Hoe worden moderne auto's bestuurd?
De meeste mensen die in een auto hebben gezeten, zijn bekend met het stuur en waarvoor het wordt gebruikt. De meeste mensen die uit een auto zijn geweest, zijn bekend met voorwielen en het feit dat ze naar links of rechts kunnen draaien. Weinig mensen weten echt hoe het stuur en de voorwielen met elkaar verbonden zijn, en nog minder mensen zijn zich bewust van de precieze techniek die nodig is om een moderne auto zo voorspelbaar en consistent te laten rijden. Dus wat maakt het allemaal werken?
Van boven naar beneden
Moderne voertuigen gebruiken een stuursysteem dat tandheugelbesturing wordt genoemd.
Het stuur bevindt zich voor de bestuurdersstoel en is verantwoordelijk voor het geven van feedback aan de bestuurder over wat de wielen doen, en stelt de bestuurder ook in staat om te bepalen in welke richting de wielen wijzen door aan het stuur te draaien. Ze zijn er in vele soorten en maten, en sommige bevatten airbags en bedieningselementen voor andere voertuigsystemen.
Een as, correct de stuuras genoemd, loopt van het stuur door de firewall van de auto. Veel nieuwe auto's hebben stuurassen die breken bij een ongeval, waardoor ernstig letsel bij de bestuurder wordt voorkomen.
Bij een voertuig met hydraulische stuurbekrachtiging komt de stuuras op dit punt rechtstreeks in de roterende klep. De roterende klep opent en sluit terwijl deze draait, zodat hydraulische vloeistof onder druk de stuuras kan helpen bij het draaien van het rondsel. Dit vergemakkelijkt de handling aanzienlijk, vooral bij lage snelheden en bij stilstand.
- Hydraulische stuurbekrachtiging maakt gebruik van een hydraulische pomp die wordt aangedreven door een riem die is verbonden met de motor van het voertuig. De pomp brengt de hydraulische vloeistof onder druk en de hydraulische leidingen lopen van de pomp naar een roterende klep aan de basis van de stuuras. Veel chauffeurs geven de voorkeur aan dit type stuurbekrachtiging, zowel vanwege de praktische bruikbaarheid als vanwege de feedback die het de bestuurder geeft. Om deze reden hebben de meeste sportwagens al tientallen jaren geen of geen hydraulische stuurbekrachtiging. Recente ontwikkelingen op het gebied van elektrische stuurbekrachtiging hebben echter een nieuw tijdperk van sportwagens met elektrische stuurbekrachtiging ingeluid.
Als het voertuig in plaats daarvan een elektromotor langs de stuuras heeft, is het voertuig uitgerust met elektrische stuurbekrachtiging. Dit systeem biedt een grote flexibiliteit bij het kiezen waar de elektromotor moet worden geïnstalleerd, waardoor het ideaal is voor het achteraf inbouwen van oudere voertuigen. Dit systeem vereist ook geen hydraulische pomp.
- Elektrische stuurbekrachtiging maakt gebruik van een elektromotor om de stuuras of het rondsel rechtstreeks te laten draaien. Een sensor langs de stuuras bepaalt hoe hard de bestuurder aan het stuur draait en bepaalt soms ook hoeveel kracht er werd uitgeoefend om het stuur te draaien (bekend als snelheidsgevoeligheid). De computer van de auto verwerkt deze gegevens vervolgens en oefent de juiste kracht uit op de elektromotor om de bestuurder te helpen de auto in een oogwenk te besturen. Hoewel dit systeem schoner is en minder onderhoud vereist dan een hydraulisch systeem, zeggen veel chauffeurs dat de elektrische stuurbekrachtiging te onoverzichtelijk aanvoelt en in veel gevallen te veel kan helpen. Elektrische stuurbekrachtigingssystemen verbeteren echter met elk modeljaar, dus deze reputatie verandert.
Als er aan het uiteinde van de stuuras niets anders is dan het aandrijftandwiel, heeft de auto geen stuurbekrachtiging. De versnelling bevindt zich boven het stuurhuis.
- Het stuurhuis is een lange metalen staaf die evenwijdig aan de vooras loopt. De tanden, die in een rechte lijn langs de bovenkant van de tandheugel zijn gerangschikt, sluiten perfect aan op de tanden van het aandrijftandwiel. Het tandwiel draait en beweegt het stuurhuis horizontaal naar links en rechts tussen de voorwielen. Dit samenstel is verantwoordelijk voor het omzetten van de rotatie-energie van het stuur in beweging naar links en naar rechts, handig voor het parallel bewegen van de twee wielen. De grootte van het rondsel ten opzichte van het stuurhuis bepaalt hoeveel omwentelingen van het stuur nodig zijn om de auto een bepaalde hoeveelheid te laten draaien. Een kleinere versnelling betekent een lichtere spin van het wiel, maar meer toeren om de wielen helemaal te laten draaien.
Aan beide uiteinden van het stuurhuis zitten trekstangen
- Stropdassen zijn lange, dunne verbindingsstukken die alleen heel sterk hoeven te zijn als ze ingedrukt of getrokken worden. Een kracht onder een andere hoek zou de staaf gemakkelijk kunnen buigen.
De trekstangen zijn aan beide zijden verbonden met de fusee en de fusees regelen de wielen om achter elkaar naar links en rechts te draaien.
Het ding om in gedachten te houden over het stuursysteem is dat het niet het enige systeem in de auto is dat precies op snelheid moet worden gereden. Het veersysteem maakt ook vrij veel beweging, waardoor het voor een draaiende auto die over een hobbelige ondergrond gaat beter is om de voorwielen heen en weer en op en neer tegelijk te kunnen bewegen. Dit is waar kogelgewrichten binnenkomen. Dit gewricht lijkt op een kogelgewricht op het menselijk skelet. Dit onderdeel zorgt voor bewegingsvrijheid, waardoor zeer dynamische stuur- en veersystemen samen kunnen werken.
Onderhoud en andere zorgen
Met zoveel bewegingen om onder veel kracht te controleren, kan het stuursysteem echt tegen een stootje. De onderdelen zijn ontworpen om het gewicht te dragen van een auto die op topsnelheid scherp draait. Als er uiteindelijk iets misgaat en fout gaat, is dat meestal te wijten aan langdurige slijtage. Sterke stoten of botsingen kunnen componenten ook merkbaarder breken. Een gebroken spoorstang kan ervoor zorgen dat het ene wiel draait en het andere recht blijft staan, wat een heel slecht scenario is. Een versleten kogelgewricht kan piepen en het sturen een beetje onhandig maken. Wanneer zich een probleem voordoet, moet u het onmiddellijk laten controleren om de veiligheid en rijeigenschappen van het voertuig te garanderen.
