Каждому желающему эта статья подскажет, каким является устройство рулевой рейки с гидроусилителем, а также согласно какому принципу осуществляется ее работа.
Устройство
Во всех транспортных средствах есть система управления. Состоит она из массы разных запчастей. Постоянно устройство дорабатывается. Определенные запчасти внедряются, а некоторые и убираются. Чтобы водителю было легче управлять транспортным средством, рулевой механизм оснащается гидроусилителем.
Сам механизм состоит из следующих элементов:
Принцип действия
На самом деле, принцип работы не такой сложный, как кажется изначально. Для того чтобы повернуть рулевое колесо в сторону, помогает дополнительная сила. Суть в том, что на рулевую колонку ставятся шестеренки, а также специализированные рейки, оборудованные тягами.
Со временем начали использовать гидравлический механизм. По сути, он работает точно так, как и механический. Единственная разница заключается в том, что усилие дополняется с помощью специальной жидкости, имеющей масляную основу. В итоге водитель может просто и легко управлять машиной. Достаточно будет небольшого вращения рулем, чтобы войти в самый крутой поворот.
Гидравлический механизм рулевого управления — достаточно интересен. Чтобы полностью разобраться, что он собой представляет, следует остановиться на нем более подробно.
Гидроусилитель также делает движение более безопасным. Качество асфальта на отечественных дорогах не самое лучшее. Водитель то и дело попадет в разного рода ямы и выбоины. Наличие подобного узла позволяет их не так сильно чувствовать. Да и руль гораздо проще удерживать в момент, когда на него передаются вибрации. Если сравнить с механической рейкой, то здесь все намного хуже. Известны случаи, когда у автомобилиста рулевое колесо вырывалось из рук.
В последнее время, многие критикуют гидравлику. Делают это потому, что руль недостаточно чувствителен по мнению некоторых водителей. Трудно сказать так это или нет, ибо каждый человек по-разному чувствует дорогу и машинку. Как бы там ни было, но когда ГУР имеется в машине, ездить становится намного проще. Просто многие уже забыли, как тяжело было парковаться без него. Порой приходилось так крутить рулевое колесо, что потом не было сил продолжать езду. Особенно актуальной данная проблема была на автомобилях семейства ВАЗ, выпущенных в конце восьмидесятых, начале девяностых годов прошлого столетия.
Гидроусилитель часто сравнивают с электроприводом. Есть ли в этом смысл? Чтобы понять, нужно разобраться с тем, что это такое. Электрический привод может ставиться на колонку еще на заводе, а может монтироваться и в качестве дополнительной опции. Схема его достаточно интересная, а потому многие люди желают, дабы он был установлен в их авто. Надо признать, что механизм хорош, но имеет массу недоработок. Частенько это приводит к дорожно-транспортным происшествиям.
Первые Лады Приоры были оборудованы усилителем руля именно такого типа. В системе часто были сбои и отказы. Как итог, инженеры решили, что правильнее будет поставить гидроусилитель, что полностью себя оправдало. По сей день руль на таких машинах работает за счет того, что ему помогает масляная жидкость, циркулирующая в системе.
Дабы гидроусилитель работал исправно, за ним нужно правильно следить. Прежде всего, надо регулярно проверять уровень жидкости. Если он не держится и падает, значит нужно проверить сальники. Возможно, течь в них. Если руль повернуть тяжело, нужно выполнять полную диагностику узла.
Рулевая рейка или, как более правильно, реечный рулевой механизм – это конструкция преобразующая вращение вала руля в горизонтальное перемещение тяг. Связующее звено между водителем, который поворачивает руль и колесами. На большинстве современных легковых автомобилей установлен данный вид рулевого механизма, который пришел на замену червячному.
Однако это не логическое продолжение червячного механизма. Впервые рулевая рейка была установлена на автомобилях девятнадцатого века, в примитивной вариации из шестерни на рулевом валу и сцепленной с ней зубцами рейки.
Позже ее вытеснили сложные механизмы, в том числе и червячный, только в конце двадцатого века конструкторы вновь вернулись к реечному виду конструкции. Конструкция стала настолько удачной, что модернизация продолжается до сих пор.
Устройство рулевой рейки
Связь рейки с колесами происходит за счет рулевых тяг, которые при помощи наконечников задают углы поворота колес.
Существует три вида реечных механизмов:
- Механический.
- Гидравлический.
- Электрический.
Схема рулевой рейки будет меняться от типа механизма, но общий принцип останется одинаковый.
Механическая рулевая рейка
Является самым простым типом рейки, но в то же время самый универсальный, т.к. механизм устанавливают как на переднеприводные, так и на заднеприводные автомобили. Поворот колес осуществляется только при помощи физической силы. Особенностью данной конструкции является переменное передаточное число. Это значит, что от середины к краям шаг зубьев изменяется. При езде на больших скоростях, когда углы поворота минимальны, создается эффект тяжелого руля за счет большого передаточного числа. А в режиме парковки, когда руль выворачивается до крайних положений, наоборот передаточное число становится низкое и руль легко поворачивать.
Схема рулевой рейки включает в себя:
- алюминиевый картер, имеющий полость со специальной защитой в виде резиновой гофры;
- зубчатое колесо привода или обычная шестеренка, прикрепленная внутри корпуса при помощи специального подшипника;
- пружина, которая плотно прижимает рейку к шестерне, таким образом, обеспечивается плотное сцепление зубцов;
- втулка шарнира тяги, работает в заданном интервале и обеспечивает требуемый ход рулевой рейки.
Электрическая рулевая рейка
Принцип заключается в работе электромотора, который максимально точно передает усилие от руля. Электроусилитель может быть интегрированным в рейку или находиться на рулевом валу. Данный метод позволяет установки значительно удешевляет конструкцию, в то же время уменьшает безопасность.
Дело в том, что при выходе из строя электромотора, управление становиться очень жестким, фактически неуправляемым. Руль просто не поддается, несмотря на приложенные усилия. Однако устройство рулевой рейки с электромотором имеет ряд плюсов, перевешивающие недостатки:
- высокий коэффициент полезного действия;
- простота и компактность;
- невосприимчивость к погодным условиям;
- отсутствие рабочих жидкостей;
- высокая надежность из-за отсутствия прокладок, сальников, трубок;
- экономичность (электромотор работает только при повороте руля, а при высокой скорости отключается);
- небольшая стоимость;
- быстрый возврат руля в нейтральное положение.
Гидравлическая рулевая рейка
Принцип заключается в передачи усилия с помощью гидравлической жидкости. Тем самым обеспечивается точность и легкость в управлении автомобилем. Благодаря гидравлической системе уменьшается передача на руль неровностей дороги и въехав на скорости в яму у Вас не вырвет руль, поскольку удар погасит гидроусилитель. Но высокое давление жидкости в момент удара скажется на состояние всей системы.
К минусам относится:
- плохая информативность руля, отсутствия хорошей обратной связи;
- плохая надежность из-за большого давления при работе;
- протечка и регулярная замена сальников, прокладок, трубок;
- постоянная работа системы, даже если неподвижно стоите с заведенным мотором, насос будет циркулировать жидкость в системе;
- проблемы при ремонте, приходиться менять жидкость.
Несмотря на приличное количество минусов на большегрузных машинах стоит гидравлическое рулевое управление, поскольку электромотор не способен передать такое усилие, которое обеспечивает жидкость.
Электрогидравлическая рулевая рейка
Логическим продолжением гидравлической рейки стала электрогидравлическая. Эта гибридная система с технологией, устройство которой основано на гидравлике, подобной обладает ГУР, но в движение насос приводиться не двигателем, а электромотором. В этом варианте устранили недостаток неинформативной обратной связи. Чем выше скорость, тем меньшее давление создает электромотор, давая ощущение жесткости руля.
Преимущества и недостатки реечного механизма
- простая малогабаритная конструкция;
- надежность;
- малый вес;
- точная передача усилий.
- хорошая передача ударов неровностей дорожного покрытия;
- периодичность обслуживания (подтяжка, замена масла).
Итог
Рулевая рейка один из важнейших механизмов автомобиля, который соединяет руль и колеса, а также является связующим звеном для них. Быстрое, точное реагирование и передача усилий на колеса является залогом Вашей безопасности. Поэтому конструкторы совершенствуют устройство рулевой рейка каждый год.
Выход из строя рулевой рейки – кошмарный сон любого автовладельца. Ведь устранение этого дефекта стребует серьезного приложения рук и средств, а также необходимость оставаться какое-то время без своего «железного коня». Следовательно, чтобы минимизировать последствия, нужно уметь распознать признаки надвигающегося ремонта и обладать хотя бы общим представлением о возможных поломках рейки. Кроме того, необходимо выяснить, насколько же целесообразен ремонт рулевой рейки своими руками, а также раскрыть аспект профилактических мер.
Рулевой рейкой называется силовой узел в конструкции рулевого механизма, предназначенный для передачи усилия с руля на колеса (управляемые). Именно через рулевую рейку и осуществляется процесс управления автомобилем посредством поворота направляющих колес.
Рейки подразделяются на 3 категории:
- Механические;
- Гидравлические;
- Электрические.
Рулевая рейка в разрезе
Признаки неисправности рулевой рейки
Они могут быть разными. Впрочем, для их обнаружения не требуется обладать особыми знаниями – достаточно просто периодически инспектировать данный узел. Кроме того, следует знать причины, по которым могут возникнуть подобные дефекты.
1. Люфт на рулевом колесе
Люфт на рулевом колесе и возникновение звуков – если это проявляется при заглушенном силовом агрегате в процессе активного поворачивания рулевого колеса. В подобной ситуации проблема может заключаться в ослабленном упоре золотника, а также в недостаточных показателях упругости торсиона.
Люфт – причины подобного дефекта разнообразны. Он может проявиться в результате чрезмерного износа сайлент-блоков, фиксирующих рейку, изменение угла прилегания винта и зубьев из-за искривления картера либо вала, повреждения (механического характера) или ход (вертикальный) винтового подшипника. Для определения причин требуется диагностирование состояния втулки (сухаря) рулевой рейки, шарниров тяг, а еще центрального зуба.
2. Тяжесть и стук при повороте руля
Тяжесть при повороте руля обычно это проявляется в случае закисания карданчика.
Стук – наиболее распространенный признак. Причем источники такого стука в рейке различны. Как правило, звук возникает в следующих случаях:
- ход вала в подшипнике по вертикали;
- выработка ресурса шарниров и картера;
- предельный ресурс подшипников винта, втулки либо центрального зуба;
- кривизна картера либо вала, что приводит к неверному углу прилегания винта и зубьев;
- выработка ресурса сайлент-блоков;
- ослабление фиксации рейки;
- нарушения люфта.
3. Тяжелый ход и течь
Тяжелый ход баранки в крайних позициях – это, наряду с недостаточным возвратом и скрипом, наблюдается в случае перетянутой втулки, а также искривления картера либо вала.
Течь – она возникает в случае коррозии на валу либо износе сальника. Кроме того, подтекание имеет место при разгерметизации трубок (отводящей либо нагнетательной) цилиндра.
Основные дефекты рулевой рейки
- Выработка ресурса втулки и ее картера;
- Течь сальника на валу;
- Чрезмерный износ картера на распределителе;
- Выработка ресурса центрального зуба.
1. Выработка ресурса втулки и ее картера
Видео: Что делать, если застучала рулевая рейка?
Сама втулка необходима для надежного зажима зубьев и вала, а также крепления самого вала. Втулка посажена на специальную пружину, которая обеспечивает необходимую силу прижима, а также контроль за положением зубьев. Подобный дефект считается достаточно частым, особенно в тех рейках, где втулка изготовлена из пластика.
В результате – налицо износ втулки и стенок цилиндра, что приводит к вертикальному перемещению рейки и, как следствие, возникновению стука и люфту. Для определения подобной неисправности достаточно выехать на неровную дорогу и в движении покачивать рулевое колесо в стороны, а потом повторить это на стоящем авто. Кроме того, износ втулки будет проявляться в передаче на руль ударов во время езды по плохой дороге.
В данном случае необходимо ремонтировать рейку – простая подтяжка втулки ничего не даст.
2. Течь сальника на валу
Указанный сальник расположен на валу рейки. Особенностью такого дефекта становится позднее обнаружение течи, потому как на сальник не оказывается давления. Признаками подтекания сальника являются – гул при вращении рулевого колеса, а также понижение уровня жидкости, залитой в бачок гидравлического усилителя. В данном случае требуется срочно проинспектировать рейку, так как подтекать может не только сальник. Течь в состоянии возникнуть также из-за дефектных хомутов, насоса, патрубков, шлангов и т. д. Вероятность течи сальника во многом определяется и материалом, из которого тот изготовлен – во время сильных морозов некоторые из них растрескиваются.
3. Чрезмерный износ картера на распределителе
Данный дефект начинает проявляться постепенно – в незначительных закусываниях руля на холодном авто. Кроме того, руль становится все более тугим, а его возвращение в нулевую зону будет неполным.
Причина в конструкции колец, которые вращаются с валом картера. Со временем они образуют небольшие бороздки на поверхности распределителя картера и начинают пропускать масло. Это и приводит к потере давления и тяжести в баранке.
Возникновение борозд обусловлено добавлением во фторопласт, из которого изготовлены кольца, частичек металла, что трутся о вал. Примечательно, что для большинства японских моделей подобные проблемы не характерны, так как под кольцами установлены прокладки из резины.
Видео: Ремонт рулевой рейки ВАЗ. Сделай Сам!
4. Выработка ресурса центрального зуба вала
Одной из основных проблем является износ зубчатого механизма, основной задачей которого является процесс преобразования движения вращательного типа в поступательный. Причем практически для всех машин характерен износ среднего звена, так как движение в городе (в основной массе) характеризуется ездой по прямой с небольшими подруливаниями.
Для определения проблемы необходимо самостоятельно проинспектировать механизм, покачав рулем в стороны из средней позиции. При наличии стуков следует отправиться на СТО и осуществить комплексную диагностику. В случае износа центральных зубьев, придется заменить весь вал, причем использовать рекомендуется только оригинальные компоненты.
Реален ли ремонт рулевой рейки своими руками?
При поломке рулевой рейки рекомендуется не рисковать, и сразу отправляться на специализированное СТО. Своими силами можно лишь провести диагностику, тогда как ремонт рейки обычным водителем, при отсутствии должных знаний, опыта и инструментария, малореален.
Профилактические меры
С их помощью можно значительно продлить жизненный срок рейки:
- аккуратный проезд неровностей и «лежачих полицейских»;
- слежение за состоянием компонентов рулевой рейки, особенно ее пыльников и сальников;
- прогрев масла в рейке зимой перед движением плавными и короткими поворотами;
- не стоит удерживать баранку более 5 сек. в крайнем положении, так как это заметно увеличивает нагрузку на редуктор и уплотнения.
Подобные меры позволят заметно продлить срок эксплуатации рулевой рейки, а также избежать дорогостоящего ремонта или ее замены.
Еще не так давно автопроизводители допускали ремонт механизмов, продавали оригинальные запчасти и разрабатывали технологии восстановления. Однако позже лавочку прикрыли, мотивируя это угрозой безопасности. Хотя в конструкцию и технологии изготовления рулевых реек никаких принципиальных изменений не внесли. Благо, альтернатива дорогостоящей замене узла из-за его течи или стуков всё еще есть. При квалифицированном подходе рейки успешно ремонтируют без какой-либо угрозы безопасности.
ПАЛКИ В КОЛЕСА
01
Сальники в рулевом механизме бывают двух типов. Силовые манжеты уплотняют рейку - они рассчитаны на работу под высоким давлением: до 150–200 бар. Уплотнитель рулевого вала - обычный сальник, выдерживающий давление раз в десять меньше.Сальники в рулевом механизме бывают двух типов. Силовые манжеты уплотняют рейку - они рассчитаны на работу под высоким давлением: до 150–200 бар. Уплотнитель рулевого вала - обычный сальник, выдерживающий давление раз в десять меньше.
Примерно в 2005 году почти все автопроизводители резко изменили свою политику - рулевые рейки были объявлены неремонтопригодными. Продажу оригинальных запчастей и доступ к информации о технологии восстановления узлов прикрыли. Однако это не поставило крест на индустрии ремонта. Для большинства автомобилей рулевые механизмы делают крупные сторонние производители, например ZF. Поэтому остались доступными оригинальные запчасти и техническая информация. Кроме того, никто не отменял унификацию. Зачастую на свежие модели одного автопроизводителя подходят запчасти от других машин начала 2000‑х годов. Кроме того, есть производители, специализирующиеся на тех же сальниках и втулках. По их каталогам нетрудно подобрать запчасть необходимого типа и размера - номинального или ремонтного. Так что пока можно починить практически любую рейку.
Скрытая угроза
Настоящий бич всех рулевых реечных механизмов - коррозия. Причиной ее становится в основном неквалифицированное обслуживание. Часто при замене рулевых тяг сервисмены фиксируют их пыльники универсальными пластиковыми хомутами - это гораздо проще, чем мучиться с установкой штатных, металлических. Но пластиковый хомут, как его ни затягивай, не обеспечивает полной герметичности пыльника, которая имеет решающее значение для здоровья механизма.
При работе рейки пыльники рулевых тяг поочередно сжимаются и разжимаются, благодаря чему возникает движение воздуха внутри узла. Без такой вентиляции каждый пыльник чрезмерно деформируется, а это чревато их повреждением. Для циркуляции воздуха большинство производителей делают проточки различных типов на зубчатой рейке. Если установлены пластиковые хомуты, один из пыльников подсасывает теплый воздух из подкапотного пространства, а другой выпускает его обратно. При прохождении через рулевой механизм воздух активно остывает (ведь узел стоит на подрамнике близко к земле) - образуется конденсат. Достаточно полугода, чтобы рейка начала ржаветь.
111–1
Коррозия рулевого вала дает знать о себе раньше на рулевых механизмах с гидроусилителем. Из-за работы по шероховатой поверхности начинают быстро изнашиваться и течь сальники. На рулевых рейках с электромеханическим усилителем распознать начало болезни сложнее. Когда дело дойдет до ощутимых неисправностей - стуков и люфтов, коррозия уже успеет нанести зубчатой рейке непоправимый вред. В запущенных случаях она поражает зубья, которые не подлежат ремонту. Зубья имеют сложный профиль и высокую поверхностную закалку, и правильно восстановить их после любой механической обработки практически невозможно.
С коррозией остальных поверхностей рейки борются тремя методами: шлифовкой, стачиванием под ремонтный диаметр и завтуливанием. Шлифовку делают, когда ржавчина поверхностная и суммарное уменьшение диаметра рейки не превышает 0,1 мм. При этом используют запчасти (сальники и опорную втулку) номинального размера. С таким увеличением зазора течей и стуков не будет.
При более глубокой коррозии допустимо безболезненно стачивать зубчатую рейку не более чем на 0,5 мм. Такова рекомендация большинства производителей. Эти детали обычно закалены на глубину около 1,5 мм. Ведь они должны надежно работать под давлением масла до 150 бар. При столь значительном уменьшении диаметра используют запчасти ремонтного размера. Сальники подбирают по каталогам, а втулки иногда приходится изготавливать.
А вот любопытная технология для искоренения более суровой ржавчины. Зубчатую рейку протачивают и, используя специальный компаунд, напрессовывают трубу из нержавейки - этот материал обладает достаточной прочностью. Затем рейку вновь протачивают и полируют под номинальный диаметр. Технология сложна и имеет много подводных камней.
Бывает, из-за конструктивных особенностей корродирует входной рулевой вал рейки. Обычно вал расположен под углом около 45º, и в месте, где он проходит через моторный щит, образуется подобие чашки. На многих машинах в нее постоянно попадает вода с улицы, из-за чего вал начинает ржаветь. Коррозия доходит до сальника, вызывая его преждевременный износ. Гидравлические рейки возвестят об этом течью, а электромеханические опять-таки молчат до последнего. Лечение аналогичное: вал протачивают и под новый диаметр подбирают ремонтный сальник. Глубина обработки не имеет принципиального значения, ведь для изготовления этой детали не применяют металл с особыми механическими свойствами. Впрочем, редко когда снимают больше 1 мм.
Название рулевого механизма "рулевая рейка" произошло от названия механизма "шестерня - рейка". Механизм этого типа чаще всего применяется при конструировании современных переднеприводных автомобилей.
История внедрения рулевой рейки
Существует ошибочное мнение, что рулевая рейка – это самая современная конструкция рулевого управления, однако это не совсем так. На многих первых автомобилях конца 19 века использовалась именно такая конструкция, в начале 20 века “шестерня-рейка” использовалась, например, . Исторически так сложилось, что в 20 веке обычная рулевая рейка на легковом транспорте уступила место червячным механизмам и другим более сложным конструкциям. Но, как известно всё новое – хорошо забытое старое, в конце 20го века конструкторы вновь вернулись к использованию рулевой рейки, так как эта конструкция лучше всего подходила для . На самом деле эти три конструкторских решения достаточно тесно связаны исторически и призваны решить одну общую задачу - сделать автомобиль проще и доступней. Такое конструкторское решение оказалось достаточно удачным, и управление колёсами на основе реечной передачи на сегодняшний день получило самое широкое распространение в легковых автомобилях. Какую роль в этой задаче играет рулевая рейка, как она устроена и как работает становится понятно после ознакомления с её конструкцией.Устройство рулевой рейки
Рейка связана с управляемыми колёсам с помощью рулевых тяг и наконечников и представляет из себя зубчатую передачу. Шестерня, закрепленная на рулевом валу, входит в зацепление с зубцами на рейке. При повороте руля вокруг своей оси шестерня рулевого вала сдвигает рейку в соответствующую вращению сторону. В свою очередь рейка через шарниры и тяги поворачивает управляемые колёса.В настоящее время большинство рулевых реек имеет механизмы, облегчающие вращение рулевого колеса, особенно в те моменты, когда автомобиль стоит на месте. Одним и самых распространенных устройств является гидроусилитель. К обычной рейке добавляется исполнительный механизм с распределителем и насос. Насос, приводимый ремнем от коленчатого вала, засасывает из гидравлическую жидкость и подает её под высоким давлением в 50-100 атм в золотниковый распределитель. Принцип действия распределителя заключается в отслеживании прилагаемого усилия к рулю и при его появлении - помогать водителю вращать руль. Основа распределителя - следящее устройство – торсион, в рулевом валу. Когда руль находится в покое, торсион не закручен, дозирующие каналы распределителя закрыты, а масло без всякого усилия уходит обратно в расширительный бачок. Когда водитель начинает вращать руль, торсион закручивается тем сильнее, чем больше усилие к вращению руля прилагает водитель. В свою очередь закрученный торсион с помощью золотника и системы каналов направляет жидкость в исполнительное устройство. В зависимости от того, в какую сторону закручен торсион, давление подается или за поршень исполнительного устройства, или до него. Поршень жестко закреплен на рейке и с помощью этого давления масла помогает вращать колеса в нужную сторону. Также в системе предусмотрен предохранительный клапан. Если колёса повернуты до упора, он открывается и сбрасывает лишнее давление обратно в бачок.Таким образом достигается существенное облегчение вращения руля и ослабляется передача ударов от колёс на баранку.К недостаткам принято относить потерю отзывчивости и информативности рулевого управления, нехватку реактивного усилия на руле, которое опытным водителям и профессиональным гонщикам помогает чувствовать машину и проходить повороты на максимально возможной скорости. Но на самом деле систему можно настроить практически под любые требования, просто абсолютному большинству потребителей гораздо важнее комфорт и безопасность. Эти слова подтверждают некоторые модели BMW 3й серии, где настройка рулевого управления способна удовлетворить даже высокие требования гонщиков и не дать повода журналистам в очередной раз упрекнуть конструкторов в низкой информативности рулевого управления.Система гидроусилителя в целом достаточно надёжная, обслуживание обычно сводится лишь к регламентной замене приводного ремня и контролю уровня рабочей гидравлической жидкости в бачке . Несмотря на высокую надёжность, уплотнители (сальники) рулевой рейки нередко теряют герметичность, и через них начинается утечка рабочей жидкости ГУР. Зачастую причиной служит загрязнение и коррозия рейки из-за разрыва пыльников и износа сальников.
