Система рулевого управления обеспечивает движение автомобиля в требуемом направлении. Она состоит из:
- руля;
- рулевой колонки, вал которой передает вращение руля на рулевой механизм;
- рулевого механизма, увеличивающего приложенное к рулю усилие и преобразующего вращательное движение вала рулевой колонки в возвратно-поступательное движение рулевого привода;
- рулевого привода (поворачивает колеса под разными углами так, чтобы было исключено их боковое скольжение).
Рулевой механизм – это, по сути, механический редуктор с винтовой, червячной или реечной передачей. В легковых автомобилях чаще всего устанавливают реечные рулевые механизмы.
Принцип действия реечного рулевого механизма
Принцип работы реечного рулевого механизма предельно прост: при вращении руля приводная шестерня рулевого вала заставляет зубчатую рейку рулевого механизма перемещаться влево или вправо. Прикрепленные к зубчатой рейке рулевые тяги с шаровыми шарнирами передают усилие на поворотные рычаги, которые поворачивают колеса в нужную сторону.
Зубчатая рейка может иметь переменный шаг зубьев: в средней части – меньший, чем по бокам. Это обеспечивает безопасность управления автомобилем при движении на больших скоростях и легкость маневров при парковке или выполнении крутых поворотов.
Виды рулевых реек
Механические рулевые рейки перемещаются исключительно за счет усилия, с которым водитель вращает руль, что существенно ограничивает маневренность автомобиля. Кроме того, во время движения на руль передаются все удары от колес. Это делает управление автомобилем с механической рулевой рейкой некомфортным и утомительным.
Рулевые рейки с гидроусилителем улучшают управляемость автомобиля за счет меньшего передаточного числа, уменьшают физическую нагрузку на водителя при выполнении поворотов и гасят удары от колес, обеспечивают достаточно высокую информативность руля.
Перемещение рулевых реек с электроусилителем осуществляется электродвигателем по команде с электронного блока управления, благодаря чему автомобиль имеет очень высокую маневренность. А чтобы водитель не терял чувство дороги, электроника моделирует реакцию руля на дорожное покрытие с помощью специальных датчиков.
Рулевое управление с использованием гидроусилителя
Гидроусилитель рулевого управления состоит из насоса, распределителя, рабочего (силового) цилиндра, бачка для рабочей жидкости (масла) и соединительных шлангов.
Во время работы двигателя насос всасывает масло из бачка и нагнетает его в золотниковый распределитель – устройство для дозированной подачи масла в рабочий цилиндр слева или справа от поршня, в зависимости от направления вращения руля. Под давлением масла происходит перемещение поршня и связанной с ним рейки, которая поворачивает колеса. При этом водитель прикладывает минимальные усилия к рулю, даже если автомобиль стоит на месте.
Работой распределителя управляет торсион – связанный с золотниковым клапаном пружинистый металлический стержень, который устанавливается в рулевой вал. Когда руль находится в нейтральном положении, золотник распределителя полностью перекрывает подающие каналы, и масло возвращается обратно в бачок. Во время вращения руля торсион скручивается и проворачивает внутреннюю часть золотникового клапана. В результате дозирующие каналы распределителя открываются, и масло поступает в рабочий цилиндр.
Чем больше угол поворота руля, тем сильнее закручивается торсион, что обеспечивает увеличение пропускной способности каналов распределителя и, соответственно, усилия, действующего на рулевую рейку.
При повороте рулевого колеса до упора срабатывают предохранительные клапаны. Они сбрасывают давление масла, что предотвращает повреждение деталей гидроусилителя.
Важные нюансы при эксплуатации автомобиля с гидроусилителем руля – не оставлять вывернутыми колеса, контролировать уровень масла в бачке и своевременно производить его замену.
Рулевое управление с рейкой ЭУР
Схема рейки ЭУР: 1 – торсион; 2 – датчик момента; 3 – рулевая шестерня; 4 – вторая шестерня; 5 – электромотор; 6 – блок управления.
Рейка ЭУР обеспечивает комфортное управление автомобилем, занимает минимум места под его капотом и существенно уменьшает расход топлива в сравнении с рейкой ГУР (в отличие от насоса, постоянно работающего при включенном двигателе, электропривод срабатывает только при поворотах руля).
Рулевое управление с рейкой ЭУР работает следующим образом: при повороте руля торсион передает приложенное водителем усилие на рулевой механизм. При этом датчик крутящего момента отправляет сигнал о его величине в электронный блок управления (ЭБУ), куда также поступает информация от датчиков коленчатого вала, угла поворота рулевого колеса и скорости (ABS). После обработки полученных данных ЭБУ формирует управляющий сигнал, который включает исполнительное устройство (электродвигатель, установленный на рулевую рейку).
Особенность эксплуатации рулевого управления с рейкой ЭУР заключается в том, что:
- при повороте автомобиля на малой скорости электродвигатель получает сигнал на создание максимального крутящего момента. Благодаря этому, руль вращается очень легко;
- когда автомобиль входит в поворот на высокой скорости, электродвигатель выдает минимальный крутящий момент, из-за чего руль становится «тяжелым»;
- после окончания маневра ЭБУ дает команду на возврат колес в среднее положение;
- во время движения электронный блок управления контролирует отклонение колес от среднего положения из-за разности давления в шинах или их неравномерного износа, сильного бокового ветра и других неблагоприятных факторов и подает на электродвигатель сигналы, обеспечивающие правильную траекторию движения автомобиля;
- поскольку одна из шестерен вращается при поворотах руля, автомобилем можно управлять даже при неработающем электроприводе.
Рулевое управление с рейкой ЭУР становится все более совершенным и постепенно вытесняет гидроусилители руля.
5 причин приехать к нам!
Гарантия качества
Мы даем всем клиентам гарантию полгода без ограничения пробега
Порядочность
Мы ничего не скрываем, клиент может присутствовать во время ремонта
Новейшие технологии
При ремонте используются только новые технологии и специализированное оборудование!
Честная цена
Цены на сайте соответствует действительности
Опытный персонал
Квалифицированный персонал с опытом работы более 8 лет!
Бесплатная диагностика
Всем нашим посетителям предлагаем провести бесплатную диагностику рулевой
Реечный рулевой механизм
В некоторых технических источниках информации реечные рулевые механизмы относят к шестеренным (зубчатым) рулевых механизмам, поскольку рейка является своеобразным зубчатым колесом, радиус которого бесконечно большой.
Так или иначе, этот тип рулевых механизмов в настоящее время прочно занял место в конструкциях рулевых управлений переднеприводных легковых автомобилей с независимой подвеской.
В настоящее время реечный рулевой механизм применяется на отечественных легковых автомобилях ВАЗ-2108 и последующих переднеприводных моделях этого автозавода, а также на АЗЛК-2141.
Реечные рулевые механизмы просты по конструкции и компактны, имеют высокий КПД, поэтому широко используются на легковых автомобилях. В последнее время такие механизмы применяются на грузовых автомобилях малой грузоподъемности, имеющих независимую подвеску.
Особенно удобно применение реечных рулевых механизмов в автомобилях, оснащенных независимой подвеской передних колес типа MacPherson (Макферсон), поскольку поворотный рычаг, соединяемый шаровым пальцем с поперечной тягой, при этом можно выполнить на стойке подвески, используя стойку в качестве элемента рулевого механизма.
Рабочей парой в реечном рулевом механизме является шестерня-зубчатая рейка, при нормальном профиле зубьев шестерни и рейки передаточное число механизма постоянно. Современные реечные рулевые механизмы могут иметь переменное передаточное число, что достигается нарезкой зубьев рейки специального профиля и с переменным шагом.
Повышенная чувствительность к внешним воздействиям вследствие малого трения, чувствительность к колебаниям рулевого управления вызывают необходимость установки амортизаторов или усилителей для поглощения толчков.
Устройство и принцип работы реечного рулевого механизма рассмотрим на примере переднеприводных автомобилей ВАЗ, имеющих независимую подвеску типа МакФерсон.
Реечный рулевой механизм автомобилей ВАЗ
На рис. 1 изображен реечный рулевой механизм автомобиля ВАЗ-2109, который состоит из картера 2, в котором на двух подшипниках 6 и 8 установлено приводное зубчатое колесо 7, находящееся в зацеплении с рейкой 10. Рейка поджимается к зубчатому колесу пружиной 12 через металлокерамический упор 11. Регулировка в зацеплении осуществляется гайкой 13.
Рис. 1. Реечный рулевой механизм автомобиля ВАЗ-2109: 1 – защитный чехол; 2 – картер рулевого механизма; 3 – эластичная муфта; 4 – поворотный рычаг; 5 – рулевая тяга; 6 – роликовый подшипник; 7 – зубчатое колесо; 8 – шариковый подшипник; 9 – вал рулевого управления; 10 – рейка; 11 – упор рейки; 12 – пружина; 13 – гайка упора
При повороте вала 9, связанного с рулевым колесом, зубчатое колесо 7 перемещает рейку 10, от которой усилие передается на рулевые тяги и далее через поворотные рычаги 4, установленные на стойках передней подвески, управляемым колесам.
Аналогичную конструкцию имеют рулевые механизмы и других автомобилей ВАЗ с приводом на передние колеса.
Рассмотрим устройство рулевого управления, принцип работы, разновидность элементов. Наведены цены ремонта и деталей, а так же основные поломки деталей. В конце статьи видео-обзор механизма рулевого управления.
Содержание статьи:
- Что это такое
- Устройство механизма
- Схема
- Принцип работы и виды
- Виды усилителей руля
- Левый или правый руль
- Нужная ли регулировка
- Цена ремонта и деталей
- Возможные поломки
- Видео
Рулевое управление автомобиля можно считать основным механизмов всей конструкции, по сути, без него нельзя управлять машиной. Учитывая прогресс технологий и автомобильной промышленности, на сегодня выделяют несколько вариантов устройства, а так же разное расположение в салоне автомобиля (слева или справа).
Если объяснить в нескольких словах, то это передаточных механизм, от рулевого колеса и на колеса автомобиля. Чтоб понять, как устроено управление автомобиля, рассмотрим принцип работы, устройство и основные нюансы, которые чаще всего встречаются.
Что такое механизм рулевого управления авто
Сам рулевой механизм считается основой для управления автомобилем. Это не отдельный элемент, а совокупность деталей, механизмов и узлов, которые передают положение руля на угол поворота передних колес автомобиля. Независимо от транспортного средства, основной задачей такого набора считается обеспечение поворота, а так же поддержание заданного водителем направления движения транспорта.
В момент поворота руля, угол наклона передается с помощью механизмов на рейку, после чего колеса меняют положение, соответственно и направление движения автомобиля меняется. По строению специалисты выделяют несколько видов поворотного механизма колес автомобиля, при этом результат работы будет одинаковым.
Устройство механизма рулевого управления авто
В зависимости от способа преобразования крутящего момента и поворота руля, различают несколько вариантов механизма. Соответственно и строения будет отличаться. Среди основных видов выделяют реечный и червячный механизм, так же есть еще винтовой механизм, но по строению он многих напоминает червячную передачу. С другой же стороны винтовой тип рулевого управления показывает больший КПД, а значит и усилие больше.
Независимо от механизма управления автомобиля, большая часть деталей одинаковая. В перечне числится:
- руль;
- колонка для передачи угла наклона руля;
- механизм рулевой;
- усилитель управления;
- привод;
- другие дополнительные элементы (в зависимости от типа рулевого управления).
Чтоб понять, за что отвечает каждая из наведенных деталей, рассмотрим их более подробно. Руль неизменная деталь, без которой не может обойтись любое транспортное средство, в автомобилях оно чаще всего круглой формы. В зависимости от страны, где в дальнейшем будет эксплуатироваться автомобиль, руль могут расположить слева или справа. Основное назначение руля – указание направления автомобиля, за счет поворота в одну или другую сторону. Для комфорта и безопасности руль может быть с подогревом, возможностью регулировки по вертикали и глубине и с функциональными кнопками. Как дополнение за рулем могут добавить подруливые лепестки для переключения передач (только автоматические трансмиссии).
Рулевая колонка играет не менее важную роль, основная задача – передать угол наклона руля на механизм поворота колес. Как правило, это вал с шарнирными соединениями, но учитывая прогресс, передачу управления может производить электродвигатель, за счет электроники. Для обеспечения дополнительной защиты автомобиля от угона и дополнительной безопасности, в состав рулевой колонки может входить механическая или электронная система блокировки. Так же на колонку многие производители устанавливают замок зажигания, рычаги управления поворотами, стеклоочистителями и другими необходимыми функциями.
За поворот колес и дальнейшую обработку крутящего момента от колонки отвечает рулевой механизм. Именно эта часть в зависимости от производителя может иметь разную внутреннюю конструкцию. Если брать поверхностный осмотр, то конструкция состоит из редуктора и передаточного механизма, который соединяет рулевую рейку и колонку.
Для комфорта водителя и сохранения рулевого механизма, инженеры добавили усилитель руля. Именно он позволяет не только повысить КПД передачи усилия поворота от руля к приводу, но и смягчить этот процесс, убирая рывки и нагрузку на детали всего механизма поворота колес. Еще одним важным элементом всего механизма можно считать рулевой привод. По устройству это не одна деталь, а совокупность нескольких элементов, как правило, в него входят рулевые тяги, наконечники и рычаги. Что касается дополнительных элементов, то здесь все зависит от самого производителя и устройства подвески.
Схема механизма рулевого управления авто
Принцип работы и виды механизмов рулевого управления
Как уже говорили, выделяют три основные виды механизма рулевого управления: реечный, червячный и винтовой. Самым распространенным видом на легковых автомобилях считается реечный. Конструкция достаточно простая и отличается неплохим КПД передачи крутящего момента руля (устанавливают на авто с независимой подвеской). Основой служит рулевая рейки с шестерней, сама же шестерня устанавливается на вал и постоянно находится в сцеплении с рейкой.
Вращая руль, рейка за счет шестеренки перемещается в горизонтальном положении влево или вправо. Тяги, прикрепленные к рейке, так же перемещаются в соответствии с поворотом руля, тем самым передавая усилия на колеса и поворачивая их по сторонам. Основные плюсы в самом строении, меньше тяг и шарниров, компактность, невысокая цена обслуживания, простота конструкции и надежность. Есть и минусы, редуктор такого механизма весьма чувствительный к неровностям на дороге, за чет чего любой удар колеса передается на руль.
В таком механизме управления «червяк» располагается на нижней части рулевого вала и находится в постоянном сцеплении с роликом. За счет такой конструкции вал проворачивается, передавая усилие на колеса автомобиля. С основным преимуществ можно отметить передачу большого усилия, лучшая маневренность машины, минимальная передача удара колес на руль, а так же поворот колес на большой угол, чего не могут другие механизмы. Все же есть и минусы, конструкция весьма сложная, а обслуживание стоит денег. К тому же в состав входить множество соединений, которые со временем приходят в негодность и требуют периодической регулировки.
Последний из видов рулевого управления – винтовой. В отличие от двух предыдущих видов, механизм соединяется с помощью гайки и шариков специального винта. Как показывает практика, износ такого механизма минимальный, а детали ломаются очень редко.
Видео-обзор разновидности деталей рулевого управления
Чаще всего винтовой механизм применяют на грузовых автомобилях, автобусах и легковых автомобилях представительского класса с повышенным комфортом и безопасностью. По принципу работы винтовой подвид работает так же, как и червячный, передавая момент прокручивания руля через червячную передачу.
Виды усилителей механизма рулевого управления
Чтоб облегчить управление автомобилем и улучшить комфорт, в пару к механизму рулевого управления машиной инженеры добавили усилитель руля. Выделяют три основных вида усилителей руля: гидравлический усилитель, с электрическим усилителем и с электрогидравлическим.
Гидравлический усилитель руля (так же известен как ГУР) считается самым распространенным, среди всех существующих. Главным преимуществом считается компактность, ремонтопригодность и простота конструкции. Есть и минус, постоянно необходимо контролировать уровень рабочей жидкости.
Второй вариант усилителя руля – электрический (ЭУР). На сегодня это самый прогрессивный механизм, за счет своего устройства обеспечивает простую настройку, надежность в работе и экономный по расходу топлива (нагрузки на двигатель). Основной и огромный плюс – возможность управления автомобилем без участия водителя.
Последний, третий вариант усилителя руля – электрогидравлический (ЭГУР). В основе лежит принцип работы обычного гидравлического усилителя, но в данном варианте насос в действие привод электродвигатель, а не двигатель внутреннего сгорания, как в первом варианте усилителя.
За счет строения и разнообразных возможностей, механизм управления производитель может доукомплектовать системой активного рулевого управления (AFS), динамического или же адаптивного управления.
Особенности левого и правого руля
Ни для кого не будет удивлением, что руль в автомобиле может находиться справа или слева. На данный фактор влияет страна производства автомобилей и место его эксплуатации. Как показывает статистика, в большей части стран мира движение правостороннее, соответственно руль располагается в автомобиле слева.
Помимо внешнего расположения руля, под него адаптируют редуктор руля. С другой же стороны, практика показывает, что переоборудовать руль с одной стороны на другую абсолютно можно. Особенно это удобно на транспортных средствах, где есть так званая система гидрообъемного механизма управления. Тогда попросту необходимо переставить сам руль, рулевой кардан и заменить переднюю панель, поворотный набор под капотом не требует доработок или изменений.
Нужно ли регулировать механизм рулевого управления
Начинающий автолюбитель может спросить, нужно ли регулировать элементы рулевого управления, ответ однозначный – да. Зачастую в регулировке нуждается шестерня-рейка и червячный элемент. Именно в этих деталях в момент эксплуатации может появиться люфт, что повлечет за собой быстрый износ других элементов, чаще всего поломку рейки или ближайших механизмов.
Как правило, регулировку рулевого механизма необходимо проводить только на специализированных СТО и точно по регламенту производителя. Если больше чем нужно поджать детали механизма, это может привести к частичному или полному заклиниванию, в момент поворота руля, в одно из крайних положений. Такой «ремонт» может привести к потере управляемости и непредсказуемым последствиям.
Стоимость ремонта и деталей механизма
Так как основа рулевого управления автомобиля имеет подвижные элементы, соответственно со временем они выходят из строя, несмотря на качество и изначальную стоимость элементов. Прежде чем приступить к ремонту, необходимо пройти диагностику и чем сложней конструкция автомобиля, тем дороже обойдутся необходимые процедуры. В среднем диагностика элементов механизма обойдется от 400-700 рублей.
| Средняя стоимость ремонта элементов рулевого управления | ||
| Наименование | Цена от, руб. | Цена от, грн. |
| Ремонт рулевой рейки с ЭУР | 5000 | 2000 |
| Ремонт рейки с ГУР | 6250 | 2500 |
| Ремонт рейки без ГУР | 4500 | 1800 |
| Ремонт распределителя рейки | 3000 | 1200 |
| Гильзовка корпуса рейки | 2500 | 1000 |
| Замена крестовины | 2250 | 900 |
| Ремонт редуктора (грузового авто) | 13750 | 5500 |
| Замена редуктора | 8750 | 3500 |
| Замена насоса гидроусилителя | 1750 | 700 |
Что касается стоимости деталей механизма, то многое зависит от марки, модели автомобиля, устройства элементов и других факторов.
| Цена деталей рулевого механизма | ||
| Наименование | Марка, модель, год | Цена от, долл $. |
| Рейка | Suzuki Grand Vitara 2008 | 445 |
| Крестовина рулевого вала | Suzuki Grand Vitara 2008 | 7 |
| Вал карданный | Suzuki Grand Vitara 2008 | 78 |
| Кардан рулевого вала | Lexus LX 570 2009 | 118 |
| Рейка | Subaru Forester 2002 AWD | 1235 |
| Кардан вала | Infiniti FX35 2008 | 55 |
Основные неисправности и причины
Вариантов поломки рулевого управления может быть много, и предсказать каждый практически невозможно. Все же специалисты выделяют основные детали, которые чаще всего выходят из строя:
- износ подшипника вала насоса гидроусилителя;
- пробуксовка ремня гидроусилителя;
- низкий уровень рабочей жидкости;
- разгерметизация системы;
- износ тяги;
- износ шестерни-рейки.
Причиной поломки или быстрого износа данных деталей чаще всего бывают плохие дороги, несвоевременное обслуживание и ремонт механизма. Намного реже приходит предельный срок эксплуатации деталей. Основными признаками таких неисправностей считают стук в рулевом управлении, биение по рулю, люфт руля, шум в гидроусилителе и подтекание жидкости гидроусилителя. В зависимости от поломки, нужно искать не только неисправную деталь, но и очаг причины поломки. Обычно это одна или серия деталей, которые тянут за собой последующее повреждение новых и замененных деталей.
Как видим, существует множество видов и разное устройство рулевого управления. Но, несмотря на это, оно выполняет одинаковую задачу – выбор направления передвижения транспортного средства. С прогрессом автомобилей, основа управления только усовершенствуется, пример тому электромобили, где все чаще начинают использовать механизм на основе электроники. Это значит перспектива развития за тем видом, где отсутствует или минимизирован набор механических связей и деталей.
Видео-обзор принципа работы рулевого управления:
