Sachsenring-Informationen: Die Lenkung des Trabant

Es gibt viele Trabant-Fahrer, die nach etwa 30 000 km einen neuen Lenkstock in ihr Fahrzeug einbauen müssen, weil der alte verschlissen ist. Der Lenkstock des Trabant kann aber durchaus eine Lebensdauer von 100 000 km haben. Was ist die Ursache für solche erheblichen Unterschiede in der Lebensdauer? Warum muss der eine Fahrzeughalter die relativ hohen Reparaturkosten aufbringen und der andere nicht?
Zunächst sollte der Trabant-Besitzer den konstruktiven Aufbau des Lenkstockes kennen. Das i macht den unterschiedlich eintretenden Verschleiß verständlich.
Beim Trabant wurde die im Aufbau einfache Zahnstangenlenkung gewählt. Die Zahnstange wird von einem Zahnrad bewegt (siehe Bild 1). Der Antrieb des Zahnrades (wegen des kleinen Durchmessers "Ritzel" genannt) erfolgt vom Lenkrad über die Lenksäule mit zwischengeschalteter Gewebescheibe Die Zahnstange wiederum bewegt die Spurstangen. So kommt es zur Lenkbewegung der Radantriebe. Es wird für jeden einleuchtend sein, dass beim Anfertigen der einzelnen Bauteile Toleranzen auftreten, d. h. es gibt kein absolut genaues Maß. Alle Maße liegen nur innerhalb eines festgelegten Maßbereiches. Um trotz solcher Differenzen die Zähne des Ritzels in jedem Fall ideal tief in die Zahnlücken der Zahnstange eintauchen zu lassen, musste die Lagerstelle des Ritzels verstellbar gestaltet werden. Wie aus Bild 2 erkennbar, bewegt sich der Schaft des Ritzels in einer Buchse mit unterschiedlichen Wanddicken. Die Bohrung der Buchse ist exzentrisch zum Außendurchmesser angeordnet. Die Buchse wird deshalb als Exzenterbuchse bezeichnet. Durch Verdrehen der Exzenterbuchse ist es möglich, den Achsabstand des Ritzels zur Zahnstange zu ändern.

Beanspruchung der Lenkung

Lenkstock und Verzahnung sind im Fahrbetrieb beansprucht. Einerseits sind jene Lenkmomente (Handkraft mal Lenkradius) vom Ritzel auf die Zahnstange zu übertragen, die zum Durchfahren einer Kurve eingeleitet werden. Andererseits sind die beim einseitigen überfahren von Fahrbahnunebenheiten auftretenden Stöße, welche vom Radantrieb über die Spurstangen auf die Zahnstange übertragen werden, von den Zahnflanken des Ritzels aufzunehmen.

Beim beidseitigen Überfahren von gleichartigen Fahrbahnunebenheiten zum gleichen Zeitpunkt heben sich die Spurstangenkräfte annähernd gegenseitig auf. Dann sind von der Verzahnung nur die Differenzkräfte aufzunehmen. Beim Befahren einer Straße mit Kopfsteinpflaster, wo in kürzester Zeit tausende Stöße wechselseitig von der Verzahnung aufgenommen werden müssen, ist die Beanspruchung der Verzahnung bzw. des Ritzels erheblich. Stellt man sich vor, dass der Zahn des Ritzels in der Zahnlücke Spiel hat, so gleitet die Zahnstange erst ein Stück, bevor die beiden Zahnflanken hart aufeinanderprallen. Damit wird die normale Stoßbelastung zur schlagenden Beanspruchung und bei Häufigkeit zu einem Hammerwerk.
Zur Verdeutlichung der unterschiedlichen Verhältnisse bei vorhandenem Zahnspiel und spielfreier Verzahnung sei folgender Vergleich gestattet:
Das Einschlagen eines Nagels in ein Stück Holz ist ohne großen Kraftaufwand möglich, da die gesamte Energie, welche der Hammer durch das Schwungholen erhält, auf den Nagel übertragen wird. Soll der gleiche Nagel in das Holz gedrückt werden, so erfordert das einen wesentlich größeren Kraftaufwand. Der Luftweg des Hammers und das Zahnspiel des Ritzels in der Verzahnung der Zahnstange sind zwar unterschiedlich groß, aber die Auswirkung ist prinzipiell die gleiche. Demnach führen mit Zahnspiel eingebaute Ritzel zu großer mechanischer Beanspruchung der Zahnflanken und damit zu hohem Verschleiß. Spielfrei eingebaute Ritzel dagegen verhindern schlagende Beanspruchungen, senken damit die mechanische Beanspruchung der Zahnflanken und führen zu minimalem Verschleiß. Natürlicher Verschleiß an allen sich bewegenden Teilen ist allerdings in jedem Fall vorhanden. Dieser normale Verschleiß ist auf Grund der häufigen Stoßbelastung bei Geradeausfahrt an den mittleren Zähnen am größten und wird mit der Vergrößerung des Lenkeinschlages, also bei den äußeren Zähnen, immer kleiner. Dem wurde Rechnung getragen, indem die mittleren Zähne höher angeordnet sind als die äußeren. Damit wird die Voraussetzung geschaffen, dass bei eingetretenem Verschleiß an den mittleren Zähnen eine Nachstellung des Ritzels möglich ist, ohne dass das Ritzel an den äußeren Zähnen klemmt. Die Verschleißgrenze den Zahnstange und damit des gesamten Lenkstockes ist erreicht, wenn bei spielfrei eingestelltem Ritzel in Geradeausstellung das Ritzel beim Lenkeinschlag klemmt.
Aus diesen Darlegungen ist erkennbar, dass die noch immer verbreitete Ansicht, dass das Lenkrad bis zu einer Handbreite Spiel haben kann, bei einer Zahnstangenlenkung niemals eine Berechtigung hat.

Einstellung der Lenkung

Einstellarbeiten sind nur am sicher aufgebockten Fahrzeug exakt durchführbar (Vorderachse). Das Abstützen des Fahrzeugs nur auf dem Wagenheber ist übrigens nicht zulässig, wenn derartige Arbeiten vorgenommen werden sollen (Unfallgefahr!).

Voraussetzung für eine exakte Einstellung des Lenkstockes ist die Leichtgängigkeit der Lenkung. Als Maßstab bei Fahrzeugen, die nach 1967 gefertigt wurden, kann das selbsttätige Zurückgehen der Lenkung bis nahe der Mittelstellung gewertet werden. Dieser Effekt entsteht durch die in Gummi gelagerten Kugelzapfen der Spurstangengelenke. Ist dies nicht der Fall, so ist dieser Zustand durch Dien der Lenksäulenlager, Abschmieren der Schwenklager und notfalls Demontage und Neueinpassen der Federgabeln bzw. der äußeren Lenkerlager herzustellen. Die Leichtgängigkeit ist auch mit Rücksicht auf die anormale Belastung der Spurstangengelenke von Bedeutung, welche bei fest gewordenen Schwenklagern eintritt.
So wird das axiale Spiel des Ritzels eingestellt: Die in Bild 2 erkennbare stirnseitig vom Ritzel angeordnete Schraube M 10x1 ist nach Lösen der Kontermutter so weit einzuschrauben, bis am Lenkrad keine axiale Bewegung spürbar ist. Trotz dieser Spielfreiheit darf am Lenkrad kein Drängen auftreten. Sollte eine derartige Einstellung nicht möglich sein, so ist nach Ausschrauben der Einstellschraube die Stirnfläche derselben auf Ebenheit zu prüfen. Bei vorhandenen Verschleißmarken ist eine Nacharbeit erforderlich (glätten). Danach wird die Exzenterbuchse eingestellt. Nach dem Lösen der in Bild 2 dargestellten M 6 Flanschbefestigungsschrauben ist die Exzenterbuchse zu verdrehen (Drehsinn: in Fahrtrichtung nach rechts). Die Versteilung ist so weit zu führen, bis beim Bewegen des Lenkrades im Bereich der Geradeausstellung ein leichter Druckpunkt spürbar ist. Dieser Druckpunkt darf aber nicht zu hart eingestellt werden, da sonst die Gefahr von Gehäusebrüchen besteht. In diesem Zustand sind die M-6-Flanschbefestigungs-schrauben festzuziehen. Hierbei muss besonders sorgfältig gearbeitet werden, denn zu wenig angezogene Schrauben führen zum selbsttätigen Lösen und in der Folge zum selbsttätigen Verstellen der Exzenterbuchse (Festwerden der Lenkung). Zu fest angezogene Schrauben führen zum Bruch der Zahnstangengehäuse (erheblicher Reparaturaufwand). Das vorgeschriebene Anzugsdrehmoment für die Flanschbefestigungsschrauben beträgt 7 ... 9 Nm (0,7 ... 0,9 mkp). Damit sind die Einstellarbeiten an der Lenkung beendet.
Bei der Probefahrt wird auffallen, dass die Lenkung von allein nicht ganz in die Geradeausstellung zurückgeht (eingestellter Druckpunkt!). Nach 500 km ist das aber nicht mehr spürbar.
Die beschriebenen Einstellarbeiten sind übrigens wegen des relativ hohen Einlaufverschleißes, unbedingt nach 1000 km durchzuführen. Später genügen Abstände von 5000 km. Die- ökonomischen Auswirkungen liegen für jeden einzelnen Fahrzeughalter klar auf der Hand. Ausdrücklich betont werden muss allerdings, dass jeder, der Arbeiten an der Lenkung durchführt, auch die Verantwortung für diese Arbeiten übernimmt. Ein bestimmtes Maß an Fachwissen und handwerklichem Können setzen solche Eingriffe unbedingt voraus.
Mit den Darlegungen soll das Verständnis der Fahrzeughalter für die Vorgänge in der Lenkung geweckt und erreicht werden, dass an jedem Fahrzeug die erforderlichen Einstellarbeiten in den angegebenen Abständen durchgeführt werden. Wer selbst zu wenig Fachmann ist und auch keinen qualifizierten Helfer zur Seite hat, sollte auf jeden Fall der- -artige Einstellarbeiten der Vertragswerkstatt überlassen.

VEB Sachsenring Automobilwerke Zwickau

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