Рулевая рейка

Типы и варианты исполнения

В настоящее время существует три разновидности реечных механизмов. Отличие между ними заключается в принципе действия.

Механическая рулевая рейка

Наиболее простой вариант рулевого управления. Поворот колес осуществляется исключительно за счет физической силы водителя. В целях облегчения работы водителя и повышения удобства управления на многих автомобилях применяется рулевая рейка с переменным передаточным числом. Иными словами, шаг зубьев рейки меняется от середины к краям. Такое устройство при небольших углах поворота руля, что характерно для движения на больших скоростях, обеспечивает большое передаточное число, тяжелый и острый руль. Вместе с этим во время маневрирования на парковке, когда рулевое колесо приходится поворачивать «от края до края», делать это легко, благодаря меньшему передаточному числу. Первым отечественным автомобилем, где была применена такая конструкция, стал ВАЗ-2110.

Гидравлическая рулевая рейка

Отличается от механической тем, что механическое воздействие, которое оказывает водитель на руль, усиливается гидроусилителем. Это позволяет обеспечить одновременно остроту и легкость рулевого управления. Такое устройство чаще всего применяется на современных автомобилях.

ГУР также способствует повышению безопасности вождения, поскольку неровности дороги передаются на руль не так сильно, и в случае, если машина на высокой скорости попадет передним колесом в яму, удар многократно погасится гидроусилителем, и руль не вырвет из рук, как это произойдет на автомобиле с механической рейкой. Однако существует у этой медали и обратная сторона, ведь ухудшение обратной связи ведет к снижению «чувства автомобиля». Компенсировать этот недостаток автопроизводители стараются за счет изменения конструкции подвески, а также путем применения электромотора для привода ГУР (электро-гидроусилитель).

Электрическая рулевая рейка

По принципу действия аналогична гидравлической, только усиление производится электромотором, который либо встроен в рулевую колонку (самый дешевый и более опасный вариант), либо размещается на рулевом валу, либо интегрирован с рейкой (наиболее безопасный вариант, применяется на автомобилях высокого класса).

Вариант с размещением электромотора в рулевой колонке опасен тем, что в случае выхода его из строя автомобиль становится практически неуправляемым, поскольку повернуть руль невозможно. К сожалению, этим порой грешили автомобили Лада Приора первых лет выпуска – ЭУРы на них не отличались высокой надежностью.

Такое устройство имеет немало достоинств:

  • более высокий КПД по сравнению с гидроусилителем;
  • экономичность (электромотор включается только при повороте руля, тогда как масло в ГУР постоянно циркулирует, на что отнимается некоторая часть мощности мотора;
  • независимость от температуры окружающей среды;
  • отсутствие необходимости регулярно обслуживать устройство, т.к. не требуется менять и доливать рабочую жидкость;
  • более высокая надежность в целом, обусловленная отсутствием шлангов, прокладок и сальников, в которых могла бы появиться течь.

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.

  1. Стук, проявляющийся при езде по мелким неровностям, уменьшающийся при повороте руля в крайние положения.
  2. Отсутствие усилий при вращении руля.
  3. Усилие на руле исчезает в центральном положении.
  4. Самопроизвольное вращение рулевого колеса.
  5. Руль не возвращается или плохо возвращается в центральное положение при выходе машины из поворота.
  6. Повышенная чувствительность автомобиля (его бросает в сторону при незначительном повороте руля, угол поворота колес не соответствует углу поворота рулевого колеса).
  7. Постоянное падение уровня жидкости в бачке гидроусилителя, а также ее появление в пыльниках рулевых тяг.

Рулевая рейка – это механическое устройство для передачи усилия с рулевого колеса на управляющие, поворотные тяги колёс. Или проще: устройство заставляющее передние колёса автомобиля, синхронно поворачиваться в ту сторону, в которую поворачивается рулевое колесо. Стоит рассмотреть принцип работы рулевой рейки.

На этом рисунке изображено как устроена рулевая рейка. Ориентируясь на цифровые обозначения также легко понять и как работает рулевая рейка. От поворотного устройства, которое вращает вал 27, вращение передаётся на шестерню 21. Та, соответственно, вращаясь вправо-влево перемещает зубчатую рейку 16, внутри корпуса рулевой рейки 17. Перемещаясь в горизонтальной плоскости, зубчатая рейка двигает прикреплённые к ней рулевые тяги 5 и 7, а те, в свою очередь, двигают колёсные рычаги 3.

Усилители рулевого управления

Провернуть рулевое колесо при этой нагрузке, несмотря на удобное устройство рулевой рейки, не так-то просто. При движении, за счёт центробежных сил – это нетрудно. А если машина не движется? И тогда были разработаны устройства для облегчения этого процесса. Усилители руля. Они существуют двух типов.

  • гидравлические;
  • электрические.

Стоит рассмотреть их подробней.

Устройство рулевой рейки с гидроусилителем

Основной принцип работы рулевой рейки с гидроусилителем – передача мощности от работающего двигателя к зубчатой рейке с помощью гидравлического устройства. К двигателю пристроен насос, который создаёт давление в системе гидроусилителя руля. Приводится в действие он с помощью ременной передачи. Масло под давлением попадает в распределитель. На рисунке схематически показано как устроена рулевая рейка с гидроусилителем. На рулевом валу установлены специальные клапаны, пропускающие масло в маслопроводы и выпускающие его оттуда. На зубчатом валу установлен поршень двойного действия. В зависимости от того куда поворачивается руль, масло давит с одной стороны, и беспрепятственно уходит в бачок гидроусилителя, с другой.

Такая схема позволяет при работающем двигателе поворачивать колёса в любом направлении практически без усилий. Но такое усложнение системы увеличивает и количество возможных неисправностей. Это может быть и:

  • неисправность насоса гидроусилителя;
  • неисправность клапанов распределителя;
  • повреждение поршневой системы гидроцилиндра;
  • повреждения сальников гидроцилиндра;
  • ослабление или обрыв ремня привода насоса.

Неисправности диагностируются и устраняются только опытными слесарями станций технического обслуживания. Самостоятельно лезть в систему гидроусилителя автовладельцам не стоит.

Важно! Как только водитель почувствовал, что нагрузка при вращении рулевого колеса возросла, необходимо срочно обращаться в сервис.

Электроусилитель руля

Гидравлический усилитель отлично помогает водителю управлять машиной. И всё-таки имеет один недостаток. Он может работать только при заведённом двигателе. Но этот вопрос решился созданием электрического усилителя. Они разработаны двух типов. Импортные усилители часто расположены непосредственно на корпусе рейке как показано на фото.

Здесь электромотор вращает шестерню, которая непосредственно двигает зубчатый вал в корпусе рейки. На валу рулевого колеса смонтированы датчики направления вращения. Они передают сигнал в электронный блок управления, находящийся прямо на двигателе. Реверсивный двигатель по этому сигналу перемещает рейку вправо или влево.

Российский вариант электроусилителя руля.

Здесь применили другой принцип. Электродвигатель встроен в привод вала рулевого колеса. Также получая сигналы с поворотных датчиков, он, включаясь в ту или иную сторону, отлично купирует усилие, прилагаемое водителем для поворота штурвала. Практически крутить руль можно одним пальцем.

Но усложнение устройства системы, как уже говорилось, ведёт к увеличению вероятности и количеству неисправностей. Кроме того, что сами по себе электрические усилители руля имеют множество деталей, эти запчасти ещё и довольно нежные. Электроусилитель руля состоит из следующих деталей и устройств.

  • электронный блок управления;
  • реверсивный двигатель с червячным приводом;
  • поворотные датчики;
  • датчик усилия.

Электронный блок – это мини-компьютер с заложенной программой и таблицами поведенческих ситуаций. Получая сигналы с датчиков, он передаёт их исполнительному механизму – электромотору. А уже тот, вращаясь, облегчает работу водителя. Здесь главной неисправностью в первую очередь может быть поломка электрического мотора либо износ щёток, либо короткое замыкание или обрыв якоря электродвигателя. Ещё возможен износ опорных втулок якоря.

В устройстве привода может поломаться червячная шестерня. Износ или поломка зубьев. Электронный блок управления достаточно надёжное устройство, однако, и он может выйти из строя или получить сбой программы.

Есть вероятность выхода из строя поворотных датчиков, что также приводит к отказу всей системы. Трудность диагностирования неисправностей электрического усилителя поворотного устройства в том, что эту процедуру можно провести только с помощью специального оборудования. То есть диагностическим сканером или подключением компьютерного диагностического комплекса.

Ремонт электроусилителя рулевой рейки доступен только в условиях хорошей станции технического обслуживания, имеющей в своём штате опытного слесаря по ремонту электрооборудования автомобилей. Стоимость ремонта этого устройства довольно высока, однако она в несколько раз ниже цены всего устройства в сборе.

Плюсом для водителя является тот факт, что эта система имеет индикационную лампочку на панели управления. Здесь уже можно не полагаться на тактильные ощущения. В случае каких-то неполадок сигнальная лампа немедленно известит об этом. Причём имеется набор сигналов для различных неисправностей. Лампа мигает с определённой ритмичностью или горит постоянно. Это сигнал о необходимости обращения на СТО.

На снимке видно горящую сигнальную лампу на панели приборов российских автомобилей серий «Приора» и «Калина». Это жёлтая лапочка с изображением рулевого колеса и восклицательного знака! Именно она является сигнализатором неисправности ЭУР.

На видео ниже можно просмотреть процесс ремонта, и улучшения устройства рулевой рейки ВАЗ:

Каждому желающему эта статья подскажет, каким является устройство рулевой рейки с гидроусилителем, а также согласно какому принципу осуществляется ее работа.

Принцип действия

На самом деле, принцип работы не такой сложный, как кажется изначально. Для того чтобы повернуть рулевое колесо в сторону, помогает дополнительная сила. Суть в том, что на рулевую колонку ставятся шестеренки, а также специализированные рейки, оборудованные тягами.

Со временем начали использовать гидравлический механизм. По сути, он работает точно так, как и механический. Единственная разница заключается в том, что усилие дополняется с помощью специальной жидкости, имеющей масляную основу. В итоге водитель может просто и легко управлять машиной. Достаточно будет небольшого вращения рулем, чтобы войти в самый крутой поворот.

Гидравлический механизм рулевого управления — достаточно интересен. Чтобы полностью разобраться, что он собой представляет, следует остановиться на нем более подробно.

Гидроусилитель также делает движение более безопасным. Качество асфальта на отечественных дорогах не самое лучшее. Водитель то и дело попадет в разного рода ямы и выбоины. Наличие подобного узла позволяет их не так сильно чувствовать. Да и руль гораздо проще удерживать в момент, когда на него передаются вибрации. Если сравнить с механической рейкой, то здесь все намного хуже. Известны случаи, когда у автомобилиста рулевое колесо вырывалось из рук.

В последнее время, многие критикуют гидравлику. Делают это потому, что руль недостаточно чувствителен по мнению некоторых водителей. Трудно сказать так это или нет, ибо каждый человек по-разному чувствует дорогу и машинку. Как бы там ни было, но когда ГУР имеется в машине, ездить становится намного проще. Просто многие уже забыли, как тяжело было парковаться без него. Порой приходилось так крутить рулевое колесо, что потом не было сил продолжать езду. Особенно актуальной данная проблема была на автомобилях семейства ВАЗ, выпущенных в конце восьмидесятых, начале девяностых годов прошлого столетия.

Гидроусилитель часто сравнивают с электроприводом. Есть ли в этом смысл? Чтобы понять, нужно разобраться с тем, что это такое. Электрический привод может ставиться на колонку еще на заводе, а может монтироваться и в качестве дополнительной опции. Схема его достаточно интересная, а потому многие люди желают, дабы он был установлен в их авто. Надо признать, что механизм хорош, но имеет массу недоработок. Частенько это приводит к дорожно-транспортным происшествиям.

Первые Лады Приоры были оборудованы усилителем руля именно такого типа. В системе часто были сбои и отказы. Как итог, инженеры решили, что правильнее будет поставить гидроусилитель, что полностью себя оправдало. По сей день руль на таких машинах работает за счет того, что ему помогает масляная жидкость, циркулирующая в системе.

Дабы гидроусилитель работал исправно, за ним нужно правильно следить. Прежде всего, надо регулярно проверять уровень жидкости. Если он не держится и падает, значит нужно проверить сальники. Возможно, течь в них. Если руль повернуть тяжело, нужно выполнять полную диагностику узла.

miha1210 ›
Блог ›
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.

Типы рулевых реек

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

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

Как 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.

Поиск неисправности рулевой рейки

Неисправности рулевой рейки довольно распространены, поскольку данный узел и вся рулевая система на отечественных дорогах подвергаются повышенным нагрузкам. Поломку рейки можно обнаружить самостоятельно, руководствуясь рядом признаков:

При появлении данных симптомов выхода рейки из строя, рекомендуется не затягивать с демонтажем рулевого редуктора для осмотра и устранение неисправности, дабы минимизировать расходы на ремонт.

  1. стало тяжелее вращать руль, или его периодически закусывает (затрудненное вращение наблюдается только периодически в определенных положениях руля);
  2. присутствует стук передней подвески, который явственно «отдает на руль»;
  3. шумит насос гидроусилителя;
  4. люфт поворота рулевого колеса, что означает наличие люфта рейки;
  5. протекание масла из рулевой рейки, что часто сопровождается заметным повышением усилия вращения руля и возникающими в процессе данного действия шумами.

Проявление таких признаков свидетельствует о том, что устройство рулевой рейки где-то нарушено и данному механизму требуется диагностика и дальнейший ремонт.