter gesichert. Das untere Ende der Welle hat eine Nut zur Befestigung der Kreuzgelenkgabel. In der Mitte des Lenkrads befindet sich eine Kontaktvorrichtung für den Signalknopf.

Lenkwelle und Lenkschraube sind aufgrund des Fahrzeuglayouts und der Notwendigkeit einer korrekten Lenkradmontage nicht immer ausgerichtet. Außerdem kann der Winkel zwischen Welle und Propeller variieren, da sich die Kabine relativ zum Rahmen leicht bewegen kann. Daher ist die Welle über einen Kardanantrieb mit der Schnecke verbunden. 2. Bei einigen Fahrzeugen mit einer Kabine über dem Motor ermöglicht der Kardanantrieb das Anheben der Kabine, um den Zugang zum Motor zu ermöglichen. Das Kardangetriebe der Lenkung ist

Reis. 20.9. Lenksäulen für LKW: ein- KamAZ-5320; B- GAZ-66-11; v- Winkelgetriebe; 1 - Servolenkungs-Steuerventil; 2 - Kardangetriebe; 3 - Lenksäule; 4 - Lenkrad; 5 - Lenkgetriebe; 6 - Winkelgetriebe; 7 - Lager; 8 - Lenkwelle; 9 - Montagehalterung; 10 - Antriebszahnrad; 11 - Deckel; 12 - die Welle des Antriebszahnrades; 13, 14 - Lager; 15 - angetriebenes Zahnrad

Es gibt zwei Gelenke mit ungleichen Winkelgeschwindigkeiten, die ähnlich aufgebaut sind wie bei einem Autogetriebe.

Bei der Anordnung der Kabine über dem Motor steht die Lenksäule fast senkrecht und um die Drehung in einem großen Winkel auf den Propeller im Rudergetriebe zu übertragen, wird ein Winkelgetriebe verwendet 6 (Abb. 20, v) mit Übersetzung 1. Welle 12 mit Antrieb 10 in einem kugelgelagerten Gehäuse montiert 13, mit einer Mutter mit Sicherungsscheibe befestigt. Angetriebenes Zahnrad 15 durch Keilnuten mit der Schnecke verbunden, wodurch sich die Schnecke relativ zum Zahnrad in Längsrichtung bewegen kann.

Bei Personenkraftwagen (Abb.20.10, ein) die Lenksäule enthält eine Welle 7, die in einem Rohr untergebracht ist, das an der Frontplatte befestigt ist. Die Verbindung der Lenkwelle mit der Welle mit dem Antriebszahnrad des Lenkgetriebes erfolgt über eine elastische Kupplung. Die Welle dreht sich auf einem Lager 3, das lenkrad ist am oberen ende der welle auf den verzahnungen montiert. Bei modernen Fahrzeugen kann die Lenksäule für eine einfache Bedienung mehrere Höhen- und Längsverstellpositionen aufweisen, was ihre Konstruktion erschwert.

Reis. 20.10. Autolenksäulen: ein- Lenksäule; B- verformbare Lenkwelle; / - Lenkwelle; 2 - Lenksäule mit Halterung; 3 - Lager; 4 - perforierte Rohrlenkwelle

Lenksäulen können bei einem Unfall den Fahrer schwer verletzen. Um den gefährlichen Aufprall der Lenksäule auf den Fahrer zu reduzieren, verformt sich das Lenkrad beim Aufprall und absorbiert einen Teil der Aufprallenergie. Bei einem Unfall muss sich die Lenkradwelle durchbiegen oder lösen, ohne sich mehr als 127 mm in den Innenraum des Fahrgastraums zu bewegen. Dies geschieht durch den Einbau von crashsicheren Lenksäulen, die Elemente der passiven Sicherheit des Autos sind.

Bei einem VAZ-2121-Auto ist die Welle gefaltet, da sie über ein Kardangetriebe verfügt, und die Aufprallenergie wird von der speziell entwickelten Lenksäulenhalterung absorbiert.

Beim Auto GAZ-3102 ist das energieabsorbierende Element eine Gummimanschette, die zwischen zwei Teilen der Lenkwelle installiert ist.

Eine verformbare Lenkwelle kann auch bei einer Kollision Aufprallenergie absorbieren. 4 auf ausländischen Autos installiert (Abb.20.10, B). Eine solche Welle ist ein perforiertes Rohr, das bei Krafteinwirkung in axialer Richtung deutlich verkürzt werden kann.

Die Lenkwelle kann auch zweiteilig sein und durch mehrere Längsplatten verbunden sein, die sich beim Aufprall verbiegen und Energie absorbieren.

Jede Einheit und jeder Mechanismus des Autos ist auf seine Weise wichtig. Vielleicht gibt es kein solches System, ohne das das Auto normal funktionieren könnte. Ein solches System ist das Lenkgetriebe. Dies ist wahrscheinlich einer der wichtigsten Teile des Autos. Schauen wir uns an, wie dieser Knoten angeordnet ist, seinen Zweck und die Konstruktionselemente. Wir werden auch lernen, dieses System zu regulieren und zu reparieren.

Das Funktionsprinzip der Zahnstangen-Lenkstange

Zahnstangenlenkgetriebe

Zahnstangen-Lenkgetriebe sind die am häufigsten in Personenkraftwagen eingebauten Mechanismen. Die Hauptelemente des Lenkgetriebes sind das Ritzel und die Zahnstange. Das Getriebe ist auf der Lenkradwelle montiert und steht in ständigem Eingriff mit der Lenk-(Zahn-)Zahnstange.
Zahnstangenlenkmechanismus

1 - Gleitlager; 2 - Hochdruckmanschetten; 3 - Ventilkörper; 4 - Pumpe; 5 - Ausgleichsbehälter; 6 - Lenkstange; 7 - Lenkwelle; 8 - Schiene; 9 - Kompressionsdichtung; 10 - Schutzhülle.
Der Betrieb des Zahnstangen- und Ritzel-Lenkmechanismus ist wie folgt. Wenn das Lenkrad gedreht wird, bewegt sich die Zahnstange nach links oder rechts. Während der Bewegung der Zahnstange bewegen und drehen die daran befestigten Lenkstangen die gelenkten Räder.

Die Zahnstangen-Lenkung zeichnet sich durch ihre konstruktive Einfachheit und dadurch hohe Effizienz sowie eine hohe Steifigkeit aus. Diese Art von Lenkmechanismus reagiert jedoch empfindlich auf Stoßbelastungen durch unebene Straßen und ist anfällig für Vibrationen. Aufgrund seiner Konstruktionsmerkmale wird die Zahnstangenlenkung bei Fahrzeugen mit Frontantrieb verwendet.

Schneckenlenkgetriebe

Dieses Lenkgetriebe gehört zu den "veralteten" Geräten. Fast alle Modelle der heimischen "Klassiker" sind damit ausgestattet. Der Mechanismus wird bei Geländefahrzeugen mit abhängiger Lenkradaufhängung sowie bei leichten Lastkraftwagen und Bussen verwendet.

Strukturell besteht das Gerät aus folgenden Elementen:

• Lenkwelle
• Transfer "Wurmwalze"
• Kurbelgehäuse
• Lenkung Zweibein

Das Schnecken-Rollen-Paar befindet sich in ständigem Eingriff. Die Globoidschnecke ist der untere Teil der Lenkwelle und die Rolle ist an der Zweibeinwelle befestigt. Wenn sich das Lenkrad dreht, bewegt sich die Rolle entlang der Zähne der Schnecke, wodurch sich auch die Lenkarmwelle dreht. Das Ergebnis dieses Zusammenspiels ist die Übertragung translatorischer Bewegungen auf Antrieb und Räder.

Das Schneckenlenkgetriebe hat folgende Vorteile:

• die Fähigkeit, die Räder in einem größeren Winkel zu drehen
• Dämpfung von Stößen durch Straßenunebenheiten
• Übertragung großer Anstrengungen
• Gewährleistung einer besseren Manövrierfähigkeit der Maschine

Die Herstellung der Struktur ist ziemlich kompliziert und teuer - dies ist ihr Hauptnachteil. Die Lenkung mit einem solchen Mechanismus besteht aus vielen Verbindungen, deren periodische Anpassung einfach erforderlich ist. Andernfalls müssen beschädigte Elemente ersetzt werden.

Lenksäule

Überträgt die Drehkraft, die der Fahrer erzeugt, um die Richtung zu ändern. Es besteht aus einem Lenkrad, das sich in der Kabine befindet (der Fahrer wirkt darauf ein, indem er es dreht). Es ist starr auf der Säulenwelle montiert. In der Vorrichtung dieses Teils der Lenkung wird sehr oft eine Welle verwendet, die in mehrere Teile unterteilt ist, die durch Kardangelenke miteinander verbunden sind.

Dieses Design wurde aus einem bestimmten Grund gemacht. Erstens können Sie den Winkel des Lenkrads relativ zum Mechanismus ändern, um es in eine bestimmte Richtung zu verschieben, was oft beim Zusammenbau der Einzelteile eines Autos erforderlich ist. Darüber hinaus kann durch dieses Design der Komfort der Kabine erhöht werden - der Fahrer kann die Position des Lenkrads in Reichweite und Neigung ändern, um die bequemste Position bereitzustellen.

Zweitens neigt die Verbundlenksäule dazu, bei einem Unfall zu "brechen", was die Verletzungsgefahr des Fahrers verringert. Unterm Strich kann sich der Motor bei einem Frontalaufprall nach hinten bewegen und das Lenkgetriebe schieben. Wäre die Säulenwelle massiv, würde eine Positionsänderung des Mechanismus zum Austritt der Welle mit dem Lenkrad in den Fahrgastraum führen. Im Fall einer zusammengesetzten Säule wird die Bewegung des Mechanismus nur von einer Änderung des Winkels einer Komponente der Welle relativ zur zweiten begleitet, während die Säule selbst stationär bleibt.

Schrägverzahntes Lenkgetriebe

Die Schraubenlenkung vereint folgende Strukturelemente: eine Schraube an der Lenkradwelle; eine entlang der Schraube bewegte Mutter; eine in eine Nuss geschnittene Zahnstange; gezahnter Sektor, der mit der Zahnstange verbunden ist; Lenkzweibein auf der Sektorwelle.

Ein Merkmal des schraubenförmigen Lenkmechanismus ist die Verbindung von Schraube und Mutter mit Kugeln, was zu weniger Reibung und Verschleiß des Paares führt.

Im Prinzip ist die Funktionsweise der Schrägverzahnung ähnlich der Funktionsweise des Schneckengetriebes. Das Drehen des Lenkrads wird von der Drehung der Schraube begleitet, die die darauf aufgesetzte Mutter bewegt. In diesem Fall werden die Kugeln umgewälzt. Die Mutter bewegt mittels einer Zahnstange den Zahnsektor und damit den Lenkarm.

Das schrägverzahnte Lenkgetriebe hat im Vergleich zum Schneckengetriebe einen höheren Wirkungsgrad und realisiert größere Kraftanstrengungen. Diese Art von Lenkgetriebe ist verbaut auf ausgewählten Oberklassewagen, schweren Lkw und Bussen.

Abschluss

Im Allgemeinen ist der Mechanismus eine ziemlich zuverlässige Einheit, die keine Wartung erfordert. Gleichzeitig erfordert die Bedienung der Lenkung des Autos eine rechtzeitige Diagnose, um Fehlfunktionen zu erkennen.

Die Konstruktion dieser Einheit besteht aus vielen Elementen mit beweglichen Gelenken. Und wo es solche Verbindungen gibt, treten im Laufe der Zeit aufgrund des Verschleißes der Kontaktelemente Spielräume auf, die die Steuerbarkeit des Autos erheblich beeinträchtigen können.

Die Komplexität der Lenkungsdiagnose hängt von ihrer Auslegung ab. In Knoten mit Zahnstangenmechanismus müssen also nicht so viele Verbindungen überprüft werden: Spitzen, Zahnradeingriff mit der Zahnstange, Lenksäulenkardan.

Aber bei einem Schneckengetriebe gibt es aufgrund der komplexen Konstruktion des Antriebs viel mehr Diagnosepunkte.

Bei Reparaturarbeiten im Falle einer Fehlfunktion des Gerätes werden die Spitzen bei starkem Verschleiß einfach ausgetauscht. Im Lenkgetriebe kann in der Anfangsphase das Spiel durch Einstellen des Eingriffs beseitigt werden, und wenn dies nicht hilft, indem die Baugruppe mit Reparatursätzen wieder zusammengebaut wird. Die Säulenkardanringe sind ebenso wie die Spitzen einfach austauschbar.

5.3. Lenkvorrichtung und Bedienung

Die Lenksteuerung dient zum Drehen der Vorderräder des Fahrzeugs während der Fahrt und besteht aus einem Lenkgetriebe und einem Lenkmechanismus. Damit die Bewegung der Räder des Autos bei Kurvenfahrt ohne Seitenschlupf erfolgt, müssen die gelenkten Räder in unterschiedlichen Winkeln einschlagen: das innere Rad in einem größeren und das äußere Rad in einem kleineren.

Das Lenkgetriebe dient dazu, die Drehbewegung des Lenkrads in eine Linearbewegung umzuwandeln, die auf die Räder übertragen wird. Für eine geradlinige Bewegung müssen Sie die Drehbewegung des Lenkrads in eine Schwingung des Lenkarms umwandeln oder eine Hin- und Herbewegung der Zahnstange erzeugen. Darüber hinaus bietet das Lenkgetriebe eine Untersetzung, die den Kraftaufwand des Fahrers zum Lenken der Räder reduziert. Dies ist besonders wichtig, wenn das Auto steht oder sich langsam bewegt und das Lenkrad so schwer wie möglich ist.

Die Beziehung zwischen Lenkwinkel und Lenkwinkel wird als Lenkübersetzung bezeichnet. Übersetzungen können konstant oder variabel sein. Eine Lenkung mit konstanter Übersetzung wird als "linear" bezeichnet. Bei der Linearlenkung werden durch eine Drehung des Lenkrads um eine feste Gradzahl die gelenkten Räder in Abhängigkeit von der Getriebeübersetzung in jeder Lenkposition um einen proportionalen Winkel bewegt.

Die Lenkung mit variabler Übersetzung wird als "proportional" bezeichnet. Bei der Proportionallenkung ändert sich die Übersetzung mit jeder Lenkradumdrehung. Im Allgemeinen nimmt mit zunehmendem Lenkwinkel die Änderungsrate des Lenkwinkels zu. Das Übersetzungsverhältnis ist der Lenkwinkel geteilt durch den Lenkwinkel.

Typischerweise liegt das Lenkuntersetzungsverhältnis zwischen 14:1 und 22:1. Übersetzungen zwischen 14:1 und 18:1 erfordern in der Regel eine Servolenkung. Um die Räder zwischen den Endlagen zu bewegen, müssen Sie das Lenkrad 3-4 volle Umdrehungen drehen. Das Lenkgetriebe muss stark genug sein, um den verschiedenen Belastungen, denen es unter verschiedenen Fahrbedingungen ausgesetzt ist, standzuhalten. Der Fahrer sollte keine Erschütterungen durch das Lenkrad spüren, die die Bewegung begleiten.

5.3.1. Lenkmechanismen

Es gibt verschiedene Gestaltungsmöglichkeiten für Lenkgetriebe, aber es gibt zwei Haupttypen:

Lenkgetriebe mit Drehbewegung (Abb. 5.26);

Reis. 5.26. Lenkgetriebe mit Drehbewegung

Lenkgetriebe mit Gleitbewegung (Abb. 5.27).

Reis. 5.27. Schiebe-Lenkgetriebe

Lenkgetriebe mit Drehbewegung

Drehbewegungslenkgetriebe gibt es in verschiedenen Ausführungen:

Lenkgetriebe mit Kugelgewindetrieb;

Lenkgetriebe vom Typ "Schraubmutter" mit Gleitringen;

Schneckenlenkgetriebe;

Schnecken- und Rollenlenkgetriebe;

Lenkgetriebe mit Schnecke und Rollenstift.

In Abb. 5.28 zeigt ein Kugelumlaufspindel-Lenkgetriebe. Es verwendet mehrere Kugeln, die in „Nuten“ zirkulieren, die durch Nuten in der Lenkmutter und auf der Lenkwelle gebildet werden. Wenn sich die Lenkwelle dreht, rollen die Kugeln entlang der "Schienen" und bewirken, dass sich die Lenkmutter auf der Lenkwelle nach oben oder unten bewegt. Der Lenkarm wird durch einen Zahnsektor gedreht, der mit den Zähnen der Lenkmutter kämmt.

Reis. 5.28. Lenkgetriebe mit Kugelgewindetrieb

Die Übersetzung in diesem Lenkgetriebe ist konstant. Kugeln reduzieren die Reibung zwischen beweglichen Teilen, so dass diese Art von Lenkgetriebe praktisch keinem Verschleiß unterliegt. Erhöhtes Spiel im Lenkgetriebe kann in der Regel durch Verstellen der Position der Lenkwelle beseitigt werden.

In Abb. 5.29 zeigt ein Lenkgetriebe mit Schnecke und Rollenbolzen. Sein Design verwendet eine zylindrische Schnecke mit einer ungleichmäßigen Steigung. Wenn sich die Schnecke dreht, bewegt sich der Kegelstift axial entlang der Schnecke. Der Lenkarm ist an einer entsprechenden stiftverbundenen Welle befestigt und kann um 70° gedreht werden. Der Verschleiß der Arbeitselemente dieses Mechanismus ist relativ gering, das Spiel in der Lenkwelle und zwischen Stift und Schnecke ist einstellbar. Durch die ungleichmäßige Steigung der Schnecke ändert sich das Übersetzungsverhältnis des Schnecken- und Rollenbolzenlenkgetriebes proportional.

Reis. 5.29. Lenkgetriebe mit Schnecke und Rollenbolzen

Der Schneckensektor-Lenkmechanismus ist in Abb. 5.30.

Reis. 5.30. Schneckenlenkgetriebe

Bei einem derartigen Lenkgetriebe ist am Ende der Lenkwelle eine Zylinderschnecke vorgesehen, die den Zahnsektor bewegt. Der Vorteil der Schneckenradlenkung besteht darin, dass hohe Übersetzungen von bis zu 22:1 problemlos erreicht werden können. Der Zahnsektor steht in ständigem Eingriff mit der Schnecke, jede Drehung der Lenkwelle bewirkt eine Drehung des Zahnsektors. Der Lenkarm ist am Zahnsektor befestigt und kann um 70° gedreht werden. Der Verschleiß dieser Art von Lenkgetriebe ist aufgrund der Gleitreibung der Arbeitselemente relativ hoch. Der Nachteil der Schneckensektor-Lenkung besteht darin, dass der Fahrer eine erhebliche Kraft auf das Lenkrad aufbringen muss.

In Abb. 5.31 zeigt ein Schrauben-Mutter-Lenkgetriebe mit Gleitringen.

Reis. 5.31. Schraub-Mutter-Lenkgetriebe mit Gleitringen

Dieser Mechanismus ähnelt im Prinzip dem Kugelumlauf-Lenkgetriebe. Seitlich an der Lenkmutter angebrachte Gleitringe übertragen die Bewegung der Mutter auf die Lenkgabel. Das Lenkzweibein, montiert auf der Zweibeinwelle, die sich an der Lenkgabel befindet, dreht sich um 90°. Der Reibungsverschleiß bei dieser Art von Lenkgetriebe ist im Allgemeinen hoch. Das Übersetzungsverhältnis ist konstant.

Reis. 5.32 steht für ein Schnecken-Rollen-Lenkgetriebe.

Reis. 5.32. Schnecken- und Rollenlenkgetriebe

Dieser Lenkmechanismus verwendet eine Rolle anstelle eines Zahnsektors, um die Bewegung von der Schnecke zu übertragen. Die Schnecke dieser Lenkung verjüngt sich zur Mitte hin und nimmt eine sanduhrähnliche Form (Globoid) an. Der Vorteil dieser Schneckenform besteht darin, dass die Rolle um ihre Mitte schwenken kann, was die Größe des Lenkgetriebes reduziert. Der Lenkarm ist an der Rollenwelle befestigt und kann um 90° gedreht werden. Das Übersetzungsverhältnis bleibt konstant. Das erhöhte Spiel kann durch Einstellen der Position der Lenkwelle beseitigt werden.

Verschiebbares Lenkgetriebe

In Abb. 5.33 zeigt ein Lenkgetriebe mit konstanter Steigung - die gebräuchlichste Art von Lenkgetriebe, die in modernen Autos verwendet wird.

Reis. 5.33. Lenkgetriebe mit konstanter Zahnteilung

Zahnstangen- und Ritzel-Lenkmechanismen verwenden ein rotierendes Zahnrad, um eine lineare Bewegung der Zahnstange zu erzeugen. Die Zahnradzähne stehen in ständigem Eingriff mit den Zahnstangenzähnen, und jede Bewegung der Lenksäulenwelle verursacht eine seitliche Bewegung der Zahnstange. Die Bewegung der Zahnstange wird direkt auf die an beiden Enden der Zahnstange angebrachten Lenkstangen übertragen. Zwischen der Zahnstange und den Lenkstangen angeordnete Kugelgelenke ermöglichen eine unabhängige vertikale Bewegung der Lenkstangen. Die Zahnstange wird durch ein federbelastetes Druckstück, das das Spiel zwischen den Zähnen ausgleicht, mit dem Ritzel in Eingriff gehalten. Die Gleitreibung zwischen Zahnstange und Ritzel wirkt stoßdämpfend und absorbiert die bei der Bewegung auftretenden Stöße.

Die Vorteile der Zahnstangenlenkung liegen in der direkten Lenkung. Das Übersetzungsverhältnis ist konstant.

In Abb. 5.34 zeigt eine Zahnstange mit variabler Zahnteilung. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind Gehäuse und Lenkgetriebe nicht dargestellt.

Reis. 5.34. Lenkgetriebe mit variabler Steigung

Die Zahnstangenlenkung mit variabler Steigung funktioniert genauso wie die oben beschriebene Zahnstangenlenkung mit konstanter Steigung. Die Mitte des Racks hat eine größere Steigung als die Kanten. Variable Pitch ermöglicht es, die Lenkübersetzung bei Drehung des Getriebes zu erhöhen. Die Zähne in der Mitte der Zahnstange sorgen bei jeder Umdrehung des Zahnrads für mehr Bewegung für die Zahnstange, was eine relativ große Kraft erfordert. Die Zähne an den Enden der Zahnstange sorgen für weniger Zahnstangenbewegung, was relativ wenig Kraft des Fahrers erfordert. Um diesen Nachteil zu beseitigen, werden in modernen Autos Lenkverstärker eingebaut. Tatsächlich wird bei diesem System der Kraftaufwand umso geringer, je mehr das Lenkrad gedreht wird. Bei Geradeausfahrt ist die Lenkung schwerer als beim Drehen des Lenkrads in die Endstellung, was das Rangieren und Einparken erleichtert.

Die Zahnstangenlenkung mit variabler Steigung hat eine proportional ansteigende Übersetzung.

In Abb. 5.35 (siehe auch Farbeinschub in Abb. CV 5.35) zeigt ein typisches Hydrauliksystem der Servolenkung, ausgestattet mit einer Flüssigkeitspumpe, die dazu dient, dem Hydraulikkreislauf Arbeitsflüssigkeit unter Druck zuzuführen. Die Pumpe kann elektrisch angetrieben sein und sich im Servolenkungsbehälter befinden oder mechanisch vom Motor angetrieben werden.

Reis. 5.35. Servolenkungshydrauliksystem

Mechanische Pumpen sind in der Regel mit einem separaten Flüssigkeitsreservoir ausgestattet. Das von der Pumpe erzeugte Arbeitsfluid gelangt in den Wegeschieber im Lenkgetriebe. Wenn sich die Lenkwelle in gerader Stellung befindet, fließt die Hydraulikflüssigkeit durch das Wege-Schieberventil und kehrt in den Vorratsbehälter zurück. Beim Drehen des Lenkrads leitet der Wegeschieber die Hydraulikflüssigkeit auf die entsprechende Seite des Kolbens, der sich im Zylinder am Ende des Zahnstangenlenkgetriebes befindet. Die mit dem Kolben verbundene Stange ist mit der Zahnstange verbunden, und jeder auf den Kolben einwirkende Druck des Arbeitsfluids hilft, die Zahnstange zu bewegen. Das Arbeitsfluid von der Rückseite wird über das Wege-Schieberventil in den Vorratsbehälter zurückgeführt. Wird das Lenkrad in die andere Richtung gedreht, erfolgt der umgekehrte Vorgang. Fällt die Servolenkung aus, bleibt die mechanische Wirkung des Lenkmechanismus erhalten, es ist jedoch viel mehr Kraft erforderlich.

5.3.2. Lenkantrieb

Das Lenkgetriebe dient dazu, die Kraft des Fahrers über das Lenkrad auf die Lenkräder des Fahrzeugs zu übertragen. Das Lenkgetriebe wandelt die Drehbewegung des Lenkrads in eine Linearbewegung um, die die Lenkgestänge zieht. Die umgewandelte Bewegung wird vom Lenkgetriebe auf das Lenkgetriebe übertragen. Kugelgelenke an den Enden der Längs- und Querlenker bieten die Möglichkeit beliebiger Dreh- und Drehbewegungen im Antrieb. Die Anordnung und Anzahl der Spurstangen im Lenkgetriebe hängt von der Achs- und Fahrwerksausführung ab.

Anordnungsoptionen für Lenkantrieb

Die einfachste Ausführung des Lenkantriebs ist eine einteilige Spurstange, die vom Lenker bewegt wird (Abb.5.36). Das Zweibein drückt oder zieht die Lenkstange, um einen Hebel zu bewegen, der mit dem Drehpunkt am Achsschenkel verbunden ist. Eine Spurstange verbindet beide Drehgelenke an den Achsschenkeln der Vorderräder des Fahrzeugs. Jede Bewegung eines der Drehgelenke wird über die Lenkstange auf das Gelenk am gegenüberliegenden Achsschenkel übertragen.

Reis. 5.36. Lenkgetriebe mit einteiliger Spurstange

Ein derartiger Lenkantrieb wird üblicherweise bei Fahrzeugen mit Starrachse eingesetzt, bei denen sich der Abstand zwischen den Achsschenkeln nicht ändert. Kugelgelenke werden verwendet, um die Längslenkstange mit den Achsschenkelhebeln zu verbinden.

In Abb. 5.37 zeigt eine modifizierte Version einer einteiligen Lenkstange - ein Lenkgetriebe mit einer zweiteiligen Lenkstange, die durch den Lenkarm bewegt wird. Der Lenker zieht oder drückt zwei separate Spurstangen, die über Kugelgelenke mit den Achsschenkeln verbunden sind. Durch das Bewegen der Lenkstangen werden die Drehgelenke an den Achsschenkeln gedreht. Ein derartiges Lenkgetriebe wird üblicherweise bei Fahrzeugen mit Einzelradaufhängung verwendet, bei denen sich die Drehgelenke unabhängig voneinander bewegen können.

Reis. 5.37. Lenkgetriebe mit zweiteiliger Spurstange

Der Lenkantrieb mit dreiteiliger Lenkstange, die vom Lenkarm bewegt wird, ist in Abb. 5.38. Diese Lenkstange hat einen Pendelarm, der die Lenkbewegung auf die gegenüberliegende Fahrzeugseite überträgt. Lenkgetriebe dieser Art werden in Fahrzeugen mit Einzelradaufhängung verwendet, jedoch ist diese Ausführungsvariante mit hohen Kosten verbunden.

Reis. 5.38. Lenkgetriebe mit dreiteiliger Spurstange

Das dreiteilige Lenkgestänge bietet höchste Präzision und maximale Lenkkontrolle. Beim Fahren auf unebenen Straßen werden Stöße über das Lenkgetriebe und die Lenkung auf den Fahrer übertragen. Um diese Stöße abzumildern, ist am Lenkgetriebe ein Stoßdämpfer verbaut. Lenkungsdämpfer können in jede Art von Lenkgetriebe eingebaut werden (Abb. 5.39), werden aber bei Fahrzeugen mit Zahnstangenlenkung selten verwendet. Der Lenkungsdämpfer hilft, erhöhten Lenkkräften und unbeabsichtigten Lenkradbewegungen entgegenzuwirken.

Reis. 5.39. Lenkungsdämpfer

In Abb. 5.40 zeigt Lenkantriebe mit zweiteiligen Lenkstangen einer beweglichen Zahnstange. Die Zahnstangenlenkung verwendet zwei Spurstangen, um die Lenkwirkung auf die Achsschenkel zu übertragen.

Reis. 5.40. Lenkgetriebe mit zweiteiligen Lenkstangen

Es gibt auch Lenkstangen zum Anschluss an die Achsschenkel. Sie verwenden Lenkantriebe ähnlicher Bauart. Die geradlinige Bewegung der Zahnstange wird über das Kugelgelenk auf die Lenkstangen übertragen.

5.3.3. Diagnose und Wartung von Vorder-, Hinterradaufhängung und Lenkung

Störungen und Abhilfen

Das Spiel des Lenkrads ist im Fahrzeughandbuch angegeben. Erhöhtes Spiel wird durch Schwenken des Lenkrads erkannt. Es kann mehrere Gründe für sein Auftreten geben:

Lösen der Muttern, die die Kugelgelenke der Lenkstangen sichern;

Erhöhtes Spiel der Kugelgelenke der Lenkstangen;

Erhöhtes Spiel der Kugelgelenke der vorderen Querlenker;

Spiel durch Verschleiß der Vorderradlager;

Spiel durch Verschleiß an den Lenkgetriebezähnen;

Spiel in der elastischen Kupplung, die das Lenkgetriebe mit der Lenkradwelle verbindet;

Spiel in den Lagern der Lenkwelle des Lenkrads.

Um die Fehlfunktion zu beheben, ist es notwendig, den festen Sitz aller Befestigungselemente zu überprüfen und die verschlissenen Teile zu ersetzen.

Geräusche (Klopfen) in der Lenkung können folgende Ursachen haben:

Lösen der Muttern, die die Kugelgelenke der Lenkstangen sichern;

Vergrößern des Abstands zwischen Schienenanschlag und Mutter;

Lockerung der Befestigungsmuttern des Lenkgetriebes sowie alle oben genannten Fehlfunktionen.

Enge Lenkraddrehung:

Beschädigung des Lagers der oberen Stütze der Lenkradwelle;

Senken des Luftdrucks in den Reifen der Vorderräder;

Beschädigung von Teilen des Teleskopgestells und der Radaufhängung;

Fehlfunktion der Servolenkungspumpe;

Eindringen von Fremdkörpern in die Lenkhydraulik;

Erhöhter Ölstand im Vorratsbehälter der Lenkungspumpe;

Abgenutzte oder beschädigte Lenkgetriebe- und Pumpenmanschetten;

Verschlissene Hydraulikschläuche.

Um Fehler zu beheben, ist es notwendig, den festen Sitz aller Befestigungselemente zu überprüfen und verschlissene Komponenten und Teile zu ersetzen, sowie den Servolenkungsflüssigkeitsstand zu überprüfen und verschlissene und beschädigte Servolenkungsteile zu ersetzen.