Рулевая рейка — это один из важнейших механизмов автомобиля, относящийся к рулевому управлению. Именно она способна передавать усилия от руля на тяги, а от них — на поворотные кулаки колес автомобиля. Проще говоря, это приспособление, которое позволяет синхронно поворачивать колеса в сторону, заданную рулем.
Принцип работы
Работает механизм достаточно просто. Необходимо понимать лишь базовое устройство: сам руль вращает вертикальный вал, от него вращения передаются на шестерню, а от последней движение переходит на зубчатую рейку. Таким образом, в зависимости от поворота руля она двигается влево или вправо, а вместе с этим приходят в движение рулевые тяги, которые посредством шарнирных наконечников прикреплены к поворотным кулакам колес. Примерно до середины восьмидесятых годов рулевые рейки массово использовали лишь некоторые автопроизводители (большинство же отдавало предпочтение устаревшим системам типа «винт-шариковая гайка»). Но в последнее время именно рулевой рейке приписывается явное первенство среди всех систем управления на легковых автомобилях.
Устройство
Как и любой механизм, данная деталь состоит из нескольких элементов:
- Цилиндр, он же картер. Деталь, в которой размещается сама зубчатая рейка. Как правило, в современных автомобилях в картере используются легкие сплавы, в частности, алюминий.
- Основная передаточная шестерня — часть вала, «приходящего» от рулевой колонки.
- Непосредственно зубчатая рейка. Для надежного сцепления с шестерней имеет специальную пружину.
- Уплотнительные сальники для удержания смазки, а также крайние фиксаторы для ограничения хода.
- Внешние детали — шарнирные рулевые тяги и наконечники.
- Подшипники — связующее звено между зубчатыми валами и корпусом рейки. Обеспечивают легкое вращение самой рейки в картере.
В зависимости от модификации автомобиля устройство способно дополняться некоторыми дополнительными элементами. К примеру, это могут быть гидравлические цилиндры либо электромоторы для снижения усилия. Одним из дополнительных элементов может выступать особый планетарный механизм. Он позволяет изменять передаточное соотношение. Таким образом, во время движения, в зависимости от скорости автомобиля и угла поворота колес, «планетарка» регулирует передаточное число шестерни в рейке. Автомобиль становится более понятным в управлении в разных условиях движения.
Виды
Сегодня существует три разновидности подобного устройства:
1. Механическая рейка
Самый простой представитель среди всех систем рулевого управления. Повороты колес осуществимы только с учетом приложенной на руле силы водителя. Причем даже при отсутствии «помощников» крутить руль не обязательно будет тяжело. Есть модификации, где также применяется сменное передаточное число.
Принцип работы
Принцип работы таких устройств состоит в том, что на рейке есть специальные зубцы, а в зависимости от того, каким образом они устроены, меняется «тяжесть» и «легкость» поворота руля. Например, автомобили ВАЗ-2108 образца 1984 года первыми среди отечественных машин применили разный шаг зубьев. То есть от середины к краям зубчатого вала шаг зубцов менялся, тем самым при малых оборотах руля (к примеру, на высокой скорости), руль становился тяжелее. А при маневрировании на небольших скоростях, наоборот, вращался легче из-за меньшего передаточного числа.
2. Рулевая рейка с гидроусилителем
Основное отличие от предыдущего варианта в том, что в дополнение к той физической силе, которую прилагает водитель, имеется и помощь усилителя. Таким образом обеспечивается легкость вращения руля.
К примеру, попробуйте покрутить руль механической рейки и «гидравлики» на месте: разница будет ощутима. Если в первом случае руль точно не повернуть пальцем, то во втором это вполне возможно.
Принято считать, что гидравлические помощники повышают безопасность движения. Основывают такие мысли на том, что во время езды при попадании колеса в яму именно гидроусилитель примет и части «погасит» удар. В случае с простой «механикой» воздействие передаются напрямую на руль, что может «выбить» его из рук водителя. Если ли у гидроусилителя недостатки? Ранее считалось, что ГУР значительно ухудшает чувствительность управления. Именно поэтому производители спорткаров очень долго оттягивали использование гидроусилителей. К примеру, на Ferrari и Porsche активно применяют насосы усилителя лишь с девяностых годов, хотя на Mercedes-Benz они известны уже с пятидесятых! В сегодняшних условиях, когда подавляющее число автомобилей (в том числе гоночных) имеют усилитель руля, говорить об упомянутом недостатке уже не приходится.
Принцип работы
Принцип работы гидравлики достаточно прост. Насос ГУР распределяет нужное количество жидкости под давлением на золотник в рулевой рейке. Когда руль поворачивает, через золотник мгновенно впрыскивается специальное масло в ту сторону, в которую идет поворот. После обездвиживания руля или его поворота в другую сторону масло меняет «позицию». Так как насос практически всегда стоит отдельно от рейки, то для циркулирования гидравлического масла служат специальные шланги.
3. Рейка с электроусилителем
Принцип работы
Принцип работы «электрической» рейки аналогичен предшествующей разновидности, только вместо гидравлики помощь водителю здесь оказывает электромотор. В зависимости от производителя различают несколько вариантов размещения мотора:
- Встроен непосредственно в колонку, рядом с рулем.
- Установлен чуть ниже, на рулевом валу.
- Размещен на самой рулевой рейке. В наше время многие автоконцерны пришли именно к этому варианту.
Что вполне логично, так как третий вариант размещения считается наиболее безопасным. Первые два способа подразумевают установку мотора отдельно от рейки. В случае выхода его из строя колеса попросту не удастся повернуть. Что касается ЭУР в целом, то ранее такой механизм считался достаточно дорогим (в том числе из-за наличия собственного электронного блока управления). Сегодня разница в стоимости почти нивелирована — ведь, в отличие от гидравлической конструкции, конструкция самой рейки здесь проще, а еще нет дополнительных шлангов и сальников. Кроме того, последние в случае износа допускают утечку жидкости и, как следствие, возможный выход из строя самого насоса. Поэтому с точки зрения чистой надежности «гидравлика» проигрывает «электрике».
Неисправности
Можно выделить пять основных проблем, которые могут подстерегать рулевую рейку почти независимо от ее вида:
1. Деформация картера. Если повреждения окажутся серьезными (такое может происходить, как правило, только в случае ДТП), тогда механизм заклинит и попросту не удастся повернуть колеса.
2. Разгерметизация корпуса: в механизм попадают пыль, грязь, влага. Как правило, после этого рейка долго не «проживет».
3. Поломка зубьев на валах, шестернях, «планетарке». Такое происходит в результате сильного износа рейки (в основном на старых машинах) либо в случае заводского брака.
4. Износ дополнительных внутренних деталей (например, подшипников или пластиковых втулок).
5. Потеря целостности сопутствующих элементов. Например, нарушение геометрии, коррозия, износ шарниров у рулевых тяг и наконечников.
Признаки, свидетельствующие о том, что механизм в скором времени выйдет из строя, то есть нуждается в ремонте или полной замене:
- Появляется стук даже на небольших кочках, который пропадает при «переносе» руля в крайнее положение (как правило, это износ подшипников и втулок).
- Слишком большое усилие при повороте руля (может проявляться в случае, когда люфты рулевой рейки пытаются устранить ее «затягиванием»). Как правило, актуально для старых автомобилей без усилителя.
- Самопроизвольное вращение руля и поворот автомобиля без участия водителя — иногда проявлялось на ранних машинах с электроусилителем, когда отказывала электронная система
- Рулевое колесо перестало возвращаться в исходное положение после поворота. Также может свидетельствовать о «перетяжке» или заклинивании внутренних элементов
- Утечка жидкости из насоса ГУР, протечка самой рулевой рейки (симптомы — появление масляных пятен на пыльниках или на самом корпусе). Признаки отказавшего насоса ГУР — характерный вой и впоследствии «утяжеление» руля при его полном отказе.
Заключение
Как следует из сказанного выше, по меркам сегодняшнего века цифровых технологий устройство рулевой рейки выглядит довольно простым, а определить исправность ее работы несложно. Тем не менее, рулевое управление остается одним из важнейших узлов автомобиля, от которого напрямую зависит безопасность движения. Поэтому отнюдь не стоит пренебрегать возможностью своевременно диагностировать его состояние — благо, с этой задачей легко справится любой качественный автосервис.
