Wie werden moderne Autos gefahren?
Die meisten Menschen, die schon einmal in einem Auto saßen, sind mit dem Lenkrad und seiner Verwendung vertraut. Die meisten Menschen, die aus einem Auto ausgestiegen sind, sind mit Vorderrädern und der Tatsache vertraut, dass sie sich nach links oder rechts drehen können. Nur wenige Menschen wissen tatsächlich, wie das Lenkrad und die Vorderräder miteinander verbunden sind, und noch weniger Menschen sind sich der präzisen Technik bewusst, die erforderlich ist, um ein modernes Auto so vorhersehbar und konsistent zu machen. Also, was macht es alles funktioniert?
Von oben nach unten
Moderne Fahrzeuge verwenden ein Lenksystem, das als Zahnstangenlenkung bezeichnet wird.
Das Lenkrad befindet sich vor dem Fahrersitz und ist dafür verantwortlich, dem Fahrer Rückmeldung darüber zu geben, was die Räder tun, und ermöglicht es dem Fahrer auch, durch Drehen des Rads zu steuern, in welche Richtung die Räder zeigen. Sie sind in vielen Formen und Größen erhältlich, und einige umfassen Airbags und Steuerungen für andere Fahrzeugsysteme.
Eine Welle, richtig Lenkwelle genannt, verläuft vom Lenkrad durch die Brandwand des Autos. Viele Neuwagen haben Lenkwellen, die bei einem Unfall brechen und schwere Verletzungen des Fahrers verhindern.
An dieser Stelle tritt bei einem Fahrzeug mit hydraulischer Servolenkung die Lenkwelle direkt in den Drehschieber ein. Das Drehventil öffnet und schließt sich, wenn es sich dreht, damit unter Druck stehendes Hydraulikfluid die Lenkwelle beim Drehen des Ritzels unterstützen kann. Dies erleichtert das Handling erheblich, besonders bei niedrigen Geschwindigkeiten und im Stand.
- Die hydraulische Servolenkung verwendet eine Hydraulikpumpe, die von einem Riemen angetrieben wird, der mit dem Fahrzeugmotor verbunden ist. Die Pumpe setzt die Hydraulikflüssigkeit unter Druck und die Hydraulikleitungen verlaufen von der Pumpe zu einem Drehschieber an der Basis der Lenkwelle. Viele Fahrer bevorzugen diese Art der Servolenkung, sowohl wegen ihrer Praktikabilität als auch wegen der Rückmeldung, die sie dem Fahrer gibt. Aus diesem Grund verwenden die meisten Sportwagen seit Jahrzehnten eine hydraulische Servolenkung oder gar keine. Die jüngsten Fortschritte bei der elektrischen Servolenkung haben jedoch eine neue Ära von Sportwagen mit elektrischer Servolenkung eingeläutet.
Wenn das Fahrzeug stattdessen einen Elektromotor entlang der Lenkwelle installiert hat, ist das Fahrzeug mit einer elektrischen Servolenkung ausgestattet. Dieses System bietet eine große Flexibilität bei der Wahl des Einbauorts des Elektromotors und eignet sich daher ideal für die Nachrüstung älterer Fahrzeuge. Dieses System benötigt auch keine Hydraulikpumpe.
- Die elektrische Servolenkung verwendet einen Elektromotor, um entweder die Lenkwelle oder das Ritzel direkt zu drehen. Ein Sensor entlang der Lenkwelle bestimmt, wie stark der Fahrer das Lenkrad dreht, und bestimmt manchmal auch, wie viel Kraft aufgewendet wurde, um das Lenkrad zu drehen (bekannt als Geschwindigkeitsempfindlichkeit). Der Computer des Autos verarbeitet diese Daten und wendet die entsprechende Kraft auf den Elektromotor an, um dem Fahrer zu helfen, das Auto im Handumdrehen zu lenken. Während dieses System sauberer ist und weniger Wartung erfordert als ein hydraulisches System, sagen viele Fahrer, dass sich die elektrische Servolenkung zu abseits anfühlt und in vielen Fällen zu viel helfen kann. Elektrische Servolenkungen verbessern sich jedoch mit jedem Modelljahr, sodass sich dieser Ruf ändert.
Wenn am Ende der Lenkwelle außer dem Antriebsrad nichts ist, hat das Auto keine Servolenkung. Das Getriebe befindet sich über der Zahnstange.
- Die Zahnstange ist eine lange Metallstange, die parallel zur Vorderachse verläuft. Die Zähne, die in einer geraden Linie entlang der Oberseite der Zahnstange angeordnet sind, fluchten perfekt mit den Zähnen des Antriebszahnrads. Das Zahnrad dreht sich und bewegt die Zahnstange zwischen den Vorderrädern horizontal nach links und rechts. Diese Baugruppe ist dafür verantwortlich, die Rotationsenergie des Lenkrads in eine Links- und Rechtsbewegung umzuwandeln, was nützlich ist, um die beiden Räder parallel zu bewegen. Die Größe des Ritzels im Verhältnis zur Zahnstange bestimmt, wie viele Umdrehungen des Lenkrads erforderlich sind, um das Auto um einen bestimmten Betrag zu drehen. Ein kleinerer Gang bedeutet ein leichteres Drehen des Rads, aber mehr Umdrehungen, damit sich die Räder vollständig drehen.
Spurstangen sitzen an beiden Enden der Zahnstange
- Krawatten sind lange, dünne Verbindungsstücke, die nur beim Drücken oder Ziehen sehr stark sein müssen. Eine Kraft in einem anderen Winkel könnte die Stange leicht verbiegen.
Die Spurstangen sind auf beiden Seiten mit dem Achsschenkel verbunden, und die Achsschenkel steuern die Räder, um sich gleichzeitig nach links und rechts zu drehen.
Beim Lenksystem ist zu beachten, dass es nicht das einzige System im Auto ist, das präzise mit der Geschwindigkeit gefahren werden muss. Das Aufhängungssystem macht auch ziemlich viel Bewegung, was bedeutet, dass ein sich drehendes Auto, das über eine holprige Oberfläche fährt, besser dran ist, die Vorderräder gleichzeitig hin und her und auf und ab zu bewegen. Hier kommen Kugelgelenke ins Spiel. Dieses Gelenk sieht aus wie ein Kugelgelenk am menschlichen Skelett. Diese Komponente sorgt für Bewegungsfreiheit, wodurch sehr dynamische Lenk- und Aufhängungssysteme im Tandem arbeiten können.
Wartung und andere Anliegen
Bei so vielen Bewegungen, die mit viel Kraft gesteuert werden müssen, kann das Lenksystem wirklich einen Schlag einstecken. Die Teile sind so ausgelegt, dass sie das Gewicht eines Autos tragen, das mit Höchstgeschwindigkeit scharf kurvt. Wenn etwas irgendwann versagt und schief geht, liegt das meist an langem Verschleiß. Auch starke Schläge oder Kollisionen können Bauteile deutlicher brechen lassen. Eine gebrochene Spurstange kann dazu führen, dass sich ein Rad dreht und das andere gerade bleibt, was ein sehr schlechtes Szenario ist. Ein verschlissenes Kugelgelenk kann quietschen und die Lenkung etwas klobig machen. Wenn ein Problem auftritt, lassen Sie es sofort überprüfen, um die Sicherheit und Fahrbarkeit des Fahrzeugs zu gewährleisten.
