Sind Sie neugierig, was passiert, wenn Sie das Lenkrad Ihres Autos drehen? Normalerweise gibt es viele Arten von Lenkmechanismen, wie zum Beispiel eine Kugelumlauflenkung oder eine elektrische Lenkung. Die Zahnstangenlenkung ist ebenfalls ein Lenksystem, von dem Sie vielleicht schon gehört haben. Ein Zahnstangenlenksystem besteht aus einem Ritzel (kreisförmiges Zahnrad) und einer Zahnstange (lineares Zahnrad). Das System wandelt die Drehbewegung in eine lineare Bewegung um. Die meisten Autos, kleinen Lastwagen und SUVs haben ein Zahnstangenlenksystem, im Gegensatz zur Kugelumlauflenkung, die in großen Lastwagen, SUVs und anderen schweren Fahrzeugen zu finden ist.
Geschichte der Zahnstangenlenkung
Obwohl die Zahnstangenlenkung in der US-Automobilgeschichte relativ neu ist, ist sie kein neues Konzept. Die ersten Zahnstangengetriebe wurden in den 1930er Jahren von BMW entwickelt, aber sie wurden erst mit dem MG von 1951 in den USA verkauft und erst mit dem Ford Mustang II und Pinto von 1974 in der Produktion amerikanischer Modelle verwendet. AMC verwendete die Zahnstangenlenkung ab 1975 in den Pacers, aber GM und Chrysler setzten sie erst in den frühen 1980er Jahren für die X-Bodies und K-Cars ein.
Die Hersteller in den USA sahen die Zahnstangenlenkung als logisch an. Sie wurde seit vielen Jahren von europäischen und asiatischen Automobilherstellern verwendet, und ihr Design war einfacher als das von Kugelumlauf-Lenkgetrieben, daher war sie kostengünstiger in der Herstellung. Die Zahnstangenlenkung ist auch viel leichter als ein traditionelles Lenkgetriebe, was einen besseren Benzinverbrauch bedeutet. Lenkhebel, Mittelgelenke, Spurstangenköpfe und Pitman-Arme sind bei der Zahnstangenlenkung nicht erforderlich. Dies, zusätzlich zu den Vorteilen der Gewichtsreduzierung. Zahnstangen und Ritzel sind viel einfacher in ein Frontantriebssystem zu integrieren, da sie in der Nähe des Quergetriebes montiert werden können. Die Übersetzungsverhältnisse könnten auch an jeden Radstand sowie an Handhabungs- und Optionspakete angepasst werden. Zahnstangengetriebe bieten dem Fahrer auch ein festeres Gefühl im Lenkrad.
Zahnstangensysteme werden nicht nur zum Lenken von Autos und kleinen Lastwagen verwendet, sondern auch für verschiedene andere Zwecke. Zahnstangensysteme werden nicht nur eingesetzt, um Züge beim Befahren steiler Steigungen zu unterstützen, sondern sie bieten auch eine bessere Bremskontrolle, insbesondere bei Schnee- und Eisbedingungen. Sie sind Standard in der Mehrheit der Treppenlifte. Der Zahnstangenmechanismus wird häufig durch hydraulische oder elektrische Energie angetrieben.
Arthur Ernest Bishop erfand in den 1970er Jahren die variable Zahnstange. Seine variable Zahnstange wurde verwendet, um die Fahrzeughandhabung zu verbessern, wenn sie mit einem Standardritzel kombiniert wird.
Übersetzungsverhältnisse der Zahnstangenlenkung
Um von Anschlag zu Anschlag zu gelangen, benötigen die meisten Autos drei bis vier volle Umdrehungen des Lenkrads (von ganz rechts nach ganz links). Das Lenkungsübersetzungsverhältnis gibt an, wie weit Sie das Lenkrad drehen müssen, damit die Räder sich um eine bestimmte Strecke drehen. Ein höheres Verhältnis bedeutet, dass Sie das Lenkrad weiter drehen müssen, um die Räder um einen bestimmten Betrag zu drehen, während ein niedrigeres Verhältnis bedeutet, dass die Lenkung schneller reagiert.
In einigen Fahrzeugen wird eine variable Lenkungsübersetzung verwendet. Die Mitte dieses Zahnstangenlenksystems hat eine unterschiedliche Anzahl von Zähnen pro cm (Zahnteilung) als die Enden. Daher ist die Lenkung empfindlicher, wenn das Lenkrad zum Anschlag gedreht wird, als wenn es sich in der Nähe der Mittelposition befindet, was das Auto wendiger macht.
Es gibt zwei Haupttypen von Zahnstangenlenksystemen:
- Endeabgriff – die Spurstangen sind über die inneren Achsschenkel an den Enden der Lenkzahnstange befestigt.
- Mitteabgriff – Bolzen befestigen die Spurstangen in der Mitte der Lenkzahnstange.
Wie dieses System funktioniert
Die Zahnstangenlenkung funktioniert, indem sie die kreisförmige Bewegung des Lenkrads in die lineare Bewegung umwandelt, die benötigt wird, um die Räder über ein Zahnradsystem zu drehen. Das Zahnradsystem ist in einem Metallrohr untergebracht. Das Rohr hat Öffnungen an beiden Enden, die es ermöglichen, die Zahnstange an einer Achsschenkelstange zu befestigen. Das Ritzel ist mit der Lenksäule verbunden, so dass sich beim Drehen des Lenkrads das Zahnrad dreht und die Zahnstange bewegt. Die Achsschenkel sind mit einem Spurstangenkopf verbunden, der am Achsschenkel befestigt ist.
Das Zahnstangengetriebe dient zwei Zwecken:
- Umwandlung der Drehbewegung des Lenkrads in die lineare Bewegung, die benötigt wird, um die Räder des Fahrzeugs zu drehen
- Reduzierung der Übersetzung, was das Drehen der Räder durch das Lenkrad erleichtert
Anzeichen von Problemen
Da Zahnstange und Ritzel im Wesentlichen Zahnradmechanismen sind, werden sie mit der Zeit verschleißen und ausfallen. Wie fast alle anderen Teile Ihres Autos auch. Hier sind die Anzeichen, auf die Sie nach Ansicht der Wartungstipps achten sollten:
Übermäßiges Spiel oder lockere Lenkung
Ihr Lenkrad sollte „stramm“ sein, wenn Sie es betätigen. Das heißt, wenn Sie das Lenkrad drehen, können Sie spüren, wie die Vorderräder sich drehen. Wenn Ihre Zahnstange und Ihr Ritzel defekt sind, werden Sie bemerken, dass das Lenkrad anfängt, locker zu werden oder dass es übermäßiges Spiel im Lenkrad gibt. Oft haben Sie das Gefühl, dass Ihr Auto träge reagiert, wenn Sie das Lenkrad drehen. Das Auto wird sich auch schwieriger zu kontrollieren anfühlen und kann bei hoher Geschwindigkeit wandern.
Irgendwann könnten Sie auch einen toten Punkt spüren. Das ist, wenn Sie das Lenkrad drehen, aber die Vorderräder sich nicht drehen, bis Sie es in einem bestimmten Winkel drehen. Dies geschieht, weil Zahnstange und Ritzel nicht eng anliegen, was bedeutet, dass sich die Zahnstange nicht wirklich bewegt, wenn Sie das Rad drehen.
Geräusche beim Drehen
Ihr Auto könnte auch ein Klappergeräusch machen, wenn Sie das Lenkrad drehen. Eine abgenutzte Zahnstange und ein abgenutztes Ritzel könnten nicht ausreichend geschmiert sein und aneinander schlagen und reiben, was Geräusche verursacht.
Bedenken Sie, dass diese Geräusche von den Spurstangen oder anderen Aufhängungskomponenten kommen könnten. Der Unterschied ist, dass, wenn das Geräusch von einem defekten Ritzel und einer defekten Zahnstange kommt, Sie das Geräusch fast jedes Mal hören, wenn Sie das Rad drehen. Währenddessen treten Klappergeräusche von der Aufbaugruppe normalerweise nur auf, wenn Sie über Unebenheiten fahren oder eine enge Kurve machen.
Lenkhilfsflüssigkeitsleck
Wenn Sie in Ihrem Auto eine hydraulische Lenkhilfe haben, könnten Sie anfangen, ein Leck der Lenkhilfsflüssigkeit zu sehen, wenn Zahnstange und Ritzel versagen. Wenn Sie eine Pfütze roter Flüssigkeit unter Ihrem Auto sehen, könnte es sich um ein Lenkhilfeleck oder ein Getriebeflüssigkeitsleck handeln. Überprüfen Sie, woher das Leck kommt, um festzustellen, ob es sich um Lenkhilfsflüssigkeit oder Getriebeflüssigkeit handelt.
Denken Sie daran, dass ein Lenkhilfeleck aufgrund einer defekten Lenkhilfepumpe, eines undichten Tanks oder undichter Leitungen auftreten kann. Ihre Zahnstange und Ihr Ritzel sind möglicherweise nicht die Ursache. Außerdem, wenn Ihr Auto eine elektrische Lenkhilfe hat, werden Sie dieses Problem nicht sehen. Denn elektrische Lenkhilfen benötigen keine Flüssigkeit, um zu funktionieren.
Kosten für den Austausch
Ein Austausch von Zahnstange und Ritzel kostet zwischen 1.000 $ und 1.900 $, einschließlich Arbeitskosten, abhängig von Marke und Modell Ihres Fahrzeugs. Die Zahnstange und das Ritzel selbst kosten normalerweise zwischen 700 $ und 1.500 $, während die Arbeitskosten bis zu 400 $ betragen. Zum Beispiel kosten Zahnstange und Ritzel für einen Toyota Corolla 2015 717 $, addieren Sie Arbeitskosten von 400 $ hinzu und Sie erhalten eine Reparaturrechnung von 1.117 $.
Natürlich sind das nur grobe Schätzungen, und wir nehmen das obere Ende des Spektrums. Der Austausch von Zahnstange und Ritzel für Ihr Auto könnte günstiger sein als unsere Schätzung. Unnötig zu sagen, dass Luxus- und Hochleistungsfahrzeuge wahrscheinlich teurer sind. Die gute Nachricht ist, dass Zahnstange und Ritzel normalerweise recht lange halten. Sie halten in der Regel etwa 100.000 Meilen und können leicht länger halten. Mein Mitsubishi Pajero Sport zum Beispiel hat 120.000 Meilen zurückgelegt und hat keine Lenkprobleme.
Bei so teuren Austauscharbeiten fragen Sie sich wahrscheinlich, ob es sich wirklich lohnt? Bevor Sie Ihrem Mechaniker grünes Licht geben, wäre es klug, den Wiederverkaufswert Ihres Autos auf dem Gebrauchtwagenmarkt zu überprüfen. Wenn der Wert Ihres Autos immer noch deutlich über den Reparaturkosten liegt, würden wir sagen, dass sich die Kosten lohnen.
Zum Beispiel, wenn der Austausch von Zahnstange und Ritzel 1.200 $ kostet, aber Ihr Auto immer noch für etwa 10.000 $ verkauft werden kann, dann lohnt sich die Reparatur wirklich. Wenn der Wiederverkaufswert Ihres Autos jedoch nur etwa 3.000 $ beträgt, lohnt es sich nicht. Das ist fast die Hälfte des Wertes Ihres Autos! In diesem Fall wären Sie wahrscheinlich besser dran, Ihr Auto so wie es ist zu verkaufen.
Eine andere Option wäre, Ihr Auto zu verschrotten. Sie können es entweder zu einem Schrottplatz bringen oder zu einem Verschrottungsunternehmen, das den Metallwert Ihres Autos bezahlt. Oder Sie können Ihr Auto auch zerlegen und einzelne Teile und Zubehör verkaufen. Letztere Option ist zeitaufwändig, aber Sie werden wahrscheinlich mehr Geld aus Ihrem Auto herausholen. Letztendlich sollten Sie die Reparaturen nicht durchführen, wenn der Marktwert Ihres Autos nicht deutlich über den Reparaturkosten liegt.
Fazit
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Zahnstange und Ritzel das Herzstück des Lenksystems Ihres Autos sind. Die Zahnstange ist ein lineares Zahnrad, das mit den Spurstangen verbunden ist, die letztendlich mit den Vorderrädern verbunden sind. Während das Ritzel ein rundes Zahnrad ist, das auf der Oberseite der Zahnstange sitzt und über eine Lenksäule mit dem Lenkrad verbunden ist. Zahnstange und Ritzel halten bis zu etwa 100.000 Meilen. Aber sie können sich abnutzen, und wenn sie anfangen zu versagen, werden Sie spürbare Symptome sehen. Einige Symptome sind Klappergeräusche, wenn Sie das Lenkrad drehen, ein Leck der Lenkhilfsflüssigkeit und ein lockeres Lenkrad mit viel Spiel. Das macht das Lenken und Kontrollieren des Autos offensichtlich schwieriger. Deshalb sollten Sie kein Auto mit defekter Zahnstange und defektem Ritzel fahren, da dies zu einem schweren Unfall führen kann.