Warning: include(/home/users/j/j36685780/domains/38uzorochye.ru/wp-content/plugins/psn-pagespeed-ninja/public/advanced-cache.php): failed to open stream: No such file or directory in /home/host1846916/38uzorochye.ru/htdocs/www/wp-content/advanced-cache.php on line 10

Warning: include(): Failed opening '/home/users/j/j36685780/domains/38uzorochye.ru/wp-content/plugins/psn-pagespeed-ninja/public/advanced-cache.php' for inclusion (include_path='.:/usr/local/php/php-7.4/lib/php') in /home/host1846916/38uzorochye.ru/htdocs/www/wp-content/advanced-cache.php on line 10
Назначение и общее устройство рулевого управления автомобиля

Назначение и общее устройство рулевого управления автомобиля

Содержание

Принцип работы

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

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

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

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

Рулевое управление автомобиля

Рулевое управление автомобиля предназначено для изменения траектории движения автомобиля путём поворота рулевого колеса в нужную вам сторону. В общем, если руль автомобиля повернуть вправо, то происходит работа рулевого управления, которое поворачивает колеса автомобиля тоже в правую сторону. Чем больше угол поворота руля, тем на больший угол поворачиваются управляемые колеса автомобиля в нужную нам сторону.

Главное требование которое предъявляется к рулевому управления современного автомобиля — это надежность, управляемость, информативность, отзывчивость и простота конструкции. Это означает, что если неисправно рулевое управление, то это может привести к печальным последствиям, ведь машина становится полностью неуправляемой и эксплуатация такого автомобиля запрещена. Еще основное требование — это точность управления, т.е. при повороте руля, колеса должны сразу же, а не с задержкой, поворачиваться на определенный угол, который точно соответствует углу поворота рулевого колеса.

Рулевое управление состоит из рулевого механизма и привода. На данный момент наиболее распространены следующие типы рулевых механизмов: винт-гайка, червяк-ролик и рейка-сектор. Данные механизмы относятся к механическим, но в последнее время крупнейшие производители автомашин стремятся заменить механическое рулевое управление на электронное. Т.е. не будет никаких механических тяг и приводов, будет только блок управления, который согласно изменению положения руля будет поворачивать колеса машины с помощью электромоторов. Но тут есть одно «НО», дело в том, что электронное рулевое управление также должно дублироваться механическими узлами. В случае отказа электронной части, механические узлы будут предоставлять возможность водителю дальше управлять автомобилем. Этот момент очень важен и только он в настоящее время препятствует массовому внедрению электрического усилителя рулевого управления.

Рулевое управления является одним из важнейших и ответственных систем автомобиля, от этого узла напрямую зависит безопасность дорожного движения и удобство управления. Все узлы рулевого управления должны обладать высокой прочностью, надежностью и ремонтопригодностью. На узлы рулевого управления воздействуют различные силы, в основном от управляемых колёс: при поворотах, движении по ухабам и кочкам и т.д.

Принцип работы

Принцип действия рулевого управления достаточно прост и базируется на правилах работы рычагов и передаточных механизмов. Рулевое колесо крепится на верхнюю часть вала и жестко закрепляется на нем.  На нижней части вала так же жестко закрепляется шестерня. В результате вращение руля усилие и угол поворота точно передается на нижнюю часть вала, заставляя таким же образом проворачиваться и шестерню.

Шестерня через пазы, соответствующие ее зубцам, соединена с металлической рулевой рейкой. Поэтому данные механизмы рулевого управления называются реечными. С помощью болтов или резьбового соединения на рейке закрепляются рулевые тяги, представляющие собой прочные цельнометаллические валы.

На тяги наворачивается важнейший элемент, от которого зависит работа рулевого управления автомобиля – рулевые наконечники. В них установлены рулевые пальцы, которые вставляются в рычаги поворотных кулаков, закрепляясь гайкой.

В поворотные кулаки вставляются колесные ступицы, тормозные диски и управляющие колеса автомобиля. Таким образом, усилие от руля через систему рычагов передается для их поворота на нужный угол.

Особенности конструкции, обеспечивающие долговечность и безопасность работы

Чтобы исключить попадание влаги и грязи, механизм рулевой рейки и шестерни закрывается кожухом. Это позволяет избежать неисправности рулевого управления, связанной с преждевременным износом этого узла, который подвергается повышенным нагрузкам. Для его герметизации дополнительно устанавливают резиновые пыльники. Чтобы облегчить управление автомобилем, на рулевой механизм дополнительно может ставиться гидравлический или электрический усилитель.

Важная деталь системы управления — рулевой наконечник, состоящий из рулевого пальца, укрепленного между верхним и нижним вкладышем. Чтобы они обжимали палец, в верхней части наконечника устанавливается пружина и конструкция плотно затягивается. Для защиты от пыли и влаги на наконечник устанавливают резиновый пыльник.

Сам палец затягивается в рычаг поворотного кулака специальной корончатой гайкой, чтобы она была зафиксирована на пальце. Гайка сначала затягивается, потом одна из прорезей короны совмещается с отверстием на пальце и шплинтуется. В некоторых моделях вместо этой системы используются самоконтрящиеся гайки.

Такая конструкция позволяет передавать усилие с рулевого колеса на механизм синхронно. Но в результате эксплуатации, сильных динамических ударов и стандартного износа, вкладыши разбиваются пальцем, и появляется люфт рулевого управления. Это приводит к тому, что усилие с рулевого колеса передается с запаздыванием, не синхронно.

При длительной эксплуатации это явление проявляется на обоих наконечниках и реечном соединении, это называется суммарный люфт в рулевом управлении. Определить его можно по величине свободного хода руля, когда он поворачивается, а усилие на управляющие колеса не передается. Большой суммарный люфт говорит о сильном износе рулевого управления и необходимости его ремонта.

Важным моментом ухода за рулевым управлением является отслеживание цельности резиновых пыльников. Попадание пыли и грязи в защищаемые ними элементы приводит к их быстрому износу. Их своевременная замена позволяет избежать дорогостоящего ремонта.

В автомобилях рулевой вал не является цельной конструкцией, он состоит из трех частей – вал рулевого колеса, рулевого механизма и карданной передачи. Такая конструкция позволяет регулировать руль по высоте. Для фиксации настроек используется специальный фиксатор.

Типы рулевых механизмов

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

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

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


Схема червячного редуктора

Конструктивно устройство состоит из следующих элементов:

  • рулевой вал;
  • передача «червяк-ролик»;
  • картер;
  • рулевая сошка.

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

Рулевой механизм червячного типа имеет следующие преимущества:

  • возможность поворота колес на больший угол;
  • гашение ударов от дорожных неровностей;
  • передача больших усилий;
  • обеспечение лучшей маневренности машины.

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

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


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

В реечный рулевой механизм входят следующие элементы:

  • корпус механизма;
  • передача «шестерня-рейка».

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

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

  • меньшее количество шарниров и тяг;
  • компактность и невысокая цена;
  • надежность и простота конструкции.

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

Винтовой редуктор


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

  • вал рулевого колеса с винтом
  • гайка, перемещаемая по винту
  • зубчатая рейка, нарезанная на гайке
  • зубчатый сектор, с которым соединена рейка
  • рулевая сошка

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

https://www.youtube.com/watch?v=5rMIudOvxeY

Виды рулевых реек

Механическая рулевая рейка

Самая простая и надёжная. Колёса поворачиваются только за счёт физической силы. Для большего комфорта водителя зачастую бывает с различным шагом зубьев рейки от краёв к середине (это снижает усилие на руле при маленькой скорости).

Гидравлическая рулевая рейка

Такая рейка оснащена гидроусилителем (ГУР), в результате чего повышается острота и лёгкость управления автомобилем. Кроме того, при поездке по плохой дороге руль не вырывается из рук, в отличие от механической рейки. Большинство выпускаемых в мире машин оснащается именно таким рулевым механизмом.

Электрическая рулевая рейка

Очень похожа на гидравлическую, но в качестве усилителя используется электромотор, управляемый ЭБУ. Применяется в основном на автомобилях бизнес-класса и спорткарах, для которых важна отличная управляемость. На бюджетных машинах устанавливается редко.

Рулевой механизм

Предназначен для преобразования вращения вала рулевой колонки в поступательные движения элементов привода.

Наибольшее распространение на легковых автомобилях получили механизмы типа «шестерня-зубчатая рейка». Ранее же использовался еще один вид – «червяк-ролик», который сейчас в основном используется на грузовых авто. Еще один вариант для грузовиков – «винтовой».

«шестерня-рейка»

Распространение тип «шестерня-рейка» получил благодаря сравнительно простому устройству рулевого механизма. Состоит этот конструктивный узел из трех основных элементов – корпус, в котором размещается шестерня и перпендикулярно ей – рейка. Между двумя последними элементами имеется постоянное зубчатое зацепление.

Работает этот вид механизма так: шестерня жестко связана с рулевой колонкой, поэтому она вращается вместе с валом. Из-за зубчатого соединения вращение передается на рейку, которая при таком воздействии смещается внутри корпуса в ту или иную сторону. Если водитель вращает рулевое колесо влево, взаимодействие шестерни с рейкой приводит к тому, что последняя перемещается вправо.

Зачастую на авто применяются механизмы «шестерня-рейка» с фиксированным передаточным числом, то есть диапазон поворота рулевого колеса для изменения угла колес одинаков при всех их положениях. Для примера, предположим, что для поворота колес на угол 15° необходимо сделать 1 полный оборот руля

Так вот, неважно, в каком положении находятся управляемые колеса (крайнее, прямолинейное), для поворота на указанный угол придется сделать 1 оборот

Но некоторые автопроизводители устанавливают на свои авто механизмы с меняющимся передаточным числом. Причем достигается это достаточно просто – изменением угла положения зубьев на рейке в определенных зонах. Эффект от этой доработки механизма такой: если колеса стоят прямо, то для изменения их положения на те же 15° (пример) требуется 1 оборот. Но если они находятся в крайнем положении, то из-за измененного передаточного числа, колеса повернуться на указанный угол уже через пол-оборота. В результате диапазон поворота руля «от края до края» значительно меньше, чем в механизме с фиксированным передаточным числом.

Рейка с переменным передаточным числом

Помимо простоты устройства тип «шестерня-рейка» используется еще потому, что в такой конструкции возможна реализация исполнительных механизмов гидроусилителя (ГУР) и электроусилителя (ЭУР), а также электрогидравлического (ЭГУР).

«червяк-ролик»

Следующий тип – «червяк-ролик», менее распространен и на легковых авто сейчас практически не используется, хотя его можно встретить на автомобилях ВАЗ классического семейства.

В основе этого механизма положена червячная передача. Представляет червяк собой винт с резьбой особого профиля. Этот винт располагается на валу, соединенном с рулевой колонкой.

С резьбой этого червяка контактирует ролик, соединенный с валом, на который посажена сошка – рычаг, взаимодействующий с элементами привода.

Червячный рулевой механизм

Суть работы механизма такова: при вращении вала, винт вращается, что приводит к продольному перемещению ролика по его резьбе. А поскольку ролик установлен на валу, то это смещение сопровождается поворотом последнего вокруг своей оси. Это в свою очередь приводит к полукруговому движению сошки, которая и воздействует на привод.

От механизма типа «червяк-ролик» на легковых авто отказались в пользу «шестерни-рейки» из-за невозможности интегрировать в него гидроусилитель (на грузовых авто он все же имелся, но исполнительный механизм был вынесенным), а также достаточно сложной конструкции привода.

Винтовой тип

Конструкция винтового механизма – еще сложнее. В ней также имеется винт с резьбой, но контактирует он не с роликом, а со специальной гайкой, на внешней стороне которой нанесен зубчатый сектор, взаимодействующий с таким же, но сделанным на валу сошки. Также существуют механизмы с промежуточными роликами между гайкой и зубчатым сектором. Принцип же действия такого механизма практически идентичен червячному – в результате взаимодействия вал проворачивается и тянет сошку, а та в свою очередь – привод.

Винтовой рулевой механизм

На винтовой механизм можно установить гидроусилитель (гайка выполняет роль поршня), но на легковых авто он не применяется из-за массивности конструкции, поэтому и используется он только на грузовиках.

Требования к системе рулевого управления

Система рулевого управления преобразует соз­даваемые водителем вращательные движения рулевого колеса в изменение угла поворота управляемых колес автомобиля. Конструкция и схема системы призваны обеспечить удобное и безопасное рулевое управление автомобиля во всех ситуациях и на всех скоростях. Вся си­стема рулевого управления, от рулевого колеса и до управляемых колес, должна в этих целях обладать следующими свойствами.

Передача инициируемых водителем руля­щих движений на рулевом колесе без люфта особенно важна при движении по прямой. Это гарантирует безопасное, неутомительное для водителя управление автомобилем, пре­жде всего на средних и высоких скоростях.

Поэтому рулевой механизм должен быть очень жестким. Это необходимо для обеспе­чения точной управляемости и преодоления отклонения от заданного угла поворота ру­левого колеса под действием изменяющихся возвратных сил, возникающих, например, при изменении бокового ускорения.

Слабое трение в рулевом механизме по­зволяет водителю получать через реактивные силы тактильную обратную связь, дающую информацию о коэффициенте сцепления между дорогой и шинами. Слабое трение также помогает колесам выровняться для движения по прямой. В системах рулевого управления с мускульной энергией слабое трение обеспечивает небольшие движущие силы. В системах рулевого управления с усилителем оно повышает эффективность управления.

Кинематические параметры рулевого управления и конструкция управляемой оси автомобиля должны быть такими, чтобы во­дитель мог чувствовать величину сцепления между шинами и дорогой.

Требования к рулевому управлению

Требованиями к функционированию системы рулевого управления являются:

Легкое, безопасное рулевое управление автомобилем. Сюда, к примеру, относится тенденция рулевого управления автоматиче­ски возвращаться в положение прямолиней­ного движения при отпускании руля.

Максимально возможное демпфирование колебаний, передаваемых от колес автомо­биля на рулевое колесо при движении по не­ровным дорогам. Но этот процесс не должен приводить к потере обратной связи в рулевом управлении.

Для обеспечения чистого качения колес и, соответственно, предотвращения их из­быточного износа вся рулевая кинематика должна удовлетворять условию Аккермана. Это означает, что оси управляемых колес должны пересекаться в одной точке с осью задних колес (рис. «Условие Аккермана» ).

Достаточно жесткая схема всех компонен­тов рулевого механизма означает, что даже малые инициируемые водителем рулевые движения преобразуются в изменение на­правления управляемых колес, обеспечивая безопасную и точную управляемость авто­мобиля.

Угол поворота рулевого колеса от упора до упора по соображениям комфорта дол­жен быть как можно меньше при парковке и движении с небольшой скоростью. Однако на средних и высоких скоростях рулевое управ­ление не должно быть столь чувствительным.

Требования законодательства, предъявляемые к системам рулевого управления автомобилей

Требования законодательства, предъявляе­мые к системам рулевого управления автомо­билей, описаны в международных правилах ECE-R79. К этим требованиям, наряду с базовыми функциональными требованиями, относятся максимально допустимые управ­ляющие силы для исправной и неисправной систем рулевого управления. Эти требования регламентируют прежде всего поведение ав­томобиля и рулевого управления при въезде на круг и выезде с круга. Для автомобилей всех категорий: после отпускания рулевого колеса при движении автомобиля по окруж­ности на скорости 10 км/ч, радиус поворота автомобиля должен увеличиться или как ми­нимум остаться тем же.

Для автомобилей категории М1 (легко­вые автомобили с числом посадочных мест до 8): когда автомобиль в тангенциальном направлении выезжает из круга с радиусом 50 м на скорости 50 км/ч, в системе рулевого управления не должно возникать никаких не­обычных вибраций. В автомобилях категорий М2, М3, N1, N2 и N3 это поведение должно демонстрироваться на скорости 40 км/ч или, если это значение не достигается, то на мак­симальной скорости.

Это поведение также предписывается в случае неисправности у автомобилей с гидро- или электроусилителем рулевого управления. У автомобилей категории М1 это должно быть возможно в случае отказа сер­вопривода рулевого управления для въезда со скоростью 10 км/ч в течение 4 секунд в круг радиусом 20 м. Управляющее усилие на рулевом колесе не должно превышать 30 даН (табл. «Нормы рабочих усилий в системе рулевого управления» ).

Разновидности рулевых механизмов

Можно выделить три наиболее популярные схемы редукторов:

  • червячно-роликовый;
  • реечный;
  • типа «винт-шариковая гайка».

У каждого из них свои преимущества и области использования.

Механизм типа «червяк-ролик»

Данный типа широко применялся в прошлом на всех автомобилях, но сейчас имеет ограниченное использования из-за многих недостатков в сравнении с прочими схемами.

Принцип действия червячного редуктора состоит в обкатывании секторного зубчатого ролика спиральным червячным колесом на валу рулевой колонки. Входной вал редуктора выполнен как одно целое с червячной накаткой переменного радиуса, а для соединения с валом колонки снабжён шлицевым или клиновым разъёмом. Зубчатый сектор ролика находится на валу выхода на сошку, с помощью которой редуктор соединяется с тягами рулевой трапеции.

Вся конструкция помещена в жёсткий корпус, называемый также картером из-за наличия в нём смазки. Обычно это жидкое масло трансмиссионного типа. Выходы валов из картера герметизированы сальниками. Картер крепится болтами к раме или моторной перегородке кузова.

Вращение входного вала в редукторе преображается во вращательно-поступательное шарового наконечника сошки. К ней же крепятся тяги к колёсам и дополнительным рычагам трапеции.

Механизм способен передавать значительные усилия и достаточно компактен при больших передаточных числах. Но при этом в нём сложно организовывать управление с минимальным люфтом и низким трением. Отсюда и область применения – грузовые автомобили и внедорожники, в основном консервативной конструкции.

Рулевые рейки

Наиболее широко распространённый механизм для легковых автомобилей. Реечное управление работает гораздо более точно, обеспечивает хорошую обратную связь и неплохо компонуется в автомобиле.

Реечный механизм состоит из:

  • корпуса с креплением к переборке кузова;
  • зубчатой рейки, лежащей на опорных подшипниках скольжения;
  • приводной шестерни, соединённой с входным валом;
  • упорного механизма, обеспечивающего минимальный зазор между шестерней и рейкой.

Выходные механические разъёмы рейки соединены с шаровыми шарнирами рулевых тяг, работающих через наконечники непосредственно с поворотными рычагами. Такая конструкция легче и компактней, чем рулевая трапеция червячного редуктора. Отсюда и происходит высокая точность управления. К тому же зазор ведущей шестерни гораздо точнее и стабильней, чем у сложной формы ролика и червяка. А повышенная отдача на руль компенсируется современными усилителями и демпферами.

Винт с шариковой гайкой

Такой редуктор похож на червячный, но в нём введены важные элементы в виде отрезка рейки с зубчатым сектором, перемещающегося вдоль винта входного вала через циркулирующие металлические шарики. Сектор рейки связан с зубьями на валу сошки.

За счёт использования короткой рейки, фактически являющейся гайкой с шариками вдоль резьбы, значительно снижается трение при высоких нагрузках. А именно это и стало определяющим фактором при использовании механизма на тяжёлых грузовиках и прочих подобных автомобилях. При этом соблюдается точность и минимальные зазоры, за счёт чего эти же редукторы нашли применение в больших легковых автомобилях премиум-класса.

Система рулевого управления

В конструктивном плане в состав системы рулевого управления автомобиля входит несколько важнейших деталей:

  •  Руль, именуемый также рулевым колесом. Его роль – указание направления движения автомобилем, делегация действий оператора на другие узлы и агрегаты. 
  •  Рулевая колонка – та часть конструкции, которая в ответе за передачу усилий от руля на другие части механизма. Внешне она выполнена в виде вала, оснащенного шарнирами. Чтобы гарантировать безопасность езды, колонку оборудуют системами складывания и блокировки, привод которых может быть механическим либо электрическим. На рулевой колонке находится замок зажигания, а также рычаги управления стеклоочистителями и фарами. 
  •  Рулевой механизм, выполняющий изменение усилия, которое создается водителем путем поворота руля, и его передачу на ведущие колеса. 
  •  Усилитель – часть конструкции, повышающая усилие, которое передается от рулевого колеса на привод, и заметно упрощающая процесс управления транспортным средством. 
  •  Дополнительные элементы, такие как амортизатор или демпфер и пр. 

Это продольные и поперечные тяги и сошки, поперечные рычаги, рычаг поворотной цапфы и прочие элементы конструкции. 

Водитель поворачивает управляемые колеса, а надо отметить, что у многих моделей грузовых авто управляемыми, то есть ведущими являются все колеса, в таком случае радиус поворота минимален, что особенно актуально, когда ТС эксплуатируется в условиях ограниченного пространства.

Говоря о схеме рулевого управления, его устройстве более детально, необходимо упомянуть такие конструктивные составляющие:

  •  поперечная тяга;
  •  рычаг (нижний);
  •  рычаг (верхний);
  •  поворотная цапфа;
  •  рулевая передача;
  •  продольная тяга;
  •  сошка рулевого привода;
  •  рулевой вал;
  •  рулевое колесо.

Признаки неисправности и возможные причины

В процессе эксплуатации автомобиля о неисправной работе гидроусилителя руля свидетельствуют следующие признаки:

1. Отдача рулевого колеса. Обычно происходит при неисправностях насоса ГУР либо слабом натяжении приводного ремня.

2. Большое усилие при повороте руля. Причиной могут являться: низкий уровень жидкости, изношенный насос гидроусилителя, завоздушенность системы.

3. Большие усилия в районе среднего положения руля. Основная причина – механический износ рейки.

4. Увеличенные усилия в одну из сторон. Причина: изношенные сальники.

5. Быстрый поворот руля требует усилий. Возможные причины: завоздушенность, неисправность насоса, малые холостые обороты двигателя.

6. Шум. Причины: низкий уровень жидкости, течь в системе.

7. Вибрация. Часто случается при повреждении покрышек, неисправности тормозной системы. В системе ГУР возможно попадание воздуха в гидравлику.

Основные причины неисправности

Устройство системы управления автомобиля, как и все его механизмы, подвержены поломкам.

В большинстве случаев их можно предугадать заранее, по причине наличия предшествующих симптомов.

Системе могут нанести ущерб, события неблагоприятного характера , такие как:

  • неправильная эксплуатация транспортного средства, выраженная в агрессивном стиле езды;
  • некачественное покрытие дороги, наличие выбоин и неровностей;
  • установка запчастей неоригинального производства при проведении процедуры их замены;
  • некомпетентное проведение ремонтных работ ;
  • несвоевременное обслуживание;
  • превышение срока эксплуатации оборудования.

Возникшие неполадки с системой управления авто в процессе движения транспорта, могут стать причиной аварий. Поэтому следует прислушиваться к признакам, которые относятся к предвестникам неприятностей.

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:

  1. Механическая (ручной).
  2. С гидроусилителем руля (ГУР).
  3. С электрическим усилителем руля (ЭУР).

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.

Принцип работы системы рулевого управления

Принцип работы системы выглядит следующим образом.

  • Водитель, желая выполнить поворот, вращает рулевое колесо в салоне машины.
  • В результате этого действия начинает вращаться колонка, а вместе с ней и кардан.
  • Энергия с кардана поступает на усилитель. Здесь она усиливается с помощью гидравлики или электричества.
  • Уже усиленное поворотное усилие поступает на рулевой механизм. Здесь оно преобразуется. Изначально вращение колонки и кардана происходит под углом (практически вертикально). Механизм переводит его в горизонтальную плоскость, чтобы оно могло быть передано на колеса.
  • С механизма энергия поступает на привод. Это устройство преобразует ее с помощью системы тяг и направляющих таким образом, чтобы колеса изменили свое положение.
  • Под действием привода колеса изменяют свое положение и транспортное средство осуществляет поворот.

В автомобилях, где отсутствует усилитель руля, схема работы системы выглядит точно так же, однако упомянутое устройство в ней участия не принимает. На этом отличия заканчиваются.

Рулевой механизм ВАЗа

На классических моделях этих авто применяется рулевая с редуктором. На более современных моделях используется реечный механизм. На примере ВАЗ-2105 посмотрим конструкцию механизма, а также рассмотрим реализацию реечного управления от инженеров АвтоВАЗа.

Устройство рулевой системы простое и отлично продуманное. Среди самых интересных узлов – трапеция. Она, в свою очередь, сама состоит из большого количества различных рычагов и тяговых механизмов.

Большинство автолюбителей считают рулевую колонку не слишком мощной, однако это не так. Эта рулевая надежно выдерживает все испытания. Ей по плечу даже самые экстремальные дорожные условия.

Устройство рулевого механизма ВАЗ-2105 не такое архаичное, как может показаться на первый взгляд. Колонка оснащена специальной пластиной, которая при аварии буквально складывает рулевой вал, а колесо не нанесет водителю травм. Червячная передача, редуктор и рычаги отлично увеличивают усилие водителя. Не требуется прикладывать серьезных усилий для поворота. Но для вождения «классики» сила все-таки нужна.

Требования к рулевому управлению автомобиля

Согласно стандарту, к рулевому управлению применяются следующие основные требования:

  • Обеспечение заданной траектории движения с необходимыми параметрами поворотливости, поворачиваемости и устойчивости.
  • Усилие на рулевом колесе для осуществления маневра не должно превышать нормированного значения.
  • Суммарное число оборотов руля от среднего положения до каждого из крайних не должно превышать установленного значения.
  • При выходе из строя усилителя должна сохраняться возможность управления автомобилем.

Существует еще один стандартный параметр, определяющий нормальное функционирование рулевого управления — это суммарный люфт. Данный параметр представляет собой величину угла поворота руля до начала поворота управляемых колес.

Значение допустимого суммарного люфта в рулевом управлении должно быть в пределах:

  • 10° для легковых автомобилей и микроавтобусов;
  • 20° для автобусов и подобных транспортных средств;
  • 25° для грузовых автомобилей.