Рулевое управление автомобиля

Что может быть более привычным для автолюбителя, чем вид его баранки? Однако в самом начале автомобилестроения не было ни руля, ни гидроусилителей, ничего. Изначально автомобили управлялись рычагами (примерно, как современные моторные лодки). Скорость была небольшой, машина 19 века больше напоминала телегу, так что иное управление не требовалось. Только благодаря популярности гонок в 1895-1898 годах появилось рулевое управление. Однако об удобствах все еще говорить не приходилось. Только в 1927 году руль стал регулируемым, а в 60-х появился гидроусилитель. Поэтому привычная баранка, которую вы видите каждый день, имеет весьма насыщенную и богатую историю, наполненную великими открытиями.

Устройство

Каково устройство рулевого управления? Оно состоит из рулевого колеса, соединенного с колонкой, рулевого механизма и привода. Рассмотрим каждый компонент по отдельности

Рулевое колесо

Рулевое колесо (как раз оно и является пресловутой баранкой) воспринимает усилия от водителя и передает их рулевому механизму. Средний диаметр колеса для легковых автомобилей – 380 – 425 мм, для грузовых – 440 - 550 мм. Чем вызвана такая разница в размерах? Чем больше диаметр, тем легче осуществить поворот и тем меньше усилий на это потребуется, однако при этом пострадает скорость выполнения. Поэтому на многих спортивных автомобилях рулевое колесо небольшое, для ускорения поворота.

Рулевая колонка

Промежуточным звеном между рулевым колесом и механизмом является рулевая колонка, представленная рулевым валом. Часто он является шарнирным, что позволяет рациональнее использовать рулевое управление автомобиля и применять откидывающуюся кабину для грузовых автомобилей. Более того, шарнирный вал уменьшает травмоопасность колонки, уменьшая смещение рулевого колеса внутрь салона при аварии, не допуская сильного травмирования грудной клетки водителя.

Также в него могут быть встроены сминаемые элементы, складывающиеся при фронтальном ударе. А для защиты от угона может использоваться механическая или электрическая блокировка. Однако она не только защищает, но и порождает весьма неприятные неисправности рулевого управления. При окислении контактов в блоке elv возможно возникновение ложных сигналов блокировки. Самостоятельно производить замену не рекомендуется, поскольку происходит полная перепрошивка системы безопасности (даже для ключей, поэтому их надо будет принести с собой).

Рулевой механизм

От колонки усилие передается рулевому механизму (червячному, винтовому или реечному), который усилие увеличивает и передает приводу. Самый распространенный из них – реечный, т. к. большинство легковых автомобилей оборудовано именно им. Он состоит из:

1. Рулевой рейки.

2. Рулевых тяг.

3. Рулевого наконечника.

При вращении рулевого колеса усилие передается на шестерню, приводящую в действие рейку. Она, в свою очередь, поворачивается направо или налево, в зависимости от направления поворота рулевого колеса. При движении рейки поворачиваются и рулевые тяги и поворачивают колеса.

Реечный механизм отличает простота, надежность, жесткость и высокий КПД. В то же время он очень чувствителен к ударным нагрузкам от неровных поверхностей и склонен к вибрациям. Из-за вышеописанных особенностей подобная схема используется в основном на легковых автомобилях с передним приводом и независимой подвеской.

Существует и другая система рулевого управления, а именно – с червячным механизмом. Она состоит из глобоидного червяка (стержня с резьбой и переменным диаметром), соединенного с валом, и ролика. При вращении руля ролик обкатывает червяк, который вращает ведомую шестерню, приводящую в движение сошку. Она же, в свою очередь, перемещает рулевые тяги и с их помощью происходит поворот колес.

Червячный механизм намного сложнее реечного (и, естественно, дороже в производстве), наличие большого количества соединений требует периодической регулировки, однако он менее чувствителен к ударным нагрузкам и обеспечивает большие углы поворота управляемых колес. Как следствие, заметно возрастает маневренность. Он применяется на легковых автомобилях повышенной проходимости, автобусах и небольших грузовых автомобилях. Также червячные механизмы устанавливались на старых отечественных автомобилях (подобное рулевое управление "ВАЗ" использовал при создании модели «Жигули»).

И, наконец, последний вид рулевых механизмов – винтовой. В его конструкцию входят:

- винт на валу рулевого колеса;

- перемещающаяся по винту гайка;

- нарезанная на гайке зубчатая рейка;

- соединенный с гайкой зубчатый сектор;

- рулевая сошка.

Винт и гайка соединяются с помощью шариков, что ведет к заметно меньшему износу.

При повороте руля винт вращается, перемещая гайку, шарики начинают циркулировать, в то время как гайка (с помощью рейки) перемещает зубчатый сектор. Вследствие этого перемещается сошка, и, как вы уже успели догадаться, с помощью тяг осуществляется поворот колес.

Этот механизм рулевого управления устанавливается на тяжелые грузовые автомобили и машины представительского класса.

ГУР и пневмоусилитель

Для того чтобы упростить процесс поворота руля, в систему рулевого управления устанавливаются различные усилители. Они уменьшают нагрузку на водителя и позволяют использовать механизмы с меньшим передаточным числом. Усилители бывают гидравлическими, электрическими и пневматическими.

Гидроусилитель рулевого управления (ГУР), как правило, выполняется совместно с рулевым механизмом и в качестве рабочей жидкости использует масло, схожее с тем, что заливают в коробку передач.

Принцип работы: насос, приводимый в действие ремнем коленчатого вала, засасывает масло из бачка и нагнетает в распределитель. Он же, в свою очередь, отслеживает усилие на руле и выдает дозированную порцию масла согласно этим усилиям. К примеру, если машина движется по прямой и усилия на руле нет, каналы подачи будут перекрыты и масло будет сливаться обратно в бачок. При повороте усилие увеличивается и каналы подачи масла открываются. При повороте руля до упора открываются предохранительные клапаны, сбрасывающие излишек масла (уменьшая давление), для того чтобы предотвратить повреждение механизмов.

Пневматический усилитель рулевого управления, как можно догадаться из названия, работает на сжатом воздухе. Он состоит из цилиндра двойного действия и следящего устройства и может, в отличие от ГУР, либо работать на полную мощь, либо не работать. Пока усилие на руль не превышает определенного значения, клапаны закрыты, рулевое управление работает без усилителя. Однако при переходе этого порога включается усилитель и помогает водителю справиться с поворотом.

Это оборудование в основном устанавливается на грузовые автомобили, поскольку оно обладает рядом недостатков:

1. Колеса при переключении усилителя стремятся повернуть сильнее, чем необходимо.

2. Большая шумность усилителя.

3. Неспособность гасить удары от ям и других поверхностей.

ЭУР

Электроусилитель (ЭУР) - современный вариант усилителя, в котором работу жидкости (по такому принципу функционирует гидроусилитель рулевого управления) или воздуха выполняет электромотор, помогая водителю согласно заложенной в память зависимостью. По сравнению с вышеописанными усилителями он обладает рядом достоинств:

1. Информативен (автоматическая настройка согласно скорости автомобиля).

2. Независимость усиления от числа оборотов двигателя.

3. Экономичность.

4. Не требует обслуживания.

5. Надежность.

МТЗ

Казалось бы, управление трактором кардинально отличается от опыта вождения легкового автомобиля, однако рулевое управление "МТЗ" (продукция Минского тракторного завода) по своей компоновке весьма сходно с управлением машины.

Система состоит из гидроусилителя руля и привода рулевого механизма. Существенным отличием является возможность изменения вертикального положения руля. Для того чтобы менять его, достаточно просто потянуть рукоятку справа от руля и подать его вперед до отказа. А после того как вы сядете в сиденье, потяните руль на себя до щелчка фиксатора.

Последним отличием от автомобилей служит схема срабатывания ГУР. Поскольку трактора не отличаются завидной скоростью, ГУР срабатывает только при движении со скоростью выше 10 км/ч или при движении в тяжелых дорожных условиях.

Мы рассмотрели устройство рулевого управления, теперь переходим к возможным его дефектам и неисправностям и к методам их устранения.

Измерение и регулировка люфта

Под рулевым люфтом имеется в виду расстояние, преодолеваемое рулем «свободно» (т. е. без отклика системы – поворачивания колес). Обычно для его измерения используется специальный прибор – люфтометр, но можно это сделать и с помощью обычного штангенциркуля.

Ход работы:

1. Установите машину на ровную и не скользкую площадку.

2. Выставляем колеса так, как будто машина движется по прямой

3. Поворачиваем руль до тех пор, пока колеса не начнут двигаться.

4. Делаем на рулевом колесе пометку (мелом, изолентой и т. д.)

5. Затем вращаем в другую сторону и делаем еще одну пометку

6. Измеряем расстояние между метками штангенциркулем

Для каждого автомобиля существует свое предельное значение люфта, при превышении которого следует провести немедленную регулировку, иначе вскоре вас ждет ремонт рулевого управления.

Настройка производится с помощью винтов усиления шарниров карданчиков, которые находятся в рулевом валу.

Ремонт рулевой рейки своими руками

Перед заменой рейки следует определиться, а стоит ли ее менять, в ней ли заключена проблема. Если причиной беспокойства послужил стук где-то в области рулевого механизма, то проблема может заключаться не в рейке, но плохой затяжке крепежных соединений (из-за этого возникает зазор и стук). В этом случае достаточно их подтянуть. Но если изношены опорные втулки, истерлись защитные чехлы или на рейке видны следы коррозии, то ее замена просто необходима. Иначе люфт будет становиться больше, а схема рулевого управления срабатывает хуже, что вполне может привести к аварии.

Для замены рулевой рейки не потребуется ни особое оборудование, ни выдающиеся навыки. Все, что нужно – стандартный набор инструментов, смотровая яма (подъемник, или на худой конец – колодки и домкрат) и съемник для рулевых наконечников. К слову, если с выпрессовыванием у вас возникают проблемы, а подходящего оборудования нет, то все-таки лучше сходить в сервис.

Перед началом работ следует уточнить, установлена ли рейка с гидроусилителем: если да, то перед работами необходимо высвободить трубки высокого давления и слить рабочую жидкость (к примеру, с помощью шприца).

Если гидроусилитель крепится непосредственно к рейке, то замена существенно усложнится, т. к., возможно, придется снимать подрамник автомобиля, а тут без помощи не обойтись. И если помочь некому, то лучше отправиться в сервис.

Рассмотрим «тяжелый случай», а именно с интегрированным гидроусилителем.

Приступаем к работе по ликвидации неисправности рулевого управления:

1. Снимаем защиту двигателя (при ее наличии).

2. С нового вала снимем пыльник и положим под него побольше смазки. Смазку можно использовать любую, лишь бы резину не разъедала.

3. Потребуется выполнить пару манипуляций под капотом, перед тем как спускаться ниже. Откручиваем болт в соединении рулевого вала и хвостовик на рейке.

4. Удаляем масло ГУРа, о чем говорилось выше.

5. Поднимаем автомобиль.

6. Снимаем колеса.

7. Около правого лонжерона откручиваем болт скобы, удерживающий трубку гидроусилителя руля.

8. Теперь выкручиваем из рейки два штуцера шлангов ГУР.

9. Приступаем к самой «интересной» части – будем снимать подрамник.

10. Покрываем все резьбовые соединения специальным аэрозолем WD-40.

11. Откручиваем гайки наконечников шаровых опор.

12. Откручиваем болты пальцев шаровых опор, а потом извлекаем их из соединения.

13. Выпрессовываем пальцы рулевых наконечников.

14. Разъединяем шаровые и ступицы.

15. Откручиваем пару болтов нижней опоры двигателя и снимаем ее.

16. Снимаем поперечную рейку.

17. Откручиваем гайки, которыми крепится фланец приемной трубы к катализатору.

18. Отключаем разъем лямбда – зонда под радиатором.

19. Осталось только демонтировать подрамник, и мы добрались до рейки. Ремонт рулевого управления плавно превращается в разборку автомобиля.

20. Ослабляем крепежные болты подрамника.

21. Ставим под него специальную подставку (или ту, какая есть).

22. Полностью выкручиваем болты.

23. Теперь нам нужен помощник – он разъединит хвостовик и рулевой вал на рейке с помощью отвертки.

24. Опускаем подрамник вниз. Рейка уже почти снята!

25. Выкручиваем болты крепления

26. Меняем рейку и…

Повторяем все вышеперечисленные действия, но в обратном порядке. Не забудьте вытащить заглушки из отверстий ГУРа. В итоге весь процесс займет часа 2-3.

После замены необходимо прокачать ГУР (завести машину и покрутить рулем до упора налево и направо) и провести развал-схождение. На этом замену рейки, в которую был встроен гидроусилитель рулевого управления, можно считать законченной.

Ремонт ГУР

При вращении руля появился люфт, а в системе слышен гул? Под капотом появились подтеки жидкости и видны иные неполадки? Возможно, дело в гидроусилителе руля.

Следует оговориться, что ремонт ГУР – задача не из простых, и браться за нее надо только в том случае, если вы полностью отдаете себе отчет в том, что вы делаете.

Начать ремонт следует с диагностики – если проблема в шлангах, то при всем желании визит в сервис вам обеспечен – своими руками их восстановить весьма и весьма трудно. Если же рулевое управление стало барахлить из-за насоса, то для начала его необходимо снять. Помните, что на разных марках автомобилей, тем более у разных моделей, насосы ГУР могут быть совершенно разными, а некоторые и вовсе неразборными! Все зависит от того, какое рулевое управление используется. Так что перед тем как начать что-либо откручивать, проконсультируйтесь со специалистом. Также каждому насосу требуется (в идеале) свой ремкомплект, номер которого следует узнать.

Так как статья обзорная, то можно указать лишь общее направление разборки:

1. Чистота – залог здоровья! Поэтому как следует очистите насос и шланги от грязи, если она попадет в систему, то ремонт себя не окупит.

2. Сливаем жидкость из бака с помощью шприца (так же, как при замене рейки, рулевое управление автомобиля достаточно унифицировано).

3. Откручиваем муфты рулевого вала и снимаем сошки.

4. Откручиваем болт крепления насоса (у разных марок – в разных местах).

5. Снимаем патрубки.

6. Герметизируем штуцеры.

7. И снова тщательно чистим насос.

Насос у нас в руках, и он явно разборный (иначе мы просто потратим время зря).

1. Снимаем шкивы и откручиваем 4 болта на насосе.

2. Разбираем насос на «половинки» и осматриваем резинки – если износились, меняем. Не торопитесь растаскивать детали, сделайте фотографию насоса (или раскладывайте запчасти на отдельные листы и нумеруйте), это поможет при сборке, иначе может быть нарушена схема рулевого управления.

3. Демонтируем стопорное кольцо и ротор.

4. Достаем вал.

5. Извлекаем сальник.

6. Тщательно моем детали. Новые запчасти, которые мы будем устанавливать, следует смазать жидкостью для гидроусилителя. В некоторых моделях насосов вы можете немного подшлифовать ротор вместо того, чтобы менять, но делать это всем и для всех видов оборудования крайне не рекомендуется.

7. Собираем все в обратном порядке.

После установки насоса необходимо прокачать систему. Заливаем жидкость в бачок и крутим насос, не надевая ремень. Делается это для того, чтобы убрать воздух из системы. После всех этих процедур крайне рекомендуется заехать к специалисту на диагностику – рулевое управление ошибок не прощает.