Stuurhuis - werkingsprincipe en ontwerp
Inhoud
Van alle soorten stuurinrichtingen neemt tandheugel een speciale plaats in, al was het maar omdat het het meest voorkomt in het ontwerp van personenauto's. Met een aantal voordelen heeft de rail, en zo wordt hij gewoonlijk kort genoemd op basis van het gebruik van het hoofdonderdeel, praktisch alle andere schema's verdrongen.
Kenmerken van het gebruik van rails
De rail zelf is een verschuifbare stalen staaf met een getande inkeping. Vanaf de zijkant van de tanden wordt er een aandrijftandwiel tegenaan gedrukt. De as van de stuurkolom is met spiebanen verbonden met de rondselas. Spiraalvormige tandwieloverbrenging wordt meestal gebruikt, omdat deze stil is en aanzienlijke belastingen kan overbrengen.
Wanneer het stuur wordt gedraaid, beweegt de bestuurder, in samenwerking met de stuurbekrachtiging, de tandheugel in de gewenste richting. De uiteinden van de rail door de kogelgewrichten werken op de stuurstangen. In het gedeelte van de stangen zijn schroefdraadkoppelingen voor teenafstelling en stuurkogelpunten geïnstalleerd. Uiteindelijk wordt de aandrijfkracht via de zwenkarm overgebracht op het gewricht, de naaf en het stuur aan elke kant. De configuratie is zo ontworpen dat het rubber niet in het contactvlak glijdt en elk wiel langs een boog met de gewenste straal beweegt.
De samenstelling van de tandheugelbesturing
Een typisch mechanisme omvat:
- een behuizing waarin alle onderdelen zich bevinden, voorzien van nokken voor bevestiging aan een motorscherm of frame;
- tandheugel;
- glijlagers waarop de rail rust tijdens het rijden;
- ingaande as, meestal geplaatst in rol(naald)lagers;
- een inrichting voor het afstellen van de spleet in aangrijping van een veerbelaste kraker en een stelmoer;
- trekstang laarzen.
Soms is het mechanisme uitgerust met een externe demper, ontworpen om een van de nadelen van het tandheugelmechanisme te minimaliseren: een te sterke overdracht van schokken op het stuur van wielen die op ongelijke wielen vallen. De demper is een horizontaal gemonteerde telescopische schokdemper, vergelijkbaar met die in ophangingen. Aan het ene uiteinde is het verbonden met de rail en aan het andere uiteinde met het subframe. Alle schokken worden gedempt door de hydraulische schokdempers.
De eenvoudigste mechanismen die op de lichtste auto's worden gebruikt, hebben geen stuurbekrachtiging. Maar de meeste rails hebben het in hun samenstelling. De hydraulische boosteractuator is geïntegreerd in de tandheugelbehuizing, alleen de fittingen voor het aansluiten van de hydraulische leidingen aan de rechter- en linkerkant van de zuiger komen naar buiten.
De verdeler in de vorm van een plunjerklep en een deel van de torsiestaaf is ingebouwd in het lichaam van de ingaande as van het tandheugelmechanisme. Afhankelijk van de grootte en richting van de inspanning van de bestuurder, door de torsiestaaf te draaien, opent de spoel naar de linker of rechter hydraulische cilinderfittingen, waardoor er druk ontstaat en de bestuurder de rail kan verplaatsen.
Soms zijn elementen van een elektrische versterker ook ingebouwd in het tandheugelmechanisme als deze zich niet op de stuurkolom bevindt. Directe railaandrijving heeft de voorkeur. In dit geval heeft de tandheugel een elektromotor met een tandwielkast en een tweede aandrijftandwiel. Het werkt parallel met de hoofdmotor langs een aparte versnellingsinkeping op de rail. De richting en grootte van de kracht worden bepaald door de elektronische regeleenheid, die een signaal ontvangt van de torsiedraaisensor van de ingaande as en een vermogensstroom naar de elektromotor genereert.
Voor- en nadelen van een mechanisme met een rail
Een van de voordelen zijn:
- hoge precisie besturing;
- gemak om de transparantie van het stuur te waarborgen, zelfs uitgerust met een versterker;
- de compactheid van de montage en de eenvoud van de ontwerplay-out op het gebied van het motorscherm;
- lichtgewicht en relatief lage kosten;
- goede compatibiliteit met zowel verouderde hydraulische boosters als moderne EUR;
- bevredigende onderhoudbaarheid, reparatiesets worden geproduceerd;
- niet veeleisend voor smering en frequent onderhoud.
Er zijn ook nadelen:
- fundamenteel hoge transparantie van het stuur bij gebruik op oneffen wegen, bij afwezigheid van dempers en hogesnelheidsversterkers, kan de bestuurder gewond raken;
- geluid in de vorm van stoten bij het werken met een grotere opening, wanneer slijtage ongelijkmatig optreedt, kan de opening niet worden aangepast.
De combinatie van voor- en nadelen bij de werking van het tandheugelmechanisme bepaalt de reikwijdte ervan - dit zijn auto's, inclusief sportwagens, die voornamelijk op goede wegen met hoge snelheden worden gebruikt. In dit geval presteert het rack op de beste manier en loopt het voor op alle andere stuurschema's op het gebied van consumentenkwaliteiten.
Onderhoud van het mechanisme wordt soms uitgevoerd om de opening te verkleinen wanneer er stoten optreden. Helaas is dit vanwege de hierboven beschreven redenen voor ongelijkmatige slijtage niet altijd mogelijk. In dergelijke gevallen wordt het mechanisme als geheel vervangen, vaak door een in de fabriek gerestaureerd exemplaar. Het gebruik van reparatiesets elimineert alleen stoten in lagers en steunbussen, maar niet slijtage van het tandwielpaar. Maar over het algemeen is de levensduur van het mechanisme vrij hoog en zijn de kosten van nieuwe onderdelen redelijk acceptabel.
