Toestand stuurhuis bepalend voor gezondheid voertuig

Dankzij stuurbekrachtiging verloopt het besturen van voertuigen een pak aangenamer. Het grote werk wordt door de mechaniek overgenomen, maar dat betekent dat de overbrenging tussen stuurkolom en stuurarmen aan sterke krachten wordt blootgesteld. Hoe kan u het stuurhuis in topvorm houden?

Omzetten van kracht

De mechanische werking van een stuurhuis is relatief eenvoudig uitgelegd. De beweging van het stuurwiel wordt via de overbrengingsas overgebracht op een tandheugel met rondsel. Dat rondsel beweegt zich voort op de tandheugel volgens de draaiing aan het stuur. De tandheugel is op zijn beurt verbonden met de stuurarmen die de wielen positioneren.

De stuurbekrachtiging zorgt ervoor dat de beperkte armkracht op het stuurwiel wordt omgezet in een veel grotere kracht op de stuurarmen. Daarbij worden twee hoofdprincipes ingeschakeld: hydraulisch en elektrisch. Een hydraulisch stuurhuis weegt twee- à driemaal minder dan een elektrische versie, maar moet toch geleidelijk marktaandeel inboeten. De redenen daarvoor zijn de groeiende technische mogelijkheden van een elektrische versie, evenals de druk van de overheden en klimaatakkoorden. Dankzij de overstap naar elektrisch konden de uitgespaarde pk worden gebruikt om betere prestaties en minder verbruik van de auto te realiseren.

Een korte rondvraag in de markt leert evenwel dat hydraulica niet per se ten dode opgeschreven is, want de verkoop van de elektrohydraulische variant blijkt sinds enkele jaren terug in stijgende lijn. Die stijgende trend geldt ook voor de elektromechanische stuurhuizen.

Hydraulische bekrachtiging

Hydraulische systemen waren – lang voor de elektrische systemen – de eerste vorm van stuurbekrachtiging. Hierbij zijn de hydraulische cilinders in het stuurhuis verantwoordelijk voor de overbrenging. De stuurbeweging wordt via een pomp overgebracht op de oliedruk die inwerkt op de zuigerstangen in de cilinders, die afhankelijk van de beweging meer of minder oliedruk te verwerken krijgen. Bij snelheidsafhankelijke bekrachting wordt er nog een extra reductie voorzien in functie van de oplopende snelheid.

Het opsporen van de oorzaak van stuurproblemen is vaak specialistenwerk

Elektrische bekrachtiging

In de elektrische oplossing (Electrically Powered Steering of EPS) zit in de stuurstang een sensor ingebouwd die de hoekverdraaiing, koppel en draaisnelheid van het stuurwiel voortdurend opneemt en communiceert met de kleine elektromotor in de stuurkolom. De motor stuurt via tandwielreductie de tandheugel aan. Bij krachtigere auto’s wordt soms overgeschakeld naar een iets andere opbouw met een tweede tandheugel. De elektromotor stuurt hierbij een tandwielconstructie met tandheugel aan. Binnen die groep zijn er meerdere varianten wat de opbouw betreft.

Een derde elektrisch systeem werkt op basis van een kogelomloopspindel, waarbij een aangedreven moer m.b.v. kogellagers over een geleiding beweegt volgens de informatie die het krijgt van de sensor. De feedback van het sturen is bij die systemen de afgelopen jaren sterk verbeterd, terwijl de beperkte oppervlakte en energieverbruik ook als prima voordeel klinken. Voor de volledigheid vermelden we ook de elektrohydraulische stuurbekrachtiging, waarbij het hydraulische gedeelte aangedreven wordt door een elektromotor.

Foutzoeken en onderhoud

Het opsporen van de oorzaak van stuurproblemen is vaak specialistenwerk. Problemen met het sturen zijn niet a priori te wijten aan problemen met het stuurhuis, ook externe elementen spelen een rol. Denk in eerste instantie aan problemen met de banden. Zo is de bandendruk een mogelijke factor, waarbij een te lage bandendruk, een te hoge bandendruk of een ongelijke bandendruk tot onaangenaam sturen kunnen leiden. Ook de bandenkwaliteit heeft een rechtstreekse invloed op het rijgedrag.

Een tweede groep externe oorzaken vinden we bij de mechanische onderdelen, zoals speling op de kogelgewrichten op de beide spoorstangeinden. De spoorstangeinden houden beide fusees van de vooras identiek in het rijrichtingspoor en brengen de stuurbewegingen direct op hen over. Ze zijn dus voortdurend in beweging, wat leidt tot slijtage en speling op het stuur. Vervanging van beide spoorstanguiteinden tegelijk is hierbij aan te raden. Ook andere bewegende delen kunnen last hebben van speling, zoals de kruiskoppeling tussen stuurkolom en stuurhuis. Vaak ligt ongewenste speling door corrosie op fusee- of stuurkogels hier aan de oorzaak.

We hebben overigens niet de indruk dat slijtage afhankelijk is van het type bekrachtiging. Wel is er een zekere discrepantie in slijtage tussen stadsvoertuigen en wagens die meer autosnelwegkilometers maken.

Hydraulisch vs. elektrisch onderhoud

Bij het nazicht van de stuurbekrachtiging is er een wezenlijk verschil tussen de hydraulische en elektrische systemen. Bij de eerste vinden we de problemen vaak terug bij de ‘usual suspects’, zoals defecten aan de pomp, een kapotte riem of lekkages in het hydraulisch circuit. Onderhoudsacties spitsten zich dan ook toe op:

• visuele controle van de riemen;
• controleren of de spanning nog goed zit;
• nazicht van de kwaliteit van de leidingen en koppelingen;
• vervangen van de olie.

Bij de puur elektrische systemen is dat niet langer nodig, maar dat betekent niet dat onderhoud makkelijker wordt. Cruciaal bij aanvang is het loskoppelen van de accu, om 100% zeker te zijn dat piekspanningen worden vermeden tijdens het (de)monteren van de onderdelen. Piekspanningen kunnen in het ergste geval een defecte ECU tot gevolg hebben. Communicatiefouten (U-codes) worden dan weer vaak onterecht gekoppeld aan falende componenten, maar in de praktijk is de foutcode meestal te wijten aan bekabelingsproblemen.

Door de aanwezigheid van elektronica is de elektrische bekrachtiging toch wat fragieler dan de hydraulische uitvoering. Daarom moeten onderhoudsacties en vervangingen met de nodige omzichtigheid gebeuren. Voorkom dat onderdelen ergens tegenaan botsen en raak zo weinig mogelijk de elektronische onderdelen en connectoren aan, om beschadiging door statische elektriciteit te vermijden. Bij vervanging moet altijd een herkalibratie van de krachtsensor uitgevoerd worden, anders is er risico op een verschil in stuurkracht tussen rechts en links. 

Voorts verdient de bekabeling de nodige aandacht. Trek nooit aan de kabelbundel bij werken aan de stuurkolom en verifieer visueel of de kabelmantels niet beschadigd zijn. Bekijk ook steevast of er geen knikken of scherpe bochten in de kabels liggen, want elke hinderpaal kan leiden tot extra weerstand en warmteopbouw. Tot slot moet waterinsijpeling te allen prijze worden vermeden, want een stuurhuis met geërodeerde elektronische componenten is in vele gevallen niet meer te redden.

Verder noemen we nogmaals de controle van de stofhoezen, bevestigingspunten, spoorstangen en spoorstangeinden en de koppeling tussen stuurhuis en stuurkolom als belangrijke algemene aandachtspunten.

Met dank aan Era Benelux