Funktion der Zahnstange

Quelle: mgaguru.com

SR-101 erklärt die Funktion der Zahnstange und ihrer internen Komponenten. 

Am 1.4.2003 um 10:05 Uhr -0500 schrieb Steven R. Schultz: 
>„Ich schreibe einen Artikel über die MGA-Lenkung. In dem Artikel möchte ich Informationen darüber geben, wie die Lenkung funktioniert, um das Flimmern der Frontpartie zu reduzieren. 
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1.) Was macht sie oder wie funktioniert sie? Ich nehme an, dass sich das Öl wie ein Stoßdämpfer von einer Seite zur anderen bewegt und dass die Kolben unter den Federn dabei helfen, den Stoß zu dämpfen. Ist das richtig?“

Die Lenkung ist kein Stoßdämpfer. Das beste, was Sie tun können, um das Flattern zu reduzieren, ist, das Spiel zwischen den beweglichen Teilen zu verringern, sodass kein Spielraum zwischen den Rädern und dem Lenkrad besteht. Dadurch wird das Flattern zwar nicht vollständig beseitigt, aber das Problem wird deutlich reduziert. 

>„2.) Warum gibt es eine Primär- und eine Sekundärfeder in unterschiedlichen Größen”?

Die Dämpferfeder über der Zahnstange über dem Ritzel dient dazu, die Zahnstange in engen Kontakt mit dem Ritzel zu bringen, um jegliches Spiel in den Zahnrädern zu beseitigen. Da die Zahnräder nur sehr wenig Reibung haben, kann diese Federkraft beträchtlich sein, ohne viel Widerstand zu verursachen. Tatsächlich muss die Federkraft hier ziemlich groß sein, um die Zahnräder eng zusammenzuhalten, da der Eingriffswinkel der Zähne etwa 20 Grad beträgt, was dazu neigt, die Zähne bei hoher Belastung auseinanderzudrücken. 

Die Dämpferfeder am anderen Ende der Zahnstange drückt die bewegliche Zahnstange gegen die Innenbohrung des Gehäuses, um ein seitliches Spiel in der Zahnstange zu verhindern. Diese seitliche Kraft ist nicht so groß wie die seitliche Kraft, die durch das Ritzel verursacht wird, da die seitliche Kraft hier nur durch den Druck der Zugstange entsteht, wenn diese nicht perfekt mit der Zahnstange ausgerichtet ist. Und in dieser Konfiguration schleift die Zahnstange direkt an der Gehäusebohrung, sodass es wünschenswert ist, die seitliche Belastung durch den Dämpfer auf ein Minimum zu beschränken. 

Wenn Sie in ein Schlagloch fahren und eine plötzliche hohe Stoßbelastung an der Spurstange entsteht, wird die Zahnstange kurzzeitig radial aus der gewünschten Position verschoben, aber diese Bewegung ist klein und nicht wiederholend, sodass sie nicht merklich zum Flattern beiträgt. 

>„3.) Warum wird für die Zahnstange Öl statt Fett verwendet? Wenn meine Annahme in Frage 1 richtig ist, würde kein Fett folgen. Welches Öl mit welchem Gewicht ist am besten?“

Wenn sich die Zahnstange bewegt, dehnen sich die Faltenbälge an beiden Enden aus und ziehen sich wieder zusammen, wodurch Luft durch die Zahnstange von einer Seite zur anderen strömt. Außerdem befindet sich mehr Öl in der Zahnstange (oder zumindest sollte sich mehr darin befinden), als in das Hauptgehäuse der Zahnstange passt und dort verbleiben kann. Wenn sich die Zahnstange am Ende des Verfahrwegs in die vollständige Verriegelung bewegt, sollte etwas Öl in die Faltenbälge hinein- und/oder aus diesen herausgedrückt werden. Auf diese Weise gelangt das Öl zum inneren Ende der Reifenstange, um dieses Gelenk zu schmieren. Das Öl muss sich also frei durch den Bereich der Endbuchse des Zahnstangengehäuses bewegen können, und Fett fließt nicht leicht genug, um dies zu tun. 

Wenn die Reifen nicht auf dem Boden aufliegen, können Sie ein Rad greifen und die Lenkung schnell von einer Seite zur anderen bewegen, bis sie vollständig blockiert ist. Wenn sich die richtige Menge Öl in der Lenkung befindet, können Sie ein leichtes Gurgeln durch die Manschetten hören, wenn sich die Lenkung dem Ende des Verfahrwegs nähert. 

Bei einer ordnungsgemäßen regelmäßigen Wartung muss ein oder zwei Mal Fett in den Nippel an der Buchse der Eingangswelle gegeben werden. Das richtige Verfahren ist also, Getriebeöl in den Schmiernippel am Zahnstangenrohr und Fett in den Schmiernippel am Eingangsgehäuse zu geben. 

>„4.) Wissen Sie, warum die Fabrik Schmiernippel (Zerk-Armaturen?) anstelle der altmodischen Kippverschluss-Öldeckel verwendet hat? Ich weiß, dass sie eine Öleinfüllpistole hatten, aber ich vermute, dass die Wahl der Schmiernippel zuerst getroffen wurde.“

Ich denke, dass es in der Produktion und in einer Werkstatt einfacher und schneller ist, Öl durch eine Schmiernippel-Armatur zu pressen, als es durch ein kleines, offenes Loch zu spritzen, das nur durch die Schwerkraft unterstützt wird. Für eine schnelle Befüllung benötigt man entweder ein sehr großes Einfüllloch oder eine druckdichte Verbindung an einem kleinen Druckzufuhrloch. Abhebeverschlüsse sind in Ordnung, wenn man nur ein paar Tropfen auf einmal benötigt. Aber die Lenkung benötigt etwa 170 ml Öl für die Erstbefüllung oder jedes Mal, wenn die Manschetten versagt haben und ausgetauscht werden. 

>„5.) Was bewirken die Unterlegscheiben? Ändern die Unterlegscheiben die Spannung der Federn oder den Hub der Kolben? In beiden Fällen scheint der Abstand nicht groß genug zu sein, um einen großen Unterschied zu bewirken.“

Sie haben Recht, es macht keinen großen Unterschied bei der Federkraft. Wenn Sie jedoch alle Unterlegscheiben entfernen und dann die Abdeckmutter festziehen, sollten Sie den Kolben wie eine Stellschraube fest gegen die Zahnstange drücken, sodass die Zahnstange blockiert und sich nicht bewegt. Die Idee ist, unter der Abdeckmutter genügend Unterlegscheiben anzubringen, um den Kolben vor dem Blockieren zu schützen, aber den kleinstmöglichen Bewegungsspielraum für den Kolben beizubehalten. Auf diese Weise wird bei starken Unebenheiten in der Fahrbahn der Bewegungsspielraum der Zahnstange so gering wie möglich gehalten, wodurch Klappern und Flattern minimiert werden. Im Werkstatt-Handbuch wird beschrieben, wie die Dämpfungs-Unterlegscheiben eingestellt werden müssen, und es wird ein Endspiel von 0,002 bis 0,005 Zoll für den Dämpferkolben gefordert. 

Im nächsten Teil Ihres Berichts sollten Sie auch beschreiben, wie die inneren Spurstangengelenke für ein minimales Spiel (Unterlegscheiben) eingestellt werden und wie die Ritzelwelle für ein minimales Axialspiel (ebenfalls Unterlegscheiben) eingestellt wird. Sie können auch die Konfiguration und Funktion der Dichtung an der Ritzelwelle beschreiben (ein kleines Schmunzeln, wenn Sie es herausfinden). Und natürlich sind die äußeren Kugelgelenke der Spurstangen nicht auf das innere Spiel einstellbar und müssen bei Verschleiß ausgetauscht werden, ebenso wie die Flexkupplung (U-Joint) der Eingangslenkwelle und die Buchsen in der Lenksäule. 

[Anmerkung] Sie können jetzt den Lenkungs-Tech-Tag auf SR-201.htm besuchen

Ich kann Ihnen gleich sagen, dass die vom Hersteller angegebenen Werkzeuge für die Demontage des inneren Kugelgelenks bei einer 40 Jahre alten Zahnstange nicht funktionieren. Die Stiftantriebslöcher auf der Innenseite des Gelenks sind zu klein, sodass selbst gehärtete Stahlstifte abreißen, bevor sich das Gelenk lösen lässt. Die einzige Lösung besteht darin, die Spurstange auf die Werkbank zu legen, die flache Seite des Gelenks in einen Schraubstock zu spannen, mit dem blauen Schraubenschlüssel viel Hitze zu erzeugen und die große Hutmutter mit einer Rohrzange abzuschrauben. Dabei werden Sie höchstwahrscheinlich die Aluminium-Unterlegscheiben (ja, Aluminium, nicht Messing) zerstören. 

Wenn Sie eine große Auswahl an (teuren und seltenen) Unterlegscheiben zur Hand haben, können Sie die Verbindung mit minimalem Spiel wieder richtig zusammenbauen. Ansonsten habe ich meine eigene, etwas hinterhältige Methode, um das Spiel in dieser Verbindung mit einem flachen Schleifrad einzustellen. Wenn die Verbindung locker ist, können Sie ein wenig von der Vorderseite der Hutmutter abschleifen, damit sie weiter aufgeschraubt werden kann, und Sie können eine große Einstellung in dieser Richtung vornehmen. Wenn die Verbindung fest ist, können Sie ein wenig von der Rückseite des Knopfes abschleifen, um etwas mehr Spielraum zu schaffen. Allerdings ist es sehr aufwändig, eine kleine Einstellung in dieser Richtung vorzunehmen. Dies ist zwar arbeitsintensiver als das Einstellen der Unterlegscheiben nach Vorschrift, aber es könnte sich lohnen, wenn Sie nicht die richtigen Unterlegscheiben zur Hand haben, wenn Sie sie benötigen. 

Wenn Sie zu dem Schluss kommen, dass das Verringern des Flatterns eine Reduzierung des Spiels aller beweglichen Teile auf ein Minimum erfordert, dann sollten Sie sich alle Stellen in der Vorderradaufhängung ansehen, an denen Spiel und Wackeln auftreten können. Dann kann es passieren, dass Sie sich für eine Generalüberholung der gesamten Vorderachse entscheiden.