Что такое рейка в машине

autostuk.ru

Как устроена рулевая рейка и принцип её работы

Ни одна современная легковая машина не обходится без системы управления. Причём в большинстве случаев речь идёт именно о рулевых рейках, которые играют ключевую роль в этом вопросе. Рулевая рейка (РР) представляет собой узел, который позволяет преобразовывать движение руля в отклонение по горизонтальной плоскости передних колёс автотранспортного средства. Фактически за счёт этого устройства мы получаем возможность с помощью небольшого рулевого колеса управлять внушительным авто.

Первые образцы рулевых реек имели предельно простую конструкцию. В её состав входила шестерня, которая устанавливалась на рулевой вал, а также рейки и рулевые тяги, сопряжённые с шестернёй. Но постепенно конструкция улучшалась, совершенствовалась и модернизировалась. Потому в настоящий момент машины могут оснащаться несколькими видами РР.

Разновидности

В общей сложности выделяют 4 разновидности устройств, которые несколько отличаются между собой принципом работы рулевой рейки. Каждый механизм применяется на множестве автомобилей, что позволяет говорить о хорошем уровне каждого из представленных вариантов.

Многие автолюбители уже прекрасно знают, что такое рулевая рейка и зачем она нужна в машине. В автомобилях это своего рода связующее звено, созданное для связи водителя с колёсами его транспортного средства. При повороте руля именно РР позволяет колёсам повернуться с таким углом и скоростью, как это необходимо водителю, чтобы развернуться или совершить какой-нибудь иной манёвр.

Что касается того, где же находится автомобильная рулевая рейка, то тут можно ответить довольно просто. Находящийся между рулевым колесом и колёсами механизм выступает в качестве преобразователя вращения вала руля в горизонтальное смещение тяг.

Интересно и то, что раньше на автомобили устанавливались исключительно червячные механизмы, на смену которым пришли рулевые рейки. Но не стоит воспринимать РР как продолжение и развитие червячных устройств. Это совершенно иное направление в разработке рулевого управления.

Впервые РР появились на автомобилях, которые выпускались ещё в 19 веке. Тогда конструкция была максимально примитивной, состоя из шестерни, размещённой на рулевом валу, а также соединённой рейкой.

Но на тот момент рейка не завоевала большой популярности. Машины начали оснащать более сложными механизмами, в числе которых был и некогда самый востребованный червячный вариант. Лишь в конце прошлого века инженеры снова обратили внимание на уже достаточно забытый реечный рулевой механизм, и снова начали использовать его в конструкциях автотранспортных средств. Вторая попытка оказалась невероятно удачной. В результате РР активно используются до сих пор, и их конструкцию продолжают развивать и совершенствовать.

Стараниями инженеров и конструкторов мы получили 4 разновидности рулевых реечных механизмов. А именно:

• механические;
• электрические;
• гидравлические;
• электрогидравлические.

Каждый из вариантов исполнения устройства заслуживает отдельного внимания и более детального рассмотрения.

Механические

Если говорить о схемах рулевых реек, то именно у механических устройств она самая простая. Но при этом механические РР наиболее универсальные, что позволяет устанавливать их на автотранспортные средства с передним и задним типом привода.

Повороты колёс, связанных с системой рулевого управления, осуществляются за счёт прикладываемой водителем физической силы. Одной из особенностей системы механического типа является то, что здесь используется переменное передаточное число. Это означает, что шаг зубцов меняется в направлении от середины к краям.

На практике это выглядит следующим образом. Когда машина движется на высокой скорости, углы поворота становятся минимальными. От этого создаётся эффект тяжёлого рулевого колеса, что обусловлено именно большим передаточным числом. Когда же автотранспортное средство паркуется, то есть скорость минимальная, а руль приходится выворачивать до крайнего положения, передаточное число уменьшается, и от этого руль удаётся с относительной лёгкостью повернуть, не прикладывая большие физические усилия. Эта особенность позволяет компенсировать недостаток в виде отсутствия усилителя.

Схема механической системы рулевой рейки включает в себя несколько основных компонентов. Среди них следует выделить такие:

• картер, изготовленный из алюминия. В нём предусмотрена специальная полость, где располагается гофрированная защита, которая предотвращает механизм от повреждения и преждевременного износа;
• шестерня или зубчатое колесо привода. Она располагается внутри корпуса рулевого механизма, и удерживается там с помощью специального надёжного подшипника. Он всё равно может выходить из строя и требовать замены, но на практике подшипник служит достаточно долго и эффективно;
• пружина. Её задача заключается в том, чтобы плотно прижать рулевую рейку по отношению к шестерне. Это позволяет создавать максимально плотное сцепление зубьев;
• втулка, предусмотренная для шарнира тяги. Она осуществляет свою работу в определённом заданном инженерами интервале, а также обеспечивает нужный ход для механической рулевой рейки автомобиля.

Несмотря на свою простоту и надёжность, механические узлы постепенно уходят в прошлое.

Электрические

Теперь следует рассмотреть, как работают рулевые рейки уже электрического типа. Тут речь идёт про устройство рулевой рейки, оснащённой специальным рулевым электроусилителем или просто ЭУР.

У ЭУРа есть свои особенности конструкции и работы. Основной принцип функционирования устройства заключается в наличии электрического двигателя. Этот электромотор позволяет с максимальной точностью передавать усилие, с которым водитель воздействует на рулевое колесо.

В зависимости от конструктивных особенностей и исполнения устройства, электроусилители устанавливают в автомобилях на рулевой вал, либо же интегрируют в рейку. Есть также возможность встроить электродвигатель в рулевую колонку, но этот вариант считается самым опасным, несмотря на наименьшую стоимость реализации конструкции. Если электромотор разместить внутри рулевой колонки автомобиля, при его поломке машина фактически станет неуправляемой. Последствия подобной неисправности, которая может произойти прямо во время движения авто, представить не сложно. Водитель потеряет управление, не сможет подавать команды передним колёсам. Подобная неисправность встречалась на ЭУР, которые устанавливались на первое поколение автомобиля Lada Priora. Машины первых лет выпуска славились низким уровнем надёжности электроусилителей рулевого управления.

А вот схема интегрирования с рейкой позиционируется как самая безопасная. Её применяют на автотранспортных средствах высокого класса. Во многом это обусловлено стоимостью реализации схемы.

Несмотря на определённые недостатки электроусилителей, которые характерны в большей степени только при одном варианте их размещения, электрические РР обладают широким перечнем преимуществ:

• ЭУР позволил добиться отличных показателей коэффициента полезного действия;
• хотя в конструкции используется электродвигатель, система всё равно получилась более чем простой;
• весь узел не занимает много места, что позволяет говорить о компактности решения и выделять это качество как одно из преимуществ;
• электрические рейки не боятся изменений погодных условий. Потому они одинаково эффективно работает при сильной жаре и при заморозках;
• важной особенностью и преимуществом можно назвать факт отсутствия в узле каких-либо рабочих жидкостей. Это позволяет исключать проведение разных работ по их замене, не нужно контролировать утечки и пр.;
• конструкция не предусматривает использования трубок, прокладок, сальников и прочих элементов, которые можно считать слабым или уязвимым местом системы. Такая особенность выделяет ещё один важный плюс в виде высокого уровня надёжности;
• рулевая рейка электрического типа, оснащённая электромотором в качестве усилителя, расходует минимум энергии. Это обусловлено тем, что электромотор включается в работу лишь тогда, когда водитель поворачивает руль. При передвижении на высокой скорости электродвигатель также отключается;
• некоторые воспринимают ЭУР как что-то дорогое и сложное. Но практика говорит об обратном. Устройство получилось надёжным и доступным по цене. При необходимости, если двигатель всё же выйдет из строя, на покупку нового электромотора тратить большие деньги не придётся. ЭУР относится к относительно недорогим устройствам;
• приятным бонусом ко всем перечисленным ранее преимуществам станет факт быстрого возврата рулевого колеса в его нейтральное положение.

Объективно электрические рулевые рейки обладают солидным перечнем преимуществ. При этом выделить какие-то явные недостатки, если не говорить об электромоторах, интегрированных в рулевую колонку, сложно.

Гидравлические

Эти рулевые рейки считаются главными конкурентами электрических систем. Но если посмотреть, как устроены рулевые рейки гидравлического типа, ничего общего с конкурентами вы не увидите.

Принцип работы гидроусилителя или ГУР основывается именно на использовании гидравлической жидкости. С её помощью передаётся усилие, прикладываемое водителю к рулевому колесу. Это позволяет создать достаточно лёгкое и точное управление транспортным средством.

За счёт использования гидравлической системы, неровности на дорогах и проезды по ямах на так сильно ощущаются и передаются на рулевое колесо. То есть водитель меньше ощущает все прелести отечественных автодорог. Это объясняется особенностью конструкции гидравлической рулевой рейки, где все удары гасятся за счёт работы гидроусилителя.

Но при этом высокое давление гидравлической жидкости, которое возникает непосредственно в момент удара, негативно сказывается на состоянии и работоспособности всего рулевого узла.

Если в случае с ЭУР выделяли внушительный список достоинств системы, то здесь в основном акцентируют внимание на имеющихся недостатках. ГУР действительно имеет ряд минусов, среди которых выделяют наиболее значительные.

• уровень информативности руля весьма низкий, если сравнивать с электрическим аналогом рулевой рейки;
• отсутствует качественная и достаточно хорошая обратная связь у руля;
• работа системы основывается на создании высокого давления, из-за чего страдает надёжность гидроусилителя;
• в конструкции с гидроусилителем применяются различные сальники, трубки и уплотнители. Это слабые места гидравлической системы. Здесь довольно часто возникает протечки, которые приходится устранять. Трубки, сальники и прокладки подлежат замене;
• система работает постоянно. Если привести пример электроусилителя, где электромотор включается исключительно по мере необходимости, в случае с гидроусилителем всё иначе. Насос работает постоянно, то есть непрерывно обеспечивает циркуляцию рабочей жидкости по системе. Это происходит даже в ситуациях, когда двигатель запущен, но машина стоит неподвижно. Такая особенность работы негативно сказывается на состоянии. Система быстрее изнашивается и требует ремонта, либо замены;
• гидравлические типы рулевых реек чаще требуют ремонта, нежели электрические. Плюс автовладельцу приходится заниматься такими мероприятиями как замена гидравлической жидкости. Процедура не самая тяжёлая, но всё же накладывает дополнительные обязанности и хлопоты.

Такой обширный перечень недостатков привёл к тому, что на легковых автомобилях ГУР применяется редко. Зато гидроусилители стали наиболее эффективным решением при создании системы управления на грузовиках и большегрузных машинах. Рулевые рейки гидравлического типа, где применяется гидроусилитель, позволяет передавать более высокое усилие. Электродвигатель в этом компоненте справляется с передачей усилия на грузовых авто значительно хуже.

Электрогидравлические

Ознакомившись с устройством рулевых реек с гидроусилителем, а также изучив слабые стороны ГУР и достоинства ЭУР, никого не удивит появление гибридной системы рулевого управления.

Примерно понимая, как устроена рулевая рейка, эксплуатируемая с гидроусилителем и электроусилителем, можно также понять и суть электрогидравлической системы.

Фактически появление электрогидравлической рейки стало логическим продолжением обычной классической гидравлики. Как и в случае с ГУР, основным рабочим компонентом узла остаётся гидравлическая жидкость, перекачивая насосом. Вопрос лишь в том, как именно приводится в движение этот насос.

В обычных гидроусилителях помпа, перекачивающая гидравлическую рабочую жидкость, функционировала от главного двигателя. В этом проявлялась одна из проблем ГУР, которая привела к появлению сразу нескольких объективных недостатков. Потому инженеры решили устранить этот недочёт, установив отдельный электродвигатель для работы насоса. Теперь ДВС из системы исключили.

Такое нововведение позволяет говорить о новом виде рулевой рейки электрогидравлического типа. Внедрение электрического мотора для работы насоса устранило недостатков в виде низкой информативности и отсутствия обратной связи.

На практике работу электрогидравлической рейки можно описать примерно следующим образом. По мере увеличения скорости движения автотранспорта электромотор создаёт меньшее давление. Это позволяет делать рулевое управление достаточно жёстким при высокой скорости, создавая более безопасные условия движения.

Признаки неисправностей

От исправного состояния системы рулевого управления напрямую зависит безопасность движения автомобилиста на своём транспортном средстве. Потому при первых же признаках неисправностей рулевой рейки следует незамедлительно принимать меры по их устранению.

Первым делом автовладельцы должны понимать, как именно определить неисправности рулевых реек. Сделать это не так сложно, если знать про характерные симптомы и признаки приближающейся поломки установленной на автомобиль рулевой рейки.

Да, точно подтвердить или опровергнуть неисправность рулевой рейки можно путём диагностики и проведения демонтажных работ. Но порой даже косвенных признаков достаточно, чтобы подтвердить диагноз.

Для начала запомните, что рулевая рейка не ломается на ровном месте, если речь не идёт о попадании в яму или ДТП. Существуют определённые признаки, указывающие на износ и приближающуюся серьёзную неисправность. Потому перед тем как проверить рулевую рейку, прислушайтесь к поведению своей машины. Она сама подскажет вам, что возникли какие-то неполадки, которые вскоре могут обернуться дорогостоящими и опасными поломками.

В зависимости от типа рулевой рейки, могут проявляться те или иные признаки. Рассмотрим основные из них:

• если это рулевая рейка гидравлического типа, тогда неисправность можно определить по постоянному падению уровня жидкости в специальном бачке;
• также в случае с ГУР возможно появление следов от гидравлической жидкости, которые накапливаются в пыльниках тяг;
• управление стало заметно более чувствительным. Даже когда вы осуществляете небольшой поворот рулевого колеса, машину практически бросает из стороны в сторону;
• поворот руля не соответствует углу, на который поворачиваются передние колёса автотранспортного средства;
• ещё руль может не возвращаться в своё исходное центральное или нейтральное положение, либо плохо это делать, когда машина завершает манёвр и возвращается к прямолинейному движению;
• когда рулевое колесо находится в центральном положении, усилие может пропадать. Это указывает на неисправность в системе;
• порой автомобилисты сталкиваются с тем, что руль начинает буквально самопроизвольно вращаться. Плохой признак, указывающий на необходимость срочно заняться ремонтом;
• когда руль вращается, усилия отсутствуют вовсе. Это потенциально указывает на выход из строя гидравлики или электромотора;
• при езде в условиях мелких неровностей создаётся сильный стук и передаётся в руль. Но он может уменьшаться, когда рулевое колесо выворачивается в крайние положения;
• руль полностью заклинивает, его не удаётся повернуть ни в одну из сторон;
• управлять машиной становится практически невозможно, поскольку для любого манёвра требуется прикладывать огромное усилие.

Появление хотя бы одного из перечисленных признаков говорит о том, что с рулевым управлением возникли проблемы. Неисправность может сохраняться в виде едва заметных симптомов длительное время, либо же в один момент привести к серьёзной поломке, которая наиболее опасна именно во время движения машины.

Это говорит о том, что даже слабо проявляемые признаки проблем с рулевой рейкой игнорировать ни в коем случае нельзя. В подобных ситуациях следует обратиться в автосервис, либо же заехать в собственный гараж для самостоятельного решения образовавшейся проблемы. Порой выполнить ремонт можно своими руками. Это не так сложно, если следовать инструкциям, соблюдать рекомендации автопроизводителя, а также не забывать о технике безопасности.

Преимущества и недостатки

Если подводить общий итог по всем разновидностям рулевых реек, можно выделить несколько сильных и слабых сторон подобных систем.

К преимуществам можно отнести следующие моменты:

• конструкции всех типов занимают мало места, они компактные и достаточно простые;
• многие неисправности можно решить своими силами, избегая дополнительных трат на услуги автосервисов;
• рулевые рейки с гидроусилителем, электроусилителем и обычного механического типа обладают небольшим весом;
• при грамотной эксплуатации не требуется постоянный уход и частое обслуживание;
• системы обеспечивают точное управление, поскольку колёса прекрасно слушаются руля;
• стоимость всех видов усилителей небольшая, а потому ремонт рулевых реек обходится сравнительно дёшево.

Но параллельно не стоит упускать тот момент, что неровности дороги могут ощутимо передаваться на руль. А это создаёт определённый дискомфорт для водителя. Также автовладельцу всё же приходится заниматься профилактическим обслуживанием, проверяя уровень жидкости, подтягивая соединения, инспектируя состояние трубок, уплотнителей и пр.

Рулевые рейки относятся к категории достаточно надёжных узлов автотранспортного средства. При этом срок службы или эксплуатационный период зависит от целого ряда фактора. А именно:

• условия эксплуатации;
• стиль вождения;
• условия хранения и содержания машины;
• качество сборки;
• используемые детали;
• качество проведённого ремонта;
• наличие коррозии и ржавчины.

Если постоянно держать автомобиль в условиях повышенной влажности и сырости, свою роль сыграет процесс образования коррозии, которая с лёгкостью сможет разрушить рулевую рейку с течением времени. Также на состояние РР негативно влияет частая езда по кочкам, ямам и всевозможным неровностям. Постепенно они снижают ресурс узла, провоцируют усталость металла и в результате рейку приходится менять или частично ремонтировать.

Применительно к легковым автомобилям, именно реечные рулевые механизмы остаются наиболее востребованными и актуальными. Объясняется это простотой конструкции, малой стоимостью механизмов, а также их небольшими размерами. Пока лучшей альтернативы для категории легковых машин не предусмотрено.

drivertip.ru

Рулевые рейки: особенности конструкций, причины поломок и нюансы ремонта

Рулевая рейка — один из самых старых и распространенных рулевых механизмов. Залог успеха — в простоте и надежности системы. И тем не менее поломки реек совсем не редкость, так как все узлы подвержены старению и износу. Насколько быстро они наступают, что может сломаться, так ли сложно чиниться? Попробуем разобраться во всех вопросах. 

Конструкция реечного рулевого механизма, наверное, одна из самых простых. Что может быть проще обычной пары «червяк — зубчатая рейка» в рулевой трапеции? Тем более с распространением независимых подвесок передних колес такая схема быстро проложила себе дорогу к популярности.

Помимо простоты механизма найдется еще немало причин успеха. Например, очень низкое трение в конструкции, делающее управление без усилителя легче, а с усилителем — точнее. Удалось реализовать систему изменяемого передаточного отношения, что улучшило управляемость. Да и усилитель встраивается в эту конструкцию просто и логично, одновременно работая демпфером рулевого управления.

Этого мало? Плюсов может быть еще больше. В рейке нет никаких высокоточных элементов, практически отсутствует необходимость в смазке при удачном выборе рабочих пар. Добавим к этому небольшие размеры и удобство компоновки рулевого управления с рейкой, богатые возможности по созданию травмобезопасных элементов рулевой колонки и, наконец, дешевизну конструкции и минимальные риски «прикусываний» по вине механики. В общем, светлое будущее этой конструкции было предопределено.

Компоненты / Статьи

Но, несмотря на простоту конструкции, количество возможных поломок оказалось достаточно велико. Основная масса проблем связана с появлением зазоров в механизме, а значит, стуков, люфтов и ударов в рулевом управлении. Реже возникают «прикусывания» из-за разрушения зубчатых пар или повреждений сальников и втулок. У реек с гидроусилителем характерной проблемой являются утечки рабочей жидкости. Реже встречаются неисправности золотникового распределительного механизма. И многие неисправности реек связаны с попаданием внутрь грязи — через поврежденные пыльники или гидравлическую линию.

Почти все поломки чинятся. Однако есть и те, что не позволяют полностью избавиться от проблем в эксплуатации, особенно в случае реек со встроенным электроусилителем.

Самая распространенная проблема связана со стуком рейки. Обычно это говорит о том, что зазор в соединении червячной пары увеличился или же вышли из строя боковые втулки штока рейки. Иногда причиной является нарушение креплений самой рейки. К тому же биение часто служит причиной протечек сальников штока при наличии ГУР.

Проверка причины достаточно проста: если крепление рейки в порядке, то можно замерить биение рейки во втулках при приложении усилия – достаточно снять пыльник рейки (в большинстве случаев проблема наблюдается визуально). Если же биение неощутимо, нужно проверять зазор рабочей пары. Эту операцию тоже можно проделать, не разбирая механизм. Нужно лишь попробовать повернуть вал рейки вокруг оси (в случае если он круглый, треугольные валы так проверить невозможно). Если вал немного поворачивается, значит, изменен зазор в рабочей паре из-за нарушения геометрии поверхностей или работы механизма прижима. У большинства конструкций есть сухарь, регулирующий усилие прижатия или зазор в червячной паре за счет натяжения пружины.

Причины изменения зазоров в механике могут быть различными. Во-первых, это естественный износ втулок, рабочей пары, упора и картера. Механизмы достаточно прочные, но несколько сотен тысяч километров и повышенные нагрузки могут повредить все. Ударные нагрузки тоже часто служат причиной появления проблем. Например, при попадании в ямы или при ДТП. И также очень распространенной причиной является банальная коррозия из-за попадания влаги в рулевую рейку.

Боковые втулки при появлении биения просто меняют. Если нет видимых следов износа на штоке рейки, то это очень эффективная мера. Зачастую такой ремонт даже не требует снятия рейки с автомобиля, достаточно лишь выкрутить рулевую тягу и снять пыльник. Если есть видимые царапины или коррозия, шток ремонтируется с перешлифовкой в ремонтный размер. Одновременно меняются на ремонтные втулки и сальники. Сами втулки не обязательно являются жесткими. Зачастую втулка — это упругая конструкция, в которой нет зазора, но она позволяет немного менять высоту для нормальной работы червячной пары.

Конструкции с жесткой алюминиевой или латунной втулкой, характерные для японских и корейских машин, именно из-за материала изготовления имеют более высокую вероятность появления стуков в рулевом управлении

Если после замены втулок штока сохраняется люфт и зазор в рабочей паре, стоит проверить износ прижимного сухаря и его шахты в картере рейки. Подтягивание рейки возможно в небольших пределах, но при большом износе рабочей пары это уже не поможет, а рейка станет туго ходить во втулках.

При износе самого сухаря и его шахты он меняется на ремонтный, а шахта шлифуется. В любом случае, если подтяжка не помогла, рейку необходимо проверить на предмет износа рабочей пары. Иногда зубцы в центральной части штока слишком изношены и он требует замены. В противном случае достаточно поменять вал рейки на ремонтный, перешлифовать шток рейки или использовать ремонтные втулки вала. Но подобные работы достаточно дороги, и в этом случае чаще всего рекомендуют заменить рейку на новую или восстановленную в заводских условиях.

Компоненты / Статьи

У реек со встроенным ГУРом есть еще целый класс неисправностей, связанных с течами сальников и утечками в гидравлике. Утечки через сальники штока рейки возникают при износе самих сальников и штока. Причины обычно в коррозии штока, загрязнении масла, перегреве жидкости ГУРа, скачках давления сверх номинала и общем старении материала сальников. Любые биения штока ухудшают условия работы сальников и повышают вероятность утечек. Частой причиной являются и коррозийные повреждения поверхности штока.

Ремонт такой же, как при износе втулок штока. Шток шлифуется в ремонтный размер, одновременно меняются втулки и сальники.

Течь сальника вала также встречается очень часто. Он в первую очередь стареет при повышенной температуре жидкости усилителя. Она греется насосом, и в этой зоне худшие условия охлаждения. Иногда встречается и коррозия самого вала. Обычно в результате образуется «медленная» течь, в отличие от «быстрых» течей, характерных для протечек сальников штока.

Неисправности золотникового механизма в большинстве случаев связаны с износом картера тефлоновыми кольцами уплотнений, в результате чего возникает переток рабочей жидкости. Это приводит к нарушениям в работе гидравлики — обычно усилитель перестает работать полностью или частично. Ремонт заключается или в замене картера, или в установке ремонтной гильзы с последующей расточкой.

Редкая неисправность — нарушение жесткости торсионного вала. Со временем он ослабевает, и помощь ГУР становится более навязчивой, ухудшается реактивное действие на руле.

Система Servotronic от ZF отличается еще установкой на золотниковом механизме дополнительного клапана, регулирующего давления на рейке. Подвести может электроника или сам клапан. В остальном ломаться там нечему.

Износ картера рабочего цилиндра рейки в большинстве случаев приводит к ее замене. Дело в том, что разделительный поршень штока рейки в процессе эксплуатации машины изнашивает в основном «околонулевую» зону. Со временем это приводит к образованию «ступеньки» усилия между движением по прямой и усилием в повороте. Помощь ГУР в «нулевом» положении сходит на нет, возникает ощущение «закусывания» при повороте руля. На начальной стадии иногда помогает замена сальника штока, но в большинстве случаев потребуется гильзовка корпуса рейки, что выполняется очень редко. Чаще всего требуется замена корпуса целиком или рейки в сборе.

На фоне остальных конструкций сильно выделяется рейка ZF, применяемая в системе BMW Active Steering. Сама она в этом случае имеет вполне традиционную конструкцию и набор неисправностей. Но рабочий вал рейки устроен сложнее: привод на рейку — дифференциальный. Момент на него передается с рулевого вала и с электромотора привода. По сигналам датчиков мотор «помогает» или «мешает» вращать вал, там самым увеличивая или уменьшая результирующее передаточное отношение рулевого управления.

При неисправности электромотора, чтобы обеспечить работу рулевого управления, его привод полностью блокируется дополнительным аварийным фиксатором. Таким образом обеспечивается безопасность конструкции при электрических проблемах. Помимо введения дополнительных датчиков и электромотора, которые склонны к отказам, в системе интенсивно изнашиваются шестерни цилиндрического дифференциала и червячная передача с электромотора на ее корпус. Со временем люфты в малоразмерной передаче увеличиваются, тем самым ухудшая «чувство руля» у подобного механизма. Блок дифференциала заменяется в сборе при наличии люфтов, а остальные компоненты ремонтируются аналогично классическим конструкциям.

Электроусилители рулевого управления бывают двух видов. Одни располагаются на рулевой колонке и передают усилие непосредственно через рабочую пару рейки. Вторые имеют прямой привод, а на рулевом валу или рейке расположен только торсион и датчики положения руля.

Первый вариант исполнения ЭУР к самим рейкам отношения не имеет, разве что стоит отметить, что нагрузка на рабочую пару рейки в таком механизме очень высокая и ресурс самой рейки заметно сокращается. А вот проблемы ЭУР с непосредственным приводом можно рассмотреть подробнее.

Первое место среди неисправностей держат поломки датчиков момента сопротивления. Например, на очень распространенных конструкциях ЭУР, применяемых VW, причиной поломки является поломка гибкого шлейфа датчика. Ремонт заключается в обрезании поломанной части и припаивании к контактам датчика.

Различные неисправности с мотором, его подшипниками или электропроводкой, а также силовым модулем случаются, но пока очень редки. В основном отмечаются отдельные модели, например EPS у Honda.

Также особенностью конструкций ZF/Bosch/MSG первого–третьего поколений является наличие второй зубчатой передачи в рейке. У электромотора своя зубчатая передача, оптимизированная для передачи большего момента. Таким образом, у рейки есть второй сухарь и вторая червячная пара, что немного осложняет диагностику при появлении люфтов и предъявляет более высокие требования к качеству выполнения работ.

Более новые конструкции оснащаются приводом с винтовой передачей на рециркулирующих шариках, с прямым или ременным приводом от электромотора. Такой механизм менее склонен к накоплению люфтов и появлению стуков, но зато очень чувствителен к загрязнениям и утере смазки штока. Так что за состоянием пыльников нужно следить намного тщательнее. При загрязнении штока, повреждении подшипников передачи механизм начинает подвывать при работе, а в запущенных случаях его может даже заклинить. Ремонт резьбы штока после появления каверн выполняется редко, обычно в этом случае шток подлежит замене.

Жесткий привод на винтовую передачу склонен к появлению стуков, а также отличается высокой нагрузкой на электромотор. Желая несколько смягчить работу узла, на некоторых конструкциях применяют привод эластичным зубчатым ремнем. Он заметно снижает нагрузки на узел, повышая его ресурс. Но, в свою очередь, может потребовать замены уже после 3–5 лет эксплуатации, в зависимости от условий и нагрузки.

dvizhok.su

Рулевое управление: устройство, принцип работы, виды

Первые автомобили, в частности, автомобиль Карла Бенца, который считается первым в мире серийным авто, были трехколесными. Почему? Да просто конструкторы не могли придумать, как заставить оба передних колеса синхронно поворачивать в одну сторону. Поэтому переднее колесо было одно, а вместо привычной сегодня «баранки» стоял рычаг.

Но такое положение вещей не продлилось долго. Следующие «самоходные телеги» уже имели 4 колеса и худо-бедно справлялись с маневрами. Так начало развиваться рулевое управление, назначение которого не изменилось за все годы существования автомобиля.

Устройство и принцип работы типичного рулевого управления

https://www.youtube.com/watch?v=TNjrSKwj4V0

На абсолютном большинстве автомобилей рулевое управление реализовано по одинаковому принципу. Конечно, есть отличия (например, тип усилителя руля), но тип общей компоновки не меняется.

1. Руль стоит первым в цепочке управления автомобилем. Это не только способ передать сигнал системе управления, в какую сторону и как резко поворачивать, но и способ обратной связи, а также элемент пассивной безопасности автомобиля (в рулевое колесо встраивается подушка).
2. Рулевая колонка – промежуточный элемент между самим рулем и механизмом поворота. На рулевую колонку может крепиться система безопасности, замок зажигания, рычаги включения дворников и поворотников.
3. Следующий на очереди – рулевой механизм, с помощью которого поворот руля (а следовательно, и рулевой колонки) преобразовывается в команду на поворот для рулевых тяг.
4. После того, как рулевой механизм передал усилие на рулевую рейку, в действие приходят рулевые тяги с наконечниками и рычагами. Они соединены с поворотными кулаками передних колес и заставляют их поворачивать в нужном направлении на нужный угол.
5. Чтобы с вождением автомобиля справился любой человек, применяется гидравлический или электрический усилитель руля.

Классификация рулевого управления

Принципиальных отличий между разными типами рулевого управления нет, но часто его классифицируют по типу редуктора рулевого механизма:

Тип редуктора «шестерня-рейка».

Это самая распространенная разновидность рулевого редуктора, которая за годы использования показала свою надежность.

Принцип действия очень простой: на рулевом валу (который отходит от рулевой колонки) закреплена продолговатая шестерня. Рулевая рейка имеет зубчатый участок, который входит в зацепление с этой шестерней. При вращении руля шестерня вращается на месте и толкает зубчатую рейку в одну или другую сторону. Соответственно приходят в действие и рулевые тяги.

Передаточное число на рейке может быть неизменным, а может меняться ближе к краям. Получить такой эффект просто: нужно изменить наклон зубьев на рейке. Благодаря этому для поворота на большой угол не нужно «крутить баранку» до посинения, количество оборотов руля для маневра сокращается.

Тип редуктора «червяк-ролик».

Этот тип редуктора можно назвать устаревшим, поскольку его давно перестали устанавливать на автомобили. Тем не менее, он еще встречается на старых машинах.

В основе заложена червячная передача, в которой червяк закреплен на дополнительном валу рулевой колонки. При повороте руля вращается червяк и приводит в движение ролик, стоящий с ним в зацеплении.

Сдвигаясь по нарезке червяка, ролик заставляет вращаться вал, на который он установлен и к которому присоединен рычаг рулевой сошки. Вал вращается, рулевая сошка описывает полукруг, приводит в действие остальные элементы рулевого привода (среднюю тягу, маятниковый рычаг, боковую тягу, поворотные кулаки колес).

Винтовой тип редуктора.

По принципу действия он очень похож на червячный редуктор. Однако на дополнительном валу рулевой колонки установлен не червяк, а винт. Он входит в зацепление с гайкой, на наружную сторону которой нанесен зубчатый обод. Когда вращается винт, гайка поворачивается в одну или другую сторону и поворачивает рулевую сошку, а она уже направляет остальные компоненты рулевого привода.

В усовершенствованных моделях на винт ставится шариковая шайба, которая служит промежуточным элементом между ним и гайкой. При вращении винта шарики сдвигают шайбу, а она поворачивает гайку.
Когда на легковые автомобили начали массово устанавливать гидроусилитель руля (ГУР), червячный редуктор вышел из обихода – к нему ГУР не поставишь. На его место пришел реечный привод, а винтовой «перекочевал» на тяжелые автомобили.

Кроме редуктора, в рулевом механизме могут отличаться типы передачи усилия на управляемые колёса. Более простой считается конструкция с реечным редуктором: от рулевой рейки отходят две рулевые тяги, которые крепятся к поворотным кулакам колес. Для того, чтобы соединение было подвижным, но без люфтов, используются шаровые наконечники.

На редуктор с червячной или винтовой передачей подходит другой тип рулевого механизма. Его называют рулевой трапецией и состоит он из довольно сложной системы рычагов. Сложность конструкции оправдывается большей мощностью, так что рулевая трапеция с винтовым редуктором ставится на грузовые автомобили, в то время как рулевая рейка лучше подходит для легковых.

И, наконец, систему рулевого управления классифицируют по типу усилителя: ГУР, ЭГУР и ЭУР.

1. ГУР – гидравлический усилитель, классический тип. Он и сегодня ставится на автомобили, но постепенно уступает дорогу более современным видам усилителя;
2. ЭГУР – электрогидравлический усилитель руля. В нём электромотор выполняет вспомогательную функцию, в то время как основная работа выполняется гидравликой;
3. ЭУР – электроусилитель, современный способ управлять автомобилем. Электромотор умножает усилие, которое водитель прикладывает к рулю, то есть работает без каких-либо гидравлических элементов.

Основные неисправности рулевого управления

Конструкторы делают элементы рулевого управления из надежных износостойких материалов. Однако любая деталь имеет свой ресурс и свой запас прочности, так что рано или поздно в рулевом управлении начинают появляться неисправности и дефекты. Они достаточно типичные для большинства автомобилей.

1. Износ шарниров рулевых тяг. По сути, любой шарнир в рулевом управлении – слабое место, особенно это касается конструкции рулевой трапеции. Однако рулевые тяги постоянно страдают от нагрузок, ударов и агрессивного вождения, и их шарниры выходят из строя чаще всего. Как только шарнирное соединение выходит из строя, оно дает о себе знать стуком во время выполнения поворота или просто езды по неровной дороге.
2. Износ рулевых наконечников. Совершенно стандартная ситуация, поскольку рулевые наконечники считаются расходниками, особенно на наших дорогах. Шаровые шарниры защищены пыльниками и смазкой, но со временем вода попадает под пыльник, шарнир изнашивается и начинает люфтить. Водитель чувствует проблему как увеличение свободного хода руля и ухудшение управляемости. При появлении таких симптомов нужно поскорей принять меры. Замена рулевых наконечников – стандартная процедура, которую выполнят на любом СТО.
3. Износ подшипника рулевой колонки. Такая поломка происходит редко, но требует срочных мер по устранению. Если подшипник изнашивается, рулевой вал начинает шататься, а водитель чувствует это как «биение руля». Лучше сразу обратиться в сервис, чем ставить на своей машине интересные опыты.
4. Нарушение настроек колес. Неотбалансированные колёса будут ощущаться водителем как пульсация рулевого колеса при движении. Это не только доставляет дискомфорт, но и влияет на срок службы самих колес и смежных элементов.

Основные требования к рулевому управлению

Существуют стандартные требования, которые предъявляются к системе рулевого управления. Если система этим требованиям соответствует, ее можно считать исправной.

1. Угол свободного хода руля. Это тот угол поворота, который делается «вхолостую», до начала поворота колес. В норме для легковых автомобилей он должен быть не боле 10 градусов, и если свободный ход постепенно увеличивается, это говорит о необходимости регулировки или ремонта.
2. Система должна правильно «рулить»! То есть, нормально держать автомобиль при езде по прямой, точно выполнять маневры, не отклоняться от заданной траектории.
3. Руль должен легко поворачиваться во время выполнения маневров. Усилители для того и придумали, чтобы на дороге водитель думал о дороге, а не о том, хватит ли ему сил на следующий поворот. Если управление тугое, требует значительных усилий, проблему нужно найти и решить.
4. Строго выверенное число полных оборотов руля от среднего до крайнего положения. Для выполнения поворота водитель не должен выкручивать руль до бесконечности.
5. Система должна работать даже после того, как отключится усилитель руля. В дороге может случиться всё, что угодно, в том числе утечка гидравлической жидкости или отказ электродвигателя в ЭУР. При этом автомобиль должен сохранить управляемость. Да, усилий это потребует больше, но и остановка будет там, где захочет водитель.

Принципиальные отличия между «левым» и «правым» рулем

В отношении праворульных автомобилей до сих пор ведутся споры. Сторонники утверждают, что те машины, которые делались японскими или английскими инженерами «как для себя», выше по качеству, чем аналогичные модели, но выпущенные на экспорт. Сложно сказать, действительно ли это так, но факт остается фактом: есть отдельная категория автолюбителей, которые предпочитают только машины с правым рулем.

Основное отличие рулевого управления автомобилей с правым рулем – зеркальное расположение элементов. Например, размещение редуктора на рулевой рейке. И сам редуктор рассчитан на другую сторону подключения.

А можно ли переделать праворульную машину на леворульную? Купить автомобиль с правым рулем и затем перенести руль влево можно, и есть даже СТО, которые специализируются на таких услугах. Но цена такого тюнинга немаленькая, поскольку «перекраивать» придется много. Это не просто руль на другой стороне, отличается очень многое, от зеркал до головного света.

Заключение

Рулевое управление – система достаточно живучая. Если не считать регулярную замену расходников, моно проездить на своей машине долгие годы и ни разу его не ремонтировать. Однако если случается проблема или просто какие-то странные постукивания-пошатывания не дают покоя, лучше не затягивать с визитом на СТО. В системе рулевого управления все элементы взаимосвязаны, и поломка одного ведет к поломке другого. Грамотная диагностика и своевременный ремонт уберегут от проблем и лишних расходов.

vaznetaz.ru

Смотрите также

• 
  Датчик холостого хода на газель 406 двигатель инжектор
• 
  Почему на проводах висят ботинки
• 
  Нет давления в топливной рампе
• 
  Световая и звуковая сигнализация
• 
  Как залить антифриз в машину
• 
  Как опустить домкрат
• 
  Как работает масляный фильтр
• 
  Тонировка стекол автомобиля своими руками
• 
  Ваз 2114 стайлинг
• 
  Вольво хс 40 2020 свежие фото
• 
  К151Д схема подключения шлангов