Как работает рулевая рейка – устройство и виды механизмов

Рулевая рейка – это механизм передающий импульс с руля через карданный и зубчатый вал на горизонтальный реечный механизм, тем самым осуществляя синхронный поворот колес. При управлении автомобилем меняется положения колес относительно дорожного полотна. Узел контроля положения колес автоматически обеспечивает их пространственное позиционирование.

Вне зависимости от производителя принцип работы рулевых реек одинаков. Механизм с соединенным между собой двумя шестеренками. Обод одной распрямлен, вторая шестерня (зубчатый валик) соединяется через приводной вал с рулем, для передачи крутящего момента от водителя через рейку к колесам.

В нашем автосервисе можно произвести полную профессиональную диагностику и ремонт рулевой рейки любого производителя. Специалисты сервиса работают на современном оборудовании (стендах), и имеют большой опыт. Монтаж и демонтаж на месте. Гарантия на работы 2 года.

Конструкция позволяет совместить в одном узле два важных преимущества: редукцию усилия, требуемого для поворота руля и преобразование кругового движения в линейное. Поступательное движение ограничено диапазоном сдвига колес при поворотах, что заложено конструкцией авто. Перемещение рейки от левой до правой мертвой точки требует от 2,5 до 4 полных оборота руля.

Виды рулевых реек

Работа простейшей червячно-реечной пары работает и без дополнительных устройств, помогающих вращать рулевое колесо. Стремление облегчить усилия водителя привело к оснащению механизма специальными блоками, освобождающими от необходимости напрягаться для осуществления маневра. Схема последовательно совершенствовалась, и прошла три ступени улучшений.

• Механическая рулевая рейка – это базовый вид конструкции. Представляет собой прямой привод крутящего момента от руля, через согласующий карданный вал и зубчатый валик. Данное решение требует значительного усилия водителя к рулю. Тем самым, может ограничивать круг лиц, способных управлять такой машиной. Стремление уменьшить затраты сил водителя на управление движением привело к появлению гидравлических и электрических устройств, усиливающих крутящий момент.
• Гидравлическая рулевая рейка – является самой распространенной схемой с ГУР. Работает по схеме синхронного перемещения руля водителя под воздействием перепада давления в жидкости поршня. Связь зубчатого валика с рейкой обычная, однако в месте его сопряжения с валом рулевой колонки, имеются специальные поворотные клапаны, регулирующие направление подачи жидкости под давлением от насоса. Устройство гидравлической рулевой рейки требует дополнительной установки на двигатель насоса ГУР, отбирающего определенную мощность с мотора. Устройство рулевой рейки с гидроусилителем подразумевает работу ГУР только при запущенном двигателе, когда достигается номинальное давление гидравлической жидкости в замкнутом контуре.
• Электрическая рулевая рейка – это облегчение прилагаемого водителем к рулю усилия с использованием электромотора, связанного червячным зацеплением с шестерней, закрепленной на рулевом валу. Контроллер двигателя синхронизирует направление его вращения с движениями рук шофера. Особенность такой рейки заключается в том, что передача крутящего момента возможна только в одном направлении от червяка к ведомому ободу шестерни. В обратном порядке механизм блокируется. Если в червячном зацеплении возникли неполадки и оно блокируется, крутящий момент беспрепятственно передается напрямую от рук водителя через реечный механизм поворота к колесам. При этом потребуется лишь приложить больше сил ввиду выхода из строя электрического усилителя руля, однако управляемость автомобиля не пострадает.

Устройство рулевой рейки

Рулевая рейка построена на взаимодействии зацепления зубьев с шестеренчатым валиком. Четыре основных узла рулевой рейки.

• Рулевое колесо – руль автомобиля, это устройство, служащее для управления движением авто в заданном направлении. Рулевое колесо сцепляется через зубчатое посадочное место с валом рулевой колонки, передавая усилие вращения на рейку. Современные автомобильные рули оснащены дополнительными функциями. Кнопки для управления бортовыми системами и подушка безопасности в центральной части рулевого колеса. По техрегламенту, руль жестко фиксируется на валу без люфта и свободного перемещения в горизонтальной и вертикальной плоскости.
• Рулевой вал – передает вращательное движение руля, состоит из нескольких ориентированных разнонаправленно частей. Между собой они сопрягаются посредством карданных механизмов.
• Рулевая рейка – это горизонтально перемещаемая рейка, с насечкой для зацепления с зубчатым валиком, приводимым во вращательное движение синхронно с поворотом руля. С обоих сторон узла имеются гнезда для шарнирного или резьбового соединения со специальными наконечниками, связанными с рычагами поворота колес.
• Рулевые тяги – обеспечивают передачу усилия на колеса, и осуществляют связанные со ступичным блоком тяги. Конструкция обеспечивает необходимость разности углов поворота внутреннего и наружного колес. Тяги передают как поступательные, так и вращательные движения.
• Рулевой наконечник – выполнен в виде шарнира с пальцами, для резьбового соединения и регулировки длины, с целью коррекции углов поворота.
• Демпфер – это амортизатор двустороннего действия. Устанавливается на рулевую рейку между тягами и корпусом. Применяется на внедорожниках и заднеприводных автомобилях премиального класса. Он повышает курсовую устойчивость автомобиля, минимизирует биение руля при движении по неровным покрытиям и продлевает срок службы рейки. Еще есть демпфер рулевого вала, устанавливаемый на колонку автомобилей с ЭУР.

Для облегчения вращения руля, механизм может быть оснащен гидравлическим или электрическим усилителем. Конструкция обеспечивает смещение колес под разными углами, что соответствует геометрии внешнего и внутреннего радиусов поворота.

Плюсы реечного рулевого механизма

Сравнивая реечные варианты рулевого управления с другими следует принять во внимание ряд очевидных преимуществ:

• Имея меньшее количество задействованных элементов и точек их сопряжения реечный механизм быстрее реагирует на воздействие и легче поддается контролю
• Небольшой вес конструкции способствует улучшению эксплуатационных и скоростных характеристик авто
• Реечное управление обеспечивает лучшее «чувство руления», что существенно увеличивает безопасность при движении по мокрым и скользким участкам дорог
• Ремонт и восстановление проще, так как имеет меньшее количество составляющих узел элементов, и широкое распространение механизма.

Упомянутые соображения способствуют широкому внедрению и усовершенствованию различных вариантов реечного управления в автомобилестроении.

Минусы реечного рулевого механизма

Популярность использования этого технического решения на множестве автомобилей перевешивает недостатки, из которых можно перечислить следующие.

Для механических и гидравлических систем:

• Ускоренный износ элементов вследствие повышенной нагрузки, что является платой за простоту узла управления, состоящего из небольшого числа деталей
• Чувствительность реечного механизма к качеству дорожного покрытия, особенно заметная на полноприводных внедорожниках при съезде на неподготовленную к передвижению местность, когда трудность управления резко возрастает
• Восприимчивость к вибрациям, передающимся через рулевое колесо водителю
• Утечки технологической жидкости

Дополнительные устройства, использующие электроэнергию для питания усилителей руля, характеризуют следующие минусы:

• Более высокая цена
• Необходимость специального оборудования для диагностики электронного блока управления
• Сложность самостоятельного ремонта

Все разновидности рулевых реек имеют один принцип действия механизма, различия заключаются лишь в выборе схемы увеличения, передаваемого водителем посредством поворота руля усилия.

• Принципы работы усилителя руля автомобиля – ЭУР, ЭГУР и ГУР
• Выявление неисправностей и ремонт рулевых реек