Как устроена рулевая рейка автомобиля

Устройство и принцип работы рулевой рейки

Рулевая рейка – элемент рулевого управления, силовой узел, с помощью которого передние колеса автомобиля синхронно поворачиваются в ту сторону, в которую водитель поворачивает руль. Знать устройство рулевой рейки, а также принцип ее работы полезно каждому автовладельцу, так как от этого устройства зависит безопасность пассажиров и пешеходов.

Принцип работы

Рассмотрим принцип работы рулевой рейки. Когда водитель вращает рулевое колесо, усилие с него передается дальше на шестерню, которая заставляет перемещаться рейку. Она передвигается влево или вправо, а вместе с ней перемещаются тяги рулевого привода, которые поворачивают ступицы или поворотные кулаки. Соответственно, на самих ступицах закреплены колеса. В итоге, при повороте водителем руля происходит синхронный поворот передних колес машины.

Реечный рулевой механизм часто оснащается усилителем, который существенно уменьшает усилие при вращении водителем рулевого колеса.

Устройство и основные составляющие

Рассмотрим, как устроена рулевая рейка. Описываться будет реечное рулевое управление в целом. Итак, его основные составляющие:

• рулевое колесо (или руль) – устройство для управления движением автомобилем в заданном направлении;
• рулевой вал – металлический стержень, который имеет шлицы (пазы) для закрепления руля с одной стороны, а с другой – шлицы для крепления самого рулевого вала к рулевой колонке;
• рулевая рейка – силовой узел, который состоит из зубчатой рейки и шестерни. Именно она приводит в движение рейку. Данный узел собран в корпус из легкого сплава и закреплен к кузову машины;
• рулевые тяги – металлические стержни. Каждая тяга с одной стороны имеет резьбу, а с противоположной – шарнирное шаровое устройство, на котором также имеется резьба;
• рулевой наконечник – деталь для вкручивания тяги. Имеет шаровый шарнир и внутреннюю резьбу.

Отметим, что иногда рулевой механизм имеет еще один компонент – демпфер рулевой рейки. Этот элемент устанавливается между тягами и корпусом рулевой рейки. Демпфер является амортизатором двустороннего действия. Основная задача демпфера – снизить вибрации на рулевом колесе. Демпфер рулевой рейки часто предустановлен на различных внедорожниках, так как именно этот тип машин чаще всего передвигается по плохим дорогам.

Виды рулевых реек

Существует три основных типа рулевых реек:

• Механическая рулевая рейка. Является простейшим вариантом рулевого механизма. Здесь поворот передних колес осуществляется только за счет физических усилий водителя. Часто для облегчения его труда устанавливается рулевая рейка, имеющая переменное передаточное число. В ней шаг зубьев изменяется от центра к краям. Впервые в истории отечественного авто такая рейка была применена на автомобиле ВАЗ-2110.
• Гидравлическая рулевая рейка. Главное отличие от механической – наличие гидроусилителя (сокращенно ГУР), который существенно облегчает вращение руля. При этом водитель не только меньше устает за рулем, но и получает большую безопасность во время езды. Рейка с гидроусилителем широко распространена на современных автомашинах.
• Электрическая рулевая рейка. Здесь усиление рулевого колеса происходит с помощью электромотора. Отдельно стоит отметить размещение электромотора: он может встраиваться в рулевую колонку, располагаться на рулевом валу или быть объединенным с рейкой. Рейка с электроусилителем руля имеет самый высокий КПД, экономична и более надежна. Подробнее про электроусилитель руля можно почитать по ссылке.

Преимущества и недостатки

Сначала о плюсах реечного рулевого механизма:

• простота и малые габариты конструкции;
• небольшой вес;
• не требуется частое обслуживание;
• хорошая точность управления;
• небольшая цена.

Теперь о минусах:

• передает удары от неровностей на дорожном полотне на рулевое колесо;
• частые неисправности в виде люфтов и стуков в рейке;
• данное механическое устройство ограничено применением в большинстве случаев на лёгких автомашинах с независимой подвеской управляемых колёс.

Несмотря на свою надежность, срок эксплуатации данного силового узла зависит от качества сборки автомобиля, условий использования, стиля вождения, условий хранения. Если машина долго находится в сырости, механизм может попросту заржаветь. Экстремальная езда по кочкам и ямам и прочим неровностям также уменьшает срок эксплуатации механической рулевой рейки.

На легковых автомобилях реечный рулевой механизм остается самым распространенным. Этому способствует, прежде всего, простота конструкции, невысокая стоимость механизма, а также его небольшие габариты.

Источник статьи: http://techautoport.ru/hodovaya-chast/rulevoe-upravlenie/rulevaya-reyka.html

avtoexperts.ru

Это своеобразный механизм, способный передавать усилия с руля на тяги. Грубо говоря, приспособление, которое позволяет синхронно поворачиваться колесам в сторону заданную рулем. Работает механизм достаточно просто. Необходимо понимать взаимосвязь, поворотное устройство вращает вал, от него вращения передаются на шестерню, а с последней движения передаются на зубчатую рейку. Таким образом, в зависимости от поворота руля, она двигается влево или вправо, а вместе с ней меняется и поворот рулевых тяг, которые прикреплены к поворотным кулакам.

В последнее время именно рулевой рейке, приписывается первенство среди всех систем управления.

Устройство

Как и любой механизм, данная деталь состоит из нескольких элементов. Итак:

• Цилиндр, он же картер. Деталь, в которой размещается сама зубчатая рейка. Как правило, в современных авто стали использовать легкие сплавы, такие как алюминий.

• Шестерня, часть вала «приходящего» с рулевой колонки.

• Зубчатая рейка, которая для надежного сцепления с шестерней, имеет пружину.

• Различные сальники и фиксаторы по краям, для ограничения хода.

• Не забываем о подшипниках, они предотвращают появление люфта и обеспечивают легкие «маневры» самой рейки по корпусу.

Имейте виду, что в зависимости от модификации автомобиля, устройство может дополняться некоторыми дополнительными элементами. К примеру, это могут быть гидравлические цилиндры, электромоторы со своим набором деталей.

Одним из доп. элементов, может выступать планетарный механизм. Он позволяет изменять передаточное соотношение, то есть во время движения, в зависимости от того какая скорость, «планетарка» регулирует передаточное число шестерни. Улучшается управляемость, особенно на высоких скоростях, когда резкие повороты руля, не желательны. Впервые стали применять производители БМВ.

Ныне существует три разновидности подобного управления. Об их отличиях, узнаете далее. Так вот, виды:

1. «Голая», то есть механическая рейка.

Самый простой представитель среди всего рулевого управления. Как понимаете из названия, повороты колес осуществимы только с учетом приложенной силы водителя. Но, не думайте, что в связи с отсутствием «помощников», крутить руль будет сложно. Есть модификации, где смогли внедрить сменное передаточное число. Об его особенностях говорили выше.

Принцип работы в том, что на рейки есть специальные зубья и в зависимости от того, каким образом они устроены и зависит, «тяжесть» и «легкость» поворота руля.

Например, автомобили ВАЗ «Зубила» среди отечественного сегмента, «первопроходцы», первыми применили разный шаг зубьев. То есть, от середины до краев, шаг менялся, тем самым при малых оборотах руля, к примеру, на скорости, руль становился тяжелым. А при маневрировании на ограниченных площадках, руль наоборот вращался легче, из-за меньшего передаточного числа.

2. Рулевая рейка с гидроусилителем

Основное отличие от предыдущего варианта только в том, что в дополнение к той физической силе, которую прилагает водитель, прилагается и «помощь» гидроусилителя. Обеспечивается легкость вращения руля.

К примеру, попробуйте покрутить руль механической рейки и «гидравлики» на месте, разница будет ощутима. В первом случае, «баранку» не повернуть пальцем, во втором случае, это удастся с легкостью.

Принято считать, что гидравлические помощники повышают безопасность движения, основывают такие мысли на том, что во время движения при попадании колеса в яму, именно гидроусилитель примет и «погасит» удар. В случае с «механикой», воздействие передаются на «руки» и не известно, как поведет себя водитель.

Но, это и негативная сторона, ведь значительно ухудшается чувствительность управления.

Принцип работы гидравлики достаточно прост. «Мозги» ГУРа распределяют нужное количество давления и усилия на торсион и золотник. Последние направляют и нагнетают рассчитанное «мозгами» давление. В итоге, когда руль поворачивает, через золотник мгновенно впрыскивается масло в ту зону, в которую идет поворот. После обездвиживания руля или его поворота в другую сторону, масло меняет «позицию».

3. Рейка с электроусилителем

Электрическая рейка, принцип работы аналогичен предшествующей разновидности, но вместо гидравлики, помощь оказывает электромотор. В зависимости от модификации автомобиля, его класса и стоимости, различают несколько вариантов размещения мотора. Итак:

• Встроенный непосредственно в колонку.

• Установлен на валу.

• Третий вариант подразумевает размещение на зубчатой рейке.

Третий вариант размещения по праву считается наиболее безопасным, ведь первые два подразумевают установку на валу. А в случае, выхода из строя, колеса попросту не удастся вывернуть.

Что касается ЭУР в целом, то автомобили с такими механизмами, как правило, дороже. Ведь, в отличие от второго вида, здесь нет никаких шлангов, сальников, которые предотвращали утечку жидкости. И поэтому с точки зрения надежности, они выигрывают.

Неисправности и признаки

В общем, можно выделить около пяти основных проблем, которые могут подстерегать устройство рулевой рейки.

1. Деформация картера, если повреждения окажутся серьезными, не удастся повернуть колеса.

2. Разгерметизация корпуса, то есть попадает пыль, грязь, влага и тому подобное. Как правило, после этого, рейка долго не «проживет».

3. Поломка зубьев рейки, шестеренок, «планетарки».

4. Износ деталей.

5. Потеря целостности смежных элементов рейки, например, трещина, нарушение геометрии, коррозия рулевых тяг, наконечников.

Признаки, свидетельствующие о том, что механизм в скором времени выйдет из строя или нуждается в ремонте:

• Появился стук даже на небольших кочках, который пропадает при «переносе» руля в крайнее положение.

• Пропало усилие при повороте руля.

• Произвольные вращения руля.

• Рулевое колесо перестало возвращаться в исходное положение, после поворота.

• Утечка жидкости из ГУРа, появление масляных пятен на пыльниках.

Источник статьи: http://avtoexperts.ru/article/rulevaya-rejka-ustrojstvo-vidy-neispravnosti/

Устройство рулевой рейки

17.07.2017 Автор: Мастер Сервис 9109

Рулевая рейка – это силовой узел системы рулевого управления, благодаря которому водителю транспортного средства легче вращать рулевое колесо.

Схема рулевой рейки:

• рис. 1 – без гидроусилителя (механическая);
• рис. 2 – с гидравлическим усилителем (с ГУР);
• рис. 3 – с электрическим усилителем (с ЭУР).

Устройство рулевой рейки без ГУР

На ресурс работы рулевой рейки влияют:

• степень износа других элементов системы рулевого управления (пыльников, бачка ГУР), тормозных колодок, подвески автомобиля и т. д.;
• состояние и тип дорожного покрытия (наличие выбоин, езда через рельсы, по брусчатке и т. п.);
• стиль вождения (резкое торможение, неправильное переключение передач);
• качество рабочей жидкости в системе ГУР.

Принцип работы рулевой рейки механического типа. Когда водитель вращает рулевое колесо в какую-либо сторону, одновременно перемещается рейка. Поворот управляемых колес автомобиля осуществляется через тяги рулевого привода, присоединенные с двух сторон к реечному механизму.

Механическая рейка нашла широкое применение в легковых автомобилях благодаря таким характеристикам, как:

• простое устройство;
• небольшой вес и себестоимость;
• высокий КПД;
• малое количество тяг и шарниров;
• высокий отклик при резких маневрах.

Немаловажно и то, что реечный рулевой механизм расположен перпендикулярно автомобилю, что экономит пространство моторного отсека для комфортного размещения ДВС и прочих агрегатов транспортного средства.

Хоть и принцип действия рулевой рейки прост, у нее есть свои недостатки:

• сверхчувствительность при езде по ямам и выступающим элементам дорожного полотна с передачей вибрации на рулевое колесо;
• повышенная нагрузка комплектующих деталей;
• установка на легковые авто только с независимой подвеской управляемых колес.

Работа рулевой рейки с гидроусилителем

Гидроусилитель создан для облегчения усилий водителя при вращении руля. Он состоит из насоса, бачка для хранения гидравлической жидкости и регулятора давления масла ATF в системе.

Устройство рулевой рейки с ГУР

Принцип работы рулевой рейки с гидроусилителем. Когда транспортное средство находится в неподвижном состоянии или совершает движение по прямой, рулевая рейка не задействована. В это время масло ATF покоится в бачке ГУРа, а не в его дозирующих системах. Если водитель вращает руль, ведомые колеса оказывают сопротивление, в процессе чего происходит закручивание торсиона, открываются каналы распределителя, рабочая жидкость подается на рулевую рейку и приводит ее в движение.

Принцип работы гидравлической рулевой рейки имеет и недостаток: при сильном разгоне авто рулевое управление оказывается неинформативным, что может спровоцировать бортовое раскачивание автотранспорта даже при малых амплитудах вращения руля. Одним словом, повышается риск ДТП.

Рулевая рейка с ЭУР

Первый электроусилитель руля был установлен еще в 1986 г., но система рулевого управления с ЭУР до сих пор не стала главенствующей из-за ее особенностей техобслуживания.

За три десятилетия конструкция ЭУР стала менее громоздкой и теперь его устанавливают прямо на рулевой рейке.

Устройство рулевой рейки с ЭУР

Принцип работы рейки с электроусилителем похож на принцип работы рулевой рейки с ГУРом, только усиление управления осуществляется за счет электромотора.

Преимущества рулевого механизма с ЭУР:

• Отсутствие гидравлического масла в системе. Благодаря отсутствию шлангов, патрубков и прочих элементов ГУРа узел более компактным и отвечает европейским экостандартам. Снизился уровень шума.
• Высокая информативность. Этому способствует функция активного возврата колес и руля, плавный отклик усилителя на команды водителя.
• Снижение усилий, прилагаемых водителем. В процессе парковки руль сильно выкручивается, а скорость движения почти нулевая. В результате ЭБУ усилителя передает сигнал о повышенном усилении рулевого управления. Данное свойство ЭУР помогает увеличить срок использования запчастей и снижает затраты сил водителя.
• Поддержка устойчивости автомобиля на открытом шоссе. Если в процессе передвижения автомобиль по прямому пути дует боковой ветер или возникает сопротивление от уклона участка дороги, ЭУР оказывает стабилизирующее действие транспортного средства, освобождая водителя от дополнительных усилий.

В устройстве трех типов рулевых механизмов много общего.

По качественным показателям, выносливости и техобслуживанию первенство берет рулевая рейка с ГУРом. Ее преимущества перед механикой – снижение усилия, прилагаемого к вращению руля, а также гашение толчков, поступающих на рулевое колесо при движении автомобиля по ухабистой дороге. В сравнении с рейкой с ЭУР, гидравлическая более доступна по техобслуживанию.

Независимо от типа рулевого механизма, необходимо следить за его исправностью, своевременно проходить ТО и выполнять замену изношенных компонентов.

Приобрести рулевую рейку в интернет магазине вы можете на нашем сайте. Для получения профессиональной консультации можно воспользоваться чатом в правом нижнем углу и позвонить по телефонам нашей компании.

Источник статьи: http://autosteering.ru/blog/ustrojstvo-rulevoj-rejki-74