Warum führen Verunreinigungen des Hydrauliköls und eine Verschlechterung der Lenkpumpe zu Schäden an der Zahnstange?
In modernen Autos ist diehydraulische Servolenkungist ein wichtiger Bestandteil einer reibungslosen Fahrzeugsteuerung. Die Kernkomponenten dieses Systems sind Hydrauliköl, Lenkpumpe und Zahnstange. Die Sauberkeit des Hydrauliköls und die Leistung der Lenkpumpe stehen in direktem Zusammenhang mit dem effektiven Betrieb des gesamten Servolenkungssystems. Eine Verschmutzung des Hydrauliköls und eine Verschlechterung der Lenkpumpe beeinträchtigen nicht nur die Lenkgenauigkeit, sondern können auch zu irreversiblen Schäden an wichtigen Komponenten, insbesondere der Zahnstange, führen.
In diesem Artikel wird untersucht, warum Verunreinigungen des Hydrauliköls und eine Verschlechterung der Lenkpumpe die Zahnstange und die entsprechenden Mechanismen in diesem Prozess beschädigen.
Wie funktioniert die hydraulische Servolenkung?
Um zu verstehen, warum eine Verunreinigung des Hydrauliköls und eine Verschlechterung der Lenkpumpe zu Schäden an der Zahnstange führen können, müssen Sie zunächst das grundlegende Funktionsprinzip der hydraulischen Servolenkung verstehen.
Das hydraulische Servolenkungssystem erleichtert dem Fahrer die Steuerung des Lenkrads, indem es Druck durch Hydrauliköl überträgt. Während des Lenkvorgangs ist die Lenkpumpe dafür verantwortlich, das Hydrauliköl unter Druck zu setzen und das Öl in die Arbeitskammer in der Zahnstange zu leiten, um Leistung zu erzeugen, wodurch der körperliche Einsatz des Fahrers beim Lenken reduziert wird. Hydrauliköl spielt im gesamten System eine Schlüsselrolle und seine Schmier- und Kühlwirkung wirkt sich direkt auf den normalen Betrieb der Zahnstange aus.
Zu den Hauptkomponenten gehören:
● Hydrauliköl: als Medium zur Druckübertragung, um den reibungslosen Betrieb des Systems zu gewährleisten.
● Lenkpumpe: baut durch Pumpen von Hydrauliköl den vom System benötigten Druck auf.
● Zahnstange und Ritzel: überträgt die Lenkkraft zum Lenken der Vorderräder.
Welchen Einfluss haben Verunreinigungen des Hydrauliköls auf die Zahnstange?
Partikelkontamination
Die Sauberkeit des Hydrauliköls ist einer der wichtigsten Faktoren, die die Lebensdauer der hydraulischen Servolenkung beeinflussen. Normalerweise sollte Hydrauliköl sauber gehalten werden, um sicherzustellen, dass es reibungslos im System zirkuliert und seine Schmier- und Korrosionsschutzwirkung voll entfalten kann. Wenn Hydrauliköl jedoch durch äußere Verunreinigungen wie Staub, Metallpartikel, Rost usw. verunreinigt ist, gelangen diese winzigen Partikel mit dem Hydrauliköl in alle Komponenten des Lenksystems, insbesondere in die Zahnstange und das Ritzel.
● Erhöhte Reibung: Partikel in den Verunreinigungen erhöhen die Reibung zwischen Zahnstange und Ritzel im Hydrauliköl. Mit der Zeit verschleißen die Partikel die Oberfläche der Zahnstange wie Sandpapier, wodurch sie allmählich ihre reibungslose Funktion verliert. Insbesondere am Eingriffspunkt zwischen Zahnstange und Ritzel kann anhaltende Reibung zu Materialermüdung und Verschleißspuren führen.
● Verschleiß: Wenn Partikel in den Kontaktpunkt zwischen Zahnstange und Ritzel gelangen, können sie den mechanischen Verschleiß zwischen den beiden beschleunigen, wodurch ihre Präzision verringert wird und beim Lenken ein lockeres Gefühl oder Instabilität entsteht. Dieser Verschleiß beeinträchtigt nicht nur die Handhabung des Lenksystems, sondern verkürzt auch die Lebensdauer des gesamten Systems.
Oxidation und Zersetzung des Hydrauliköls
Langfristige Einwirkung von hohen Temperaturen und hohem Druck führt dazu, dass das Hydrauliköl allmählich oxidiert und sich zersetzt. Die Nebenprodukte können saure Substanzen und Sedimente enthalten. Wenn sich das Hydrauliköl verschlechtert, nimmt seine Schmierleistung erheblich ab und seine Korrosivität nimmt zu. Diese chemischen Nebenprodukte beeinträchtigen auch dieZahnstange.
● Schmierfehler: Wenn sich die Qualität des Hydrauliköls verschlechtert, nehmen seine Viskosität und Schmierleistung ab, und die Zahnstange verfügt während des Betriebs möglicherweise nicht über ausreichenden Schmierschutz, wodurch die Reibung zwischen den Metallteilen zunimmt. Aufgrund mangelnder Schmierung kommen die Oberflächen der Zahnstange und des Zahnrads direkt in Kontakt, was zu schnellem Verschleiß führt.
● Korrosionsproblem: Oxidiertes Hydrauliköl kann korrosive Substanzen erzeugen, die die Korrosion von Zahnstange und Ritzel verschlimmern. Insbesondere wenn die Zahnstange aus Metallmaterialien geringerer Qualität besteht, korrodiert sie schneller und beeinträchtigt die normale Funktion des gesamten Lenksystems.
Welchen Einfluss hat der Leistungsabfall der Lenkhilfepumpe auf die Zahnstange?
Unzureichender Druck
Die Lenkpumpe ist dafür verantwortlich, das gesamte Hydrauliksystem mit ausreichend Druck zu versorgen, damit das Hydrauliköl die Zahnstange effektiv betätigen kann. Wenn jedoch die Leistung der Lenkpumpe nachlässt, werden Durchflussmenge und Druck des Hydrauliköls beeinträchtigt.
● Geschwächte Servounterstützung: Wenn die Lenkpumpe nicht genügend Druck erzeugen kann, wird die Servounterstützung des Lenksystems stark reduziert und der Fahrer muss mehr Kraft aufwenden, um den Lenkvorgang abzuschließen. Übermäßige Betätigungskraft wird direkt auf die Zahnstange und das Ritzel ausgeübt und beschleunigt deren Verschleiß.
● Instabile Druckschwankungen: Wenn der Ausgangsdruck der Lenkpumpe instabil schwankt, führt dies zu einem hohen und einem niedrigen Hydraulikölfluss. Diese instabile Hydraulikumgebung erzeugt eine ungleichmäßige Kraft auf Zahnstange und Ritzel, was bei unterschiedlichen Vorgängen zu unterschiedlichen Drücken auf der Zahnstange führt und so deren Verlust beschleunigt.
Innerer Verschleiß der Lenkpumpe
Die Schaufeln oder Zahnräder in der Lenkpumpe können sich bei längerem Gebrauch aufgrund von Ermüdung oder unzureichender Schmierung abnutzen. Wenn die Lenkpumpe selbst abgenutzt ist, gelangen die darin enthaltenen Metallpartikel mit dem Hydrauliköl in das System und werden zu Verunreinigungen im Hydrauliköl.
● Auswirkungen von Metallspänen: Sobald die von der Lenkpumpe erzeugten Metallspäne in die Zahnstange und das Getriebe gelangen, verschlimmern sie den Verschleiß dieser Teile. Metallspäne sind oft zerstörerischer als gewöhnliche Schmutzpartikel, da sie härter und schärfer sind, was zu schnellerem mechanischen Verschleiß führen kann.
● Abnahme der Pumpeneffizienz und träge Reaktion der Zahnstange: Wenn die Effizienz der Lenkpumpe aufgrund von innerem Verschleiß nachlässt, verringert sich die Reaktionsgeschwindigkeit der Zahnstange. Dies beeinträchtigt nicht nur das Fahrerlebnis, sondern kann auch dazu führen, dass die Zahnstange unter Hochlastbedingungen übermäßiger mechanischer Belastung ausgesetzt wird, was ihre Beschädigung weiter beschleunigt.
Wie beschleunigen Verunreinigungen des Hydrauliköls und Schäden an der Lenkpumpe Zahnstangenschäden?
Eine Verschmutzung des Hydrauliköls und ein Leistungsabfall der Lenkungspumpe treten in der Regel nicht unabhängig voneinander auf. Sie interagieren oft miteinander und beschleunigen den Schaden an der Zahnstange.
Druckungleichgewicht und Ansammlung von Verunreinigungen
Wenn die Lenkpumpe aufgrund eines Leistungsabfalls keinen stabilen Druck bereitstellen kann, schwanken Durchflussrate und Druck des Hydrauliköls. Dies beeinträchtigt nicht nur den normalen Betrieb des Hydrauliksystems, sondern führt auch dazu, dass sich in Bereichen mit geringer Durchflussrate Verunreinigungen ansammeln. Wenn sich diese Verunreinigungen an den Kontaktpunkten von Zahnstange und Getriebe ansammeln, wird der lokale Verschleiß erheblich beschleunigt.
Schmierversagen und erhöhte mechanische Belastung
Wenn das Hydrauliköl stark verunreinigt oder die Lenkpumpe beschädigt ist, verringert sich die Schmierleistung im Hydrauliksystem erheblich. Zu diesem Zeitpunkt wird der Metallkontakt zwischen Zahnstange und Zahnrad zunehmen und die mechanischen Teile, denen die Schmierung fehlt, werden während des Betriebs stärker beansprucht. Im Laufe der Zeit können auf der Oberfläche der Zahnstange und des Zahnrads Risse, Kratzer und sogar Brüche auftreten, die schließlich zu einem Systemausfall führen.
Die doppelten Auswirkungen von Korrosion und Verschleiß
Die Verschlechterung und Verunreinigung des Hydrauliköls beschleunigt die Korrosion der Zahnstange, während die durch die Verschlechterung der Leistung der Lenkpumpe verursachten Metallablagerungen und Druckschwankungen den Verschleiß der Zahnstange weiter verschlimmern. Die doppelte Wirkung von Korrosion und Verschleiß führt zu einer erheblichen Verschlechterung der Funktionsfähigkeit des Lenksystems und schließlich zu strukturellen Schäden an der Zahnstange.
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