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.

Устройство рулевой рейки

17.07.2017 Автор: Мастер Сервис 9257

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.

Устройство и принцип работы рулевой рейки

Рулевая рейка – важный элемент устройства автомобиля. Он обеспечивает синхронный поворот передних колес вслед за поворотом руля водителем. Другими словами – это элемент, который передает угол поворота руля на колеса в нужную сторону. Знать устройство и принцип работы необходимо каждому водителю, так как в случае неисправности в работе этого элемента под угрозу может быть поставлена безопасность водителя и пассажиров.

Типы, схемы и устройства рулевых реек

Основные детали рулевого управления:

1. Руль. При помощи этого устройства водитель задает угол поворота автомобиля.
2. Вал руля. Он представляет собой стержень, который с одной стороны крепится к рулю, а с другой – к рулевой рейке.
3. Непосредственно рулевая рейка. Она представляет собой своего рода узел, к которому крепится шестерня. С ее помощью передается движение руля.
4. Рулевые тяги – стержневидные детали, имеющие резьбу. Они крепятся к рулевым наконечникам и являются одним из последних звеньев, передающих поворот на колеса.
5. Ну и, собственно, сами наконечники.

В зависимости от того, каким образом поставлен принцип реализации работы рулевой рейки, различают три основных вида такого механизма. Основное их различие в устройстве и принципе действия. У современных автомобилей встречаются следующие виды.

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.

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.

Принцип работы

Рассмотрим принцип работы рулевой рейки с ГУР. При повороте рулевого колеса в какую-либо строноу, усилие, прилагаемое водителем, проходит к шестерне. Сама шестерня состоит из множества зубчиков, которые передают момент поворота непосредственно на рейку руля. Последняя под этим действием перемещается влево или вправо. Также с ней перемещается и тяга, поворачивающая ступицу. На последней и крепится колесо. В результате этого получается синхронный поворот обеих колес автомобиля.

Если рейка дополнительно укомплектована усилителем гидравлическим или электрическим, то естественно сила на рейку будет увеличиваться. Ниже на видео подробно о рулевых рейках с ГУРом.

Преимущества и недостатки

Рейки руля сегодняшних автомобилей чаще всего оснащены усилителями: гидравлическим или электрическим. Но это не лишает их полностью всех «минусов». Но сначала о «плюсах».

Основные преимущества:

1. Простая конструкция и малые габариты и вес.
2. Простота в обслуживании.
3. Хорошая послушность при управлении.

Недостатки:

1. Передает удары от неровного дорожного покрытия на руль, хоть устройства с ГУР смягчают эти удары.
2. При выработке появляются люфты, создавая стук и шум.

Основные неисправности

После долгой эксплуатации рулевая рейка может работать некорректно. При этом могут возникать следующие признаки неисправности:

1. Колесо стучит при поворотном маневре – часто это вызвано износом рулевых наконечников.
2. Возникает люфт между рейкой и приводной шестерней.
3. Усложняется процесс контроля автомобиля.
4. Деформация кожуха (пыльника).
5. Поломка зубов.
6. Руль вращается произвольно.

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.