Het apparaat, typen en werkingsprincipe van het stuurhuis

Het stuurhuis is de basis van de besturing van het voertuig, met behulp waarvan de bestuurder de wielen van de auto in de gewenste richting stuurt. Zelfs als u uw auto niet zelf gaat repareren, zal het nuttig zijn om te begrijpen hoe het stuurhuis is ontworpen en hoe dit mechanisme werkt, omdat u, als u de sterke en zwakke punten kent, voorzichtiger met een auto of jeep kunt rijden, de levensduur ervan om te repareren.

De motor is het hart van de auto, maar het is de stuurinrichting die bepaalt waar hij heen gaat. Daarom moet elke bestuurder op zijn minst in algemene termen begrijpen hoe het stuurhuis van zijn auto is ontworpen en wat het doel ervan is.

Van roeispaan tot rek - de evolutie van het stuurmechanisme

In de oudheid, toen de mens nog maar net begonnen was land en water te verkennen, maar het wiel nog niet de basis van zijn mobiliteit was geworden, werden vlotten en boten het belangrijkste middel om goederen over lange afstanden (meer dan een dagreis) te verplaatsen. Deze voertuigen dreven op het water, bewogen als gevolg van verschillende krachten, en om ze te besturen gebruikten ze het eerste stuurapparaat: een roeispaan die in het water werd neergelaten, die zich aan de achterkant van het vlot of de boot bevindt. De efficiëntie van een dergelijk mechanisme was iets boven nul, en er waren aanzienlijke fysieke kracht en uithoudingsvermogen nodig om het vaartuig in de gewenste richting te sturen.

Naarmate de schepen groter en groter werden, vereiste het werken met de stuurriem steeds meer fysieke kracht. Daarom werd het vervangen door een stuurwiel, dat het roerblad door een systeem van katrollen liet draaien. Dat wil zeggen dat het het eerste stuurmechanisme ter wereld was. geschiedenis. De uitvinding en verspreiding van het wiel leidden tot de ontwikkeling van het vervoer over land, maar de belangrijkste drijvende kracht ervan waren dieren (paarden of stieren), dus in plaats van een controlemechanisme werd training gebruikt, dat wil zeggen voor een bepaalde actie van de bestuurder, de dieren draaiden de goede kant op.

De uitvinding van de stoominstallatie en de verbrandingsmotor maakte het mogelijk om van trekdieren af ​​te komen en landvoertuigen echt te mechaniseren, waarna ze er meteen een stuursysteem voor moesten uitvinden, dat volgens een ander principe werkt. Aanvankelijk gebruikten ze de eenvoudigst mogelijke apparaten, daarom vereiste het besturen van de eerste auto's een enorme fysieke kracht, daarna schakelden ze geleidelijk over op verschillende versnellingsbakken, waardoor de draaikracht op de wielen toenam, maar ze gedwongen werden intensiever aan het stuur te draaien.

Een ander probleem met het stuurmechanisme dat overwonnen moest worden, hield verband met de noodzaak om de wielen onder verschillende hoeken te draaien. Het traject van het wiel aan de binnenkant ten opzichte van de bocht verloopt langs een kleinere straal, wat betekent dat het sterker moet worden gedraaid dan het wiel aan de buitenkant. Bij de eerste auto's was dit niet het geval, waardoor de voorwielen veel sneller versleten waren dan de achterwielen. Toen ontstond er inzicht in de toespoorhoek, en het was mogelijk deze te bereiken door gebruik te maken van het principe van de aanvankelijke afwijking van de wielen ten opzichte van elkaar. Bij rechtuit rijden heeft dit vrijwel geen effect op de banden, maar bij het nemen van bochten vergroot het de stabiliteit en bestuurbaarheid van de auto en vermindert het ook de slijtage van het bandenprofiel.

Het eerste volwaardige bedieningselement was de stuurkolom (later werd deze term niet toegepast op de versnellingsbak, maar op het mechanisme dat het bovenste deel van de samengestelde stuuras vasthoudt), maar de aanwezigheid van slechts één tweepoot vereiste een complexe systeem voor het overbrengen van de draaikracht op beide wielen. Het hoogtepunt van de evolutie van dergelijke mechanismen was een nieuw type eenheid, het 'stuurhuis' genoemd; het werkt ook volgens het principe van een versnellingsbak, dat wil zeggen dat het het koppel verhoogt, maar, in tegenstelling tot de kolom, kracht overbrengt naar beide fronten wielen in één keer.

Algemene layout

Dit zijn de belangrijkste onderdelen die de basis vormen van het stuurhuisontwerp:

• versnelling;
• rek;
• stop (klemmechanisme);
• het lichaam;
• oliekeerringen, bussen en helmknoppen.

Doorsnede van het stuurhuis

Dit patroon is inherent aan de rekken van elke auto. Daarom begint het antwoord op de vraag "hoe werkt het stuurhuis" altijd met deze lijst, omdat deze de algemene structuur van de eenheid laat zien. Daarnaast zijn er op internet veel foto's en video's geplaatst waarop zowel het uiterlijk van het blok als de binnenkant te zien zijn en die in de lijst zijn opgenomen.

Versnelling

Dit onderdeel is een as met schuine of rechte tanden erop, voorzien van lagers aan beide uiteinden. Deze configuratie zorgt voor een constante positie ten opzichte van de carrosserie en het rek bij elke stuurwielpositie. Een as met schuine tanden staat schuin op het rek, waardoor deze duidelijk in de rechte tanden op het rek grijpen; op auto's uit de jaren 80 - 90 van de vorige eeuw werd een as met rechte tanden geïnstalleerd, zo'n onderdeel is gemakkelijker te vervaardigen, maar de levensduur is merkbaar korter. Ondanks het feit dat de werkingsprincipes van rechte en spiraalvormige versnellingsbakken hetzelfde zijn, is deze laatste betrouwbaarder en niet gevoelig voor vastlopen, en daarom is hij de belangrijkste geworden in stuurmechanismen.

Op alle auto's die sinds het laatste decennium van de vorige eeuw zijn geproduceerd, zijn alleen spiraalvormige assen geïnstalleerd, dit vermindert de belasting op de contactoppervlakken en verlengt de levensduur van het hele mechanisme, wat vooral belangrijk is voor rekken die niet zijn uitgerust met een hydraulische (stuurbekrachtiging) of elektrische (elektrische stuurbekrachtiging) versterker. Het rechte aandrijfmechanisme was populair in de USSR en de Russische Federatie; het werd geïnstalleerd op de eerste versies van de stuurmechanismen van auto's met voorwielaandrijving, maar na verloop van tijd werd deze keuze verlaten ten gunste van een spiraalvormig onderdeel, omdat zo’n versnellingsbak betrouwbaarder is en minder inspanning kost om het stuur te laten draaien.

De diameter van de as en het aantal tanden zijn zo gekozen dat 2,5 à 4 omwentelingen van het stuur nodig zijn om de wielen volledig van uiterst rechts naar uiterst links te draaien en omgekeerd. Deze overbrengingsverhouding zorgt voor voldoende kracht op de wielen en zorgt ook voor feedback, waardoor de bestuurder “de auto kan voelen”, dat wil zeggen: hoe moeilijker de rijomstandigheden, hoe meer moeite hij moet doen om de wielen in de gewenste hoek te draaien. Eigenaren van voertuigen met een stuurhuis en die hun auto liever zelf repareren, plaatsen vaak reparatierapporten op internet en voorzien hen van gedetailleerde foto's, inclusief de aandrijfversnelling.

Het aandrijftandwiel is met de stuurkolom verbonden door een composietas met cardanassen, een veiligheidselement dat tot doel heeft de bestuurder te beschermen tegen een botsing met het stuur in de borst. Bij een botsing vouwt een dergelijke as op en brengt geen kracht over op het passagierscompartiment, wat een ernstig probleem was bij auto's uit de eerste helft van de vorige eeuw. Daarom bevindt deze versnelling zich bij rechtshandige en linkshandige auto's anders, omdat het rek zich in het midden bevindt en de versnelling zich aan de stuurzijde bevindt, dat wil zeggen helemaal aan de rand van de eenheid.

lat

Het heugel zelf is een ronde staaf van gehard staal, aan het ene uiteinde bevinden zich tanden die overeenkomen met het aandrijftandwiel. Gemiddeld is de lengte van het tandwieldeel 15 cm, wat voldoende is om de voorwielen van extreem rechts naar extreem links te laten draaien en omgekeerd. Aan de uiteinden of in het midden van het rek zijn draadgaten geboord voor het bevestigen van stuurstangen. Wanneer de bestuurder aan het stuur draait, beweegt het aandrijftandwiel het tandheugel in de juiste richting, en dankzij een vrij grote overbrengingsverhouding kan de bestuurder de bewegingsrichting van het voertuig aanpassen met een nauwkeurigheid van een fractie van een graad.

Stuurhuis

Voor de effectieve werking van een dergelijk mechanisme is de tandheugel bevestigd met een bus en een klemmechanisme, waardoor deze naar links en rechts kan bewegen, maar wordt voorkomen dat deze van het aandrijftandwiel af beweegt.

Klemmechanisme

Bij het rijden op oneffen terrein ondervindt de stuurversnellingsbak (tandheugel/rondselpaar) lasten die de neiging hebben de afstand tussen beide elementen te veranderen. Een stijve fixatie van het rek kan leiden tot vastlopen en het onvermogen om het stuur te draaien en daardoor de manoeuvre uit te voeren. Daarom is een stijve bevestiging alleen toegestaan ​​aan één kant van de behuizing van de unit, op afstand van het aandrijftandwiel, maar aan de andere kant is er geen stijve bevestiging en kan het rek een beetje "spelen", bewegend ten opzichte van het aandrijftandwiel. Dit ontwerp zorgt niet alleen voor een kleine hoeveelheid speling, waardoor wordt voorkomen dat het mechanisme vastloopt, maar zorgt ook voor sterkere feedback, waardoor de handen van de bestuurder de weg beter kunnen voelen.

Het werkingsprincipe van het klemmechanisme is als volgt: een veer met een bepaalde kracht drukt de tandheugel tegen het tandwiel, waardoor een stevige aangrijping van de tanden wordt gegarandeerd. De kracht die door de wielen wordt overgebracht en de tandheugel tegen het tandwiel drukt, wordt door beide onderdelen gemakkelijk verdragen, omdat ze van gehard staal zijn gemaakt. Maar de kracht die in de andere richting wordt gericht, dat wil zeggen dat beide elementen van elkaar af bewegen, wordt gecompenseerd door de stijfheid van de veer, zodat de tandheugel iets van het tandwiel af beweegt, maar dit heeft geen invloed op de aangrijping van beide delen.

Na verloop van tijd verliest de veer van dit mechanisme zijn stijfheid en schuurt het inzetstuk van zacht metaal of duurzaam plastic tegen het rek, wat leidt tot een afname van de efficiëntie van het indrukken van het tandheugelpaar. Als de onderdelen zich in een normale toestand bevinden, wordt de situatie gecorrigeerd door het aandraaien, de veer met een moer tegen de beweegbare stang te drukken en de juiste klemkracht te herstellen. Autoreparatiespecialisten plaatsen vaak foto's van zowel beschadigde delen van dit mechanisme als de beugels in hun rapporten, die vervolgens op verschillende autoportals worden geplaatst. Als de slijtage van onderdelen een gevaarlijk niveau heeft bereikt, worden ze vervangen door nieuwe, waardoor de normale werking van het hele mechanisme wordt hersteld.

behuizing

De behuizing van de eenheid is gemaakt van een aluminiumlegering en is ook uitgerust met verstijvingsribben, waardoor het mogelijk was om het gewicht zoveel mogelijk te verminderen zonder kracht en stijfheid te verliezen. De sterkte van de carrosserie is voldoende om ervoor te zorgen dat de belastingen die tijdens het rijden ontstaan, zelfs op oneffen terrein, deze niet beschadigen. Tegelijkertijd zorgt de indeling van de interne ruimte van de carrosserie voor een efficiënte werking van het gehele stuurmechanisme. Ook heeft de behuizing gaten voor bevestiging aan de carrosserie, waardoor alle stuurelementen bij elkaar worden gebracht, waardoor hun gecoördineerde werking wordt gegarandeerd.

Oliekeerringen, bussen en laarzen

De tussen de behuizing en het rek geïnstalleerde bussen zijn zeer slijtvast en zorgen er ook voor dat de stang gemakkelijk in de behuizing kan worden verplaatst. Oliekeerringen beschermen het gesmeerde gebied van het mechanisme, dat wil zeggen de ruimte rond het aandrijftandwiel, voorkomen verlies van smeermiddel en isoleren het ook tegen stof en vuil. Laarzen beschermen de open delen van het lichaam waar de trekstangen doorheen gaan. Afhankelijk van het model van de machine worden ze aan de uiteinden of in het midden van het rek bevestigd; in ieder geval zijn het de helmknoppen die de open delen van het lichaam beschermen tegen het binnendringen van stof en vuil.

Wijzigingen en typen

Ondanks het feit dat het rek aan het begin van zijn verschijning het beste type stuurmechanisme was, heeft de ontwikkeling van de technologie fabrikanten ertoe aangezet dit apparaat verder aan te passen. Omdat de basismechanismen niet zijn veranderd sinds het uiterlijk van de eenheid, evenals het ontwerp en het werkingsschema ervan, hebben fabrikanten hun inspanningen gericht op het vergroten van de efficiëntie door verschillende versterkende apparaten te installeren.

De eerste was een hydraulische booster, met als belangrijkste voordeel de eenvoud van het ontwerp met extreme eisen aan een goede werking, omdat stuurhuizen met stuurbekrachtiging het draaien naar de maximale hoek bij hoge motortoerentallen niet tolereerden. Het grootste nadeel van de stuurbekrachtiging was de afhankelijkheid van de motor, omdat het de injectiepomp is die erop is aangesloten. Het werkingsprincipe van dit apparaat is dat wanneer het stuur wordt gedraaid, de hydraulische verdeler vloeistof aan een van de twee kamers levert, en wanneer de wielen de overeenkomstige draai bereiken, stopt de vloeistoftoevoer. Dankzij dit ontwerp wordt de kracht die nodig is om de wielen te laten draaien verminderd zonder feedback te verliezen, waardoor de bestuurder effectief stuurt en de weg voelt.

De volgende stap was de ontwikkeling van een elektrisch stuurhuis (ESR), maar de eerste modellen van deze apparaten veroorzaakten veel kritiek, omdat er vaak valse alarmen optraden, waardoor de auto spontaan draaide tijdens het rijden. De rol van de distributeur werd immers gespeeld door een potentiometer, die om verschillende redenen niet altijd de juiste informatie opleverde. Na verloop van tijd werd dit defect vrijwel volledig geëlimineerd, waardoor de EUR qua besturingsbetrouwbaarheid op geen enkele manier onderdoet voor de stuurbekrachtiging. Sommige autofabrikanten maken al gebruik van elektrische hydraulische stuurbekrachtiging, die de voordelen van elektrische en hydraulische apparaten combineert, maar ook de nadelen ervan mist.

Daarom wordt tegenwoordig de volgende indeling in soorten stuurhuizen geaccepteerd:

• eenvoudig (mechanisch) - bijna nooit gebruikt vanwege het lage rendement en de noodzaak om grote inspanningen te leveren om de wielen op hun plaats te draaien;
• met hydraulische booster (hydraulisch) - zijn een van de meest populaire vanwege hun eenvoudige ontwerp en hoge onderhoudbaarheid, maar de booster werkt niet als de motor is uitgeschakeld;
• met elektrische booster (elektrisch) - zijn ook een van de meest populaire, waarbij eenheden geleidelijk worden vervangen door stuurbekrachtiging, omdat ze zelfs werken als de motor is uitgeschakeld, hoewel het probleem van willekeurige handelingen nog niet volledig is geëlimineerd;
• met een elektrische hydraulische booster, die de voordelen van beide voorgaande typen combineert, dat wil zeggen dat ze zelfs werken als de motor is uitgeschakeld en de bestuurder niet "behagen" met willekeurige activeringen.

stuurhuis met EUR

Dankzij dit classificatieprincipe kan de eigenaar of potentiële koper van een personenauto onmiddellijk alle voor- en nadelen van de besturing van een bepaald model beoordelen.

Uitwisselbaarheid

Autofabrikanten produceren bijna nooit tandheugelstuurmechanismen, met uitzondering van AvtoVAZ, maar zelfs daar werd dit werk overgedragen aan partners, dus als dit apparaat ernstig defect is en reparatie niet rendabel is, is het noodzakelijk om niet alleen het model te kiezen , maar ook de fabrikant van dit mechanisme. Een van de leiders op deze markt is het bedrijf ZF, dat gespecialiseerd is in de productie van allerlei soorten eenheden, van automatische transmissies tot stuurmechanismen. In plaats van een ZF-rail kun je een goedkope Chinese analoog nemen, omdat hun ontwerp en afmetingen hetzelfde zijn, maar deze zal niet lang meegaan, in tegenstelling tot het originele apparaat. Vaak zijn auto's die ouder zijn dan 10 jaar uitgerust met rekken van andere fabrikanten, wat wordt bevestigd door foto's van hun markeringen die op internet zijn geplaatst.

Vaak installeren garagevakmensen stuurhuizen van buitenlandse auto's, bijvoorbeeld verschillende Toyota-modellen, op binnenlandse auto's. Een dergelijke vervanging vereist een gedeeltelijke herwerking van de achterwand van de motorruimte, maar de auto krijgt een veel betrouwbaardere eenheid die in alle opzichten superieur is aan AvtoVAZ-producten. Als het rek van dezelfde Toyota ook nog eens is voorzien van een elektrische of hydraulische booster, dan benadert zelfs de oude Negen qua comfort opeens buitenlandse auto's uit dezelfde periode.

Grote fouten

Het ontwerp van het stuurhuis is zodanig dat dit mechanisme een van de meest betrouwbare in een auto is, en de meeste storingen houden verband met slijtage (schade) van verbruiksartikelen, of met verkeersincidenten, dat wil zeggen verkeersongevallen of ongevallen. Meestal moeten reparateurs laarzen en oliekeerringen vervangen, evenals versleten tandheugels en aandrijftandwielen, waarvan de kilometerstand meer dan honderdduizenden km bedraagt. Je moet ook het klemmechanisme periodiek vastdraaien, wat te wijten is aan het ontwerp van het stuurmechanisme, maar voor deze actie zijn geen vervanging van onderdelen vereist. Veel minder vaak moet de behuizing van deze eenheid, die is gebarsten als gevolg van een ongeval, worden vervangen; in dit geval worden het bruikbare rek, het tandwiel en het klemmechanisme overgebracht naar de donorbehuizing.

Veel voorkomende redenen voor het repareren van dit apparaat zijn:

• stuurspeling;
• kloppend geluid tijdens het rijden of draaien;
• te licht of strak stuur.

Deze defecten houden verband met slijtage van de belangrijkste componenten waaruit het stuurhuis bestaat, zodat ze ook als verbruiksartikelen kunnen worden geclassificeerd.

Waar is

Om te begrijpen waar het stuurhuis zich bevindt en hoe het eruit ziet, plaatst u de auto op een lift of oprit, opent u vervolgens de motorkap en draait u de wielen in een willekeurige richting totdat ze stoppen. Volg dan waar de trekstangen naartoe leiden, hier zit dit mechanisme, vergelijkbaar met een geribbelde aluminium buis, waar de aandrijfas van de stuuras op past. Als u geen ervaring heeft met autoreparatie en niet weet waar dit apparaat zich bevindt, kijk dan naar het foto- en videomateriaal, waar de auteurs de locatie van het rek in hun auto laten zien, evenals de handigste manieren om toegang krijgen: dit zal u veel fouten besparen, waaronder een aantal dat tot letsel leidt.

Zie ook: Stuurhuisdemper - doel en installatieregels

Ongeacht het model en bouwjaar bevindt dit mechanisme zich altijd op de achterwand van de motorruimte, zodat het zichtbaar is vanaf de zijkant van het omgekeerde wiel. Om het te repareren of te vervangen, is het handiger om het van bovenaf te benaderen, door de motorkap te openen, of van onderaf, door de motorbescherming te verwijderen, en de keuze van het toegangspunt hangt af van het model en de configuratie van de auto.

Conclusie

Het stuurhuis is de basis van de besturing van het voertuig, met behulp waarvan de bestuurder de wielen van de auto in de gewenste richting stuurt. Zelfs als u uw auto niet zelf gaat repareren, zal het nuttig zijn om te begrijpen hoe het stuurhuis is ontworpen en hoe dit mechanisme werkt, omdat u, als u de sterke en zwakke punten kent, voorzichtiger met een auto of jeep kunt rijden, de levensduur ervan om te repareren.

Hoe u kunt bepalen of een stuurhuis defect is - video