✔Устройство и принцип работы рулевой рейки ✇Заметки Мастер Сервис

Устройство механизма рулевой рейки с гидроусилителем, электро приводом и без ГУР. Принцип взаимодействия механизмов рулевой рейки

Принцип работы

rul mehМеханизм “шестерня-рейка”

Рассмотрим принцип работы рулевой рейки. Когда водитель вращает рулевое колесо, усилие с него передается дальше на шестерню, которая заставляет перемещаться рейку. Она передвигается влево или вправо, а вместе с ней перемещаются тяги рулевого привода, которые поворачивают ступицы или поворотные кулаки. Соответственно, на самих ступицах закреплены колеса. В итоге, при повороте водителем руля происходит синхронный поворот передних колес машины.

Реечный рулевой механизм часто оснащается усилителем, который существенно уменьшает усилие при вращении водителем рулевого колеса.

Типы рулевых реек

  • Обычная, без усилителей. Применялась еще в 70 – 80 года прошлого века на 90% автомобилей. Здесь все усилие поворота руля лежит на водителе, нет никаких усилителей, а поэтому руль провернуть не всегда легко.
  • Рулевая рейка с ГУРОМ или гидроусилитель руля. По сути это такая же обычная рейка только к ней прибавляется специальный насос и замкнутый контур с сальниками (где качается специальная жидкость), который помогает поворачивать руль. То есть водителю не нужно прикладывать много усилий для поворота рулевого колеса. Особенно ценно это на тяжелых машинах (грузовиках, автобусах и внедорожниках).
  • Рулевая рейка с ЭУРОМ или электроусилитель руля. Это сухой тип усилителя, здесь не применяется масло, а принцип работы совершенно другой. Рядом с валом находится электрический двигатель с шестерней (питание происходит от бортовой сети), который помогает поворачивать руль. Ему отдает приказание ЭБУ, он видит, куда отклоняются колеса и приказывает электродвигателю помочь в повороте.

Если утрировать, то виды делятся так: — обычная механика со 100% применением мускульной силы, рейка с гидроусилителем и электроусилителем.

Как работает рулевая рейка – устройство и особенности

Как работает рулевая рейка – устройство и особенности - изображение 1

  • Как работает рулевая рейка – устройство и особенности
  • Устройство рулевой рейки
  • Принцип работы
  • Конструкция рулевой рейки

Виды и типы рулевых реек

По видам и типам автомобильные рулевые рейки классифицируются на:

  1. Механические.
  2. Гидравлические.
  3. Электрические.

На некоторых современные автомобили устанавливаются электрические рулевые рейки. Гидравлические и механические рейки — это классика, большинство машин в мире снабжены этими видами реек.

Устройство и основные составляющие

Компоненты рулевой рейкиСхема рулевой рейки

Рассмотрим, как устроена рулевая рейка. Описываться будет реечное рулевое управление в целом. Итак, его основные составляющие:

  • рулевое колесо (или руль) – устройство для управления движением автомобилем в заданном направлении;
  • рулевой вал – металлический стержень, который имеет шлицы (пазы) для закрепления руля с одной стороны, а с другой – шлицы для крепления самого рулевого вала к рулевой колонке;
  • рулевая рейка – силовой узел, который состоит из зубчатой рейки и шестерни. Именно она приводит в движение рейку. Данный узел собран в корпус из легкого сплава и закреплен к кузову машины;
  • рулевые тяги – металлические стержни. Каждая тяга с одной стороны имеет резьбу, а с противоположной – шарнирное шаровое устройство, на котором также имеется резьба;
  • рулевой наконечник – деталь для вкручивания тяги. Имеет шаровый шарнир и внутреннюю резьбу.

Отметим, что иногда рулевой механизм имеет еще один компонент – демпфер рулевой рейки. Этот элемент устанавливается между тягами и корпусом рулевой рейки. Демпфер является амортизатором двустороннего действия. Основная задача демпфера – снизить вибрации на рулевом колесе. Демпфер рулевой рейки часто предустановлен на различных внедорожниках, так как именно этот тип машин чаще всего передвигается по плохим дорогам.

Строение

Конструкция механической рулевой рейки выглядит следующим образом. Внутри картера, имеющего в разрезе вид полого цилиндра, размещен защитный гофро-чехол. На подшипниках в картере установлено приводное зубчатое колесо, к которому пружиной прижимается рулевая рейка. Пружина требуется для устранения зазора в паре «шестерня-рейка». Ход рейки ограничивается с одной стороны ограничительным кольцом, а с другой – втулкой шарнира рулевой тяги. Данная схема рулевой рейки отличается предельной простотой и надежностью.

Виды рулевых реек

Существует три основных типа рулевых реек:

  • Механическая рулевая рейка. Является простейшим вариантом рулевого механизма. Здесь поворот передних колес осуществляется только за счет физических усилий водителя. Часто для облегчения его труда устанавливается рулевая рейка, имеющая переменное передаточное число. В ней шаг зубьев изменяется от центра к краям. Впервые в истории отечественного авто такая рейка была применена на автомобиле ВАЗ-2110.
  • Гидравлическая рулевая рейка. Главное отличие от механической – наличие гидроусилителя (сокращенно ГУР), который существенно облегчает вращение руля. При этом водитель не только меньше устает за рулем, но и получает большую безопасность во время езды. Рейка с гидроусилителем широко распространена на современных автомашинах.
  • Электрическая рулевая рейка.  Здесь усиление рулевого колеса происходит с помощью электромотора. Отдельно стоит отметить размещение электромотора: он может встраиваться в рулевую колонку, располагаться на рулевом валу или быть объединенным с рейкой. Рейка с электроусилителем руля имеет самый высокий КПД, экономична и более надежна. Подробнее про электроусилитель руля можно почитать по ссылке.

Принцип работы

Сегодня в большинстве случаев используется гидроусилитель руля. Поэтому стоит рассмотреть, как работает рулевая рейка с ним. Данная информация позволит понять, почему практически не приходится прикладывать усилия, чтобы крутить рулевой колесо во время движения.

Насос гидроусилителя соединяется с двигателем с помощью ремня или специальных шестерней. Он обеспечивает подачу бесперебойную подачу жидкости в распределитель. Последний находится в корпусе рулевой рейки. Его еще могут называть картером.

С помощью золотникового распределителя происходит распределение гидравлической жидкости, которая требуется для осуществления поворота. Торсион позволяет контролировать количество жидкости, которая требуется в конкретно взятом случае. Его интегрируют в разрез рулевого вала.

Когда машина стоит или движется по прямой, то рулевая рейка не двигается. Тогда масло находится в специальных емкостях, а не в распределителе. Когда колеса поворачиваются, они сопротивляются изменению направления, так как во время движения на них оказывает воздействие сразу несколько сил. Тогда закручивается торсион, каналы распределителя открываются, а жидкость подается на рулевую рейку. Масло распределяется так, чтобы облегчить ее движение. Чтобы управление автомобилем было безопасным, водитель должен внимательно следить за состоянием рулевой рейки и всех смежных узлов. В частности, если появляются масляные подтеки, требуется обратиться в СТО. Также можно попробовать выполнить ремонт самостоятельно, если есть соответствующие навыки.

Преимущества и недостатки

Сначала о плюсах реечного рулевого механизма:

  • простота и малые габариты конструкции;
  • небольшой вес;
  • не требуется частое обслуживание;
  • хорошая точность управления;
  • небольшая цена.

Теперь о минусах:

  • передает удары от неровностей на дорожном полотне на рулевое колесо;
  • частые неисправности в виде люфтов и стуков в рейке;
  • данное механическое устройство ограничено применением в большинстве случаев на лёгких автомашинах с независимой подвеской управляемых колёс.

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.

Раз в неделю мы отправляем дайджест с самыми интересными новостями и полезными статьями про автомобили.

Название поля*

Email*

Очень плохоПлохоХорошоОчень хорошоОтлично (8 оценок, среднее: 5,00 из 5)
loading.gif Загрузка…

Основные неисправности

После долгой эксплуатации рулевая рейка может работать некорректно. При этом могут возникать следующие признаки неисправности:

  1. Колесо стучит при поворотном маневре – часто это вызвано износом рулевых наконечников.
  2. Возникает люфт между рейкой и приводной шестерней.
  3. Усложняется процесс контроля автомобиля.
  4. Деформация кожуха (пыльника).
  5. Поломка зубов.
  6. Руль вращается произвольно.

Полезные советы

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.

Достоинства и недостатки рулевой рейки

Преимущества реечного рулевого механизма.

  • Простота и компактность конструкции,
  • Механизм с небольшим количеством тяг и шарниров не требует частого обслуживания,
  • Небольшой вес,
  • Хорошая точность управления за счет высокой жесткости и малых люфтов,
  • Хороший самовозврат руля в нейтральное положение,
  • Небольшая стоимость,

Недостатки реечного рулевого механизма.

Конструкция хорошо передает удары от дорожных неровностей на руль,Конструктивная склонность к проявлению стуков в рейке,Часто требует подтяжки или ремонта на относительно небольших пробегах,Конструкция механически ограничена применением в основном на лёгких автомобилях с независимой подвеской управляемых колёс.

Недостатком можно считать вероятность возникновения сбоев в программах управления, что теоретически может приводить к внезапному рывку руля в какую либо сторону. Правда, с подобной проблемой за всю мировую историю использования электроусилителей, судя по упоминаниям в прессе, сталкивались только пользователи продукции ВАЗ.
Все рулевые рейки можно поделить на три типа.

1. Механическая рулевая рейка без усилителя.

Это механизм, где шестерня передает усилие на зубчатую рейку без какой либо помощи. Вертикальный вал с шестерней и горизонтальный вал с зубчатой рейкой закреплены в опорах качения и скольжения. Такие рейки называют механическими или сухими. Еще их ошибочно именуют электрическими или электронными, подразумевая принцип работы всего усилителя (в случае электроусилителя). Применяются такие рейки без дополнительных приводов редко. А в сочетании с электромотором на рулевой колонке — часто. Колонка с усиливающим механизмом помогает водителю крутить механическую рейку. Всё усилие и ударные нагрузки приходятся на зубчатую передачу. Это вызывает быстрый износ зубьев в положении руля «прямо». Не добавляет долговечности и влага, проникшая внутрь. Она вымывает смазку. Начинается работа «насухую», вызывающая быстрый износ. А коррозия металлических частей, приговаривает дорогой механизм за считанные дни.

Популярная тема ремонта — фторопластовые втулки. Обычно к нему склоняются из-за возможности тяп-ляп выточить и инсталировать все это в рейку. Или просто из-за некомпетентности. А ведь если читать не форумы, а специальную справочную литературу, то там черным по белому написано, что он для этого не годен. А если Вы не поняли, что в справочной литературе написано, то в рейку Вам лезть не стоит!

Рассмотрим в картинках устройство и типичный ремонт механической рейки.

Разобрали рейку.

Устанавливаем новые втулки. Материал — полиамид. Точность изготовления втулок доходит до 0,01 мм.

Поджимная втулка (пятак).

Втулка со стороны пассажира. Данная конструкция обеспечивает прилегание к валу без зазора, компенсацию износа и амортизационный подвес в корпусе.

Нижний подшипник меняем на втулку скольжения.

2. Рулевая рейка с гидроусилителем.

Пока еще наиболее распространенный тип рейки. Представляет то же, что и механическая рейка с навешанным на неё гидроцилиндром и гидрораспределителем. Гидроцилиндр двухстороннего действия прост и надежен. Работает до тех пор, пока на горизонтальном валу (он является штоком гидроцилиндра) не появятся следы износа или коррозии (коррозия появляется чаще на неработающей рейке). Управляющий распределитель давления — это очень точный и довольно сложный механизм. Но надежен и долговечен. Выходит из строя по причине износа. Износ распределителя — это следствие износа опорных подшипников и просто старость.

Часто после неудачного ремонта гидрорейки, мастера ругают некачественные сальники. Проводя анализ всех неудачных ремонтов сделали вывод, что во всех случаях виноват человеческий фактор. Официально поставляемые комплектующие сомнения не вызывали. Про китайские изделия не буду, и так все понятно. Правда не всем…(((

Вот как выглядит гидравлическая рейка в разобранном состоянии.

Как мы её ремонтируем. Корпус моем. Горизонтальный вал шлифуем. Сальники и подшипники меняем. Втулки справа и слева меняем.

Шлифуем поверхности под рабочую кромку сальников (фото до и после).

А это рулевой вал с управляющим золотником. Еще его называют распределителем давления. Здесь меняются четыре уплотнительных кольца.

3. Электрические, электронные рулевые рейки.

Это наиболее современный и сложный вид реек. Представляет то же, что и механическая рейка с навешенным на неё наружным или интегрированным электроприводом и датчиком крутящего момента на рулевом вале. Управляется все это с помощью компьютера. Неисправности бывают как механического характера — износ, ржавление, стуки, бряки, так и электрического характера — перегорело, оторвалось.

Рейка с интегрированным электромотором.

Правая часть корпуса — это шаговый электродвигатель (электронноуправляемый шаговый бесколлекторный двигатель постоянного тока) и датчик положения /вращения ротора. В левом верхнем углу — датчик крутящего момента. Посредине — горизонтальный вал с механизмом шариковая винт-гайка.

Двигатель и датчик положения/вращения ротора крупнее.

Из всего вышесказанного можно сделать некоторые выводы. Для ремонта механических реек нужно уметь обращаться с точным мерительным инструментом, работать на токарном, фрезерном станке, знать материаловедение. Для ремонта гидрореек потребуется знание гидропривода, работы усилительных механизмов, множество оправок и специнструмента. Ну а для электрических (электронных) реек нужны знания механика, радиотехника, электронщика, да и очень светлую голову!!! У Вас все это есть?

Нет, конечно можно все сделать нахрапом и на коленке. Можно прочитать на форуме в интернете и пригласить друга на пиво в гараж. Даже может что-то приблизительно получится. Но ведь Вы даже не поймете правильно это получилось или нет, потому что не знаете как точно должно работать. А в общем-то дерзайте, только потом не удивляйтесь, что исправить все это стоит в разы больше, чем банальный (я не говорю, что он дешевый) ремонт!

Прогресс не стоит на месте, и на смену червячному рулевому механизму пришёл реечный, который быстро завоевал популярность у всех мировых автопроизводителей. По сравнению со своим предшественником он имеет меньшее количество составных частей, подверженных износу, что положительно сказывается на надёжности. Кроме того, автомобиль с таким рулевым механизмом обладает более острым управлением, а это означает улучшенную безопасность вождения и множество позитивных эмоций у водителя.

Срок службы рулевой рейки (при регулярном техобслуживании) составляет около 100 000 км пробега. Со временем, по мере износа, появятся неисправности, в том числе и самая распространённая – стук в рулевой рейке. Устранение неполадки лучше доверить сервисному центру, а вот определить причину можно самостоятельно. Но прежде чем мы расскажем вам, как провести диагностику своими руками, давайте подробнее рассмотрим строение этого механизма, его разновидности и почему стучит рулевая рейка.

Особенности ремонта

Еще до начала разборки рулевого механизма требуется провести тщательный осмотр рейки и всех сопряженных с ней узлов (шаровые, рулевые тяги, подшипники ступиц и прочее). Это поможет с самого начала локализировать проблему. Далее рулевой механизм полностью или частично демонтируется и поломка устраняется. Рейка является ремонтируемым агрегатом, поэтому при ее выходе из строя полная замена не всегда является обязательным решением.

Без частичной разборки всего механизма устранять неполадки, связанные с рулевыми рейками, практически никогда не удается из-за специфики расположения и подсоединения данного узла.

Исправленная рулевая рейка своими руками – это тоже вполне вероятно за исключением ремонта электронных реек, нуждающихся в специальной настройке. Тем не менее, для достижения оптимального качества всегда лучше доверять данную работу специалистам и отдавать предпочтение замене реек вместо их ремонта, учитывая важность и высокую скорость износа этого узла.

Проверка работоспособности насоса ГУР

Для произведения проверки работы насоса гидроусилителя руля требуется наличие специального манометра и переходных колодок. Последовательность проверки:

  • устанавливается переходная колодка с манометром в разрыв гидравлической системы выходного шланга насоса;
  • запускается двигатель, пару минут работает на холостых оборотах;
  • поворачивается рулевое колесо несколько раз вправо-влево для достижения рабочей температуры жидкости ГУР;
  • измеряется давление насоса при открытом запорном клапане, которое должно быть не менее 1500 кПа;
  • на непродолжительное время (не более пяти секунд!)
    закрывается запорный клапан;
  • при закрытом запорном клапане давление должно быть не менее 6500 кПа.

Полезные советы

  • Необходимо следить за состоянием защитных пыльников.
  • Нельзя держать руль в крайнем положении более 5 секунд. Не раскручивайте двигатель в крайнем положении руля. Это приводит к износу насоса гидроусилителя руля, увеличению нагрузки на детали рулевой рейки, рулевого редуктора; загрязнению системы гидроусилителя, пробою уплотнителей гидроусилителя.
  • Зимой не следует выворачивать руль, чтобы выехать с места парковки, сразу после прогрева двигателя. Покрутите руль короткими плавными движениями. Это нужно, чтобы разогреть масло в системе гидроусилителя руля.
  • Лично контролируйте все операции на станции техобслуживания, так или иначе затрагивающие элементы рулевого управления. Часто при регулировке развала-схождения механики ослабляют хомут пыльника, и забывают затянуть обратно. Да еще и работу делают грязными руками! Песок и грязь могут испортить рейку и гидроусилитель буквально за два дня, и даже быстрее.
Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...