Рулевая рейка: устройство, схема, принцип работы, неисправности и их признаки

Устройство рулевой рейки

Это несложный механизм, который обладает следующими составляющими:

• Руль, который находится в кабине. Используется, чтобы задать автомобилю направление движения.
• Рулевой вал. Это металлический стержень, который оснащен специальными пазами. Они называются шлицами. С их помощью с одной стороны крепится руль, а с другой производится крепление к рулевой колонке.
• При создании рейки используются шестерня и сама рейка. При производстве используется специальный легкий сплав повышенной прочности.
• Рулевая тяга – это металлические стержни, у которых с одной стороны есть резьба, а с другой шарнир с резьбой.
• Рулевой наконечник оснащен шарниром с резьбой.

Это все составляющие рулевой рейки. Правда, еще в него можно отнести демпфер. Это двухсторонний амортизатор. Его цель заключается в снижении вибрации во время движения. Таким образом, удается снизить негативное воздействие на весь механизм. Не на всех машинах он есть, но на внедорожниках его устанавливают по умолчанию. Это связано с тем, что эти машины часто передвигаются по плохим дорогам.

Принцип работы

Базовая схема устройства рулевой рейки с гидроусилителем изображена на рисунке:

Во время работы двигателя внутреннего сгорания вращается привод масляного насоса гидроусилителя руля, кинематически связанного с коленвалом. Если рулевое колесо находится в центральном положении, масло рециркулирует по гидравлической системе без усилий через обратный клапан. Торсион, выполняющий роль следящего механизма, откликается на поворот руля. Оно приводит в действие золотник распределителя. Он сообщает основной нагнетающий канал с правой либо левой полостями силовых цилиндров. Последние помогают поворачивать колеса автомобиля.

В крайних положениях рулевого колеса предохранительные клапана предотвращают излишнее давление в системе, перепуская масло в рециркуляционный канал.

В электрогидроусилителях руля установлен электроклапан, контролируемый электронным блоком управления (ЭБУ). ЭБУ ГУР, руководствуясь показаниями датчиков угла поворота рулевого колеса, скорости автомобиля, коленвала, регулирует закрытие клапана. Тем самым, в зависимости от скорости автомобиля, других показателей регулируется степень усиления ГУР, контролируется информативность рулевого

Виды рулевых реек

1. «Механические» рулевые рейки первыми появились на машинах и еще встречаются в некоторых новых машинах эконом-сегмента. Тут колеса поворачивает сам водитель, с силой налегая на рулевое колесо. Зубчатая шестерня приводит в движение зубчатую рейку, двигая влево или вправо рулевые тяги.
2. Рулевая рейка с гидроусилителем. Здесь на помощь водителю приходит гидравлический насос, работающий от двигателя. Он двигает рулевую рейку с помощью масла.
3. Рейка с электроусилителем. Вместо масла тут работает электромотор, который может быть установлен на рулевом валу, на шестерне рулевого механизма или на зубчатой рейке.

Механическая

По сути механическая рулевая рейка представляет собой простейший механизм, все вариации в котором происходят только благодаря физической силе водителя. Однако ошибочно думать, что при такой реализации водителю будет необходимо прикладывать слишком много физической силы – эту проблему можно решить благодаря переменному передаточному числу.

Его особенность в том, что количество зубьев варьируется при переходе от центра к краям. Эта особенность помогает избавиться от слишком больших поворотов на скорости, в то же время физически облегчает поворот руля при медленном движении, или когда автомобиль стоит.

Отличие рулевой рейки с гидроусилителем (ГУР) от предыдущей заключается в том, что ГУР облегчает поворот руля. Достигается это следующим образом: в самом гидроусилителе есть масло. Оно, под давлением насоса ГУР, увеличивает усилие во время поворота и облегчает водителю сам физический процесс.

Основное преимущество такого вида механизма не только в том, что водитель меньше устает физически, но и в повышенной безопасности движения. Последняя достигается тем, что ГУР возьмет на себя нагрузку при попадании колеса в яму и руль среагирует на это более плавно. С другой же стороны, ГУР снижает чувствительность автомобиля водителем, что может привести к непредвиденным маневрам. Тем не менее, именно такой вид механизма чаще всего используется в современных автомобилях.

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.

Гидравлическая (ГУР)

Отличие рулевой рейки с гидроусилителем (ГУР) от предыдущей заключается в том, что ГУР облегчает поворот руля. Достигается это следующим образом: в самом гидроусилителе есть масло. Оно, под давлением насоса ГУР, увеличивает усилие во время поворота и облегчает водителю сам физический процесс.

Основное преимущество такого вида механизма не только в том, что водитель меньше устает физически, но и в повышенной безопасности движения. Последняя достигается тем, что ГУР возьмет на себя нагрузку при попадании колеса в яму и руль среагирует на это более плавно. С другой же стороны, ГУР снижает чувствительность автомобиля водителем, что может привести к непредвиденным маневрам. Тем не менее, именно такой вид механизма чаще всего используется в современных автомобилях.

Электрическая (ЭУР)

Устройство электрической рулевой рейки отличается от ГУРа тем, что усилителем в данной системе является электромотор. Он может быть встроенным в колонку руля, располагаться на рулевом валу либо быть совмещенным с самой рейкой. Первый вариант наиболее опасен, так как может привести к полной блокировке руля. Поэтому на дорогих автомобилях используется третий вариант размещения электрического усилителя.

Данный тип обладает рядом преимуществ, таких как:

• высокий коэффициент полезного действия;
• экономия топлива;
• высокая надежность и безопасность при движении;
• проста обслуживании;
• независимость работы механизма от погодных условий и окружающей среды.

Основными признаками неисправности электрических реек являются:

1. Заклинивание или приклинивание рейки

. Такая неисправность обычно связана с повреждением пыльника. В таком случае в область зубьев попадает пыль, которая в смеси с влагой превращается в прекрасный абразив, который с каждой минутой движения (особенно в городском цикле) потихоньку «съедает» зубья. Через несколько тысяч километров пробега зубья стираются настолько, что результат виден без микроскопа. Выход из ситуации один: замена.

2. Увеличение требуемого усилия на руль
. В системах с параллельным приводом частой причиной такой неисправности является износ ремня. Это может являться следствием попадания влаги в механизм либо установкой некачественного ремня после проведения регламентных работ. Опять же приговор: замена ремня.

3. Механический шум, гул при повороте руля
. Шуметь в области руля может, скорее всего, электропривод. В любом, случае, его необходимо демонтировать. Основная причина механического гула двигателя – износ подшипников. Если принято решение о демонтаже электропривода, то лучше сразу провести весть комплекс регламентных работ с ним.

4. Неправильный «отзыв» на поворот руля
. То есть, движения рейки не соответствуют повороту руля. Здесь возможны два варианта: отказ датчиков (или электропроводки к ним) и неисправность электронного блока управления. В первую очередь, необходимо выполнить компьютерную диагностику. Если она ничего не покажет, то можно попробовать «подбросить» заведомо исправный блок управления.

Ремонт блока управления электроусилителя ремня дело хлопотное. Если слетела прошивка, то найти ее практически невозможно, разве что, у профессионалов своего дела.

Электрогидравлические

Ознакомившись с устройством рулевых реек с гидроусилителем, а также изучив слабые стороны ГУР и достоинства ЭУР, никого не удивит появление гибридной системы рулевого управления.Примерно понимая, как устроена рулевая рейка, эксплуатируемая с гидроусилителем и электроусилителем, можно также понять и суть электрогидравлической системы.

Фактически появление электрогидравлической рейки стало логическим продолжением обычной классической гидравлики. Как и в случае с ГУР, основным рабочим компонентом узла остаётся гидравлическая жидкость, перекачивая насосом. Вопрос лишь в том, как именно приводится в движение этот насос.

В обычных гидроусилителях помпа, перекачивающая гидравлическую рабочую жидкость, функционировала от главного двигателя. В этом проявлялась одна из проблем ГУР, которая привела к появлению сразу нескольких объективных недостатков. Потому инженеры решили устранить этот недочёт, установив отдельный электродвигатель для работы насоса. Теперь ДВС из системы исключили.Такое нововведение позволяет говорить о новом виде рулевой рейки электрогидравлического типа.

Внедрение электрического мотора для работы насоса устранило недостатков в виде низкой информативности и отсутствия обратной связи. На практике работу электрогидравлической рейки можно описать примерно следующим образом. По мере увеличения скорости движения автотранспорта электромотор создаёт меньшее давление. Это позволяет делать рулевое управление достаточно жёстким при высокой скорости, создавая более безопасные условия движения.

Преимущества и недостатки

Если подводить общий итог по всем разновидностям рулевых реек, можно выделить несколько сильных и слабых сторон подобных систем.

К преимуществам можно отнести следующие моменты:

• конструкции всех типов занимают мало места, они компактные и достаточно простые;
• многие неисправности можно решить своими силами, избегая дополнительных трат на услуги автосервисов;
• рулевые рейки с гидроусилителем, электроусилителем и обычного механического типа обладают небольшим весом;
• при грамотной эксплуатации не требуется постоянный уход и частое обслуживание;
• системы обеспечивают точное управление, поскольку колёса прекрасно слушаются руля;
• стоимость всех видов усилителей небольшая, а потому ремонт рулевых реек обходится сравнительно дёшево.

Но параллельно не стоит упускать тот момент, что неровности дороги могут ощутимо передаваться на руль. А это создаёт определённый дискомфорт для водителя. Также автовладельцу всё же приходится заниматься профилактическим обслуживанием, проверяя уровень жидкости, подтягивая соединения, инспектируя состояние трубок, уплотнителей и пр. Рулевые рейки относятся к категории достаточно надёжных узлов автотранспортного средства.

При этом срок службы или эксплуатационный период зависит от целого ряда фактора. А именно:

• условия эксплуатации;
• стиль вождения;
• условия хранения и содержания машины;
• качество сборки;
• используемые детали;
• качество проведённого ремонта;
• наличие коррозии и ржавчины.

Если постоянно держать автомобиль в условиях повышенной влажности и сырости, свою роль сыграет процесс образования коррозии, которая с лёгкостью сможет разрушить рулевую рейку с течением времени. Также на состояние РР негативно влияет частая езда по кочкам, ямам и всевозможным неровностям. Постепенно они снижают ресурс узла, провоцируют усталость металла и в результате рейку приходится менять или частично ремонтировать.

Применительно к легковым автомобилям, именно реечные рулевые механизмы остаются наиболее востребованными и актуальными. Объясняется это простотой конструкции, малой стоимостью механизмов, а также их небольшими размерами. Пока лучшей альтернативы для категории легковых машин не предусмотрено.

Признаки неисправности

Исправность рулевого управления  – это залог безопасного вождения автомобиля, поэтому необходимо следить за его состоянием. Это не значит, что перед каждой поездкой нужно проводить тщательную проверку, ведь поломка происходит не вдруг. Существуют признаки неисправности рулевой рейки, по которым можно судить о необходимости ремонта.

1. Стук, проявляющийся при езде по мелким неровностям, уменьшающийся при повороте руля в крайние положения.
2. Отсутствие усилий при вращении руля.
3. Усилие на руле исчезает в центральном положении.
4. Самопроизвольное вращение рулевого колеса.
5. Руль не возвращается или плохо возвращается в центральное положение при выходе машины из поворота.
6. Повышенная чувствительность автомобиля (его бросает в сторону при незначительном повороте руля, угол поворота колес не соответствует углу поворота рулевого колеса).
7. Постоянное падение уровня жидкости в бачке гидроусилителя, а также ее появление в пыльниках рулевых тяг.

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 авто

Ремонт рулевой рейки своими руками

Лада гранта ремонт рулевой рейки. Реставрировать рулевую рейку нужно своевременно, иначе придется полностью менять весь узел. В ходе ремонта мы очистим детали от грязи, заменим изношенные запчасти на новые или восстановленные, проверим работоспособность узла.

Итак, мы сопоставили свои возможности с силами и предстоящими трудозатратами и пришли к выводу, что будем ремонтировать рулевой редуктор сами. Нам понадобятся следующие запчасти и инструменты:

• ремонтный набор для редуктора (стоит порядка 2100-2800 рублей, содержит резиновые уплотнители и втулки из фторопласта с кольцами);
• пыльники с хомутами (цена около 630 рублей);
• набор гаечных ключей;
• специальные приспособления для разборки и сборки узла.

Для снятия редуктора делаем следующие шаги:

• подкладываем под переднюю часть автомашины подставки, демонтируем колеса;
• специальным съемником выпрессовываем рулевые наконечники из цапф поворотного кулака;
• демонтируем теплозащитный экран рулевого редуктора;
• если авто с гидроусилителем, то отворачиваем шланги подачи и обратной подачи масла, подставляем под них посуду для сливания жидкости;
• если авто с электроусилителем, то снимаем индикатор положения рулевого вала или отключаем разъем;
• отворачиваем болты, которые прикрепляют рулевой редуктор к моторному щиту или подрамнику;
• ослабляем стяжной болт карданного соединения ремонтируемого узла с рулевым валом;
• высвобождаем шлицевое соединение, подтягивая редуктор по направлению рулевого вала;
• вынимаем редуктор через колесную арку.

Если препятствует подрамник, то отворачиваем лишь задние болты и опору мотора, затем отводим подрамник вниз. После высвобождаем рулевой редуктор. То есть, в определенных машинах полное снятие подрамника не требуется.

Для разбора и сбора рулевого редуктора необходимо обеспечить чистоту в помещении. Иначе внутрь проникнут частицы песка или пыли, что вызовет скорый износ поверхностей и сальников:

1. Отмечаем положение зубчатого штока или замеряем его выступ из корпуса с обеих сторон. Это поможет на определенном этапе корректно собрать узел.
2. Также обозначаем положение регулировочной гайки.
3. Фиксируем механизм в слесарные тиски, не зажимая чересчур сильно, так как корпус из хрупкого алюминиевого сплава может погнуться или разрушиться. Если тисков нет, то будем разбирать рейку на чистом листе плотного материала.
4. Снимаем хомуты и стягиваем пыльники рулевых тяг.
5. Крепко фиксируем корпус редуктора и рожковым ключом откручиваем рулевые тяги.
6. Отворачиваем контргайку и гайку регулировочного устройства, при этом отмечая количество витков. Это необходимо, чтобы в процессе сборки вернуть прижимную втулку в естественное положение.
7. Достаем из посадочного гнезда прижимную втулку и шайбы.
8. Специальным ключом отворачиваем корпус или гайку вала привода, вынимаем вал из корпуса.
9. Вытаскиваем зубчатый шток редуктора.
10. Извлекаем из корпуса рулевого редуктора уплотнительные манжеты, втулки и кольца из фторопласта.

Смотрим, в каком состоянии корпус, зубчатый вал и прочие запчасти. Поверхность вала не должна иметь дефектов. Любой изъян зубьев и места штока, соприкасающегося с втулками, сальниками и кольцами, в том числе заусенцы, риски и ржавчина, может спровоцировать скорую амортизацию уплотнений и протечку рулевого редуктора.

Косые зубья шестеренки вала привода не должны быть покрыты трещинами, заусенцами, сколами и следами глубокого износа. Если поставить вал с подобными дефектами, то при движении он заклинит рулевую рейку. Исследуем прижимную втулку на предмет гладкости, отсутствия задиров и продавливаний. Если деталь повреждена, то ее придется докупать, если в ремкомплекте она отсутствует.

Замена пыльника рулевой рейки своими руками

В первую очередь необходимо приобрести новые пыльники взамен вышедших из строя и хомуты для их фиксации. Из инструмента понадобятся:

• автомобильный домкрат;
• подставки под кузов автомобиля;
• набор гаечных ключей, отвёртки, молоток, плоскогубцы;
• смазка для шарниров.

Когда меняется пыльник рулевой рейки, обычно меняют хомуты крепления защитного чехла. Работу желательно проводить на холодном двигателе, в противном случае можно обжечь руки. После подъёма машины домкратом, обязательно установите для страховки подставки. Это позволит избежать произвольного опускания машины. Автомобили ВАЗ с передним приводом имеют рулевую рейку и два наконечника, а вазовская «классика», например 2107, уже четыре наконечника и продольную штангу с защитными чехлами.

Для удобного проведения замены следует обеспечить доступ к механизму. На ВАЗ этому препятствует защитный чехол рейки от выпускного коллектора. Также будет мешать адсорбер, который придётся снять.

Может возникнуть проблема снятия хомутов его крепления. Они не дорогие, поэтому многие владельцы их просто перекусывают, а при сборке устанавливают новые. Далее порядок действия будет примерно таким:

• в работу вступают молоток с отвёрткой и плоскогубцы. С их помощью удаляется контровочный шплинт рулевой тяги;
• после этого ключом на 22 или головкой отворачивают гайку на ней, и снимают с механизма;
• пыльник порвался и его нужно удалить. Для этого с правой стороны механизма снимают крепление рулевой рейки. Он крепится двумя гайками, которые откручивают;
• теперь имеется возможность снять повреждённый пыльник для замены.

Перед установкой новой детали обязательно следует тщательно очистить открывшуюся часть рулевой рейки от попавшей туда грязи и заложить новую смазку. Смазка также несколько облегчает установку нового чехла.

Необходимо обратить внимание на правильность установки пыльника, чтобы он не перекрутился. Иногда рулевое колесо проворачивается, это не даёт возможности для установки наконечника на своё место, следует немного его провернуть и тяги займут свои места в рулевой рейке.

Далее на винтовую часть наворачивают гайку, затягивают её гаечным ключом, контрят шплинтом, разгибают его усики отвёрткой. После того как гайка затянута, устанавливают рейку на своё место, ставят крепление и затягивают. Заодно проверяют хомут с левой стороны механизма, при необходимости дожимают гайки. Далее можно ставить на место снятые детали.

Пользуясь тем что автомобиль поднят и частично разобран, проверяют тяги, их состояние и целость защитных чехлов. Если заметны малейшие повреждения, пыльники замените, иначе придётся менять тяги целиком.

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.

 Полезные советы

Во избежание полной поломки механизма и сохранении безопасности водителя и пассажиров проводится соответствующая диагностика. В принципе, проверка должна быть пройдена при малейшем изменении в работе, либо после того, как автомобиль преодолеет соответствующий пробег.

Некоторые действия водитель может выполнить самостоятельно. Так, например, можно проверить пыльник и при необходимости очистить или заменить его. Время от времени следует менять сальники, так как он часто подвергается износу в следствие механической нагрузки. Чаще же всего необходимо подтянуть рейку, чтобы избавиться от неисправностей. Для этого используется регулировочный болт, который подтягивается специальным ключом до необходимого состояния.

Иногда, в случае неисправности лучше обратиться на СТО или в сервисный центр. Ведь знающему человеку лучше известна конструкция автомобиля, а это значит, что он может выполнить свою работу более качественно.

Рулевая рейка – одна из важных частей автомобиля. Несмотря на то, что ее конструкция неизбежно меняется из-за технического прогресса, основной принцип действия пока остается одним и тем же. Автолюбителям настоятельно рекомендуется следить за ее состоянием, так как это не только продлит срок ее службы, но и сделает вождение более безопасным.

История создания рулевого усилителя

Первые представители четырехколесного транспорта имели примитивное рулевое управление. Поворотные колеса были закреплены на одной балке, которая крепилась к кузову только в центральной части на шарнире – по принципу гужевого транспорта.Такой механизм не давал возможности самоходным телегам быть маневренными, а радиус разворота был настолько огромным, что полностью развернуться автомобиль мог где-то на площади. Кроме того, для выполнения поворота не требовались усилители рулевого механизма.

Со временем в систему рулевого механизма вносились коррективы, чтобы максимально уменьшить угол разворота авто. Чтобы облегчить задачу для водителя (с каждым разом изобретение делало поворот руля более тугим) разрабатывались всевозможные варианты, начиная от увеличения диаметра самого руля до внедрения в систему разных типов зубчатых передач.

В результате многолетних проб и ошибок инженерами был сделан вывод, что схема рулевой рейки – золотая середина между простотой, доступностью и усилением крутящего момента, поступающего от руля. К тому же такое устройство совместимо с усилителями рулевого управления.