реечный рулевой механизм плюсы и минусы

Рулевая рейка: устройство, виды, функционал

Рулевая рейка, это часть рулевого механизма, представляет собой специальный узел в конструкции автомобиля, посредством которого осуществляется управление транспортным средством. С помощью данного устройства механическое усилие, создаваемое водителем при повороте руля, передается на колеса, что приводит к изменению угла поворота.

Исправное состояние рулевого механизма в целом и рейки в частности напрямую влияет на такие важные факторы, как управляемость и безопасность дорожного движения.

Общее устройство

В самом простом варианте исполнения механизм представляет собой шестерню, закрепленную на рулевом колесе. Эта шестерня напрямую связана с рейкой, при вращении руля, шестерня воздействует на рейку смещая ее влево или вправо, тем самым изменяя угол поворота колес. Основные элементы узла:

В современных моделях авто применяются разные конструкции рулевой рейки с учетом используемых усилителей.

Типы рулевых реек

Это самая простая конфигурация. Была распространена на машинах, выпускавшихся в 70-е года прошлого столетия. Здесь рейка перемещалась исключительно мышечным усилием, создаваемым водителем при вращении руля. Поворот колес на ходу осуществлялся за счет системы тяг и наконечников.

Наибольшее распространение на современных автомобилях получил именно этот вариант конструкции. Здесь механическое усилие, создаваемое водителем, многократно увеличивается за счет работы ГУР. В результате управлять автомобилем намного легче. Одновременно повышается безопасность дорожного движения. К примеру, даже при попадании колеса в яму последствия удара частично смягчаются за счет работы гидравлики (остальную нагрузку, конечно же, несет подвеска). Благодаря этому руль не выбивается из рук водителя.

Работает данный механизм следующим образом: насос ГУР приводом соединен с двигателем автомобиля. В результате создаваемого давления гидравлическая жидкость поступает в специальный распределитель золотникового типа. Эта деталь контролирует степень прилагаемого водителем усилия и определяет необходимое количество гидравлики, направляющейся на рулевой рейки посредством торсиона (выполняет функции дозатора).

Принцип работы данного механизма аналогичен рейке с ГУР. Только тут вместо гидроусилителя используется электрический двигатель. Мотор может иметь различные способы установки:

— встраиваться в рулевую колонку;
— устанавливаться на валу;
— закрепляться прямо на рейке.

Самым надежным считается именно последний вариант.

Устройство и принцип работы рулевой рейки

Управление автомобилем подразумевает изменение положения его колёс относительно дорожного полотна. Причём при криволинейном движении их взаимное расположение должно подчиняться определённым законам исходя из разных радиусов описываемых при повороте внешних и внутренних окружностей. Таким образом, узел контроля положения колёс должен автоматически обеспечивать их пространственное позиционирование. Реечное управление служит одним из способов практической реализации такой задачи.

Принцип работы

Рассмотрим, что такое рулевая рейка, устройство и принцип работы узла. Реечная конструкция — распространённый способ управления углом поворота колёс машины. Принцип работы рулевой рейки прост и заключается в передаче момента вращения руля через карданный и зубчатый вал на горизонтальный реечный механизм, поступательное движение которого через специальные наконечники с рычагами обеспечивает поворот колёс вокруг их мнимой оси (кастора).

Для реализации этой идеи используется реечно-зубчатое зацепление. Вне зависимости от того, каким автопроизводителем выпущена рулевая рейка, устройство и принцип её аналогичен для всех автомобилей. По сути, это соединённые между собой две шестерёнки, обод одной из которых распрямлён. Вторая шестерня — зубчатый валик — соединяется через приводной вал с рулём для передачи крутящего момента от водителя через рейку к колёсам. Такая конструкция совмещает в одном узле два важных преимущества:

Поступательное движение ограничено диапазоном сдвига колёс при поворотах, что заложено конструкцией авто. На большинстве машин перемещение рейки от левой до правой мёртвой точки требует от 2,5 до 4 полных оборота руля.

Для понимания связи между вращением руля и смещением колёс относительно оси движения существует понятие коэффициента передачи, численно равного соотношению углов их поворота (в градусах). Например, если полный оборот руля (360°) инициирует сдвиг колёс на 20°, то передаточное число 360°/20°=18. В общем случае для машин лёгкого и спортивного класса цифры, характеризующие коэффициент передачи, будут ниже, чем для более массивных автомобилей — автобусов и грузовиков.

Устройство рулевой рейки

Мы поняли, что это механизм для передачи на колёса поворотного усилия, прилагаемого водителем к рулю автомобиля. Ввиду простоты и удобства данная конструкция повсеместно используется для задания курса движения легковых машин, небольших грузовиков и SUV.

Схема конструкции отдельно от колёс в упрощённом виде представлена на картинке.

Как видно, рулевая рейка построена на взаимодействии зацепления зубьев с шестерёнчатым валиком. Стоит выделить 4 основных узла, из чего состоит рулевая рейка:

В зависимости от типа, механизм может быть оснащён устройствами для облегчения вращения руля — гидравлическим или электрическим усилителем. Кроме этого, конструкция обеспечивает смещение колёс под разными углами, что соответствует геометрии внешнего и внутреннего радиусов поворота, что видно из рисунка.

Каждый элемент реечной системы управления выполняет определённую функцию, которые стоит рассмотреть подробнее.

Рулевое колесо (или руль)

Руль автомобиля — это устройство для управления движением авто в заданном направлении. Он жёстко сцепляется через зубчатое посадочное место с валом рулевой колонки, которая передаёт усилия вращения на рейку.

На современные автомобильные рули также возложены дополнительные функции:

По требованиям техрегламента руль обязан быть жёстко зафиксирован на валу без люфта и свободного перемещения в горизонтальной и вертикальной плоскости и по выносу.

Рулевой вал

Вращательное движение руля передаётся посредством вала, который может состоять из нескольких ориентированных разнонаправленно частей, что обусловливается геометрией конструкции авто.

Между собой они сопрягаются посредством карданных механизмов. Для соединения с рулём используется жёсткая схема.

Рулевая рейка

Перемещаемая горизонтально рейка (зелёного цвета на рисунке ниже) выполнена в виде единого жёсткого элемента с насечкой для зацепления с зубчатым валиком (сине-оранжевая часть), приводимым во вращательное движение синхронно с поворотом руля.

По обоим концам узла имеются гнёзда для шарнирного или резьбового соединения со специальными наконечниками, связанными с рычагами поворота колёс.

Рулевые тяги

Непосредственную передачу усилия на колёса осуществляют связанные со ступичным блоком тяги (на рисунке изображены голубым цветом).

В конструкции учитывается необходимость обеспечения разности углов поворота внутреннего и наружного колёс. Особенностью тяг является способность передавать как поступательные, так и вращательные движения.

Рулевой наконечник

Поскольку рейка закреплена таким образом, что может совершать только линейное смещение по горизонтали, а колёса изменяют своё положение в трёх плоскостях, для передачи на них поворотного усилия используются рулевые наконечники (на рисунке внизу окрашены в фиолетовый цвет).

Наконечники выполнены в виде шарниров с пальцами для резьбового соединения и регулировки длины с целью коррекции углов поворота.

Демпфер

Демпфер — это амортизатор двустороннего действия, устанавливаемый на рулевую рейку между тягами и корпусом. Он традиционно применяется на внедорожниках и заднеприводных автомобилях премиального класса. Демпфер повышает курсовую устойчивость авто, минимизирует биение руля при движении по неровным покрытиям, продлевает срок службы рейки.

Также существует демпфер рулевого вала, устанавливаемый на колонку автомобилей с ЭУР.

Виды рулевых реек

Работа простейшей червячно-реечной пары может быть реализована без привлечения дополнительных устройств, помогающих вращать рулевое колесо. Стремление облегчить усилия водителя привело к оснащению механизма специальными блоками, освобождающими от необходимости напрягаться для осуществления манёвра. По мере своего развития схема последовательно совершенствовалась, пройдя три ступени улучшений, и реализуется в следующих типах:

Поскольку на автомобильном рынке имеются машины, использующие все указанные варианты реечного управления, следует рассмотреть их подробнее.

Механическая рулевая рейка

Это самый простой вид конструкции, представляющий собой прямой привод крутящего момента от руля через согласующий карданный вал и зубчатый валик. Схематически механическая рулевая рейка представлена на рисунке.

Очевидными недостатками такого решения будут необходимость приложения значительного усилия к рулю (что может ограничивать круг лиц, способных управлять такой машиной) и передача неровностей дороги, ухабов, толчков и ударов на руки шофера, передаваемые на кузов авто вибрации.

Стремление уменьшить затраты сил водителя на управление движением привело к появлению гидравлических и электрических устройств, усиливающих крутящий момент.

Гидравлическая рулевая рейка

Самая распространённая схема с ГУР представлена на рисунке. Гидравлическая рулевая рейка работает по схеме, заключающейся в перемещении синхронно с поворотом руля водителя под воздействием перепада давления в жидкости поршня. Принцип работы рулевой рейки с гидроусилителем изображён на рисунке.

Связь зубчатого валика (pinion) с рейкой (rack) обычная, однако в месте его сопряжения с валом рулевой колонки (steering column), имеются специальные поворотные клапаны (rotary valve), регулирующие направление подачи жидкости (окрашена на схеме в оранжевый цвет) под давлением от насоса (from pump). При повороте, например, руля вправо, давление через клапан передаётся по нижней (по схеме) жидкостной магистрали (fluid line) в часть цилиндра справа от поршня. При этом он (piston), жёстко связанной с рейкой (rack), помогает ей перемещаться влево (по схеме) и выдавливает лишнюю жидкость, которая направляется поворотным клапаном в расширительный бачок (to reservoir). При вращении руля в другую сторону направление циркуляции масла изменяется на противоположное.

Устройство гидравлической рулевой рейки требует дополнительной установки на двигатель насоса ГУР, отбирающего определённую мощность с мотора. Кроме того, устройство рулевой рейки с гидроусилителем подразумевает работу ГУР только при запущенном двигателе, когда достигается номинальное давление гидравлической жидкости в замкнутом контуре.

Электрическая рулевая рейка

Электрическая рулевая рейка — это вариант облегчения прилагаемого водителем к рулю усилия с использованием электромотора, связанного червячным зацеплением с шестернёй, закреплённой на рулевом валу.

Принцип работы электрической рулевой рейки прост: контроллер двигателя синхронизирует направление его вращения с движениями рук шофера. Такое решение делает движение руля лёгким, почти не требующим усилий.

Однако простая червячно-шестерёнчатая пара имеет одну особенность, которая заключается в том, что передача крутящего момента возможна только в одном направлении — от червяка к ведомому ободу шестерни. В обратном порядке механизм блокируется. Поэтому использование простой шестерни не решает проблемы, и приходится усложнять червячную передачу, дополняя её планетарным узлом с тремя сателлитами для связи усилителя крутящего момента с приводом зубчатого вала.

На рисунке выше изображена электрическая рулевая рейка: устройство и принцип работы этого узла. Стрелками показано воздействие дополнительного усилия через червячную передачу и сателлиты на приводной вал перемещения. В случае отказа электромотора такая конструкция обеспечивает возможность ручного управления движением, что иллюстрирует рисунок внизу.

Так, если в червячном зацеплении возникли неполадки и оно блокируется, крутящий момент беспрепятственно передаётся напрямую от рук водителя через реечный механизм поворота к колёсам (показано голубыми стрелками). При этом потребуется лишь приложить больше сил ввиду выхода из строя электрического усилителя руля, однако управляемость автомобиля не пострадает.

Преимущества и недостатки

Использование зубчатого зацепления для перемещения рейки, управляющей поворотом колёс, имеет как плюсы, так и минусы. Их необходимо учитывать при выборе авто, поскольку надёжная управляемость — это важнейший принцип безопасности движения. Здесь многое зависит не только от того, какая рейка, устройство усиления какого типа используется и как реализовано. Немалую роль в надёжности механизма играет оригинальность узла. Именно по этой причине контрактные рейки гораздо надёжнее и долговечнее, чем новые дубликаты, выпущенные в странах третьего мира без контроля со стороны автопроизводителя.

Плюсы реечного рулевого механизма

При сравнении реечного варианта рулевого управления с другими следует принять во внимание ряд очевидных преимуществ:

Упомянутые соображения способствуют широкому внедрению и усовершенствованию различных вариантов реечного управления в автомобилестроении.

Минусы реечного рулевого механизма

Популярность использования этого технического решения на множестве автомобилей перевешивает недостатки, из которых можно перечислить следующие.

Для механических и гидравлических систем:

Дополнительные устройства, использующие электроэнергию для питания усилителей руля, характеризуют следующие минусы:

Какой бы ни была рулевая рейка, принцип действия механизма аналогичен, а все различия заключаются лишь в выборе схемы увеличения передаваемого водителем посредством поворота руля усилия.

Заключение

Применение практически всеми производителями на разных автомобилях реек и развитие различных принципов усиления актуации доказывает жизнеспособность схемы. Дальнейшее её развитие очевидно пойдёт по направлению использования электроэнергии как для управления, так и для силового блока. Если рейка вашего автомобиля вышла из строя, то в «АвтоСтронг» можно купить её для любой марки и модели авто зарубежного производства. Также всегда в наличии большой выбор ДВС, КПП, шин и дисков, а также множества других запчастей для иномарок с доставкой по всей России.

Дорого и сложно: что ломается в рулевых рейках с ГУР, и как их ремонтируют

Реечный рулевой механизм с интегрированной системой гидроусилителя рулевого управления или, проще говоря, рейка с гидроусилителем – это то, ремонта чего надеется избежать хозяин любого подержанного автомобиля. Иногда при первых признаках неисправности вроде гудения насоса, стука рейки или подтекания жидкости машину и вовсе предпочитают продать, чтобы не связываться с дорогостоящим ремонтом. Если помните, мы уже описывали процесс замены рейки в сборе – но это самый простой вариант при условии неограниченного финансирования. Если же стоимость рейки становится причиной резкого выброса адреналина ввиду ее ценника, то прибегают к ее ремонту. Сегодня мы рассмотрим полный процесс ремонта рулевого механизма с гидроусилителем от момента попадания его в приемку (отдел приема) до момента передачи отремонтированного изделия заказчику, а попутно выясним, насколько это сложная операция, и почему она столь недешева.

Рейки с ГУР: как устроены и какими бывают

П о сути своей все реечные рулевые механизмы с гидроусилителем одинаковы. Однако при более подробном изучении можно выделить некоторые нюансы. Например, насечка зубьев на штоке рулевого механизма может быть прямой, под углом и с переменным шагом зубьев. Достоинства и недостатки каждого из вариантов в рамках этого материала рассматривать не будем.

Итак, принцип действия, как мы уже выяснили, один: шток перемещается во втулках, установленных в корпусе рулевого механизма, и уплотняется сальниками. Также существуют реечные механизмы с треугольным валом, как его называют мастера. Правда, одним и чуть ли не единственным из его достоинств можно назвать лишь возможность более раннего определения износа. В остальном он имеет только недостатки, самым существенным из которых является невозможность замены втулки и сальника штока без снятия поршня гидроусилителя (к этому мы еще вернемся ниже).

Шток рулевого механизма, независимо от исполнения, поджимается специальным упором, с помощью которого регулируется зазор в зацеплении. Вал ведущей шестерни рулевого механизма представляет собой единое целое с золотником. Золотник – это специальный перепускной клапан, который в зависимости от того, в какую сторону вы крутите руль, перенаправляет поток рабочей жидкости в полость справа или слева от поршня, смонтированного на штоке рулевого механизма, помогая тем самым вам во вращении руля. Поршень этот двигается внутри цилиндра, который является частью корпуса всего рулевого механизма.

Отдельно стоит упомянуть о вентиляции внутри рулевого механизма. Дело в том, что пыльники довольно плотно прижимаются к рулевым тягам и корпусу рулевого механизма, а потому при перемещении штока в одном из пыльников может создаться разрежение, что, в свою очередь, чревато ускоренным износом самого пыльника или, что еще хуже, подсосом пыли или грязи снаружи в корпус. Конструкторских решений данной проблемы существует три: вентиляционные каналы в штоке рулевого механизма, вентиляционные каналы в корпусе рулевого механизма, соединенные трубкой, и вентиляционные каналы в пыльниках, которые также соединены трубкой.

Последний подход, надо признать, самый ненадежный. Если трубку сорвет или повредится пыльник в месте подсоединения, рулевой механизм сразу же наполнится водой и грязью, что незамедлительно приведет вас туда, где побывали мы, чтобы создать данный материал.

Насосы ГУР

Прежде чем перейти к нюансам эксплуатации и поломок, стоит отдельно упомянуть один из наиболее дорогостоящих элементов ГУР – его насос. Существует два типа насосов, отличающихся по типу привода – с приводом от коленчатого вала двигателя и с приводом от электродвигателя. Сегодня мы рассматриваем насос в первом исполнении.

Устроен он довольно просто: две плиты, в которых вырезаны каналы забора и подачи рабочей жидкости, накрывают статорное кольцо с эллипсоидным профилем, внутри которого вращается ротор с лопатками.

Что такое рулевая рейка? Особенности, принцип работы, виды, плюсы и минусы

— Рулевая рейка с гидроусилителем: представляет из себя стандартную рейку, к которой дополнительно добавляется специальный насос с замкнутым контуром, где качается техническая жидкость и сальники, они же уплотнители. Гидроусилитель способствует облегчению поворота руля. Теперь водителю уже не нужно делать большие усилия при маневрировании на автомобиле. Особенно сильно помогает данная система в управлении большими и тяжелыми машинами;

— Рулевая рейка с электроусилителем: является новым поколением систем помощников, которая функционирует по типу сухого усилителя, то есть без использования технической жидкости. Принцип действия достаточно сильно отличается от гидросистем. Благодаря тому, что рядом с валом располагается специальный электрический двигатель с шестерней, который питается от бортовой сети машины, руль водителем поворачивается очень мягко и легко, то есть без дополнительных усилий. Как правило, рейка с электроусилителем оснащается электронным блоком управления, который и отдает указания на механизм в плане помощи водителю в случае отклонения колес от первоначальной прямой траектории.

— Очень прочная и простая конструкция;

— Высокая ремонтопригодность механизма, можно перебрать самостоятельно;

— Низкая покупная стоимость нового механизма.

— Тяжело крутить рулевое колесо автомобиля, особенно на низкой скорости или на стоянке;

— Сложно маневрировать и управлять машиной;

— Не устанавливается на крупные и тяжелые машины;

— Моральное устаревание механизма.

3. РУЛЕВАЯ РЕЙКА С ГИДРОУСИЛИТЕЛЕМ. ОСОБЕННОСТИ, ПЛЮСЫ И МИНУСЫ

Преимущества рулевой рейки с гидроусилителем:

— Руль становится легким, независимо от скорости движения;

— Система идеально подходит для тяжелых и крупных, особенно грузовых машин.

Недостатки рулевой рейки с гидроусилителем:

— Дорогостоящий и сложный ремонт системы;

— Более сложная конструкция, чем у обычной рейки;

— Со временем может возникать течь жидкости и управление становится тяжелым;

— Самостоятельно починить механизм не представляется возможным;

— Наличие технической жидкости в системе, которую время от времени нужно менять, то есть более сложное обслуживание.

4. РУЛЕВАЯ РЕЙКА С ЭЛЕКТРОУСИЛИТЕЛЕМ. ОСОБЕННОСТИ, ПЛЮСЫ И МИНУСЫ

Преимущества рулевой рейки с электроусилителем:

— Компактные габариты механизма;

— Узел прост в ремонте, так как представляет из себя обычный типовой электродвигатель;

— Отсутствуют течи в системе, так как нет никакой жидкости;

— Может функционировать в нескольких режимах (обычный и спорт режимы);

— Значительно облегчает управление транспортным средством;

— Оптимально функционирует с современными системами безопасности.

Недостатки рулевой рейки с электроусилителем:

— Присутствует повышенная нагрузка на генератор, поэтому в большинстве современных автомобилях оснащенных электроусилителями используют генераторы повышенной мощности;

— Электроусилитель очень боится повышенной влажности, поэтому нужно постоянно проверять состояние чехлов и корпуса механизма.

Рулевая рейка: устройство, схема, принцип работы, неисправности и их признаки

Устройство рулевой рейки

Это несложный механизм, который обладает следующими составляющими:

Это все составляющие рулевой рейки. Правда, еще в него можно отнести демпфер. Это двухсторонний амортизатор. Его цель заключается в снижении вибрации во время движения. Таким образом, удается снизить негативное воздействие на весь механизм. Не на всех машинах он есть, но на внедорожниках его устанавливают по умолчанию. Это связано с тем, что эти машины часто передвигаются по плохим дорогам.

Принцип работы

Базовая схема устройства рулевой рейки с гидроусилителем изображена на рисунке:

Во время работы двигателя внутреннего сгорания вращается привод масляного насоса гидроусилителя руля, кинематически связанного с коленвалом. Если рулевое колесо находится в центральном положении, масло рециркулирует по гидравлической системе без усилий через обратный клапан. Торсион, выполняющий роль следящего механизма, откликается на поворот руля. Оно приводит в действие золотник распределителя. Он сообщает основной нагнетающий канал с правой либо левой полостями силовых цилиндров. Последние помогают поворачивать колеса автомобиля.

В крайних положениях рулевого колеса предохранительные клапана предотвращают излишнее давление в системе, перепуская масло в рециркуляционный канал.

В электрогидроусилителях руля установлен электроклапан, контролируемый электронным блоком управления (ЭБУ). ЭБУ ГУР, руководствуясь показаниями датчиков угла поворота рулевого колеса, скорости автомобиля, коленвала, регулирует закрытие клапана. Тем самым, в зависимости от скорости автомобиля, других показателей регулируется степень усиления ГУР, контролируется информативность рулевого

Виды рулевых реек

Механическая

По сути механическая рулевая рейка представляет собой простейший механизм, все вариации в котором происходят только благодаря физической силе водителя. Однако ошибочно думать, что при такой реализации водителю будет необходимо прикладывать слишком много физической силы – эту проблему можно решить благодаря переменному передаточному числу.

Его особенность в том, что количество зубьев варьируется при переходе от центра к краям. Эта особенность помогает избавиться от слишком больших поворотов на скорости, в то же время физически облегчает поворот руля при медленном движении, или когда автомобиль стоит.

Отличие рулевой рейки с гидроусилителем (ГУР) от предыдущей заключается в том, что ГУР облегчает поворот руля. Достигается это следующим образом: в самом гидроусилителе есть масло. Оно, под давлением насоса ГУР, увеличивает усилие во время поворота и облегчает водителю сам физический процесс.

Основное преимущество такого вида механизма не только в том, что водитель меньше устает физически, но и в повышенной безопасности движения. Последняя достигается тем, что ГУР возьмет на себя нагрузку при попадании колеса в яму и руль среагирует на это более плавно. С другой же стороны, ГУР снижает чувствительность автомобиля водителем, что может привести к непредвиденным маневрам. Тем не менее, именно такой вид механизма чаще всего используется в современных автомобилях.

Сначала о плюсах реечного рулевого механизма:

Несмотря на свою надежность, срок эксплуатации данного силового узла зависит от качества сборки автомобиля, условий использования, стиля вождения, условий хранения. Если машина долго находится в сырости, механизм может попросту заржаветь. Экстремальная езда по кочкам и ямам и прочим неровностям также уменьшает срок эксплуатации механической рулевой рейки.На легковых автомобилях реечный рулевой механизм остается самым распространенным.

Этому способствует, прежде всего, простота конструкции, невысокая стоимость механизма, а также его небольшие габариты.

Гидравлическая (ГУР)

Отличие рулевой рейки с гидроусилителем (ГУР) от предыдущей заключается в том, что ГУР облегчает поворот руля. Достигается это следующим образом: в самом гидроусилителе есть масло. Оно, под давлением насоса ГУР, увеличивает усилие во время поворота и облегчает водителю сам физический процесс.

Основное преимущество такого вида механизма не только в том, что водитель меньше устает физически, но и в повышенной безопасности движения. Последняя достигается тем, что ГУР возьмет на себя нагрузку при попадании колеса в яму и руль среагирует на это более плавно. С другой же стороны, ГУР снижает чувствительность автомобиля водителем, что может привести к непредвиденным маневрам. Тем не менее, именно такой вид механизма чаще всего используется в современных автомобилях.

Электрическая (ЭУР)

Устройство электрической рулевой рейки отличается от ГУРа тем, что усилителем в данной системе является электромотор. Он может быть встроенным в колонку руля, располагаться на рулевом валу либо быть совмещенным с самой рейкой. Первый вариант наиболее опасен, так как может привести к полной блокировке руля. Поэтому на дорогих автомобилях используется третий вариант размещения электрического усилителя.

Данный тип обладает рядом преимуществ, таких как:

Основными признаками неисправности электрических реек являются:

1. Заклинивание или приклинивание рейки

. Такая неисправность обычно связана с повреждением пыльника. В таком случае в область зубьев попадает пыль, которая в смеси с влагой превращается в прекрасный абразив, который с каждой минутой движения (особенно в городском цикле) потихоньку «съедает» зубья. Через несколько тысяч километров пробега зубья стираются настолько, что результат виден без микроскопа. Выход из ситуации один: замена.

2. Увеличение требуемого усилия на руль
. В системах с параллельным приводом частой причиной такой неисправности является износ ремня. Это может являться следствием попадания влаги в механизм либо установкой некачественного ремня после проведения регламентных работ. Опять же приговор: замена ремня.

3. Механический шум, гул при повороте руля
. Шуметь в области руля может, скорее всего, электропривод. В любом, случае, его необходимо демонтировать. Основная причина механического гула двигателя – износ подшипников. Если принято решение о демонтаже электропривода, то лучше сразу провести весть комплекс регламентных работ с ним.

4. Неправильный «отзыв» на поворот руля
. То есть, движения рейки не соответствуют повороту руля. Здесь возможны два варианта: отказ датчиков (или электропроводки к ним) и неисправность электронного блока управления. В первую очередь, необходимо выполнить компьютерную диагностику. Если она ничего не покажет, то можно попробовать «подбросить» заведомо исправный блок управления.

Ремонт блока управления электроусилителя ремня дело хлопотное. Если слетела прошивка, то найти ее практически невозможно, разве что, у профессионалов своего дела.

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.

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:

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:

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.

Признаки неисправности

Исправность рулевого управления – это залог безопасного вождения автомобиля, поэтому необходимо следить за его состоянием. Это не значит, что перед каждой поездкой нужно проводить тщательную проверку, ведь поломка происходит не вдруг. Существуют признаки неисправности рулевой рейки, по которым можно судить о необходимости ремонта.

Как самостоятельно определить причину стука в рулевой рейке?

Можно провести диагностику на СТО или сделать это своими силами. Во втором случае последовательность действий будет следующей:

Ремонт рулевой рейки своими руками

Лада гранта ремонт рулевой рейки. Реставрировать рулевую рейку нужно своевременно, иначе придется полностью менять весь узел. В ходе ремонта мы очистим детали от грязи, заменим изношенные запчасти на новые или восстановленные, проверим работоспособность узла.

Итак, мы сопоставили свои возможности с силами и предстоящими трудозатратами и пришли к выводу, что будем ремонтировать рулевой редуктор сами. Нам понадобятся следующие запчасти и инструменты:

Для снятия редуктора делаем следующие шаги:

Если препятствует подрамник, то отворачиваем лишь задние болты и опору мотора, затем отводим подрамник вниз. После высвобождаем рулевой редуктор. То есть, в определенных машинах полное снятие подрамника не требуется.

Для разбора и сбора рулевого редуктора необходимо обеспечить чистоту в помещении. Иначе внутрь проникнут частицы песка или пыли, что вызовет скорый износ поверхностей и сальников:

Смотрим, в каком состоянии корпус, зубчатый вал и прочие запчасти. Поверхность вала не должна иметь дефектов. Любой изъян зубьев и места штока, соприкасающегося с втулками, сальниками и кольцами, в том числе заусенцы, риски и ржавчина, может спровоцировать скорую амортизацию уплотнений и протечку рулевого редуктора.

Косые зубья шестеренки вала привода не должны быть покрыты трещинами, заусенцами, сколами и следами глубокого износа. Если поставить вал с подобными дефектами, то при движении он заклинит рулевую рейку. Исследуем прижимную втулку на предмет гладкости, отсутствия задиров и продавливаний. Если деталь повреждена, то ее придется докупать, если в ремкомплекте она отсутствует.

Замена пыльника рулевой рейки своими руками

В первую очередь необходимо приобрести новые пыльники взамен вышедших из строя и хомуты для их фиксации. Из инструмента понадобятся:

Когда меняется пыльник рулевой рейки, обычно меняют хомуты крепления защитного чехла. Работу желательно проводить на холодном двигателе, в противном случае можно обжечь руки. После подъёма машины домкратом, обязательно установите для страховки подставки. Это позволит избежать произвольного опускания машины. Автомобили ВАЗ с передним приводом имеют рулевую рейку и два наконечника, а вазовская «классика», например 2107, уже четыре наконечника и продольную штангу с защитными чехлами.

Для удобного проведения замены следует обеспечить доступ к механизму. На ВАЗ этому препятствует защитный чехол рейки от выпускного коллектора. Также будет мешать адсорбер, который придётся снять.

Может возникнуть проблема снятия хомутов его крепления. Они не дорогие, поэтому многие владельцы их просто перекусывают, а при сборке устанавливают новые. Далее порядок действия будет примерно таким:

Перед установкой новой детали обязательно следует тщательно очистить открывшуюся часть рулевой рейки от попавшей туда грязи и заложить новую смазку. Смазка также несколько облегчает установку нового чехла.

Необходимо обратить внимание на правильность установки пыльника, чтобы он не перекрутился. Иногда рулевое колесо проворачивается, это не даёт возможности для установки наконечника на своё место, следует немного его провернуть и тяги займут свои места в рулевой рейке.

Далее на винтовую часть наворачивают гайку, затягивают её гаечным ключом, контрят шплинтом, разгибают его усики отвёрткой. После того как гайка затянута, устанавливают рейку на своё место, ставят крепление и затягивают. Заодно проверяют хомут с левой стороны механизма, при необходимости дожимают гайки. Далее можно ставить на место снятые детали.

Пользуясь тем что автомобиль поднят и частично разобран, проверяют тяги, их состояние и целость защитных чехлов. Если заметны малейшие повреждения, пыльники замените, иначе придётся менять тяги целиком.

Как защитить рулевую рейку от поломки

Рекомендации на этот счёт очень просты:

Во избежание полной поломки механизма и сохранении безопасности водителя и пассажиров проводится соответствующая диагностика. В принципе, проверка должна быть пройдена при малейшем изменении в работе, либо после того, как автомобиль преодолеет соответствующий пробег.

Некоторые действия водитель может выполнить самостоятельно. Так, например, можно проверить пыльник и при необходимости очистить или заменить его. Время от времени следует менять сальники, так как он часто подвергается износу в следствие механической нагрузки. Чаще же всего необходимо подтянуть рейку, чтобы избавиться от неисправностей. Для этого используется регулировочный болт, который подтягивается специальным ключом до необходимого состояния.

Иногда, в случае неисправности лучше обратиться на СТО или в сервисный центр. Ведь знающему человеку лучше известна конструкция автомобиля, а это значит, что он может выполнить свою работу более качественно.

Рулевая рейка – одна из важных частей автомобиля. Несмотря на то, что ее конструкция неизбежно меняется из-за технического прогресса, основной принцип действия пока остается одним и тем же. Автолюбителям настоятельно рекомендуется следить за ее состоянием, так как это не только продлит срок ее службы, но и сделает вождение более безопасным.

История создания рулевого усилителя

Первые представители четырехколесного транспорта имели примитивное рулевое управление. Поворотные колеса были закреплены на одной балке, которая крепилась к кузову только в центральной части на шарнире – по принципу гужевого транспорта.Такой механизм не давал возможности самоходным телегам быть маневренными, а радиус разворота был настолько огромным, что полностью развернуться автомобиль мог где-то на площади. Кроме того, для выполнения поворота не требовались усилители рулевого механизма.

Со временем в систему рулевого механизма вносились коррективы, чтобы максимально уменьшить угол разворота авто. Чтобы облегчить задачу для водителя (с каждым разом изобретение делало поворот руля более тугим) разрабатывались всевозможные варианты, начиная от увеличения диаметра самого руля до внедрения в систему разных типов зубчатых передач.

В результате многолетних проб и ошибок инженерами был сделан вывод, что схема рулевой рейки – золотая середина между простотой, доступностью и усилением крутящего момента, поступающего от руля. К тому же такое устройство совместимо с усилителями рулевого управления.

Устройство, виды и принцип работы рулевого механизма

Основой рулевого управления любого автомобиля является рулевой механизм. Он предназначен для преобразования вращательных движений рулевого колеса в возвратно-поступательные движения рулевого привода. Другими словами, данное устройство превращает повороты руля в нужные перемещения тяг и поворот управляемых колес. Основным параметром механизма является передаточное число. А само устройство, по сути, представляет собой редуктор, т.е. механическую передачу.

Функции механизма

Основными функциями устройства являются:

Типы рулевых механизмов

Устройство рулевого механизма различается в зависимости от способа преобразования крутящего момента. По этому параметру выделяют червячный и реечный виды механизмов. Существует еще винтовой тип, принцип работы которого схож с червячной передачей, но он имеет больший КПД и реализует большее усилие.

Червячный рулевой механизм: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

Этот рулевой механизм является одним из «устаревших» устройств. Им оснащены практически все модели отечественной «классики». Механизм применяется на автомобилях с повышенной проходимостью с зависимой подвеской управляемых колес, а также в легких грузовых автомобилях и автобусах.

Конструктивно устройство состоит из следующих элементов:

Пара «червяк-ролик» находится в постоянном зацеплении. Глобоидальный червяк представляет собой нижнюю часть рулевого вала, а ролик закреплен на валу сошки. При вращении руля ролик перемещается по зубьям червяка, благодаря чему вал рулевой сошки также поворачивается. Результатом такого взаимодействия является передача поступательных движений на привод и колеса.

Рулевой механизм червячного типа имеет следующие преимущества:

Изготовление конструкции достаточно сложное и дорогое – в этом главный ее минус. Рулевое управление с таким механизмом состоит из множества соединений, периодическая регулировка которых просто необходима. В противном случае придется заменять поврежденные элементы.

Реечный рулевой механизм: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

Рулевой механизм реечного типа считается более современным и удобным. В отличие от предыдущего узла, это устройство применимо на транспортных средствах с независимой подвеской управляемых колес.

В реечный рулевой механизм входят следующие элементы:

Шестерня устанавливается на рулевом валу и находится в постоянном зацеплении с рейкой. В процессе вращения рулевого колеса рейка перемещается в горизонтальной плоскости. В результате соединенные с ней тяги рулевого привода также перемещаются и приводят в движение управляемые колеса.

Механизм «шестерня-рейка» отличается простотой конструкции и высоким КПД. К ее преимуществам также можно отнести:

С другой стороны, редуктор этого типа чувствителен к ударам от неровностей дороги – любой толчок от колес передастся на руль.

Винтовой редуктор

Особенностью этого механизма является соединение с помощью шариков винта и гайки. За счет чего наблюдается меньшее трение и износ элементов. Механизм состоит из следующих элементов:

Винтовой рулевой механизм применяется в автобусах, тяжелых грузовых автомобилях и в некоторых легковых автомобилях представительского класса.

Регулировка устройства

Регулировка рулевого механизма применяется для компенсации зазоров в механизмах «червяк-ролик» и «шестерня-рейка». В процессе эксплуатации в данных механизмах может появиться люфт, который может привести к быстрому износу элементов. Регулировать рулевой механизм необходимо только в соответствии с рекомендациями производителя и на специализированных СТО. Избыточное “зажатие” механизма может привести к его заклиниванию при повороте руля в крайние положения, что чревато потерей управления автомобилем с соответствующими последствиями.

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.

На полвека опередив Infiniti: французская система рулевого управления DIRAVI

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.

Системы полного привода: какие бывают и каких проблем ждать от каждой из них

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.

Устройство, виды и принцип работы рулевой рейки

Рулевая рейка – это основа рулевого управления транспортного средства, с помощью которого водитель направляет колеса машины в требуемую сторону. Даже если вы не собираетесь сами чинить свою машину, то понимание того, как устроена рулевая рейка и каким образом работает этот механизм, будет полезно, ведь зная ее сильные и слабые стороны, вы сможете управлять легковушкой или джипом более бережно, продлевая срок его службы до ремонта.

Двигатель является сердцем автомобиля, но именно рулевая система определяет, куда он поедет. Поэтому каждый водитель должен хотя бы в общих чертах понимать, как устроена рулевая рейка его машины и каково ее назначение.

От весла к рейке – эволюция рулевого механизма

В древние времена, когда человек только начал осваивать землю и воду, но колесо еще не стало основой его мобильности, основным средством перемещения грузов на большие (превышающие дневной переход) расстояния стали плоты и лодки. Эти средства передвижения держались на воде, двигаясь за счет различных сил, а для управления ими использовали первое рулевое приспособление – опущенное в воду весло, которое находится в задней части плота или лодки. Эффективность такого механизма была чуть выше нулевой, а для направления плавсредства в нужную сторону требовались значительные физическая сила и выносливость.

По мере роста размеров и водоизмещения кораблей работа с рулевым веслом требовала все больше физических сил, поэтому на смену ему пришел штурвал, который поворачивал перо руля через систему шкивов, то есть был первым рулевым механизмом в истории. Изобретение и распространение колеса привело к развитию сухопутного транспорта, но, его основной движущей силой были животные (лошади или быки), поэтому вместо механизма управления использовали обучение, то есть на какое-то действие возницы животные поворачивали в нужную сторону.

Изобретение паровой установки и двигателя внутреннего сгорания позволило избавиться от тягового скота и действительно механизировать сухопутные транспортные средства, после чего сразу же пришлось изобретать для них рулевую систему, которая работает по другому принципу. Первоначально использовали максимально простые устройства, из-за чего управление первыми авто требовало огромной физической силы, затем постепенно перешли на различные редукторы, которые повышали мощность поворотного усилия на колесах, но вынуждали более интенсивно крутить руль.

Еще одна проблема рулевого механизма, которую пришлось преодолевать, связана с необходимостью поворота колес на разный угол. Траектория движения колеса, расположенного с внутренней, по отношению к повороту стороны, проходит по меньшему радиусу, а значит, поворачивать его нужно сильней, чем колесо с наружной стороны. На первых автомобилях этого не было, из-за чего передние колеса изнашивались гораздо быстрей задних. Затем появилось понимание угла схождения, причем, его удалось обеспечить, используя принцип изначального отклонения колес друг от друга. Во время езды по прямой это почти не влияет на резину, а на поворотах повышает устойчивость и управляемость автомобиля, а также снижает износ протектора покрышек.

Общая компоновка

Вот основные детали, которые составляют основу схемы устройства рулевой рейки:

Рулевая рейка в разрезе

Такая схема присуща рейкам любых автомобилей. Поэтому ответ на вопрос «как устроена рулевая рейка» всегда начинается именно с этого списка, ведь он показывает общую структуру агрегата. Кроме того, в интернете выложено множество фото и видео, показывающих как внешний вид блока, так и его внутренности, вошедшие в список.

Ведущая шестерня

Эта деталь представляет собой вал с нарезанными на нем косыми или прямыми зубьями, оснащенный с обоих торцов подшипниками. Такая конфигурация обеспечивает постоянное положение относительно корпуса и рейки при любом положении руля. Вал с косыми зубцами находится под углом к рейке, благодаря чему они четко входят в зацепление с прямыми зубцами на рейке, вал с прямыми зубцами устанавливали на машины 80-х – 90-х годов прошлого века, такая деталь проще в изготовлении, но срок ее службы заметно меньше. Несмотря на то, что принцип работы прямозубого и косозубого редукторов одинаков, последний более надежен и не склонен к заклиниванию, благодаря чему и стал основным в рулевых механизмах.

На всех автомобилях, которые выпускают с последнего десятилетия прошлого века устанавливают только косозубые валы, это снижает нагрузку на соприкасающиеся поверхности и продлевает срок службы всего механизма, что особенно актуально для реек, не оснащенных гидравлическим (ГУР) или электрическим (ЭУР) усилителем. Прямозубая ведущая шестерня была популярна в СССР и РФ, ее ставили на первые варианты рулевых механизмов переднеприводных машин, однако, со временем от такого выбора отказались в пользу косозубой детали, ведь такой редуктор более надежен и требует меньше усилий для поворота колеса.

С рулевой колонкой ведущую шестерню соединяет составной вал с карданами, являющийся элементом безопасности, его назначение – защитить водителя во время столкновения от удара рулем в грудь. Во время удара такой вал складывается и не передает усилие в салон, что было серьезной проблемой в машинах первой половины прошлого века. Поэтому на праворуких и леворуких машинах эта шестерня располагается по-разному, ведь рейка стоит посередине, а шестеренка со стороны руля, то есть на самом краю агрегата.

Рейка

Сама рейка – это круглый пруток из закаленной стали, на одном из концов которого находятся зубцы, соответствующие ведущей шестерне. В среднем длина зубчатой части составляет 15 см, чего достаточно для поворота передних колес из крайне правого в крайне левое положение и наоборот. В торцах или середине рейки просверлены отверстия с резьбой для крепления рулевых тяг. Когда водитель вращает руль, ведущая шестерня перемещает рейку в соответствующую сторону, причем, благодаря довольно большому передаточному числу водитель может корректировать направление движения транспортного средства с точностью до долей градуса.

Для эффективной работы такого механизма рейку фиксируют втулкой и прижимным механизмом, что позволяет ей перемещаться влево-вправо, но препятствует отдалению от ведущей шестерни.

Прижимной механизм

Во время езды по неровной местности редуктор рулевого механизма (пара рейка/шестерня) испытывает нагрузки, стремящиеся изменить расстояние между обоими элементами. Жесткая фиксация рейки может привести к ее подклиниванию и невозможности повернуть руль, а значит, выполнить маневр. Поэтому жесткая фиксация допустима только с одной стороны корпуса агрегата, удаленной от ведущей шестерни, со второй же стороны жесткой фиксации нет и, рейка может немного «играть», смещаясь относительно ведущей шестерни. Такая конструкция обеспечивает не только небольшой люфт, препятствующий подклиниванию механизма, но и создает более сильную обратную связь, позволяя рукам водителя лучше чувствовать дорогу.

Принцип работы прижимного механизма заключается в следующем – пружина с определенным усилием прижимает рейку к шестерне, обеспечивая плотное зацепление зубцов. Передаваемое от колес усилие, придавливающее рейку к шестерне, обе детали переносят легко, ведь изготовлены из закаленной стали. А вот усилие, направленное в другую сторону, то есть отдаляющее оба элемента друг от друга, компенсируется жесткостью пружины, поэтому рейка немного отодвигается от шестеренки, но это не влияет на зацепление обеих деталей.

Корпус

Корпус агрегата изготовлен из алюминиевого сплава, а также оснащен ребрами жесткости, благодаря чему удалось максимально снизить массу без потери прочности и жесткости. Прочности корпуса хватает для того, чтобы нагрузки, возникающие во время езды даже по неровной местности, не повреждали его. При этом схема внутреннего пространства корпуса обеспечивает эффективную работу всего рулевого механизма. Также, в корпусе предусмотрены отверстия для фиксации к кузову автомобиля, благодаря чему он воедино собирает все элементы рулевого управления, обеспечивая их согласованную работу.

Сальники, втулки и пыльники

Втулки, установленные между корпусом и рейкой, обладают высокой износостойкостью, а также обеспечивают легкое движение прутка внутри корпуса. Сальники защищают смазанный участок механизма, то есть пространство вокруг ведущей шестерни, препятствуя потере смазочного вещества, а также изолируют его от попадания пыли и грязи. Пыльники защищают открытые участки корпуса, через которые проходят рулевые тяги. В зависимости от модели машины они присоединены к торцам или середине рейки, в любом случае, именно пыльники защищают открытые участки корпуса от проникновения пыли и грязи.

Модификации и виды

Несмотря на то, что на заре своего появления рейка была лучшей разновидностью рулевого механизма, развитие техники подтолкнуло производителей к дальнейшей модификации этого устройства. Поскольку основные механизмы с момента появления агрегата, а также конструкция и схема его работы не изменились, производители направили свои усилия на повышение эффективности путем установки различных усиливающих устройств.

Первым был гидроусилитель, главным преимуществом которого была простота конструкции при крайней требовательности к правильной эксплуатации, ведь рулевые рейки с ГУР плохо переносили поворот на максимальный угол при высоких оборотах двигателя. Главным недостатком ГУР была зависимость от мотора, ведь именно к нему подключен нагнетающий насос. Принцип работы этого устройства заключается в том, что при повороте руля гидрораспределитель подает жидкость в одну из двух камер, когда же колеса достигнут соответствующего поворота, подача жидкости прекращается. Благодаря такой схеме необходимое для поворота колес усилие снижается без потери обратной связи, то есть водитель эффективно рулит и чувствует дорогу.

Следующим шагом стала разработка электрической рулевой рейки (ЭУР), однако, первые модели этих устройств вызывали массу нареканий, ведь нередко происходили ложные срабатывания, из-за чего машина самопроизвольно поворачивала во время движения. Ведь роль распределителя играл потенциометр, который, по различным причинам, выдавал не всегда верную информацию. Со временем этот дефект удалось почти полностью устранить, благодаря чему по надежности управления ЭУР ничем не уступает ГУР. Некоторые автопроизводители уже используют электрогидроусилитель, совмещающий в себе преимущества электрического и гидравлического устройств, а также лишенный их недостатков.

Поэтому сегодня принято следующее деление на виды рулевых реек:

рулевая рейка с ЭУР

Такой принцип классификации позволяет владельцу или потенциальному покупателю легковушки сразу же оценить все преимущества и недостатки рулевого управления конкретной модели.

Взаимозаменяемость

Производители автомобилей почти никогда не занимаются выпуском реечных рулевых механизмов, исключение составлял «АвтоВАЗ», но и там эту работу передали партнерам, поэтому при сильных дефектах этого узла, когда ремонт невыгоден, необходимо выбирать не только модель, но и производителя этого механизма. Одним из лидеров этого рынка является компания ZF, специализирующаяся на выпуске всевозможных агрегатов, от автоматических трансмиссий, до механизмов рулевого управления. Можно вместо рейки ZF взять дешевый китайский аналог, потому что их схема и размеры одинаковы, вот только прослужит он недолго, в отличие от оригинального устройства. Нередко автомобили, возраст которых перевалил за 10 лет, оснащают рейкой от других производителей, что подтверждают фото их маркировки, выложенные в интернете

Нередко гаражные умельцы ставят на отечественные легковушки рулевые рейки от иномарок, например, различных моделей «Тойоты». Такая замена требует частичной переделки задней стенки моторного отсека, зато машина получает гораздо более надежный агрегат, который превосходит продукцию «АвтоВАЗа» по всем параметрам. Если же рейка от той же «Тойоты» еще и оснащена электро или гидроусилителем, то даже старенькая «Девятка» вдруг по комфорту резко приближается к иномаркам того же периода.

Основные неисправности

Устройство рулевой рейки таково, что этот механизм является одним из самых надежных в автомобиле, а большинство неисправностей связано либо с износом (повреждением) расходников, либо с дорожно-транспортными происшествиями, то есть ДТП или авариями. Чаще всего мастерам по ремонту приходится менять пыльники и сальники, а также изношенные рейки и ведущие шестерни, пробег которых превышает сотни тысяч км. Также приходится периодически подтягивать прижимной механизм, что обусловлено схемой рулевого механизма, но это действие не требует никакой замены деталей. Гораздо реже замены требует треснувший из-за аварии корпус этого агрегата, в таком случае исправные рейку, шестеренку и прижимной механизм переносят в донорский корпус.

Частыми причинами ремонта этого узла являются:

Эти дефекты связаны с износом основных компонентов, из которых состоит рулевая рейка, поэтому их тоже можно отнести к расходникам.

Где находится

Чтобы понять, где находится и как выглядит рулевая рейка, поставьте машину на подъемник или эстакаду, затем откройте капот и поверните колеса в любую сторону до упора. Затем проследите, куда ведут рулевые тяги, именно там и находится этот механизм, похожий на ребристую алюминиевую трубу, к которой подходит карданчик от рулевого вала. Если у вас нет опыта авторемонта и вы не знаете, где находится этот узел, то просмотрите фото- и видеоматериалы, где авторы показывают расположение рейки в своих машинах, а также наиболее удобные способы доступа к ней: это сохранит вас от многих ошибок, в том числе, приводящих к травмам.

Вне зависимости от модели и года выпуска, этот механизм всегда расположен на задней стенке моторного отсека, поэтому его можно увидеть со стороны вывернутого колеса. Для ремонта или замены к нему удобней подбираться сверху, открыв капот, или снизу, сняв защиту двигателя, а выбор точки доступа зависит от модели и комплектации автомобиля.

Заключение

Рулевая рейка – это основа рулевого управления транспортного средства, с помощью которого водитель направляет колеса машины в требуемую сторону. Даже если вы не собираетесь сами чинить свою машину, то понимание того, как устроена рулевая рейка и каким образом работает этот механизм, будет полезно, ведь зная ее сильные и слабые стороны, вы сможете управлять легковушкой или джипом более бережно, продлевая срок его службы до ремонта.

Проще, но еще дороже: что ломается в рулевых рейках с ЭУР, и как их ремонтируют

Изучив самым доскональным образом все недостатки гидравлических усилителей рулевого управления, конструкторы со временем пришли к выводу, что дешевле и надежнее будет отдать «бразды правления» электрическим системам. Достоинств немало: это и отсутствие рабочей жидкости и трубок со шлангами, и меньшая масса всей системы… К тому же благодаря электронному управлению можно заставить руль вращаться самостоятельно, как, например, в системе с автоматической парковкой. Но у любой медали есть оборотная сторона: со временем выявился не меньший, а то и больший объем проблем, нежели в гидравлических системах. Об этих проблемах, а также о способах их устранения мы сегодня и поговорим.

Особенности работы

П еред тем, как начать разговор о типах электроусилителей и их характерных проблемах, скажем пару слов об алгоритме их работы. Сразу после пуска двигателя выполняется самодиагностика системы – подтверждается ее работоспособность. В нейтральном положении электромотор не работает: вся система находится в ожидании активных действий.

Как только вы начали вращать руль, сигнал от датчика угла поворота и крутящего момента поступает в ЭБУ, а тот в свою очередь дает команду электромотору, который облегчает вам жизнь. Причем характер работы электроусилителя будет разным в зависимости от скорости автомобиля: таким образом достигается прогрессивность работы ЭУР. Пройдя поворот и понемногу снимая усилие с руля, система вернет колеса в нейтральное положение.

Наверняка владельцы переднеприводных автомобилей с поперечным расположением двигателя замечали, как автомобиль при активном старте немного уводит в сторону. Обусловлено это разной длиной приводных валов с правой и левой сторон. Так вот, модели с электроусилителем могут еще и немного подруливать колеса, компенсируя тем самым увод. В целом усилие на рулевом колесе полностью под контролем ЭУРа – а потому именно на его совести та «пустота руля» и «искусственность усилия», о которой так часто говорят и на которую сетуют многочисленные журналисты.

Какими бывают электроусилители

Эти системы разделяют прежде всего по месту установки силового блока (электромотора): на рулевой колонке (почти под рулем) или на рулевой рейке. В первом случае рулевой механизм будет самым обычным, например, как в «восьмерке» или Nissan Micra, а во втором в конструкцию интегрирован электромотор или привод. Сегодня на практике мы рассмотрим более интересный вариант с усилителем на рейке.

На самом рулевом механизме электромотор может быть установлен по-разному – либо отдельно, либо являясь частью корпуса этого рулевого механизма. Различают также и тип привода штока рейки: дополнительной шестерней или подвижным соединением винт-гайка.

В последнем случае электромотор может передавать вращение через ременную передачу, либо привод может быть прямым (как в рейках Lexus GS).

Для понимания, когда же и на сколько нужно «помогать» водителю вращать руль, система использует данные с нескольких датчиков – это датчик крутящего момента на валу шестерни рулевого механизма, датчик положения рулевого колеса, датчик частоты вращения коленчатого вала и датчики скорости вращения колес. Единственным датчиком, который относится непосредственно к системе ЭУР, является датчик крутящего момента.

Подробнее об устройстве

Теперь рассмотрим три различных варианта конструкции: рулевые рейки с дополнительной шестерней, рейки с параллельным приводом и рейки с прямым приводом. Каждая из них имеет свои плюсы и минусы – сейчас мы обозначим, какие.

Рейки с дополнительной шестерней имеют в своем составе электромотор, который через червячную передачу вращает шестерню, очень похожую на ту, что мы вращаем через рулевой вал. На самой рейке же в этом случае имеются две насечки зубьев. В этой конструкции все неплохо – вот только потери на трение высоки: все-таки это червячная передача. При этой конструкции электромотор зачастую имеет свой собственный корпус.

Рейки с параллельным приводом – так называют механизм, в котором вращение от электромотора через ремень передается на гайку, или, если сказать точнее, на пару «винт-гайка».

Винтом здесь выступает шток с нарезанной резьбой с одной стороны и насечкой зубьев с другой.

Между гайкой и винтом заложены шарики, через которые передается вращение – они же выступают в роли подшипника. Работает это так: когда вы начинаете вращение рулевого колеса, приходит в действие электромотор, вращающий гайку в ту или иную сторону, помогая вам поворачивать руль.

Рейки с прямым приводом – третий вариант, в котором корпус рулевой рейки частично является корпусом электромотора, а шток рейки проходит внутри него. Вращение от электромотора передается через уже известную нам пару «винт-гайка».

Итак, это основные типы конструкций. Общение с мастером сервиса позволило нам выяснить еще одну немаловажную особенность: есть принципиальная разница между японскими и европейскими рейками. Японцы блок управления электроусилителем «прячут» подальше от самого рулевого механизма – в результате к электромотору тянется длинный шлейф проводов для управления, связи и диагностики. Европейцы же блок управления монтируют рядом с электромотором или прямо на нем.

Какой из подходов верный, сказать тяжело. В случае с «японцами», чтобы снять всю систему, необходимо вытянуть несколько метров проводки и найти сам блок управления – но блок в таком случае находится в безопасности. С европейской же рейкой не будет проблем в плане демонтажа: отсоединил два-три разъема, выкрутил пару болтов крепления – и все. Однако блок управления в такой схеме подвержен различным воздействиям извне.

Первичная диагностика

Первичная диагностика поступившего в сервисную зону автомобиля строится на данных, полученных от хозяина автомобиля: например, стук постоянный или только при вращении, закусывание руля, неравномерное усилие на рулевом колесе или его отсутствие. Основываясь на этом, рейку демонтируют и подключают к специальному стенду (у нас это MSG MS561) и считывают ошибки. С помощью стенда имитируют работу двигателя на различных режимах и более детально изучают работу рулевого механизма. Делается это, чтобы локализовать неисправность и понять, кроется ли проблема в «железе» или в электрике.

По порядку о проблемах

Сначала поговорим о механической части системы. Здесь все так же, как и с другими рейками: практически любая проблема связана с разрывом пыльников рейки и попаданием внутрь нее воды и грязи. Вода – это неизбежная коррозия, а грязь – чрезмерный износ трущихся поверхностей.

Износ боковой втулки – пожалуй, самое безобидное, что может случиться со штоком рейки. Вымывание смазочного материала из пары винт-гайка может привести к закусыванию в паре или даже заклиниванию рулевого механизма в одном положении.

В механизмах с параллельным приводом попадание влаги на ремень приводит к резкому возрастанию его износа и, в конечном итоге, разрыву. Резко возросшее усилие на руле – вот что ощущает водитель в таком случае.

Редко, но бывает так, что из-за влаги подшипник электромотора подвергается коррозии – тогда вы услышите неистовое завывание последнего при работе.

Износ в зубчатом зацеплении вала-шестерни и штока рейки – тоже потенциальная причина разрыва пыльника. Но здесь болезнь можно попытаться вылечить, поджав упор штока.

Справляясь у мастера о влиянии воды на электромотор, если привод прямой, мы узнали, что особых проблем с самим мотором быть не может – добротная изоляция проводов делает свое дело.

Разобравшись с механикой, переходим к «источнику силы» – электрической части. Потенциальных проблем здесь не так много, но почти все они связаны с солидными затратами.

Например, если электронный блок управления системой установлен на рейке, то он зачастую никак не защищен, потому прилетевший откуда-то камешек может разбить крышку блока. И даже если вы заметите это сразу же (что маловероятно), блок все равно придется отправить под замену. При этом, говоря «блок», мы имеем в виду всю рейку, потому как блоки отдельно не поставляют, и на данный момент осуществляются только скромные попытки ремонта этого элемента. Но все попытки разбиваются о неприступную стену отсутствия софта для программирования процессоров ЭБУ.

Выход из строя датчика крутящего момента – еще одна малоприятная ситуация на дороге. В этом случае ЭУР «не понимает», с какой частотой и усилием помогать вам вращать руль и в какую сторону.

Полностью усилитель не отключится, так как он «возьмет» данные датчика скорости и угла поворота рулевого колеса, но на щитке начнет светиться индикатор неисправности ЭУР. Более того, может случиться так, что вращать руль вам будет необходимо вправо, а электромотор будет «крутить» его влево.

Сами датчики могут быть аналоговыми или цифровыми, потому и проблемы у них соответствующие. Аналоговые «страдают» износом: проявляется это в различном усилии на руле или уводе механизма от центрального положения.

Цифровые, впрочем, также страдают от износа, но только не самого датчика, а шлейфа, который может банально перетереться.

Лечим рейку

Механические проблемы со штоком рейки не лечатся никак. Коррозия, чрезмерный износ резьбы или зубьев отправят вас за покупкой нового штока – ни шлифовка, ни какая-либо иная обработка здесь не предусмотрены. Если же со штоком все в порядке, а причиной стука стал износ боковой втулки или увеличенный зазор в зубчатом зацеплении, то втулку можно без проблем заменить, а зазор отрегулировать, подтянув упор штока (так же, как и в случае с гидравлическими усилителями). Собственно, каких-то других решений проблем по «железу» просто нет.

А вот с электрикой, как уже говорилось выше, куда ни глянь – всюду одни расстройства. Если считываемые ошибки связаны с неправильной эксплуатацией, то их можно попытаться удалить – но если это поломки… Тогда решения нехитры, но дороги. Судите сами: малейшая трещина в крышке блока – это в большинстве случаев замена всей рулевой рейки. Коррозия подшипника электромотора означает два пути решения проблемы: замена электромотора с блоком управления или опять-таки замена всей рейки в сборе. Кстати, замена в сборе – это вердикт любого официального дилера: завод-изготовитель обычно попросту не закладывает возможности ремонта и восстановления рулевого механизма с ЭУР.

А если привод прямой, и внутрь попала вода, то что тогда будет с электродвигателем? К счастью, ничего: его промоют бензином, высушат и снова отправят на службу. Касательно этого элемента ЭУР мастер вообще заметил, что еще ни разу не встречал проблем, связанных с выходом из строя мотора системы.

Поломка датчика крутящего момента лечится заменой датчика. Единственным утешением для конструкции с аналоговым датчиком может быть возможность небольшой корректировки (±1°) ЭУРа. Но если гнездо датчика разбито значительно, то корректировка уже не поможет.

Одной из самых распространенных причин выхода из строя датчика является повреждение пыльника, который установлен над ним. Он от постоянной влаги начинает гнить и в конце концов разрушается, отправляя датчик под замену – если такая возможность есть. Если ее нет, то… Вы, наверное, уже догадались: замена рейки в сборе. Но самое обидное, что может случиться, так это банальная поломка разъема на рейке, ведь в этом случае тоже ничего, кроме замены рейки в сборе, уже не поможет.

Если вам повезло, и рейку отремонтировали

По завершении работ рейку собирают и устанавливают на автомобиль.

После установки необходимо произвести инициализацию или адаптацию ЭУР. Действие это крайне важное, поскольку позволяет «научить» рейку видеть все датчики и крайние положения. Если этого не сделать, то электромотор будет крутить «до победного», в результате чего в конце хода шток с немалой силой ударится в упор. После же выполнения адаптации система за 5 градусов до крайнего положения резко снизит усилие, предохранив шток от удара.

Кстати, есть еще один небольшой плюс, связанный с адаптацией и самим принципом работы электрического усилителя. Если помните, в системах с гидроусилителем нельзя длительное время удерживать руль в крайнем положении – это чревато перегрузкой и поломкой насоса. А вот с правильно адаптированным ЭУР в любом положении все будет хорошо.

В завершение

Несмотря на кажущуюся простоту системы электроусилителя рулевого управления и фактическое отсутствие необходимости его обслуживать, стоит помнить, что это по-прежнему одна из самых важных систем автомобиля. Ведь ЭУР помогает контролировать направление движения – иначе говоря, делает передвижение подвластным вашей воле. Используя показания датчиков колес, двигателя, рулевого колеса, ЭУР требует к себе удвоенного внимания – поэтому при появлении малейших странностей в его работе не ждите «восстания машин», а отправляйтесь на диагностику.

Особая благодарность в подготовке материала и консультациях компании Мастер Сервис (MSG), контактные данные +7 (800) 350-99-23 (Москва), +380 (57) 738-33-08 (Харьков).

Виды, устройство и принцип работы рулевых реек на автомобилях

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:

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:

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:

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.

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:

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:

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:

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.