Отключить иммобилайзер

рулевая рейка

Как работает рулевая рейка – устройство и особенности 🚗 🚘

— Автомобильная рулевая рейка в течение многих лет используется как один из обязательных элементов рулевого управления. Почти все легковые авто, которые выпускаются в наше время, оснащены данной деталью. Сегодня будет идти речь об устройстве рулевой рейки, а также принципе её работы.

☑ Как устроена рулевая рейка?!

— Рулевая рейка автомобиля представляет собой устройство, цель использования которого заключается в том, чтобы преобразовать водительское усилие во время воздействия на рулевое колесо в салоне авто, что необходимо для обеспечения поворота колес машины.

☑ Сегодня существуют три вида рулевых реек, принцип действия которых различается.

Гидравлическая рулевая рейка. Она используется почти во всех легковушках, которые выпускают сегодня. Обеспечивает достаточно комфортное управление автомобилем, поскольку используется гидравлический усилитель руля, благодаря чему водителю нужно прилагать минимум усилий. Механическая рулевая рейка. Устройство данного элемента очень простое. На одном из концов рейки находится зубчатый механизм, который контактирует с зубчатой рейкой. Последняя взаимодействует с приводом руля. Электрическая рулевая рейка. Её отличие от гидравлического аналога состоит в том, что гидравлика не применяется. Для увеличения усилий водителя автомобиль оснащается отдельным электрическим двигателем. Устройство рулевой рейки, а также принцип её работы зависят от характерных особенностей каждого автомобиля. Рулевая рейка может иметь верхнее либо нижнее расположение, что также зависит от модели транспортного средства. Рулевые рейки с верхним расположением устанавливаются сзади мотора, они крепятся к автомобильному кузову. Рулевые рейки с нижним расположением крепятся снизу, их соединяют с кузовом, подрамником либо балкой.

☑ Конструктивные особенности рулевой рейки.

— Конструкция шестерни-рейки, о которой будет идти речь далее, состоит из следующих элементов: алюминиевый картер, внутри которого находится полость, имеющая специальную защиту; пружина, которая прижимает рейку к шестерне, обеспечивая надежное сцепление зубцов рулевой рейки и шестерни; колесо привода с зубцами, которое находится в картере (устанавливается на подшипники); втулка шарнира рулевой тяги и ограничительное кольцо обеспечивают требуемый ход рулевой рейки в заданном интервале. Схема рулевой рейки такого типа отличается невысоким передаточным числом, благодаря чему водитель может быстро поворачивать колеса в требуемую сторону.

Стоит отметить, что в автомобилях производителя BMW применяется модернизированная рулевая рейка, в конструкции которой присутствует планетарный механизм. Эта схема рулевой рейки обеспечивает возможность корректировки передаточного числа с учетом скорости, с которой движется транспортное средство.

☑ Как работает рулевая рейка с ГУР?!

— Информация о принципе работы рулевой рейки с гидравлическим усилителем руля поможет понять, почему крутить такой руль можно без особых усилий.

Насос ГУР работает благодаря соединению с мотором. Для этого применяется ременная передача либо специальные шестерни. Насос гидроусилителя руля обеспечивает подачу гидравлической жидкости в распределитель. Этот распределитель расположен в корпусе рулевой рейки, который ещё называют картером.

Золотниковый распределитель используется для обеспечения контроля усилия на руль и объема гидравлической жидкости, необходимой для поворота рейки. В качестве дозирующего устройства используется торсион, интегрированный в разрез рулевого реечного вала.

Если автомобиль движется без поворотов или стоит на месте, рулевая рейка не движется. По этой причине масло пребывает в резервуаре, а не в дозирующих системах распределителя. Когда водитель поворачивает рулевое колесо, колеса начинают сопротивляться. Во время этого происходит закручивание торсиона, сила которого зависит от усилия, прилагаемого на руль. В этот момент происходит открытие каналов распределителя и подача гидравлической жидкости на рулевую рейку. После этого выполняется распределение масла, которое приводит к движению рейки. Принцип работы рулевой рейки – это не просто теоретическая ненужная информация. Поскольку данный элемент используется постоянно, необходимо контролировать исправность составляющих рейки, то есть сальников, пыльников и трубок. Для этого надо просто следить за тем, не появляются ли капли масла под автомобилем. Теперь вы знаете, устройство рулевой рейки, а также принцип её работы.

Поломка рулевой рейки . Как найти

Как поменять ремкомплект рулевой рейки, мы, конечно же, расскажем через несколько минут. Но зачем эта кропотливая операция нужна, и с чем вообще мы будем иметь дело, следует разобраться в первую очередь, чем мы и займемся.
1. Почему исправность рулевой рейки так важна?
Рулевая рейка – это устройство для преобразования усилий водителя при воздействии на руль, а, следовательно, и на колеса, необходимость в этом возникает при повороте, как вы уже догадались. Существуют гидравлическая, механическая и электрическая рулевые рейки. Принцип их действия различен. Практически все легковушки используют первую разновидность этого узла. Многие ощутили это на себе, ведь благодаря гидравлическому усилителю руля для управления не нужно прилагать особых усилий.
Механическая же система очень проста: на ее конце зубчатый механизм взаимодействует с зубчатой рейкой, а она – с рулевым приводом. А вот отличие электрической рейки от гидравлической состоит в том, что автомобиль в данном случае оснащен электродвигателем, который и совершает дополнительные действия, чтобы облегчить нам работу. Расположение этой детали зависит от марки машины: при верхнем расположении она находится позади мотора, прикрепляясь к кузову, а, соответственно, при нижнем расположении она проходит снизу от двигателя.
2. Ремкомплект рулевой рейки и признаки неисправности системы.
Конечно, эта деталь не вечная, хоть и кажется, что устройство ее не такое уж и замысловатое. Рулевая рейка приходит в негодность по разным причинам, одна из которых – качество дорог, обеспечивающих нам бесконечные встряски и пыль. Чтобы вовремя заметить какие-то изменения, нужно чаще просматривать пыльники, так как даже маленькая дырочка может стать причиной износа уплотнителей.
Многое зависит и от самого водителя. Нельзя, например, автомобиль, особенно с гидровлической рейкой, ставить в мороз с вывернутыми колесами. К тому же часто водители забывают напрочь о смене гидравлической жидкости.
Перечислим основные признаки неисправности рейки: стук в подвеске при движении; течь масла из гидросистемы; стук в рулевом колесе; шум насоса при включенном моторе; тугой поворот руля; увеличение люфта в рулевом колесе.
Примерный список входящих в ремкомплект рейки компонентов выглядит так: опорные валовые втулки, сальники, гидробарьерные кольца, уплотнители из резины. Своевременная замена ремкомплекта предотвращает износ и значительно снижает риск сложной поломки.
3. Замена ремкомплекта рулевой рейки – как не запутаться при работе?
Замена ремкомплекта рулевой рейки – процесс несложный. Для этого сначала надо ее снять, не забыв отогнуть края фиксаторов болтов и отсоединить болт вала. Далее приступаем к разбору рулевого механизма, для чего нам понадобятся специальные ключи. Разбиваем рейку на пружину, гайку, упор и кольцо. Снимаем пыльник и вытаскиваем стопорное кольцо, откручиваем подшипник и извлекаем вал.
Теперь можно приступить непосредственно к ремонту. Можно, конечно, и полностью заменить рулевую рейку, но мы постараемся отремонтировать. Для этого убираем опорную втулку, смазываем место ее расположения и вставляем деталь обратно. Убираем излишки смазки, меняем подшипник.
А вот чтобы заменить сальник, нужно потрудиться чуть больше. Потребуется снять передние колеса и чеку, выкрутить наконечник и два штуцера, отсоединить карданчик и вытянуть рейку. С нее необходимо изъять пыльник, стопорное кольцо и сальник. Смазываем новый сальник и ставим на место. Аккуратно стучим по нему, чтобы он окончательно стал на место, и собираем корпус. Чтобы правильно собрать, нужно рейку вставить в корпус, поставить на место вал, закрепить гайку стопорным кольцом и закрутить ее. Потом фиксируем пыльник, стопорное кольцо и пружину гайкой, далее затыкаем отверстие, смазываем рейку и надеваем пыльник. Работа завершена, проверяем наличие перечисленных выше признаков неисправности.

Название рулевого механизма «рулевая рейка» произошло от названия механизма «шестерня — рейка». Механизм этого типа чаще всего применяется при конструировании современных переднеприводных автомобилей.

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, на некоторых моделях BMW. 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 переднеприводных автомобилей с подвеской Макферсона. 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.

Устройство рулевой рейки
Рейка связана с управляемыми колёсам с помощью рулевых тяг и наконечников и представляет из себя зубчатую передачу. Шестерня, закрепленная на рулевом валу, входит в зацепление с зубцами на рейке. При повороте руля вокруг своей оси шестерня рулевого вала сдвигает рейку в соответствующую вращению сторону. В свою очередь рейка через шарниры и тяги поворачивает управляемые колёса.

В настоящее время большинство рулевых реек имеет механизмы, облегчающие вращение рулевого колеса, особенно в те моменты, когда автомобиль стоит на месте. Одним и самых распространенных устройств является гидроусилитель. К обычной рейке добавляется исполнительный механизм с распределителем и насос. Насос, приводимый ремнем от коленчатого вала, засасывает из расширительного бачка ГУРа гидравлическую жидкость и подает её под высоким давлением в 50-100 атм в золотниковый распределитель. Принцип действия распределителя заключается в отслеживании прилагаемого усилия к рулю и при его появлении — помогать водителю вращать руль. Основа распределителя — следящее устройство – торсион, в рулевом валу. Когда руль находится в покое, торсион не закручен, дозирующие каналы распределителя закрыты, а масло без всякого усилия уходит обратно в расширительный бачок. Когда водитель начинает вращать руль, торсион закручивается тем сильнее, чем больше усилие к вращению руля прилагает водитель. В свою очередь закрученный торсион с помощью золотника и системы каналов направляет жидкость в исполнительное устройство. В зависимости от того, в какую сторону закручен торсион, давление подается или за поршень исполнительного устройства, или до него. Поршень жестко закреплен на рейке и с помощью этого давления масла помогает вращать колеса в нужную сторону. Также в системе предусмотрен предохранительный клапан. Если колёса повернуты до упора, он открывается и сбрасывает лишнее давление обратно в бачок.

Таким образом достигается существенное облегчение вращения руля и ослабляется передача ударов от колёс на баранку.

К недостаткам принято относить потерю отзывчивости и информативности рулевого управления, нехватку реактивного усилия на руле, которое опытным водителям и профессиональным гонщикам помогает чувствовать машину и проходить повороты на максимально возможной скорости. Но на самом деле систему можно настроить практически под любые требования, просто абсолютному большинству потребителей гораздо важнее комфорт и безопасность. Эти слова подтверждают некоторые модели BMW 3й серии, где настройка рулевого управления способна удовлетворить даже высокие требования гонщиков и не дать повода журналистам в очередной раз упрекнуть конструкторов в низкой информативности рулевого управления.

Система гидроусилителя в целом достаточно надёжная, обслуживание обычно сводится лишь к регламентной замене приводного ремня и контролю уровня рабочей гидравлической жидкости в бачке (обычно Dexron, ATF). Несмотря на высокую надёжность, уплотнители (сальники) рулевой рейки нередко теряют герметичность, и через них начинается утечка рабочей жидкости ГУР. Зачастую причиной служит загрязнение и коррозия рейки из-за разрыва пыльников и износа сальников.

Рулевая рейка с электрогидравлическим усилителем руля (ЭГУР)
Электрогидравлические системы рулевого управления с усилителем, иногда называемые «гибридными» системами, используют такую же гидравлическую технологию как и в стандартной системе ГУР. Различие в том, что насос, создающий давление жидкости, приводится в движение не ремнем от двигателя автомобиля, а отдельным электродвигателем.

Первые эксперименты по созданию похожих систем проводила корпорация Форд в 1965 году. Первый серийный автомобиль с ЭГУР – Toyota MR2. В нём из-за нетрадиционного расположения мотора (за спиной водителя), конструкторы заменили очень длинные шланги ГУР обычными проводами, которые должны были проходить почти через всю машину.

Позже ЭГУР использовали на некоторых своих моделях большинство автопроизводителей, с его помощью легко обеспечить зависимость интенсивности от скорости движения автомобиля. Чем больше скорость, тем меньшее давление создает электронасос, тем самым повышается отзывчивость рулевого управления и достигается экономичность.

Рулевая рейка с электроусилителем (ЭУР)
Электроусилитель руля в настоящее время набирает популярность среди автомобилей практически любого класса. Устройство электрического усилителя зависит от его модели и производителя, но основной принцип состоит в дооснащении обычного механизма рулевой рейки электрическим двигателем и особой системой управления этим двигателем. Чаще всего двигатель располагают на рулевом валу, но на тяжелых автомобилях двигатель может быть расположен и на самой рейке. Никакой гидравлики нет. На скручивающемся торсионе следящего устройства (тот же принцип работы, что и на на рейке с ГУР) стоит электронный датчик, и по его сигналу блок управления подает ток нужной величины на электромотор. Величина усилия корректируется блоком управления на основании показания различных датчиков (датчик скорости, ускорения, угла поворота колёс и т.д.)

Достоинства и недостатки рулевой рейки
Преимущества реечного рулевого механизма.

Простота и компактность конструкции,
Механизм с небольшим количеством тяг и шарниров не требует частого обслуживания,
Небольшой вес,
Хорошая точность управления за счет высокой жесткости и малых люфтов,
Хороший самовозврат руля в нейтральное положение,
Небольшая стоимость,

Недостатки реечного рулевого механизма.

Конструкция хорошо передает удары от дорожных неровностей на руль,
Конструктивная склонность к проявлению стуков в рейке,
Часто требует подтяжки или ремонта на относительно небольших пробегах,
Конструкция механически ограничена применением в основном на лёгких автомобилях с независимой подвеской управляемых колёс.

Недостатком можно считать вероятность возникновения сбоев в программах управления, что теоретически может приводить к внезапному рывку руля в какую либо сторону. Правда, с подобной проблемой за всю мировую историю использования электроусилителей, судя по упоминаниям в прессе, сталкивались только пользователи продукции ВАЗ.