О чем речь? Устройство рулевого управления включает в себя колесо, руль, усилитель, приводы и механизм передачи крутящегося момента на ходовую часть. Вместе элементы работают как слаженный механизм, и выход из строя любого из них может сделать машину неуправляемой.
На что обратить внимание? Устройства рулевого механизма и усилителей подразделяются на виды. Первые бывают реечными, червячными и винтовыми. Усилители бывают на гидро-, пневмо- и электроприводе. Любой из этих узлов может выйти из строя, а водителю нужно разбираться в признаках неисправности.
В этой статье:
Устройство рулевого управления
Устройство рулевого управления автомобиля включает в себя следующие части:
- Рулевое колесо (руль) используется водителем для непосредственного управления колесами передней оси ТС. На современных моделях на руле также располагаются кнопки управления вспомогательными системами, фронтальная подушка безопасности.
- Рулевая колонка. Обеспечивает передачу усилия от руля непосредственно на рулевой механизм. Выглядит как вал с шарнирными креплениями. Для безопасности колонка также может оснащаться устройствами складывания и блокировки. На ней же обычно находится замок системы зажигания двигателя, кнопка включения дворников, клавиши управления осветительной салонной системой.
Устройство рулевого управления
- Рулевой механизм. Обеспечивает передачу усилия, создаваемого водителем на рулевом колесе, на рулевой привод передних колес. Его устройство включает в себя редуктор с определенным передаточным отношением. Также механизм сопрягается с колонкой посредством карданного вала рулевого управления.
- Рулевой привод. Включает в себя тяги, наконечники, рычаги, обеспечивающие переход усилия от рулевого механизма на поворотные кулаки передних колес.
- Усилитель рулевого управления. Обеспечивает увеличение усилия, оказываемого водителем на рулевой механизм за счет мускульной силы, облегчая поворот руля.
- Дополнительные узлы (амортизатор управления, или демпфер), электронные системы.
Работа рулевого управления в значительной степени зависти от конструкции, высоты и жесткости подвески автомобиля.
Виды рулевого управления
Устройство рулевого управления ТС представляет собой, по сути, механический редуктор. Различают червячный, реечный, винтовой механизм. Для правостороннего и левостороннего положения рулевой системы конструкция идентична. Работа системы подчиняется следующим закономерностям:
- Направление усилий на привод. Возрастание сил, которые обеспечивают поворот колес передней оси.
- Возврат колес в штатное положение, когда нагрузка на них отсутствует.
Рассмотрим основные типы рулевых механизмов.
Реечный
Этот тип механизма очень часто можно встретить на новых ТС. Конструкция включает в себя шестерню и спряженную с ней рейку, которая смещается влево и вправо при вращении рулевого колеса. Рейка постоянно сочленена с рулем и при его вращении обеспечивает порот в нужную сторону.
Такой механизм хорошо подходит для переднеприводных ТС, у которых устанавливается независимая подвеска рулевого управления. Качество работы подвески снижается под высокой нагрузкой и при езде по неровной дороге. К преимуществам такой конструкции следует отнести высокий КПД и жесткость.
Реечный
Червячный
Данная конструкция включает в себя так называемого червяка, который часто именуют глобоидным, а также рулевой вал и ролик. При повороте рулевого колеса ролик перемещает червяка по периметру, что приводит к колебаниям сошки и смене положения тяг.
Такая система управления лучше подходит для автомашин, которые эксплуатируются в сложных условиях, для внедорожников, специальной техники. Конструкция достаточно сложна и требует периодической диагностики и обслуживания. Стоимость ее выше, чем у реечных аналогов.
Отметим, что червячный механизм очень часто применяется на автомобилях российского производства.
Червячный
Винтовой
Этот механизм включает в себя следующие части:
- Винт на руле.
- Гайки, перемещающиеся по винту.
- Зубчатая рейка и зубчатый сектор.
- Сошка.
Конструкция винтовой системы очень похожа на червячный механизм. При сравнении этих типов можно отметить, что винтовая система имеет меньшую устойчивость и сниженный КПД. Обычно она используется на люксовых авто и грузовой технике.
Обратите внимание. Винтовой механизм отличается креплением винта и гайки шариковыми подшипниками, что уменьшает трение и продлевает срок службы всей конструкции.
Винтовой
Отличительные черты рулевого управления грузовиков
С учетом выполняемых функций общее устройство рулевого управления может быть нескольких видов:
- Активное (AFS, или active front steering) и динамическое. Обеспечивает автоматическую корректировку передаточного отношения в зависимости от угла поворота колес на скользком дорожном покрытии и при высокой скорости движения ТС. В AFS используется планетарный механизм, а в динамической СРУ – волновая передача.
- Адаптивное (DAS, или direct adaptive steering). Помогает водителю совершать маневры на малых скоростях, например во время парковки, а при наборе скорости не чувствовать дискомфорт от жесткого сочленения руля с колесами. СРУ осуществляет подстройку под каждый режим эксплуатации авто, ее работа обеспечивается датчиками усилия на колеса и угла поворота руля.
- Servotwin. Интегрированная электрогидравлическая конструкция, спроектированная концерном Bosch. Обеспечивает управление задними колесами. Помогает без труда совершать маневры на большегрузной технике, автобусах. Момент вращения регулируется в зависимости от скорости езды. Servotwin включает в себя помощника курсовой устойчивости, который позволяет водителю не отклоняться от траектории движения по своей полосе проезжей части. При низкой скорости эта же система позволяет выдерживать безопасную дистанцию до двигающегося впереди транспортного средства.
Отличительные черты рулевого управления грузовиков
Виды усилителей рулевого управления
Усилители рулевого механизма начали появляться в 1930-е годы, причем первоначально их использовали на грузовых авто. В то время устройство и работа рулевого управления требовали от водителя значительных усилий, поэтому в кабине также находился помощник, который среди прочего помогал поворачивать колеса при прохождении крутых поворотов и возрастании нагрузки на ось. Таким образом, управление фактически выполнялось в четыре руки.
Пневматический
В таких усилителях использовалась давление сжатого воздуха. Система работала всего в двух режимах – включено/выключено, поэтому управление ТС было нелегким делом, и поведение автомобиля мог предугадать только опытный шофер. При небольшом повороте руля колеса никак не реагировали, а на крутых поворотах руль мог вырываться из рук, колеса начинали крутиться сами по себе, особенно при прохождении неровного участка дороги.
Гидравлический
В 1950-е годы на смену пневматическим усилителям приходят гидравлические, которые не имеют недостатков, свойственных устройствам предыдущего поколения. Насос обеспечивает нужное давление, распределитель сопряжен с рулевыми валом и контролирует угол поворота руля. От сопротивления зависит объем смазки, которая поступает к вспомогательному устройству для порота механизма. Гидравлический усилитель нечувствителен к неровностям на дороге и оказывается эффективным даже при проколе камеры колеса.
Основной недостаток гидравлического усилителя руля – сложность конструкции, а также потери мощности двигателя. Дело в том, что работа система сильно зависит от частоты вращения коленчатого вала, и на невысокой скорости усилитель может заедать, при этом устройство работает непрерывно, приводя к бесполезной потере почти 7 % мощности мотора.
Если водитель может и не обращать внимания на эти недостатки, то для инженера они создают настоящую головную болью, заставляя повышать номинальную производительность мотора. Кроме того, обслуживание такой системы очень сложное, нужно постоянно контролировать количество жидкости, герметичность, также вся конструкция имеет значительный вес.
Электрогидроусилитель
Конструкция в целом похожа на гидравлические системы, однако насос приводится в движение не двигателем, а отельным электромотором. В результате исключается зависимость работы усилителя от режима функционирования ДВС. Управление усилителем выполняется электронным блоком в автоматическом режиме.
Электроусилитель
Такой тип усилителя используется на большинстве современных авто. Конструкция намного проще, легче и надежнее, чем гидравлический механизм. Электромотор, находящийся на рулевой колонке, поворачивает рулевое колесо до необходимого угла. Управление осуществляется при помощи электронного блока, обрабатывающего информацию от множества датчиков.
Впрочем, некоторые водители жалуются, что такой усилитель дает искусственное усилие, снижая комфорт вождения ТС. Тем не менее сегодня инженеры сосредоточены на развитии именно конструкции данного типа.
Электроусилитель
Причины и диагностика неисправностей рулевого управления
Неисправности системы рулевого управления являются одними из наиболее сложных и опасных, особенно если они начинают проявляться во время движения авто. Разберем проблемы, которые встречаются на системах с реечным управлением.
В ходе эксплуатации ТС изнашиваются роликовые подшипники, вал сошки, червяк, регулировочный винт. В результате возникают зазоры, которые могут вызывать стуки и щелчки при движении авто по дороге. В тяжелых случаях может нарушаться управляемость, что особенно сильно проявляется при прохождении крутых поворотов. Зазоры проявляют себя увеличением люфта, то есть свободного хода рулевого колеса при его повороте, далее увеличивается длина перемещения червяка. Указанные дефекты можно ликвидировать путем регулировки винта.
На практике встречаются несколько распространенных причин неисправностей. Первая – езда по неровному дорожному покрытию. Далее следуют некачественные детали, используемые при ремонте, неквалифицированное обслуживание. Любой из этих факторов может вызвать неполадки, требующие пристального внимания водителя и скорейшего устранения.
Когда сильно стираются шарнирные соединения наконечника тяги, на эту неисправность явно указывают сильные щелчки при повороте руля и прохождении порота. Также стуки могут быть следствием поломки шаровой опоры.
В случае износа шарнира на наконечнике тяги, повреждения подшипника вала возникает биение на рулевом колесе. При повреждении тяги или передающей пары возникает чрезмерный свободный ход на рулевом колесе.
Ремонт неисправностей подобного рода сводится к уменьшению люфта рулевого колеса, увеличению точности передачи усилия на механизм, повышению скорости реакции механизма на манипуляции водителя. Механик в ходе обслуживания должен корректно настроить боковой и осевой зазоры вала сектора и червяка. В результате люфт должен быть сведен к минимуму или полностью устранен.
Регулировка выполняется посредством откручивания контргайки и затягивания регулировочного винта. В ходе данной операции постоянно оценивается величина люфта. Как только он исчезает полностью, винт нужно закрепить контргайкой.
Подобное обслуживание устройства рулевого управления в большинстве случаев позволяет избавиться от чрезмерного люфта. Если же неисправность сохраняется, то это говорит о сильном износе червяной пары, необходимости разбора редуктора и установки новых запчастей.
Причины и диагностика неисправностей рулевого управления
Часто задаваемые вопросы об устройстве рулевого управления
Где выполнять обслуживание и настройку рулевого механизма?
Обслуживание рулевой системы крайне не рекомендуется выполнять собственными силами, если нет необходимой квалификации. Если гайку затянуть немного сильнее необходимого, то руль при повороте может заклинить во время движения. Если это случится на высокой скорости, то возможные последствия представить нетрудно. Настройка должна выполняться в точном соответствии с регламентами производителя авто.
Какова стоимость проверки и регулировки системы рулевого управления?
На любом автомобиле рулевое управление имеет в своей конструкции подвижные детали, которые со временем изнашиваются. При этом на срок службы мало влияет цена нового ТС и его бренд. Обслуживание зависит то типа и сложности системы управления. Диагностика стоит в среднем 400-700 рублей, а ремонт, при необходимости такового, обойдется от 3 до 15-20 тысяч рублей.
Существует ли конструктивная возможность замены правого руля на левый?
Такая операция возможна, однако ее сложность и трудоемкость отличаются на разных моделях ТС. Проще эту операцию выполнить на авто, которые имеют так называемую систему гидрофобного механизма управления. В этом случае работы сводятся к перестановке кардана, руля и замене передней панели. Идущий к трансмиссии механизм замены не требует.
Теперь вы знаете о назначении и устройстве системы рулевого управления. Важно помнить, что данный узел конструкции авто имеет большое количество движущихся элементов, которые подвергаются эксплуатационному износу. Учитывая исключительную важность корректной работы этого механизма, необходимо проходить своевременную диагностику и при необходимости ремонтировать. Экономия здесь может привести не только к серьезным поломкам, но и к трагическим последствиям.
