Виды рулевых реек и их конструкция

Система рулевого управления обеспечивает движение автомобиля в требуемом направлении. Она состоит из:

  • руля;
  • рулевой колонки, вал которой передает вращение руля на рулевой механизм;
  • рулевого механизма, увеличивающего приложенное к рулю усилие и преобразующего вращательное движение вала рулевой колонки в возвратно-поступательное движение рулевого привода;
  • рулевого привода (поворачивает колеса под разными углами так, чтобы было исключено их боковое скольжение).

Рулевой механизм – это, по сути, механический редуктор с винтовой, червячной или реечной передачей. В легковых автомобилях чаще всего устанавливают реечные рулевые механизмы.

Принцип действия реечного рулевого механизма


Рулевое колесо;
  1. рулевой вал с приводной шестерней;
  2. зубчатая рейка рулевого механизма;
  3. рулевые тяги;
  4. поворотные рычаги;
  5. направляющие колеса
 
 Схема рулевого механизма автомобиля

Принцип работы реечного рулевого механизма предельно прост: при вращении руля приводная шестерня рулевого вала заставляет зубчатую рейку рулевого механизма перемещаться влево или вправо. Прикрепленные к зубчатой рейке рулевые тяги с шаровыми шарнирами передают усилие на поворотные рычаги, которые поворачивают колеса в нужную сторону.

Зубчатая рейка может иметь переменный шаг зубьев: в средней части – меньший, чем по бокам. Это обеспечивает безопасность управления автомобилем при движении на больших скоростях и легкость маневров при парковке или выполнении крутых поворотов.

Виды рулевых реек


Рулевые рейки бывают
  • механическими;
  • с гидроусилителем (ГУР);
  • с электроусилителем (ЭУР).

Механические рулевые рейки перемещаются исключительно за счет усилия, с которым водитель вращает руль, что существенно ограничивает маневренность автомобиля. Кроме того, во время движения на руль передаются все удары от колес. Это делает управление автомобилем с механической рулевой рейкой некомфортным и утомительным.

Рулевые рейки с гидроусилителем улучшают управляемость автомобиля за счет меньшего передаточного числа, уменьшают физическую нагрузку на водителя при выполнении поворотов и гасят удары от колес, обеспечивают достаточно высокую информативность руля.

Перемещение рулевых реек с электроусилителем осуществляется электродвигателем по команде с электронного блока управления, благодаря чему автомобиль имеет очень высокую маневренность. А чтобы водитель не терял чувство дороги, электроника моделирует реакцию руля на дорожное покрытие с помощью специальных датчиков.

Рулевое управление с использованием гидроусилителя


Гидроусилитель рулевого управления состоит из насоса, распределителя, рабочего (силового) цилиндра, бачка для рабочей жидкости (масла) и соединительных шлангов.

Во время работы двигателя насос всасывает масло из бачка и нагнетает его в золотниковый распределитель – устройство для дозированной подачи масла в рабочий цилиндр слева или справа от поршня, в зависимости от направления вращения руля. Под давлением масла происходит перемещение поршня и связанной с ним рейки, которая поворачивает колеса. При этом водитель прикладывает минимальные усилия к рулю, даже если автомобиль стоит на месте.

Схема гидроусилителя руля

(Схема рулевого управления с использованием гидроусилителя руля)

Работой распределителя управляет торсион – связанный с золотниковым клапаном пружинистый металлический стержень, который устанавливается в рулевой вал. Когда руль находится в нейтральном положении, золотник распределителя полностью перекрывает подающие каналы, и масло возвращается обратно в бачок. Во время вращения руля торсион скручивается и проворачивает внутреннюю часть золотникового клапана. В результате дозирующие каналы распределителя открываются, и масло поступает в рабочий цилиндр.

Чем больше угол поворота руля, тем сильнее закручивается торсион, что обеспечивает увеличение пропускной способности каналов распределителя и, соответственно, усилия, действующего на рулевую рейку.

При повороте рулевого колеса до упора срабатывают предохранительные клапаны. Они сбрасывают давление масла, что предотвращает повреждение деталей гидроусилителя.

Важные нюансы при эксплуатации автомобиля с гидроусилителем руля – не оставлять вывернутыми колеса, контролировать уровень масла в бачке и своевременно производить его замену.

Рулевое управление с рейкой ЭУР


Схема рулевой рейки ЭУРСхема рейки ЭУР: 1 – торсион; 2 – датчик момента; 3 – рулевая шестерня; 4 – вторая шестерня; 5 – электромотор; 6 - блок управления.

Рейка ЭУР обеспечивает комфортное управление автомобилем, занимает минимум места под его капотом и существенно уменьшает расход топлива в сравнении с рейкой ГУР (в отличие от насоса, постоянно работающего при включенном двигателе, электропривод срабатывает только при поворотах руля).

Рулевое управление с рейкой ЭУР работает следующим образом: при повороте руля торсион передает приложенное водителем усилие на рулевой механизм. При этом датчик крутящего момента отправляет сигнал о его величине в электронный блок управления (ЭБУ), куда также поступает информация от датчиков коленчатого вала, угла поворота рулевого колеса и скорости (ABS). После обработки полученных данных ЭБУ формирует управляющий сигнал, который включает исполнительное устройство (электродвигатель, установленный на рулевую рейку).

Особенность эксплуатации рейки ЭУР в том, что:


  • при повороте автомобиля на малой скорости электродвигатель получает сигнал на создание максимального крутящего момента. Благодаря этому, руль вращается очень легко;
  • когда автомобиль входит в поворот на высокой скорости, электродвигатель выдает минимальный крутящий момент, из-за чего руль становится «тяжелым»;
  • после окончания маневра ЭБУ дает команду на возврат колес в среднее положение;
  • во время движения электронный блок управления контролирует отклонение колес от среднего положения из-за разности давления в шинах или их неравномерного износа, сильного бокового ветра и других неблагоприятных факторов и подает на электродвигатель сигналы, обеспечивающие правильную траекторию движения автомобиля;
  • поскольку одна из шестерен вращается при поворотах руля, автомобилем можно управлять даже при неработающем электроприводе.

Рулевое управление с рейкой ЭУР становится все более совершенным и постепенно вытесняет гидроусилители руля.


Возврат к списку