Как устроена рулевая рейка

Рулевая рейка автомобиля. Принцип работы и разновидности

Рулевая рейка – агрегат, задача которого передавать вращательное усилие на руле автомобиля к его колесам через рулевые тяги, посредством зацепления зубьев шестерни рулевого вала с зубьями рейки.

Независимо от того, как устроена рулевая рейка, основным её элементом, как механического узла, является, собственно, сама рейка, представляющая из себя металлическую штангу с зубьями для зацепления с шестерней. С торцов рулевая рейка имеет посадочные места для рулевых тяг, идущих уже непосредственно к цапфам колес.

Прижимным поршнем рейка поджимается к шестерне для плотного контакта. При износе, поджиманием поршня ликвидируется возникший в результате износа зазор. Сама рейка в сборе находится в защитном корпусе, предотвращающем попадание влаги и грязи на места зацепа. Места соединения с тягами и рулевой колонкой защищены сальниками.

Соотношение числа зубьев шестерни и рейки, принято называть передаточным числом. Именно оно, это соотношение, отвечает за количество оборотов руля от «упора до упора». Чем меньше оборотов - чем «чувствительнее» или «острее» руль - тем точнее управление колесами и лучше «связь с дорогой».

Основные виды рулевых реек:

Механические;
Гидравлические;
Электрические.

Но независимо от того как устроена рейка, принцип работы рулевой рейки автомобиля не меняется – меняется лишь характер воздействия на вращательный механизм: если в механической рейке – это прямое мускульное воздействие, то в гидравлической рейке воздействие происходит через гидроусилитель, и соответственно, такое воздействие им усиливается. В электрической рейке может отсутствовать прямая связь рулевой колонки и шестерни, которая взаимодействует с рейкой: поступает электрический сигнал на электродвигатель, который вращает шестерню.

Механическая рулевая рейка

При использовании механической рейки, связь с дорогой идеальная. Однако эта «чувствительность» имеет и негативную сторону – все удары колеса передаются по жесткой связи: тяга-рейка-рулевой вал-рулевое колесо, на руль. К тому же маневренность ограничивается усилием на руле, так как физические возможности водителей разные. Поэтому стали применять гидроусилитель, что послужило появлению гидравлических реек.

Гидравлическая рулевая рейка

Применение гидропомощника в рулевом механизме позволяет уменьшить передаточное число, при котором зубья шестерни зацепляются с зубьями рейки. Это улучшает маневренность и увеличивает угол поворота колес при меньшем обороте руля и меньшем силовом воздействии на него. Кроме того, гидроусилитель демпфирует ударные нагрузки от колеса на руль. При этом связь с дорогой остается достаточно тесной. В случае поломки гидроусилителя, возможность управлять автомобилем, хотя и сохраняется, но затруднена – как раз добраться до СТО.

Электрическая рулевая рейка

Принцип работы рулевой рейки автомобиля с электроусилителем по части механики тот же. Применение электроусилителя позволяет полностью снять усилие на руле, однако информативность при этом будет равняться нулю, что непривычно и небезопасно. Поэтому все реакции на руль при применении электроусилителя имитируются: информация от датчиков поступает на ЭБУ, который, в свою очередь, «приказывает» электромотору с какой скоростью и сопротивлением осуществлять вращение. Часто, при поломке электроусилителя, эксплуатация автомобиля невозможна.

Источник: АвтоПульсар

Виды (типы) рулевых реек. Как работают, обзорная статья

Достаточно частый вопрос касаемо рулевых реек, просят рассказать обо всем – «пыльниках», «сальниках», «направляющих», гидравлическую конструкцию, электрическую конструкцию и т.д. Я обязательно постараюсь освятить все вопросы, чуть позже. Но очень частый вопрос от новичков, касаемо их видов. Сколько существует на данный момент, как работают. Именно с него я и начну, как мне кажется это логично для начала рассказать о типах устройств, а уже дальше рассматривать каждый отдельно …

СОДЕРЖАНИЕ СТАТЬИ

Для начала вспомним, что это такое

Рулевая рейка – это узел автомобиля, который предназначен для управления колесами. Водитель поворачивает рулевое колесо, через специальные валы «поворот» передается на рейку, которая передает усилие колесам. Тем самым они отклоняются на нужный угол. Благодаря такой конструкции машина может объезжать препятствия, поворачивать, маневрировать, а не двигаться прямолинейно.

Этот узел эволюционирует вместе с машиной, раньше это была достаточно примитивная конструкция, сейчас все больше технологий закладывается в управление. Но и по сей день существует всего три основных вида рулевых реек. Давайте разберем подробнее.

Типы рулевых реек

Обычная, без усилителей. Применялась еще в 70 – 80 года прошлого века на 90% автомобилей. Здесь все усилие поворота руля лежит на водителе, нет никаких усилителей, а поэтому руль провернуть не всегда легко.
Рулевая рейка с ГУРОМ или гидроусилитель руля. По сути это такая же обычная рейка только к ней прибавляется специальный насос и замкнутый контур с сальниками (где качается специальная жидкость), который помогает поворачивать руль. То есть водителю не нужно прикладывать много усилий для поворота рулевого колеса. Особенно ценно это на тяжелых машинах (грузовиках, автобусах и внедорожниках).
Рулевая рейка с ЭУРОМ или электроусилитель руля. Это сухой тип усилителя, здесь не применяется масло, а принцип работы совершенно другой. Рядом с валом находится электрический двигатель с шестерней (питание происходит от бортовой сети), который помогает поворачивать руль. Ему отдает приказание ЭБУ, он видит, куда отклоняются колеса и приказывает электродвигателю помочь в повороте.

Если утрировать, то виды делятся так: — обычная механика со 100% применением мускульной силы, рейка с гидроусилителем и электроусилителем. Сейчас давайте разложим более подробно.

Обычная конструкция

Собственно с нее все начиналось. Она простая и можно сказать не убиваемая. До сих пор ее можно встретить на некоторых машинах, таких как ВАЗ 2113 – 2115. Однако, если не ошибаюсь уже не устанавливается на новые модели. Все же сейчас везде ГУР или ЭУР.

Давайте бегло вспомним строение: — есть один рабочий вал (с шестерней), который ходит в металлическом корпусе, к нему подсоединены две тяги с рулевыми наконечниками, закрывается все это дело пыльниками. В зацепление с валом входит вал с червячной шестерней, который уже присоединяется к рулю. Это очень утрированно, посмотрите схему которая отображает конструктивную особенность.

Что может произойти с такой рейкой?

ДА практически ничего, самый распространенной поломкой является стук. Это когда направляющие внутри корпуса разбиваются. Но и здесь рейку можно подтянуть.

Положительные моменты:

Прочная и простая конструкция
Легкий ремонт (чуть ли не своими руками)
Дешевая цена

Отрицательные моменты:

Сложно крутить руль, особенно на стоянке
Страдает маневренность и управляемость
Обычная рейка не ставится на тяжелые машины
Морально устарела

С этого устройства все начиналось, оно сделало свое дело, дало толчок для развития новых технологий.

Рулевая рейка с ГУРОМ

Инженеры всегда бились над комфортом и повышением управляемости, маневренности. Особенно остро стоял вопрос на грузовых авто, ведь там руль без усилителя мог крутить только физически развитый человек.

Первым появляется рулевое управление с гидравлическим усилителем руля, сокращенно ГУР.

Что добавляется в строение?

Я не буду рассказывать сложно, а постараюсь рассказать простыми словами. Если можно утрировать, то ГУР устанавливается на обычную рулевую рейку, однако вносит ряд изменений.

Появляются такие понятие как:

Пластинчатый насос. Приводится в движение при помощи ременной передачи от двигателя, таким образом, нагнетает давление в 50 – 100 БАР

Поршень. Который устанавливается на валу, давление масла его может толкать либо в одну, либо в другую сторону.
Распределитель или торсион. Это так называемое «следящее устройство», которое дозирует подачу специальной жидкости (а тут применяется ATF как в автомате), в ту или иную сторону поршня. Благодаря чему поршень толкается в ту или иную сторону. По сути принцип шприца.

Если отобразить все схематично, то получается:

Работа гидроусилителя состоит – пока вы едите ровно и не крутите руль, давление, которое создалось в масле ходит по кругу, «насос – бачок», оно не принимает участие в работе.

После того как вы поворачиваете руль в нужную вам сторону, торсион (распределитель) начинает открывает одну сторону и зажимает другую, таким образом давление масла поступает в поршень с нужной стороны, толкая его. Благодаря чему вы легко можете крутить руль в ту или иную сторону. Наверное, не поняли, смотрите обязательно видео под статьей, там все разложу на пальцах.

Плюсы:

Легкая маневренность и управление
Легкий руль
Даже тяжелые машины, может управлять, любой водитель

Минусы:

ГУР забирает мощность у двигателя, потому что присутствует ременная передача
Сложный и дорогой ремонт
Усложненное строение
Может течь, когда уходит жидкость, ездить становится сложнее в двойне
Сделать самому навряд ли получится
Присутствует жидкость в работе, которую также нужно менять

Если подвести итог, то гидроусилитель действительно облегчил работу водителей, особенно тех кто постоянно за рулем «большегрузов». Также стоит отметить, что этот узел сейчас является достаточно прочным, может ходить долгие тысячи километров, ТОЛЬКО обязательно стоит обращать внимание на состояние пыльников.

В этой статье я лишь затронул край айсберга, под название ГУР, скоро будет большая статья, где разберем его основательно.

Рулевая рейка с ЭУРОМ

Следующий вид (на данный момент, он якобы самый совершенный из оппонентов) – рулевая рейка с ЭУРОМ, электрическим усилителем руля. Как уже становится понятно, здесь применяется технология, которая сопряжена с электричеством, а не с гидравликой.

Как работает:

Знаете, как мне кажется технология более совершенная, хотя бы, потому что здесь почти сохранили первозданную рейку, в ней нет поршней и различных насосов.

ИТАК: Есть основной ваш, с набором зубьев и червячный вал, который передает усилие от руля. Так вот на червячный вал устанавливается шестерня, которую в свою очередь крутит электрический двигатель.

На руле есть специальные считывающие датчики, когда вы отклоняете руль, датчики передают на ЭБУ отклонение, а в свою очередь ЭБУ посылает сигнал на электроусилитель и он помогает вам поворачивать руль в ту или иную сторону. Вот так вот все просто.

Положительные моменты:

Отбора мощности от двигателя почти нет, либо она минимальна
Узел очень компактный
Просто ремонта, по сути это обычный электродвигатель
Нет никаких жидкостей
Может работать в нескольких режимах, например — город, трасса
Также как и гидравлический оппонент облегчает управление
Намного лучше работают с современными системами безопасности

Отрицательные моменты:

Присутствует электроника, она то и является слабым звеном, зачастую ломается не сам электродвигатель, а именно сопутствующая электроника
Есть большая нагрузка на генератор. Поэтому в моделях с ЭУРАМИ применяют генераторы мощнее
Эти виды отличаются капризностью к водной среде. Это и понятно, ведь электричество, поэтому нужно следить за состоянием чехлов и вообще корпуса

В любом случае, это еще один шаг вперед, конечно ГУРЫ сейчас ставят массово, но как мне кажется, рано или поздно все производители перейдут на ЭУРЫ, просто потому что это технология более прогрессивная и позволяет настраивать усилители более гибко. Хотя и у реек с гидроусилителем тоже много положительных моментов.

Сейчас смотрим небольшое видео, виды рулевых реек.

Проголосуйте, пожалуйста, что вы считаете лучше на данный момент ГУР или ЭУР

НА этом все, читайте наш АВТОБЛОГ, подписывайтесь на канал в YOUTUBE.

Виды рулевых реек. Причины стука рулевой рейки

Прогресс не стоит на месте, и на смену червячному рулевому механизму пришёл реечный, который быстро завоевал популярность у всех мировых автопроизводителей. По сравнению со своим предшественником он имеет меньшее количество составных частей, подверженных износу, что положительно сказывается на надёжности. Кроме того, автомобиль с таким рулевым механизмом обладает более острым управлением, а это означает улучшенную безопасность вождения и множество позитивных эмоций у водителя.

Срок службы рулевой рейки (при регулярном техобслуживании) составляет около 100 000 км пробега. Со временем, по мере износа, появятся неисправности, в том числе и самая распространённая – стук в рулевой рейке. Устранение неполадки лучше доверить сервисному центру, а вот определить причину можно самостоятельно. Но прежде чем мы расскажем вам, как провести диагностику своими руками, давайте подробнее рассмотрим строение этого механизма, его разновидности и почему стучит рулевая рейка.

Из чего состоит рулевая рейка

Простейшая механическая рулевая рейка имеет следующую конструкцию: в картере особой формы смонтирован гофрированный чехол; там же на нескольких подшипниках стоит шестерня вала рулевого управления, приводимая в движение рулём через вал, а к ней с помощью пружины прижата зубчатая рейка (пружина нужна, чтобы между шестернёй и рейкой не было зазора).

устройство рулевой рейки с гидроусилителем

В настоящее время наибольшую популярность обрели 3 типа рулевых реек. Их главное отличие друг от друга – это то, как работает сам механизм.

Виды рулевых реек

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).

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.

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.

Причины стука рулевой рейки

Причинами появления стука в рулевой рейке могут быть:

Ослабленные крепёжные соединения.
Износ опорной втулки.
Образование люфта в подшипниках.
Износ зубцов рейки.
Поджимной сухарь соприкасается с корпусом рулевой рейки по причине изнашивания антифрикционной накладки.

Как самостоятельно определить причину стука в рулевой рейке?

Можно провести диагностику на СТО или сделать это своими силами. Во втором случае последовательность действий будет следующей:

Найдите ассистента, который будет вам помогать. Одному осмотреть рейку невозможно;
Убедитесь, что мотор не работает, поставьте машину на «ручник» и попросите ассистента сесть на место водителя;
Залезьте под машину и найдите рулевую рейку, затем скажите ассистенту, чтобы он покрутил руль влево-вправо;
Если рейка с ГУР, оцените состояние шлангов на предмет протечек. Также проверьте уровень жидкости и её прозрачность;
Проверьте, не повреждены ли пыльники, а также нет ли где-нибудь подтёков смазки;
Если по итогу выполнения двух предыдущих пунктов нареканий нет, прислушайтесь, откуда исходит стук. Скорее всего, дело в подшипниках или износе зубцов рейки. Рулевую рейку придётся снимать и перебирать, а то и менять целиком;
Теперь можно переходить к ремонту повреждённого узла своими силами или отправляться в автосервис.

Как защитить рулевую рейку от поломки

Рекомендации на этот счёт очень просты:

Не крутите, руль до упора – оставляйте небольшой запас хода.
Осторожно двигайтесь по плохим дорогам. Попадание колеса в яму на большой скорости может повредить рулевую рейку.
Если автомобиль оснащён ГУР, следите за жидкостью в нём, а конкретнее за её уровнем и цветом. Также не забывайте вовремя менять жидкость.
Контролируйте состояние пыльников. Если есть сомнения в их герметичности – сразу меняйте.

Сколько стоит ремонт рулевой рейки?

Стоимость рулевой рейки для ВАЗов – около 130$. Для машин зарубежного производства расценки заметно больше: от 200 до 500$. Такие цены справедливы для рулевых реек без сопутствующих комплектующих: ГУР и тяг с наконечниками. Рулевая рейка в сборе стоит гораздо дороже: для ВАЗов от 230$, а для иномарок от 1000$ и больше (в зависимости от класса автомобиля).

Если вы не будете менять рулевую рейку своими силами, а обратитесь в автосервис, то к суммам выше придётся прибавить стоимость работы специалистов.