Что такое рулевая рейка

Профилактические меры

Профилактика и правильная эксплуатация в данном случае системы гидроусилителя зачастую позволяет значительно продлить срок эксплуатации механизма. Гидроусилитель — достаточно надежная и неприхотливая запчасть, и при правильной эксплуатации она может прослужить около 100…200 тысяч километров пробега. Однако для того чтобы продлить срок эксплуатации гидроусилителя необходимо следовать простым правилам, среди которых:

Следить за уровнем жидкости гидроусилителя. Этот фактор напрямую влияет на нормальную работу насоса. При необходимости ее нужно подливать до нужного уровня. Причем желательно пользоваться той же жидкостью, что была залита до этого, смешивать их крайне нежелательно, а жидкости, относящиеся к разным классам и вовсе недопустимо!
Менять жидкость ГУР по регламенту. Точную информацию к конкретному автомобилю вы найдете в мануале. Однако для большинства современных легковых автомобилей, оборудованных гидроусилителем руля, этот промежуток составляет около 80…100 тысяч километров пробега. Можно выполнять замену жидкости на регламентном ТО, близком по пробегу.
Использовать рекомендуемую жидкость. Как указывалось выше, в настоящее время существует большое их разнообразие, однако только автопроизводитель точно указывает в руководстве по обслуживанию, какой тип смазывающего материала необходимо использовать для конкретной машины.
Правильно эксплуатируйте ГУР. В частности, нельзя длительное время держать руль в крайних положениях. Максимально допустимое время — 5…10 секунд (зависит от конкретного автомобиля). Вывернутые колеса заставляют насос работать «на износ», что значительно сокращает его общий ресурс.
Проверять состояние пыльников рулевой рейки

Это очень важное требование, поскольку попадание в систему пыли и грязи способствует износу элементов как рейки в целом, так и гидроусилителя в частности. Кроме этого, при износе уплотнений возможно подтекание масла

На стоянке машина должна стоять с выровненными колесами. Как указывалось выше, это требование вызвано тем, чтобы не создавать чрезмерную нагрузку на насос гидроусилителя руля.
В мороз не сразу крутить рулем после запуска двигателя. Вместо этого, особенно после длительной стоянке (например, утром), дать системе гидроусилителя руля прогреться вместе с двигателем, и лишь потом уже можно крутить рулевое колесо.
Не ездить с неработающим ГУР. Так можно «убить» все рулевое управление в долгосрочной перспективе. До автосервиса или гаража, конечно, доехать можно, но постоянно ездить нельзя.
Своевременная диагностика. При выявлении малейших подозрений на появление неисправности гидроусилителя (появление гула во время поворота или просто во время езды, «потяжеление» руля) необходимо как можно быстрее выполнить диагностику с тем, чтобы, во-первых, уменьшить износ деталей, а во-вторых, сэкономить на возможном предстоящем ремонте.

Следование перечисленным выше нехитрым правилам позволит автовладельцу не только значительно повысить ресурс гидроусилителя избежав неисправности, но и сэкономить на возможных ремонтах.

Источник

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.

История внедрения рулевой рейки

Существует ошибочное мнение, что рулевая рейка – это самая современная конструкция рулевого управления, однако это не совсем так. На многих первых автомобилях конца 19 века использовалась именно такая конструкция, в начале 20 века “шестерня-рейка” использовалась, например, . Исторически так сложилось, что в 20 веке обычная рулевая рейка на легковом транспорте уступила место червячным механизмам и другим более сложным конструкциям. Но, как известно всё новое – хорошо забытое старое, в конце 20го века конструкторы вновь вернулись к использованию рулевой рейки, так как эта конструкция лучше всего подходила для . На самом деле эти три конструкторских решения достаточно тесно связаны исторически и призваны решить одну общую задачу — сделать автомобиль проще и доступней. Такое конструкторское решение оказалось достаточно удачным, и управление колёсами на основе реечной передачи на сегодняшний день получило самое широкое распространение в легковых автомобилях. Какую роль в этой задаче играет рулевая рейка, как она устроена и как работает становится понятно после ознакомления с её конструкцией.

Особенности обслуживания

Обслуживать рулевую рейку несложно. Это неприхотливый элемент

Однако важно периодически следить за его работоспособностью, чтобы не возникло проблем на дороге. При отсутствии должного ухода есть риск, что машина перестанет слушаться на дороге

Вот на что требуется обращать внимание:

• • проверять состояние пыльников и своевременно их менять;
  • при обнаружении дефекта нужно менять комплектующие;
  • не рекомендуется держать руль в вывернутом положении до упора более 5 секунд;
  • если рулевое колесо не возвращается в исходное положение, стоит обратиться к специалистам;
  • при начале езды необходимо поворачивать руль с минимальной амплитудой, чтобы продлить срок эксплуатации механизма;
  • зимой стоит на месте несколько раз покрутить руль на месте, чтобы проверить работоспособность.

Если нет необходимых навыков, то стоит при первых признаках появления проблемы обращаться в сервисный центр. Специалисты выполнят диагностику и скажут, все ли в порядке. Когда потребуется ремонт, они его выполнят в сжатые сроки. При этом обращение на СТО каждые 5 – 6 месяцев снизит риск появления серьезных проблем. Большинство ремонтных работ будут поверхностными и недорогими.

При выборе нового автомобиля стоит покупать электроусилитель руля. Он обеспечит плавное вращение и легкое управление. Выйдет немного дороже, чем гидравлика. Зато результат окажется лучшим.

Тяга рулевая

Типы и варианты исполнения

Теперь давайте разберемся, что такое рейка в рамках рулевого управления современного легкового автомобиля, из чего она состоит, как работает рулевая рейка, каких типов бывает, каково устройство рулевой рейки и принцип работы рулевой рейки.

Обычно принято выделять 3 основных типа рулевых реек:

Полностью механический вариант

Это самая простая и примитивная разновидность из ныне существующих, хотя надо отдать должное инновационным технологиям – автомобилей с такими механизмами становится все меньше с каждым годом. Покупка автомобиля без электрического или гидравлического усилителя рулевого управления уже считается чуть ли не «mauvais ton», особенно среди представителей «офисного класса». Конечно дедушке, которому надо, чтобы его ласточка исправно возила картошку от рынка и до дома, ну или в зависимости от ситуации, предприимчивости дедушки и погодных условий в обратном направлении, такие навороты совершенно ни к чему. Но число «ласточек» гибнущих в неравном бою с дорожными неурядицами год от года растет, а дедушки уже волей-неволей вынуждены переквалифицироваться в «логановодов».

Так вот суть механической рулевой рейки заключается в полном отсутствии вспомогательных механизмов и устройств и сводится к вращению рулевого колеса исключительно при помощи физической силы водителя.

Конечно, и тут конструкторы умудрились внести несколько технических хитростей, вроде изменяющегося передаточного числа, то есть изменения шага между зубьями на рейке ближе к краям, оптимизировав управление транспортным средством, как для езды на высоких скоростях по трассе, так и для маневрирования при парковке автомобиля, но, тем не менее, технология эта уже не просто прошлый, а глубоко прошлый век.

Гидравлический усилитель руля (ГУР)

Как следует из названия этой разновидности рулевого управления, усилие водителя, используемое для поворота рулевого колеса, а следовательно и самих колес в этой версии исполнения заменяет гидравлический усилитель, сокращенно – ГУР. Эта система имеет очень широкое распространение в наши дни, и нет оснований полагать, что она будет заменена на что-то иное в обозримом будущем. Ибо система, хоть когда-то и была редкостью и дорогостоящей диковиной, но сегодня её уже отлично знают практически во всех сервисах, прекрасно – быстро и качественно умеют чинить, а самое главное, что и ломается-то она не сильно часто. Так что почти золотая середина. Рулевое управление при использовании ГУР достаточно информативное и острое, так что – ставим большой жирный плюс!

Кроме того, благодаря ГУР езда становится намного безопаснее, благодаря менее сильной обратной связи между рулевым колесом и дефектами дорожного покрытия. Если на «механике» руль при попадании в особо глубокую яму мог вырваться из рук у водителя, то гидравлика спокойно «проглотит» все неровности и огрехи, своим подергиванием и вибрацией, впрочем, сообщив водителю – что «мы что-то такое там проехали».

Электрическое рулевое управление (ЭУР)

Тут в принципе все полностью аналогично ГУР-у, с той лишь разницей, что усилие на рулевую рейку от рулевого колеса передает не гидроусилитель, а электрический, который на современных автомобилях, начиная с гольф-класса и выше, имеет адаптивные механизмы и при помощи бортового компьютера ориентируется на скорость передвижения, увеличивая или ослабляя свое усилие, делая руль, таким образом, исключительно чувствительным и отзывчивым при любой езде. На высокой скорости руль «тяжелеет», позволяя избежать излишней «болтанки» на дороге, а на низкой наоборот становится более «легким», облегчая маневрирование в пробках и при парковке.
Есть, конечно, и серьезный минус в таких адаптивных системах, если такой механизм выйдет из строя, управление автомобилем будет практически невозможным, поскольку рулевое колесо перестанет поворачиваться, но проблемы эти остались позади уже лет 10 назад, поэтом сейчас фактически можно говорить о сплошных плюсах:
1.       Более экономный вариант работы по сравнению с гидравликой – электромотор включается лишь, когда вы выполняете поворот.
2.       Более высокая степень чувствительности, чем у ГУР – вы будете чувствовать руль одинаково хорошо при любом скоростном режиме.
3.       Полное отсутствие зависимости от температуры воздуха – в системе нет жидкости, которая могла бы замерзнуть, как в гидравлических вариациях
4.       Опять же, по причине отсутствия технологических жидкостей – нет необходимости проводить регулярные сервисные работы
5.       Ну и конечно более высокий уровень надежности и безопасности по сравнению с ГУР – опять потому что нет шлангов и сочленений, которые могут протечь или порваться.

Признаки неисправности рулевой рейки

Рулевой рейкой называется силовой узел в конструкции рулевого механизма, предназначенный для передачи усилия с руля на колеса (управляемые). Именно через рулевую рейку и осуществляется процесс управления автомобилем посредством поворота направляющих колес.

Рейки подразделяются на 3 категории:

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

Рулевая рейка в разрезе

Неисправности  могут быть разными. Впрочем, для их обнаружения не требуется обладать особыми знаниями – достаточно просто периодически инспектировать данный узел. Кроме того, следует знать причины, по которым могут возникнуть подобные дефекты.

1. Люфт на рулевом колесе

Люфт на рулевом колесе и возникновение звуков – если это проявляется при заглушенном силовом агрегате в процессе активного поворачивания рулевого колеса. В подобной ситуации проблема может заключаться в ослабленном упоре золотника , а также в недостаточных показателях упругости торсиона.

Люфт – причины подобного дефекта разнообразны. Он может проявиться в результате чрезмерного износа сайлент-блоков, фиксирующих рейку, изменение угла прилегания винта и зубьев из-за искривления картера либо вала, повреждения (механического характера) или ход (вертикальный) винтового подшипника. Для определения причин требуется диагностирование состояния втулки (сухаря) рулевой рейки, шарниров тяг, а еще центрального зуба.

2. Тяжесть и стук при повороте руля

Схема-рулевой-рейки

Тяжесть при повороте руля обычно это проявляется в случае закисания карданчика.

Стук – наиболее распространенный признак. Причем источники такого стука в рейке различны. Как правило, звук возникает в следующих случаях:

1.  ход вала в подшипнике по вертикали;
2.  выработка ресурса шарниров и картера;
3.  предельный ресурс подшипников винта, втулки либо центрального зуба;
4. кривизна картера либо вала, что приводит к неверному углу прилегания винта и зубьев;
5.  выработка ресурса сайлент-блоков;
6.  ослабление фиксации рейки;
7.  нарушения люфта.

3. Тяжелый ход и течь

Устройство рулевой рейки

Тяжелый ход баранки в крайних позициях – это, наряду с недостаточным возвратом и скрипом, наблюдается в случае перетянутой втулки, а также искривления картера либо вала.

Течь – она возникает в случае коррозии на валу либо износе сальника. Кроме того, подтекание имеет место при разгерметизации трубок (отводящей либо нагнетательной) цилиндра.

Типовые неисправности и методы их устранения

Тяжело вращается руль

В нормальном состоянии при запущенном двигателе руль легко вращается одним пальцем. Если же для его вращения приходится прикладывать заметное усилие, значит имеется проблема с гидроусилителем руля или вышел из строя насос ГУР. Возможна утечка рабочей жидкости и попадание в гидравлическую систему воздуха. Нужно также проверить целостность и натяжение приводного ремня насоса.

Кроме того, «тяжелый» руль может быть следствием неправильной работы золотника или кольцевого износа внутри распределителя.

Кольцевая выработка возникает в результате трения тефлоновых колец катушки золотника о внутреннюю стенку корпуса распределителя. При этом на стенке постепенно появляются борозды. Из-за неплотного прилегания колец к стенкам давление масла в системе падает, что приводит к утяжелению руля. Устранить поломку возможно путем растачивания внутренней стенки и запрессовки бронзовой гильзы, подходящей под размеры золотникового механизма.

Предотвратить кольцевой износ невозможно, но если следить за чистотой жидкости, периодически менять ее и промывать гидравлическую систему, то можно значительно продлить срок службы данного узла. Дело в том, что выработке сильно способствует наличие металлической стружки, которая появляется в масле в результате трения взаимодействующих деталей.

Точная диагностика и ремонт гидроусилителя требует разборки рулевой рейки, поэтому если есть подозрения на поломку ГУРа, следует обратиться в автосервис. Причем лучше поискать опытных мастеров.

Стук

Во время движения даже по не сильно разбитой дороге или по некоторым видам дорожного покрытия (щебень, булыжник), а также при переезде через рельсы отчетливо слышен стук в передней части автомобиля слева, справа либо по центру. При этом часто может наблюдаться люфт руля и вибрация на рулевом колесе.

Такой симптом ни в коем случае нельзя оставлять без внимания. И дело вовсе не в дискомфорте. Если стучит, значит, что-то где-то разболталось, износилось. Игнорирование только ухудшит ситуацию и может в конечном итоге привести к полному выходу из строя рулевого управления. Поэтому не следует медлить с выявлением и устранением такой неисправности.

Стук может возникать из-за разбитых опорных втулок рейки, втулки рулевой тяги или втулки рулевого вала. Стучать может разболтанный шарнир наконечника или тяги. Также может быть разбит подшипник в нижней части распределителя, на котором вращается рулевой вал. Если снять рейку полностью, то неисправный элемент выявить скорее всего будет не сложно. Изношенные элементы необходимо заменить.

Еще одна возможная причина стука — зазор между червяком и зубчатой рейкой, появившийся в результате износа. Можно попытаться сделать подтяжку, но в случае серьезного износа регулировка не даст нужного результата, и тогда рулевую рейку придется заменить.

Стук и заедание руля возможны также из-за деформации рулевой рейки в результате удара. В этом случае она подлежит замене.

Следует помнить, что похожий стук могут издавать некоторые детали подвески, в частности, амортизационные стойки. Поэтому, если с рулевой системой все в порядке, а стук имеется, проверьте ходовую часть.

Гул и скрежет

Гул возникает из-за насоса ГУР, который находится на последнем издыхании и требует замены. Либо ослабло натяжение ремня привода помпы. Кроме того нужно проверить, нет ли утечки жидкости. Этот симптом часто сопровождается «тяжелым» рулем.

В системе с электрической рулевой рейкой гудеть может изношенный мотор ЭУР.

Если же во время вращения руля вы слышите скрежет, то это признак коррозии рулевого вала или подшипника в распределителе. Подшипник в этом случае необходимо заменить, рулевой вал можно отшлифовать, если ржавчины немного. Если коррозия сильно повредила распределитель, его придется заменить.

Быстро расходуется рабочая жидкость

Если вам постоянно приходится доливать жидкость в бачок гидравлической системы, значит, где-то происходит ее утечка. Нужно проверить целостность шлангов, выявить и заменить изношенные сальники и уплотнения в рейке, насосе и распределителе. Износ сальников и уплотнительных колец происходит естественным образом из-за трения подвижных деталей и воздействия давления и высокой температуры. Процесс их изнашивания заметно ускоряет ржавчина на деталях рейки, которая может появляться в результате попадания влаги через порванный пыльник.

Заедание руля

Такая неисправность может быть вызвана разными причинами. Для ее выявления требуется комплексная дефектовка рулевого управления в автосервисе. Не исключено, что ситуация достигла критического уровня, поэтому ремонт следует произвести как можно скорее.

Достоинства и недостатки механизма с рейкой

Среди преимуществ можно выделить:

• высокую точность рулевого управления;
• простоту обеспечения прозрачности руля, даже снабжённого усилителем;
• компактность узла и простоту конструкторской компоновки в районе моторного щита;
• малый вес и относительно низкую стоимость;
• хорошую сочетаемость как с устаревающими гидроусилителями, так и с современными ЭУР;
• удовлетворительную ремонтопригодность, выпускаются ремкомплекты;
• нетребовательность к смазке и частому обслуживанию.

Есть и недостатки:

• принципиально высокая прозрачность руля в случае использования на неровных дорогах, при отсутствии демпферов и быстродействующих усилителей водитель может получить травму;
• шумность в виде стуков при работе с увеличенным зазором, когда износ происходит неравномерно, то зазор не удаётся отрегулировать.

Сочетание плюсов и минусов в работе реечного механизма определяет его область применения – это легковые автомобили, в том числе и спортивные, эксплуатируемые преимущественно по хорошим дорогам на высоких скоростях. В этом случае рейка проявляет себя наилучшим образом и опережает по потребительским качествам все прочие схемы рулевого управления.

Обслуживание механизма иногда проводится с целью уменьшить зазор при появлении стуков. К сожалению, по описанным выше причинам неравномерного износа это не всегда удаётся. В таких случаях механизм заменятся в сборе, часто на восстановленный в заводских условиях. Применение ремкомплектов избавляет лишь от стуков в подшипниках и опорных втулках, но не от износа зубчатой пары. Но в целом срок службы механизма достаточно высок, а стоимость новых деталей вполне приемлемая.

Дефектовка деталей

Детали разобранной рейки нужно протереть от масла, очистить от отложений и внимательно осмотреть. В ремонтных комплектах обычно поставляются только резиновые уплотнения и фторопластовые втулки с кольцами. Не для каждого случая этого может быть достаточно.

Тщательно осмотрите поверхность зубчатого штока — на нем не должно быть повреждений и следов износа

Особое внимание уделите рабочей зоне — зубьям и части штока, которая соприкасается с кольцами, сальниками и втулками. Любое повреждение, коррозия, риски и задиры приведут к быстрому износу уплотнений и течи рейки. 

Глубокая коррозия штока рейки. Такую деталь ставить нельзя.

На косых зубьях шестерни приводного вала не должно быть трещин, зазубрин, сколов и глубокого износа. Ставить вал с такими повреждениями опасно — рейка может заклинить в движении.

Частая причина стуков в рейке — износ прижимной втулки. Рабочая поверхность детали должна быть гладкой, без следов продавливания и задиров. Прижимной втулки обычно нет в ремкомплекте рейки, но на многие автомобили ее можно купить отдельно. 

Износ прижимной втулки — фторопластовая вставка продавлена

Сильно изношенные и поврежденные детали рейки нельзя восстановить в условиях гаража. Если при дефектовке обнаружены проблемы — обратитесь за помощью в специализированные СТО. Там могут отреставрировать вал и шток рейки на профессиональном оборудовании.