TA3086

Ein Axialgelenk — auch innerer Spurstangenkopf oder Spurstange (innen) genannt — ist die Gewindedrehgelenkbaugruppe, die in das Ende einer Zahnstangenlenkung ein- oder aufgeschraubt wird und diese mit dem äußeren Spurstangenkopf verbindet. Es ist das innerste Gelenk einer Zahnstangenlenkung, direkt an der beweglichen Zahnstange befestigt, und überträgt deren Linearbewegung auf die verstellbare Spurstangenbaugruppe, die jedes Vorderrad einlenkt. Jedes Zahnstangenlenkungsfahrzeug hat zwei Axialgelenke, je eines pro Seite.

Auch bezeichnet als: innerer Spurstangenkopf, Spurstange innen, Innengelenk, inneres Axialgelenk. Hinweis: Das Axialgelenk ist NICHT dasselbe wie der äußere Spurstangenkopf. Das Axialgelenk ist das innere Drehlager, das direkt auf die Zahnstange aufgeschraubt wird und innerhalb des Zahnstangen-Faltenbalgs geschützt sitzt; der äußere Spurstangenkopf ist der kugelgelenkige Anschluss am Radseitenende, der sich mit dem Achsschenkel verbindet und den Elementen ausgesetzt ist. Beide sind getrennte Bauteile, können unabhängig voneinander verschleißen und werden separat gelagert und berechnet.

Funktionsweise

Linearbewegungsübertragung von der Zahnstange zum Rad

Die Zahnstange bewegt sich geradlinig hin und her in ihrem Gehäuse. Das Axialgelenk ist auf das Ende dieser Zahnstange aufgeschraubt und bewegt sich mit ihr. Wenn die Zahnstange verschiebt, drückt oder zieht das Axialgelenk den äußeren Spurstangenkopf (und damit den Achsschenkel) und schwenkt das Vorderrad durch seinen Lenkwinkel. Ohne das Gelenkspiel des Axialgelenks könnte der äußere Spurstangenkopf die Winkeländerung zwischen der horizontalen Zahnstangenbewegung und dem Bogen, dem die Spurstange beim Federn folgt, nicht ausgleichen.

Kugel-Pfannen-Gelenkigkeit innerhalb des Faltenbalgs

Das Axialgelenk enthält ein internes Kugel-Pfannen-Gelenk — dem äußeren Spurstangenkopf im Prinzip ähnlich, aber im Querschnitt größer, da an dieser Stelle der Lenkanlage höhere Kräfte wirken. Dieses Gelenk erlaubt der Stange das Verschwenken in mehrere Ebenen beim Federn und verhindert, dass die Lenkung über Unebenheiten klemmt. Die gesamte Axialgelenk-Baugruppe befindet sich innerhalb des Zahnstangen-Faltenbalgs, der Straßendreck, Wasser und Salz vom Gelenk und der Zahnstangenoberfläche fernhält.

Spureinstellung über Gewindeeingriff

Der äußere Spurstangenkopf ist auf den Gewindezapfen des Axialgelenks aufgeschraubt und durch eine Gegenmutter in der korrekten Länge arretiert. Dreht man den äußeren Spurstangenkopf auf diesem Gewinde ein oder aus, ändert sich die effektive Länge der Spurstange und damit die Vorderspur. Bei einer Achsvermessung löst der Techniker diese Gegenmutter und dreht den äußeren Spurstangenkopf zur Spureinstellung, bevor er die Gegenmutter wieder anzieht. Das Axialgelenk selbst wird bei routinemäßigen Vermessungsarbeiten nicht verstellt.

Aufbau und Konstruktion

Ein Axialgelenk besteht aus einem spanend bearbeiteten Stahl- oder Sintereisengehäuse mit Außengewinde zur Aufnahme der Zahnstange sowie einem internen Kugelkopflager, das den Kugel zapfen des Axialgelenks aufnimmt. Der Gewindezapfen des Kugelzapfens ragt nach außen und nimmt den äußeren Spurstangenkopf auf. Die Gehäuse-Zahnstangen-Befestigung variiert je nach Konstruktion: Verstemmung (das Gehäuse wird nach der Montage mechanisch gegen die Zahnstange geformt), Sicherungsdraht, Rollstift oder separate Gegenmutter — das korrekte Verfahren ist fahrzeugspezifisch. Die Gelenkhülse wird durch den Zahnstangen-Faltenbalg geschützt, der sich mit jeder Lenkeingabe zusammenfaltet und streckt. Bei der Erneuerung sollte auch der Faltenbalg geprüft und bei Rissen oder Verschleiß ersetzt werden. MOOG, TRW, 555 und CTR liefern Axialgelenke mit geschmiedeten Gehäusen und vorgeschmierten Lagerflächen; MOOG Problem Solver-Einheiten umfassen ein externes Faltenbalgkit.

Häufige Verschleißsymptome

• Klacken oder Poltern über Bodenwellen aus dem Zahnstangenbereich. Ein verschlissenes Kugelgelenk im Axialgelenk lässt den inneren Zapfen bei jedem Federhub oder Lenkeinschlag gegen die Gehäusewände schlagen. Das Geräusch kommt aus dem Inneren des Zahnstangengehäusebereichs und unterscheidet sich vom radseitigen Klacken eines verschlissenen äußeren Spurstangenkopfs.
• Übermäßiges Lenkradspiel oder schwammige Lenkung. Das verschlissene Gelenk absorbiert den Lenkeingang, bevor er den äußeren Spurstangenkopf erreicht — der Fahrer dreht das Lenkrad, aber die Räder reagieren verzögert. Dieses Spiel fühlt sich typisch weicher und gradueller an als Getriebespiel, weil das Gelenk seinen verschlissenen Bereich erst durchlaufen muss, bevor Kraft übertragen wird.
• Unscharfes Mittengefühl und Geradeausfahrt-Schlingern. Ein Axialgelenk, das vorwiegend in Geradeausstellung verschlissen ist, erzeugt einen toten Gang genau in der Mitte — der häufigsten Lenkradstellung bei Autobahnfahrten — und lässt das Fahrzeug ohne klares Lenkungs-Feedback schlingern.
• Ungleichmäßiger Vorderreifenverschleiß. Ein lockeres Axialgelenk lässt die effektive Spur unter Kurven- und Bremslasten wandern. Das Ergebnis ist gefederter oder innenschulterseitiger Reifenverschleiß. Da das Axialgelenk innerhalb des Faltenbalgs sitzt und nicht leicht sichtbar ist, ist dieses Verschleißmuster mitunter das erste beobachtbare Anzeichen eines verschlissenen inneren Spurstangenkopfs.
• Gerissener oder eingebrochener Faltenbalg. Reißt der Faltenbalg, gelangen Straßendreck und Wasser direkt in das Zahnstangengehäuse und greifen das Axialgelenk an. Ein gerissener Faltenbalg ist kein Axialgelenk-Versagen an sich, beschleunigt aber den Verschleiß so stark, dass das Axialgelenk typisch innerhalb einer bis zwei Betriebsperioden versagt, wenn der Balg nicht sofort ersetzt wird.

Häufige Fragen zu Zahnstangenendes