Как устроена рулевая рейка
Как устроена рулевая рейка
Как работает рулевая рейка – устройство и особенности:
— Автомобильная рулевая рейка в течение многих лет используется как один из обязательных элементов рулевого управления. Почти все легковые авто, которые выпускаются в наше время, оснащены данной деталью. Сегодня будет идти речь об устройстве рулевой рейки, а также принципе её работы.
• Как устроена рулевая рейка?!
— Рулевая рейка автомобиля представляет собой устройство, цель использования которого заключается в том, чтобы преобразовать водительское усилие во время воздействия на рулевое колесо в салоне авто, что необходимо для обеспечения поворота колес машины.
— Сегодня существуют три вида рулевых реек, принцип действия которых различается.
Гидравлическая рулевая рейка. Она используется почти во всех легковушках, которые выпускают сегодня. Обеспечивает достаточно комфортное управление автомобилем, поскольку используется гидравлический усилитель руля, благодаря чему водителю нужно прилагать минимум усилий. Механическая рулевая рейка. Устройство данного элемента очень простое. На одном из концов рейки находится зубчатый механизм, который контактирует с зубчатой рейкой. Последняя взаимодействует с приводом руля. Электрическая рулевая рейка. Её отличие от гидравлического аналога состоит в том, что гидравлика не применяется. Для увеличения усилий водителя автомобиль оснащается отдельным электрическим двигателем. Устройство рулевой рейки, а также принцип её работы зависят от характерных особенностей каждого автомобиля. Рулевая рейка может иметь верхнее либо нижнее расположение, что также зависит от модели транспортного средства. Рулевые рейки с верхним расположением устанавливаются сзади мотора, они крепятся к автомобильному кузову. Рулевые рейки с нижним расположением крепятся снизу, их соединяют с кузовом, подрамником либо балкой.
• Конструктивные особенности рулевой рейки.
— Конструкция шестерни-рейки, о которой будет идти речь далее, состоит из следующих элементов: алюминиевый картер, внутри которого находится полость, имеющая специальную защиту; пружина, которая прижимает рейку к шестерне, обеспечивая надежное сцепление зубцов рулевой рейки и шестерни; колесо привода с зубцами, которое находится в картере (устанавливается на подшипники); втулка шарнира рулевой тяги и ограничительное кольцо обеспечивают требуемый ход рулевой рейки в заданном интервале. Схема рулевой рейки такого типа отличается невысоким передаточным числом, благодаря чему водитель может быстро поворачивать колеса в требуемую сторону.
Стоит отметить, что в автомобилях производителя BMW применяется модернизированная рулевая рейка, в конструкции которой присутствует планетарный механизм. Эта схема рулевой рейки обеспечивает возможность корректировки передаточного числа с учетом скорости, с которой движется транспортное средство.
• Как работает рулевая рейка с ГУР?!
— Информация о принципе работы рулевой рейки с гидравлическим усилителем руля поможет понять, почему крутить такой руль можно без особых усилий.
Насос ГУР работает благодаря соединению с мотором. Для этого применяется ременная передача либо специальные шестерни. Насос гидроусилителя руля обеспечивает подачу гидравлической жидкости в распределитель. Этот распределитель расположен в корпусе рулевой рейки, который ещё называют картером.
Золотниковый распределитель используется для обеспечения контроля усилия на руль и объема гидравлической жидкости, необходимой для поворота рейки. В качестве дозирующего устройства используется торсион, интегрированный в разрез рулевого реечного вала.
Если автомобиль движется без поворотов или стоит на месте, рулевая рейка не движется. По этой причине масло пребывает в резервуаре, а не в дозирующих системах распределителя. Когда водитель поворачивает рулевое колесо, колеса начинают сопротивляться. Во время этого происходит закручивание торсиона, сила которого зависит от усилия, прилагаемого на руль. В этот момент происходит открытие каналов распределителя и подача гидравлической жидкости на рулевую рейку. После этого выполняется распределение масла, которое приводит к движению рейки. Принцип работы рулевой рейки – это не просто теоретическая ненужная информация. Поскольку данный элемент используется постоянно, необходимо контролировать исправность составляющих рейки, то есть сальников, пыльников и трубок. Для этого надо просто следить за тем, не появляются ли капли масла под автомобилем. Теперь вы знаете, устройство рулевой рейки, а также принцип её работы.
Как работает рулевая рейка.( устройство и особенности)
— Автомобильная рулевая рейка в течение многих лет используется как один из обязательных элементов рулевого управления. Почти все легковые авто, которые выпускаются в наше время, оснащены данной деталью. Сегодня будет идти речь об устройстве рулевой рейки, а также принципе её работы.
• Как устроена рулевая рейка?!
— Рулевая рейка автомобиля представляет собой устройство, цель использования которого заключается в том, чтобы преобразовать водительское усилие во время воздействия на рулевое колесо в салоне авто, что необходимо для обеспечения поворота колес машины.
— Сегодня существуют три вида рулевых реек, принцип действия которых различается.
Гидравлическая рулевая рейка. Она используется почти во всех легковушках, которые выпускают сегодня. Обеспечивает достаточно комфортное управление автомобилем, поскольку используется гидравлический усилитель руля, благодаря чему водителю нужно прилагать минимум усилий. Механическая рулевая рейка. Устройство данного элемента очень простое. На одном из концов рейки находится зубчатый механизм, который контактирует с зубчатой рейкой. Последняя взаимодействует с приводом руля. Электрическая рулевая рейка. Её отличие от гидравлического аналога состоит в том, что гидравлика не применяется. Для увеличения усилий водителя автомобиль оснащается отдельным электрическим двигателем. Устройство рулевой рейки, а также принцип её работы зависят от характерных особенностей каждого автомобиля. Рулевая рейка может иметь верхнее либо нижнее расположение, что также зависит от модели транспортного средства. Рулевые рейки с верхним расположением устанавливаются сзади мотора, они крепятся к автомобильному кузову. Рулевые рейки с нижним расположением крепятся снизу, их соединяют с кузовом, подрамником либо балкой.
• Конструктивные особенности рулевой рейки.
— Конструкция шестерни-рейки, о которой будет идти речь далее, состоит из следующих элементов: алюминиевый картер, внутри которого находится полость, имеющая специальную защиту; пружина, которая прижимает рейку к шестерне, обеспечивая надежное сцепление зубцов рулевой рейки и вк.ком/cars.best шестерни; колесо привода с зубцами, которое находится в картере (устанавливается на подшипники); втулка шарнира рулевой тяги и ограничительное кольцо обеспечивают требуемый ход рулевой рейки в заданном интервале. Схема рулевой рейки такого типа отличается невысоким передаточным числом, благодаря чему водитель может быстро поворачивать колеса в требуемую сторону.
Стоит отметить, что в автомобилях производителя BMW применяется модернизированная рулевая рейка, в конструкции которой присутствует планетарный механизм. Эта схема рулевой рейки обеспечивает возможность корректировки передаточного числа с учетом скорости, с которой движется транспортное средство.
• Как работает рулевая рейка с ГУР?!
— Информация о принципе работы рулевой рейки с гидравлическим усилителем руля поможет понять, почему крутить такой руль можно без особых усилий.
Насос ГУР работает благодаря соединению с мотором. Для этого применяется ременная передача либо специальные шестерни. Насос гидроусилителя руля обеспечивает подачу гидравлической жидкости в распределитель. Этот распределитель расположен в корпусе рулевой рейки, который ещё называют картером.
Золотниковый распределитель используется для обеспечения контроля усилия на руль и объема гидравлической жидкости, необходимой для поворота рейки. В качестве дозирующего устройства используется торсион, интегрированный в разрез рулевого реечного вала.
Если автомобиль движется без поворотов или стоит на месте, рулевая рейка не движется. По этой причине масло пребывает в резервуаре, а не в дозирующих системах распределителя. Когда водитель поворачивает рулевое колесо, колеса начинают сопротивляться. Статья была опубликована в паблике Машины. Во время этого происходит закручивание торсиона, сила которого зависит от усилия, прилагаемого на руль. В этот момент происходит открытие каналов распределителя и подача гидравлической жидкости на рулевую рейку. После этого выполняется распределение масла, которое приводит к движению рейки. Принцип работы рулевой рейки – это не просто теоретическая ненужная информация. Поскольку данный элемент используется постоянно, необходимо контролировать исправность составляющих рейки, то есть сальников, пыльников и трубок. Для этого надо просто следить за тем, не появляются ли капли масла под автомобилем. Теперь вы знаете, устройство рулевой рейки, а также принцип её работы.
Как работает рулевая рейка – устройство и особенности
— Автомобильная рулевая рейка в течение многих лет используется как один из обязательных элементов рулевого управления. Почти все легковые авто, которые выпускаются в наше время, оснащены данной деталью. Сегодня будет идти речь об устройстве рулевой рейки, а также принципе её работы.
Как устроена рулевая рейка?!
— Рулевая рейка автомобиля представляет собой устройство, цель использования которого заключается в том, чтобы преобразовать водительское усилие во время воздействия на рулевое колесо в салоне авто, что необходимо для обеспечения поворота колес машины.
Сегодня существуют три вида рулевых реек, принцип действия которых различается.
Гидравлическая рулевая рейка. Она используется почти во всех легковушках, которые выпускают сегодня. Обеспечивает достаточно комфортное управление автомобилем, поскольку используется гидравлический усилитель руля, благодаря чему водителю нужно прилагать минимум усилий. Механическая рулевая рейка. Устройство данного элемента очень простое. На одном из концов рейки находится зубчатый механизм, который контактирует с зубчатой рейкой. Последняя взаимодействует с приводом руля. Электрическая рулевая рейка. Её отличие от гидравлического аналога состоит в том, что гидравлика не применяется. Для увеличения усилий водителя автомобиль оснащается отдельным электрическим двигателем. Устройство рулевой рейки, а также принцип её работы зависят от характерных особенностей каждого автомобиля. Рулевая рейка может иметь верхнее либо нижнее расположение, что также зависит от модели транспортного средства. Рулевые рейки с верхним расположением устанавливаются сзади мотора, они крепятся к автомобильному кузову. Рулевые рейки с нижним расположением крепятся снизу, их соединяют с кузовом, подрамником либо балкой.
Конструктивные особенности рулевой рейки.
— Конструкция шестерни-рейки, о которой будет идти речь далее, состоит из следующих элементов: алюминиевый картер, внутри которого находится полость, имеющая специальную защиту; пружина, которая прижимает рейку к шестерне, обеспечивая надежное сцепление зубцов рулевой рейки и шестерни; колесо привода с зубцами, которое находится в картере (устанавливается на подшипники); втулка шарнира рулевой тяги и ограничительное кольцо обеспечивают требуемый ход рулевой рейки в заданном интервале. Схема рулевой рейки такого типа отличается невысоким передаточным числом, благодаря чему водитель может быстро поворачивать колеса в требуемую сторону.
Стоит отметить, что в автомобилях производителя BMW применяется модернизированная рулевая рейка, в конструкции которой присутствует планетарный механизм. Эта схема рулевой рейки обеспечивает возможность корректировки передаточного числа с учетом скорости, с которой движется транспортное средство.
Как работает рулевая рейка с ГУР?!
— Информация о принципе работы рулевой рейки с гидравлическим усилителем руля поможет понять, почему крутить такой руль можно без особых усилий.
Насос ГУР работает благодаря соединению с мотором. Для этого применяется ременная передача либо специальные шестерни. Насос гидроусилителя руля обеспечивает подачу гидравлической жидкости в распределитель. Этот распределитель расположен в корпусе рулевой рейки, который ещё называют картером.
Золотниковый распределитель используется для обеспечения контроля усилия на руль и объема гидравлической жидкости, необходимой для поворота рейки. В качестве дозирующего устройства используется торсион, интегрированный в разрез рулевого реечного вала.
Если автомобиль движется без поворотов или стоит на месте, рулевая рейка не движется. По этой причине масло пребывает в резервуаре, а не в дозирующих системах распределителя. Когда водитель поворачивает рулевое колесо, колеса начинают сопротивляться. Во время этого происходит закручивание торсиона, сила которого зависит от усилия, прилагаемого на руль. В этот момент происходит открытие каналов распределителя и подача гидравлической жидкости на рулевую рейку. После этого выполняется распределение масла, которое приводит к движению рейки. Принцип работы рулевой рейки – это не просто теоретическая ненужная информация. Поскольку данный элемент используется постоянно, необходимо контролировать исправность составляющих рейки, то есть сальников, пыльников и трубок. Для этого надо просто следить за тем, не появляются ли капли масла под автомобилем. Теперь вы знаете, устройство рулевой рейки, а также принцип её работы.
Как работает рулевая рейка – устройство и особенности
До этой записи я уже касался вопроса про рулевую рейку, но все же распишем подробнее.
— Автомобильная рулевая рейка в течение многих лет используется как один из обязательных элементов рулевого управления. Почти все легковые авто, которые выпускаются в наше время, оснащены данной деталью. Сегодня будет идти речь об устройстве рулевой рейки, а также принципе её работы.
Как устроена рулевая рейка?!
— Рулевая рейка автомобиля представляет собой устройство, цель использования которого заключается в том, чтобы преобразовать водительское усилие во время воздействия на рулевое колесо в салоне авто, что необходимо для обеспечения поворота колес машины.
Сегодня существуют три вида рулевых реек, принцип действия которых различается.
Гидравлическая рулевая рейка. Она используется почти во всех легковушках, которые выпускают сегодня. Обеспечивает достаточно комфортное управление автомобилем, поскольку используется гидравлический усилитель руля, благодаря чему водителю нужно прилагать минимум усилий. Механическая рулевая рейка. Устройство данного элемента очень простое. На одном из концов рейки находится зубчатый механизм, который контактирует с зубчатой рейкой. Последняя взаимодействует с приводом руля. Электрическая рулевая рейка. Её отличие от гидравлического аналога состоит в том, что гидравлика не применяется. Для увеличения усилий водителя автомобиль оснащается отдельным электрическим двигателем. Устройство рулевой рейки, а также принцип её работы зависят от характерных особенностей каждого автомобиля. Рулевая рейка может иметь верхнее либо нижнее расположение, что также зависит от модели транспортного средства. Рулевые рейки с верхним расположением устанавливаются сзади мотора, они крепятся к автомобильному кузову. Рулевые рейки с нижним расположением крепятся снизу, их соединяют с кузовом, подрамником либо балкой.
Конструктивные особенности рулевой рейки.
— Конструкция шестерни-рейки, о которой будет идти речь далее, состоит из следующих элементов: алюминиевый картер, внутри которого находится полость, имеющая специальную защиту; пружина, которая прижимает рейку к шестерне, обеспечивая надежное сцепление зубцов рулевой рейки и шестерни; колесо привода с зубцами, которое находится в картере (устанавливается на подшипники); втулка шарнира рулевой тяги и ограничительное кольцо обеспечивают требуемый ход рулевой рейки в заданном интервале. Схема рулевой рейки такого типа отличается невысоким передаточным числом, благодаря чему водитель может быстро поворачивать колеса в требуемую сторону.
Стоит отметить, что в автомобилях производителя BMW применяется модернизированная рулевая рейка, в конструкции которой присутствует планетарный механизм. Эта схема рулевой рейки обеспечивает возможность корректировки передаточного числа с учетом скорости, с которой движется транспортное средство.
Как работает рулевая рейка с ГУР?!
— Информация о принципе работы рулевой рейки с гидравлическим усилителем руля поможет понять, почему крутить такой руль можно без особых усилий.
Насос ГУР работает благодаря соединению с мотором. Для этого применяется ременная передача либо специальные шестерни. Насос гидроусилителя руля обеспечивает подачу гидравлической жидкости в распределитель. Этот распределитель расположен в корпусе рулевой рейки, который ещё называют картером.
Золотниковый распределитель используется для обеспечения контроля усилия на руль и объема гидравлической жидкости, необходимой для поворота рейки. В качестве дозирующего устройства используется торсион, интегрированный в разрез рулевого реечного вала.
Если автомобиль движется без поворотов или стоит на месте, рулевая рейка не движется. По этой причине масло пребывает в резервуаре, а не в дозирующих системах распределителя. Когда водитель поворачивает рулевое колесо, колеса начинают сопротивляться. Во время этого происходит закручивание торсиона, сила которого зависит от усилия, прилагаемого на руль. В этот момент происходит открытие каналов распределителя и подача гидравлической жидкости на рулевую рейку. После этого выполняется распределение масла, которое приводит к движению рейки. Принцип работы рулевой рейки – это не просто теоретическая ненужная информация. Поскольку данный элемент используется постоянно, необходимо контролировать исправность составляющих рейки, то есть сальников, пыльников и трубок. Для этого надо просто следить за тем, не появляются ли капли масла под автомобилем. Теперь вы знаете, устройство рулевой рейки, а также принцип её работы.
Устройство и принцип работы рулевой рейки
Рулевая рейка – элемент рулевого управления, силовой узел, с помощью которого передние колеса автомобиля синхронно поворачиваются в ту сторону, в которую водитель поворачивает руль. Знать устройство рулевой рейки, а также принцип ее работы полезно каждому автовладельцу, так как от этого устройства зависит безопасность пассажиров и пешеходов.
Принцип работы
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.
Устройство и основные составляющие
Рассмотрим, как устроена рулевая рейка. Описываться будет реечное рулевое управление в целом. Итак, его основные составляющие:
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.
Виды рулевых реек
Существует три основных типа рулевых реек:
Преимущества и недостатки
Сначала о плюсах реечного рулевого механизма:
Теперь о минусах:
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.
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.
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.
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.
avtoexperts.ru
Это своеобразный механизм, способный передавать усилия с руля на тяги. Грубо говоря, приспособление, которое позволяет синхронно поворачиваться колесам в сторону заданную рулем. Работает механизм достаточно просто. Необходимо понимать взаимосвязь, поворотное устройство вращает вал, от него вращения передаются на шестерню, а с последней движения передаются на зубчатую рейку. Таким образом, в зависимости от поворота руля, она двигается влево или вправо, а вместе с ней меняется и поворот рулевых тяг, которые прикреплены к поворотным кулакам.
В последнее время именно рулевой рейке, приписывается первенство среди всех систем управления.
Устройство
Как и любой механизм, данная деталь состоит из нескольких элементов. Итак:
• Цилиндр, он же картер. Деталь, в которой размещается сама зубчатая рейка. Как правило, в современных авто стали использовать легкие сплавы, такие как алюминий.
• Шестерня, часть вала «приходящего» с рулевой колонки.
• Зубчатая рейка, которая для надежного сцепления с шестерней, имеет пружину.
• Различные сальники и фиксаторы по краям, для ограничения хода.
• Не забываем о подшипниках, они предотвращают появление люфта и обеспечивают легкие «маневры» самой рейки по корпусу.
Имейте виду, что в зависимости от модификации автомобиля, устройство может дополняться некоторыми дополнительными элементами. К примеру, это могут быть гидравлические цилиндры, электромоторы со своим набором деталей.
Одним из доп. элементов, может выступать планетарный механизм. Он позволяет изменять передаточное соотношение, то есть во время движения, в зависимости от того какая скорость, «планетарка» регулирует передаточное число шестерни. Улучшается управляемость, особенно на высоких скоростях, когда резкие повороты руля, не желательны. Впервые стали применять производители БМВ.
Ныне существует три разновидности подобного управления. Об их отличиях, узнаете далее. Так вот, виды:
1. «Голая», то есть механическая рейка.
Самый простой представитель среди всего рулевого управления. Как понимаете из названия, повороты колес осуществимы только с учетом приложенной силы водителя. Но, не думайте, что в связи с отсутствием «помощников», крутить руль будет сложно. Есть модификации, где смогли внедрить сменное передаточное число. Об его особенностях говорили выше.
Принцип работы в том, что на рейки есть специальные зубья и в зависимости от того, каким образом они устроены и зависит, «тяжесть» и «легкость» поворота руля.
Например, автомобили ВАЗ «Зубила» среди отечественного сегмента, «первопроходцы», первыми применили разный шаг зубьев. То есть, от середины до краев, шаг менялся, тем самым при малых оборотах руля, к примеру, на скорости, руль становился тяжелым. А при маневрировании на ограниченных площадках, руль наоборот вращался легче, из-за меньшего передаточного числа.
2. Рулевая рейка с гидроусилителем
Основное отличие от предыдущего варианта только в том, что в дополнение к той физической силе, которую прилагает водитель, прилагается и «помощь» гидроусилителя. Обеспечивается легкость вращения руля.
К примеру, попробуйте покрутить руль механической рейки и «гидравлики» на месте, разница будет ощутима. В первом случае, «баранку» не повернуть пальцем, во втором случае, это удастся с легкостью.
Но, это и негативная сторона, ведь значительно ухудшается чувствительность управления.
Принцип работы гидравлики достаточно прост. «Мозги» ГУРа распределяют нужное количество давления и усилия на торсион и золотник. Последние направляют и нагнетают рассчитанное «мозгами» давление. В итоге, когда руль поворачивает, через золотник мгновенно впрыскивается масло в ту зону, в которую идет поворот. После обездвиживания руля или его поворота в другую сторону, масло меняет «позицию».
3. Рейка с электроусилителем
Электрическая рейка, принцип работы аналогичен предшествующей разновидности, но вместо гидравлики, помощь оказывает электромотор. В зависимости от модификации автомобиля, его класса и стоимости, различают несколько вариантов размещения мотора. Итак:
• Встроенный непосредственно в колонку.
• Установлен на валу.
• Третий вариант подразумевает размещение на зубчатой рейке.
Третий вариант размещения по праву считается наиболее безопасным, ведь первые два подразумевают установку на валу. А в случае, выхода из строя, колеса попросту не удастся вывернуть.
Что касается ЭУР в целом, то автомобили с такими механизмами, как правило, дороже. Ведь, в отличие от второго вида, здесь нет никаких шлангов, сальников, которые предотвращали утечку жидкости. И поэтому с точки зрения надежности, они выигрывают.
Неисправности и признаки
В общем, можно выделить около пяти основных проблем, которые могут подстерегать устройство рулевой рейки.
1. Деформация картера, если повреждения окажутся серьезными, не удастся повернуть колеса.
2. Разгерметизация корпуса, то есть попадает пыль, грязь, влага и тому подобное. Как правило, после этого, рейка долго не «проживет».
3. Поломка зубьев рейки, шестеренок, «планетарки».
4. Износ деталей.
5. Потеря целостности смежных элементов рейки, например, трещина, нарушение геометрии, коррозия рулевых тяг, наконечников.
Признаки, свидетельствующие о том, что механизм в скором времени выйдет из строя или нуждается в ремонте:
• Появился стук даже на небольших кочках, который пропадает при «переносе» руля в крайнее положение.
• Пропало усилие при повороте руля.
• Произвольные вращения руля.
• Рулевое колесо перестало возвращаться в исходное положение, после поворота.
• Утечка жидкости из ГУРа, появление масляных пятен на пыльниках.
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:
Теперь о минусах:
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.
Как работает рулевая рейка – устройство и особенности
Автомобильная рулевая рейка в течение многих лет используется как один из обязательных элементов рулевого управления. Почти все легковые авто, которые выпускаются в наше время, оснащены данной деталью. Сегодня будет идти речь об устройстве рулевой рейки, а также принципе её работы.
Как устроена рулевая рейка?!
— Рулевая рейка автомобиля представляет собой устройство, цель использования которого заключается в том, чтобы преобразовать водительское усилие во время воздействия на рулевое колесо в салоне авто, что необходимо для обеспечения поворота колес машины.
Сегодня существуют три вида рулевых реек, принцип действия которых различается.
Гидравлическая рулевая рейка. Она используется почти во всех легковушках, которые выпускают сегодня. Обеспечивает достаточно комфортное управление автомобилем, поскольку используется гидравлический усилитель руля, благодаря чему водителю нужно прилагать минимум усилий. Механическая рулевая рейка. Устройство данного элемента очень простое. На одном из концов рейки находится зубчатый механизм, который контактирует с зубчатой рейкой. Последняя взаимодействует с приводом руля. Электрическая рулевая рейка. Её отличие от гидравлического аналога состоит в том, что гидравлика не применяется. Для увеличения усилий водителя автомобиль оснащается отдельным электрическим двигателем. Устройство рулевой рейки, а также принцип её работы зависят от характерных особенностей каждого автомобиля. Рулевая рейка может иметь верхнее либо нижнее расположение, что также зависит от модели транспортного средства. Рулевые рейки с верхним расположением устанавливаются сзади мотора, они крепятся к автомобильному кузову. Рулевые рейки с нижним расположением крепятся снизу, их соединяют с кузовом, подрамником либо балкой.
Конструктивные особенности рулевой рейки.
— Конструкция шестерни-рейки, о которой будет идти речь далее, состоит из следующих элементов: алюминиевый картер, внутри которого находится полость, имеющая специальную защиту; пружина, которая прижимает рейку к шестерне, обеспечивая надежное сцепление зубцов рулевой рейки и шестерни; колесо привода с зубцами, которое находится в картере (устанавливается на подшипники); втулка шарнира рулевой тяги и ограничительное кольцо обеспечивают требуемый ход рулевой рейки в заданном интервале. Схема рулевой рейки такого типа отличается невысоким передаточным числом, благодаря чему водитель может быстро поворачивать колеса в требуемую сторону.
Стоит отметить, что в автомобилях производителя BMW применяется модернизированная рулевая рейка, в конструкции которой присутствует планетарный механизм. Эта схема рулевой рейки обеспечивает возможность корректировки передаточного числа с учетом скорости, с которой движется транспортное средство.
Как работает рулевая рейка с ГУР?!
— Информация о принципе работы рулевой рейки с гидравлическим усилителем руля поможет понять, почему крутить такой руль можно без особых усилий.
Насос ГУР работает благодаря соединению с мотором. Для этого применяется ременная передача либо специальные шестерни. Насос гидроусилителя руля обеспечивает подачу гидравлической жидкости в распределитель. Этот распределитель расположен в корпусе рулевой рейки, который ещё называют картером.
Золотниковый распределитель используется для обеспечения контроля усилия на руль и объема гидравлической жидкости, необходимой для поворота рейки. В качестве дозирующего устройства используется торсион, интегрированный в разрез рулевого реечного вала.
Если автомобиль движется без поворотов или стоит на месте, рулевая рейка не движется. По этой причине масло пребывает в резервуаре, а не в дозирующих системах распределителя. Когда водитель поворачивает рулевое колесо, колеса начинают сопротивляться. Во время этого происходит закручивание торсиона, сила которого зависит от усилия, прилагаемого на руль. В этот момент происходит открытие каналов распределителя и подача гидравлической жидкости на рулевую рейку. После этого выполняется распределение масла, которое приводит к движению рейки. Принцип работы рулевой рейки – это не просто теоретическая ненужная информация. Поскольку данный элемент используется постоянно, необходимо контролировать исправность составляющих рейки, то есть сальников, пыльников и трубок. Для этого надо просто следить за тем, не появляются ли капли масла под автомобилем. Теперь вы знаете, устройство рулевой рейки, а также принцип её работы.
Как работает рулевая рейка – устройство и особенности:
— Автомобильная рулевая рейка в течение многих лет используется как один из обязательных элементов рулевого управления. Почти все легковые авто, которые выпускаются в наше время, оснащены данной деталью. Сегодня будет идти речь об устройстве рулевой рейки, а также принципе её работы.
• Как устроена рулевая рейка?!
— Рулевая рейка автомобиля представляет собой устройство, цель использования которого заключается в том, чтобы преобразовать водительское усилие во время воздействия на рулевое колесо в салоне авто, что необходимо для обеспечения поворота колес машины.
— Сегодня существуют три вида рулевых реек, принцип действия которых различается.
Гидравлическая рулевая рейка. Она используется почти во всех легковушках, которые выпускают сегодня. Обеспечивает достаточно комфортное управление автомобилем, поскольку используется гидравлический усилитель руля, благодаря чему водителю нужно прилагать минимум усилий. Механическая рулевая рейка. Устройство данного элемента очень простое. На одном из концов рейки находится зубчатый механизм, который контактирует с зубчатой рейкой. Последняя взаимодействует с приводом руля. Электрическая рулевая рейка. Её отличие от гидравлического аналога состоит в том, что гидравлика не применяется. Для увеличения усилий водителя автомобиль оснащается отдельным электрическим двигателем. Устройство рулевой рейки, а также принцип её работы зависят от характерных особенностей каждого автомобиля. Рулевая рейка может иметь верхнее либо нижнее расположение, что также зависит от модели транспортного средства. Рулевые рейки с верхним расположением устанавливаются сзади мотора, они крепятся к автомобильному кузову. Рулевые рейки с нижним расположением крепятся снизу, их соединяют с кузовом, подрамником либо балкой.
• Конструктивные особенности рулевой рейки.
— Конструкция шестерни-рейки, о которой будет идти речь далее, состоит из следующих элементов: алюминиевый картер, внутри которого находится полость, имеющая специальную защиту; пружина, которая прижимает рейку к шестерне, обеспечивая надежное сцепление зубцов рулевой рейки и вк.ком/cars.best шестерни; колесо привода с зубцами, которое находится в картере (устанавливается на подшипники); втулка шарнира рулевой тяги и ограничительное кольцо обеспечивают требуемый ход рулевой рейки в заданном интервале. Схема рулевой рейки такого типа отличается невысоким передаточным числом, благодаря чему водитель может быстро поворачивать колеса в требуемую сторону.
Стоит отметить, что в автомобилях производителя BMW применяется модернизированная рулевая рейка, в конструкции которой присутствует планетарный механизм. Эта схема рулевой рейки обеспечивает возможность корректировки передаточного числа с учетом скорости, с которой движется транспортное средство.
• Как работает рулевая рейка с ГУР?!
— Информация о принципе работы рулевой рейки с гидравлическим усилителем руля поможет понять, почему крутить такой руль можно без особых усилий.
Насос ГУР работает благодаря соединению с мотором. Для этого применяется ременная передача либо специальные шестерни. Насос гидроусилителя руля обеспечивает подачу гидравлической жидкости в распределитель. Этот распределитель расположен в корпусе рулевой рейки, который ещё называют картером.
Золотниковый распределитель используется для обеспечения контроля усилия на руль и объема гидравлической жидкости, необходимой для поворота рейки. В качестве дозирующего устройства используется торсион, интегрированный в разрез рулевого реечного вала.
Если автомобиль движется без поворотов или стоит на месте, рулевая рейка не движется. По этой причине масло пребывает в резервуаре, а не в дозирующих системах распределителя. Когда водитель поворачивает рулевое колесо, колеса начинают сопротивляться. Статья была опубликована в паблике Машины. Во время этого происходит закручивание торсиона, сила которого зависит от усилия, прилагаемого на руль. В этот момент происходит открытие каналов распределителя и подача гидравлической жидкости на рулевую рейку. После этого выполняется распределение масла, которое приводит к движению рейки. Принцип работы рулевой рейки – это не просто теоретическая ненужная информация. Поскольку данный элемент используется постоянно, необходимо контролировать исправность составляющих рейки, то есть сальников, пыльников и трубок. Для этого надо просто следить за тем, не появляются ли капли масла под автомобилем. Теперь вы знаете, устройство рулевой рейки, а также принцип её работы.
Принцип работы рулевой рейки с гидроусилителем
Принцип работы рулевой рейки с гидроусилителем основан на кратковременном воздействии создаваемого насосом давления на цилиндр, который сдвигает рейку в нужную сторону, помогая водителю управлять автомобилем. Поэтому автомобили с ГУР гораздо более комфортны, особенно при маневрах на низкой скорости или езде в сложных условиях, ведь такая рейка берет на себя большую часть нагрузки, необходимой для поворота колеса, а водитель лишь отдает ей команды, при этом не теряя обратной связи с дорогой.
Рулевая рейка в индустрии легкового транспорта давно вытеснила другие типы подобных устройств благодаря своим техническими характеристикам, о которых мы рассказывали тут (Как устроена рулевая рейка). Но, несмотря на простоту конструкции, принцип работы рулевой рейки с гидроусилителем, то есть гидравлическим усилителем, до сих пор остается непонятным для большинства автовладельцев.
Развитие рулевого управления – краткий обзор
С появления первых автомобилей основой рулевого управления стал шестеренчатый редуктор с большим передаточным числом, различным способом поворачивающий передние колеса транспортного средства. Первоначально это была колонка с прикрепленной снизу сошкой, поэтому приходилось использовать сложную конструкцию (трапецию), чтобы передать смещающее усилие на поворотные кулаки, к которым прикручены передние колеса. Затем изобрели рейку, тоже представляющую собой редуктор, который передавал поворотное усилие на переднюю подвеску без дополнительных конструкций и, вскоре этот тип рулевого механизма повсеместно вытеснил колонку.
Но основной недостаток, проистекающий из принципа работы этого устройства, преодолеть не удалось. Увеличение передаточного числа позволяло крутить руль, который также называют рулевым колесом или баранкой, без усилий, но вынуждало делать больше поворотов для перемещения поворотного кулака из крайнего правого в крайнее левое положение или наоборот. Снижение передаточного числа делало рулевое управление более острым, ведь машина сильней реагировала даже на незначительный сдвиг баранки, но для управления таким авто требовались большие физическая сила и выносливость.
Попытки решить эту проблему предпринимались с начала ХХ века, причем, часть из них была связана с гидравликой. Сам термин «гидравлика» появился из латинского слова hydro (гидро), означавшего воду или какое-то жидкое вещество, по своей текучести сопоставимое с водой. Однако, до начала 50-х годов прошлого века все ограничивалось экспериментальными образцами, которые невозможно было воплотить в серийное производство. Прорыв произошел в 1951 году, когда компания Chrysler представила первый серийный гидроусилитель руля (ГУР), работающий совместно с рулевой колонкой. С тех пор общий принцип работы гидравлической рулевой рейки или колонки оставался неизменным.
Первый ГУР обладал серьезными недостатками, он:
Поэтому нормально работающий гидроусилитель появился лишь на рубеже XXI, когда основным рулевым механизмом уже стала рейка.
Как работает гидроусилитель
Чтобы понять принцип работы гидравлической рулевой рейки, необходимо рассмотреть входящие в нее элементы и выполняемые ими функции:
Каждый элемент является частью гидроусилителя, поэтому правильная работа ГУР возможна только когда все составляющие четко выполняют свою задачу. На этом видео показан общий принцип работы такой системы
Насос
Задачей этого механизма является постоянная циркуляция жидкости (гидравлического масла, АТФ или ATF) по системе гидроусилителя с созданием определенного давления, достаточного для поворота колес. Насос ГУР ремнем подключен к шкиву коленчатого вала, если же автомобиль оснащен электрогидроусилителем, то его работу обеспечивает отдельный электромотор. Производительность насоса выбирают такой, чтобы даже на холостых оборотах он обеспечивал поворот машины, а избыточный напор, возникающий при увеличении оборотов, компенсирует редукционный клапан.
Насос ГУР делают двух типов:
На легковушках с гидравлической подвеской один насос обеспечивает работу обеих систем – ГУР и подвески, но работает по тому же принципу. От обычного он отличается только увеличенной мощностью.
Редукционный клапан
Эта деталь гидравлического усилителя работает по принципу перепускного клапана, состоящего из запирающего шарика и пружины. Во время работы насос гидроусилителя создает циркуляцию жидкости с определенным давлением, ведь его производительность выше пропускной способности шлангов и других элементов. По мере роста оборотов мотора возрастает напор в системе ГУР, воздействующее через шарик на пружину. Жесткость пружины подобрана так, чтобы открытие клапана происходило при определенном давлении, а диаметр каналов ограничивает его пропускную способность, поэтому срабатывание не приводит к резкому падению напора. Когда клапан открывается, часть масла идет в обход системы, что и стабилизирует давление на требуемом уровне.
Редукционный клапан ГУР
Несмотря на то, что редукционный клапан установлен внутри насоса, он является важным элементом гидроусилителя, поэтому стоит в одном ряду с остальными механизмами. Его неисправность или неправильная работа ставит под угрозу не только ГУР, но и безопасность движения на дороге, если из-за чрезмерного гидравлического напора лопнет подающая магистраль, или появится утечка, реакция автомобиля на поворот руля изменится, а не имеющий опыта человек за рулем рискует не справиться с управлением. Поэтому устройство рулевой рейки с гидроусилителем подразумевает максимальную надежность как всей конструкции в целом, так и каждого отдельного элемента.
Расширительный бачок и фильтр
Во время работы ГУР гидравлическая жидкость принудительно циркулирует по системе гидроусилителя и, на нее воздействует давление, создаваемое насосом, что приводит к нагреву и расширению масла. Расширительный бачок принимает в себя излишек этого материала, благодаря чему его объем в системе всегда одинаков, что исключает скачки давления, вызванные температурным расширением. Нагрев АТФ и износ трущихся элементов приводит к появлению в масле металлической пыли и других загрязнений. Попадая в золотник, он же распределитель, этот мусор забивает отверстия, нарушая работу гидроусилителя руля, что негативно влияет на управляемость автомобиля. Чтобы избежать такого развития событий, в ГУР встроен фильтр, который удаляет из циркулирующей гидравлической жидкости различный мусор.
Цилиндр
Эта деталь гидроусилителя представляет собой трубу, внутри которой находится часть рейки с установленным на ней гидравлическим поршнем. По краям трубы установлены сальники, препятствующие вытеканию АТФ при поднятии давления. Когда масло по трубкам поступает в соответствующую часть цилиндра, поршень смещается в противоположную сторону, толкая рейку и, через нее воздействуя на рулевые тяги и поворотные кулаки.
Благодаря такой конструкции ГУР поворотные кулаки начинают смещаться еще до того, как ведущая шестерня переместит рейку.
Распределитель
Принцип работы рулевой рейки с гидроусилителем заключается в кратковременной подаче гидравлической жидкости в момент поворота руля, благодаря чему рейка начнет двигаться еще до того, как шофер приложит к этому серьезное усилие. Такую кратковременную подачу, а также слив избытка жидкости с гидроцилиндра и обеспечивает распределитель, который нередко называют золотником.
Чтобы понять принцип работы этого гидравлического устройства, необходимо не только рассмотреть его в разрезе, но и более полно проанализировать его взаимодействие с остальными элементами ГУР. Пока положение руля и поворотных кулаков соответствуют друг другу, распределитель, он же золотник, блокирует поступление жидкости в цилиндр с любой стороны, поэтому давление внутри обеих полостей одинаково и, он никак не влияет на направление вращения колесных дисков. Когда водитель поворачивает руль, небольшое передаточное число редуктора рулевой рейки не позволяет ему быстро повернуть колеса без приложения значительных усилий.
Задачей распределителя ГУР является подача АТФ в гидроцилиндр лишь тогда, когда положение руля не соответствует положению колес, то есть когда водитель поворачивает баранку, сначала срабатывает распределитель и заставляет цилиндр воздействовать на поворотные кулаки подвески. Такое воздействие должно быть кратковременным и зависеть от того, насколько сильно шофер повернул руль. То есть, сначала колеса должен поворачивать гидроцилиндр, а затем уже водитель, такая последовательность позволяет прикладывать минимальные усилия для поворота, но при этом «ощущать дорогу».
Принцип работы
Необходимость такой работы распределителя была одной из проблем, которые препятствовали серийному производству гидроусилителей, ведь обычно в машине руль и рулевой редуктор соединены жестким валом, что не только передает усилие на поворотные кулаки, но и обеспечивает пилоту машины обратную связь с дорогой. Чтобы решить проблему, пришлось полностью изменить устройство вала, соединяющего руль и ведущую шестерню рулевого механизма. Между ними установили распределитель, основой работы которого является принцип торсиона, то есть упругого, способного к скручиванию стержня.
Когда водитель поворачивает руль, сначала незначительно скручивается торсион, из-за чего возникает рассогласование между положением рулевого и передних колес. В момент такого рассогласования золотник распределителя открывается и гидравлическое масло поступает в цилиндр, который смещает рулевую рейку в нужную сторону, а значит, устраняет рассогласование. Но, пропускная способность золотника распределителя невысока, поэтому гидравлика не полностью заменяет усилия водителя, а значит, чем быстрей нужно повернуть, тем сильней придется шоферу крутить руль, что обеспечивает обратную связь и позволяет чувствовать машину на дороге
Устройство
Чтобы выполнить такую работу, то есть дозированно подавать АТФ в гидроцилиндр и прекращать подачу после устранения рассогласования, пришлось создавать довольно сложный гидравлический механизм, работающий по новому принципу и состоящий из:
Внутренняя и наружная части золотника прилегают друг ко другу настолько плотно, что между ними не просачивается ни капли жидкости, кроме того, в них просверлены отверстия для подачи и возврата АТФ. Принцип работы такой конструкции заключается в четком дозировании подаваемой в цилиндр гидравлической жидкости. Когда положение руля и рейки согласовано, подающие и возвратные отверстия смещены друг относительно друга и жидкость через них в цилиндры не поступает и не вытекает оттуда, поэтому последний постоянно заполнен и нет угрозы завоздушивания. Когда пилот машины поворачивает руль, сначала скручивается торсион, наружная и внутренняя части золотника смещаются относительно друг друга, из-за чего совмещаются подающие отверстия одной стороны и сливные другой.
Поступая в гидроцилиндр, масло давит на поршень, смещая его к краю, последний смещает на рейку и, она начинает передвигаться еще до того, как ведущая шестерня воздействует на нее. По мере смещения рейки уходит рассогласование между наружной и внутренней частью золотника, благодаря чему постепенно прекращается подача масла, а когда положение колес достигает баланса с положением руля, подача и выход АТФ полностью блокируются. В таком состоянии цилиндр, обе части которого заполнены маслом и образуют две замкнутые системы, выполняет стабилизирующую роль, поэтому при наезде на неровность до руля доходит импульс заметно меньшей силы и, баранка не вырывает из рук водителя.
Заключение
Принцип работы рулевой рейки с гидроусилителем основан на кратковременном воздействии создаваемого насосом давления на цилиндр, который сдвигает рейку в нужную сторону, помогая водителю управлять автомобилем. Поэтому автомобили с ГУР гораздо более комфортны, особенно при маневрах на низкой скорости или езде в сложных условиях, ведь такая рейка берет на себя большую часть нагрузки, необходимой для поворота колеса, а водитель лишь отдает ей команды, при этом не теряя обратной связи с дорогой.