Рулевое управление автомобиля

Плюсы и минусы рулевого редуктора

К достоинствам следует отнести эффект самоторможения, большое передаточное отношения благодаря использованию всего двух деталей, низкий уровень шума и плавность хода.

Недостатками рулевого редуктора червячного типа является повышенный износ, обильное тепловыделение из-за сил трения, заедание и сравнительно низкий КПД. Для предотвращения заедания и быстрого износа необходимо регулировать механизмы и соблюдать требования к точности сборки.

Главное преимущество червячного редуктора перед зубчатым состоит в том, что начальный контакт звеньев происходит по линии, а не в точке. Входной и выходной валы в рулевом редукторе червячного типа могут скрещиваться под разными углами (чаще всего под 90°). Также весомым преимуществом является то, что при одинаковом передаточном отношении червячная передача занимает намного меньше места.

Преимущества и недостатки ЭУР

Нет ничего идеального, и к ЭУР это тоже относится. Есть у этой системы и плюсы, и минусы, которые нужно учитывать при выборе автомобиля

Преимущества ЭУР:

1. Основной плюс – простота конструкции и отсутствие сложной гидравлики. Не нужно беспокоиться о тормозном цилиндре, прокладках, замене жидкости. Для обслуживания понадобится разве что смазка механического привода.
2. Меньше поломок, ведь чем проще система, тем меньше в ней отказов. Особенно хорошо это видно на тех ЭУР, которые размещены на рулевой колонке.
3. Экономия топлива. Дотошные европейские эксперты посчитали, что если не использовать привод от двигателя автомобиля, это позволит снизить расход топлива. ЭУР включается только когда выполняется поворот.
4. Возможность настройки, программирования или отключения усилителя. Это позволяет лучше контролировать автомобиль и настроить обратную связь «под себя».
5. Приятный бонус – бесшумная работа. Если узел исправен, он вообще никак не звучит.
6. И, как ни странно, цена ЭУР ниже, чем цена ГУР.

Недостатки ЭУР:

1. Большинство минусов связано с ремонтом ЭУР. И в первую очередь это стоимость такой услуги. Зачастую электродвигатель при неисправности меняют полностью, то же относится и к датчикам. А цена ремонта или замены рулевой рейки с интегрированным ЭУР – вообще печаль-беда.
2. Высокая информативность доступна только в дорогих современных моделях усилителя. Могут выйти из строя или засбоить датчики, после чего электроусилитель перестает адекватно работать.
3. И, наконец, малопонятная система дает простор для махинаций мастеров на СТО.

Рулевой механизм

Рулевой механизм служит для передачи усилия от рулевого колеса к рулевой сошке.

Рулевой механизм состоит из рулевого колеса 9, рулевого вала 10, рулевой колонки 8, картера 6 с рулевой передачей и вала 5 рулевой сошки 4.

На автомобилях применяются главным образом следующие типы рулевых передач: глобоидальный червяк с двух- или с трехгребневым роликом и червяк с боковым сектором.

Рулевая передача, состоящая из глобоидального червяка и ролика, устроена следующим образом. На нижнем конце рулевого вала 8 напрессован глобоидальный червяк 5 (червяк со специальной резьбой). Опорами для червяка служат два роликоподшипника 3. С червяком зацепляется своими гребнями ролик 10, сидящий на шариковых 14 или на игольчатых подшипниках на оси 15, смонтированной в прорези головки 16 вала 11 рулевой сошки 17.

При вращении рулевого колеса червяк заставляет находящийся с ним в зацеплении ролик вместе с рулевой сошкой поворачиваться относительно оси вала сошки. Вогнутая форма червяка обеспечивает правильное зацепление пары червяк — ролик в различных положениях рулевой сошки. Установка ролика на подшипниках качения уменьшает потери на трение и износ (при вращении червяка ролик не скользит по поверхности его резьбы, а перекатывается).

Рулевая передача, состоящая из червяка и бокового сектора, показана на рисунке. Для этой передачи применяется цилиндрический червяк 3. Червяк напрессован на рулевой вал 4 и опирается на два роликоподшипника 2. Червяк находится в зацеплении со спиральными зубьями бокового сектора 8, который выполнен заодно с валом рулевой сошки и вращается в картере 7 на двух игольчатых подшипниках 9. Такого типа передачи применяются на автомобилях большой грузоподъемности, где через рулевое управление передаются большие усилия.

Рулевые передачи размещаются в литом картере, заполненном, маслом. В картере имеются обычно два отверстия: верхнее, закрытое пробкой 5, для заливки масла и нижнее, закрытое пробкой 10, для слива масла. Картер рулевого механизма крепится при помощи болтов к раме автомобиля.

Для обеспечения нормальной работы рулевой передачи в ней регулируются осевой зазор червяка в подшипниках и правильность зацепления передаточной пары.

Рулевая передача значительно облегчает работу водителя. Однако на автомобилях большой грузоподъемности усилие, которое должен прикладывать водитель к рулевому колесу, бывает настолько велико, что уменьшить его, только увеличив передаточное число в рулевой передаче, не удается. Поэтому на автомобилях типа КрАЗ-214 применяются специальные устройства — усилители рулевого управления, которые облегчают управление автомобилем и резко снижают усилие, необходимое для поворота рулевого колеса.

Виды усилителей механизма рулевого управления

Чтоб облегчить управление автомобилем и улучшить комфорт, в пару к механизму рулевого управления машиной инженеры добавили усилитель руля. Выделяют три основных вида усилителей руля: гидравлический усилитель, с электрическим усилителем и с электрогидравлическим.

Гидравлический усилитель руля (так же известен как ГУР) считается самым распространенным, среди всех существующих. Главным преимуществом считается компактность, ремонтопригодность и простота конструкции. Есть и минус, постоянно необходимо контролировать уровень рабочей жидкости.

Второй вариант усилителя руля – электрический (ЭУР). На сегодня это самый прогрессивный механизм, за счет своего устройства обеспечивает простую настройку, надежность в работе и экономный по расходу топлива (нагрузки на двигатель). Основной и огромный плюс – возможность управления автомобилем без участия водителя.

Последний, третий вариант усилителя руля – электрогидравлический (ЭГУР). В основе лежит принцип работы обычного гидравлического усилителя, но в данном варианте насос в действие привод электродвигатель, а не двигатель внутреннего сгорания, как в первом варианте усилителя.

За счет строения и разнообразных возможностей, механизм управления производитель может доукомплектовать системой активного рулевого управления (AFS), динамического или же адаптивного управления.

Смазка

Опытные пользователи часто производят замену смазки, даже в отсутствие поломок по причинам:

• штатная набивка синего цвета слишком густая;
• возможно снижение пластичности зимой;
• она скапливается возле крышки, минимально поступает к парам трения.

Штатная смазка редуктора

Графитная смазка с Мотул 4100 10W40

В некоторых авто, например, ВАЗ 21213 Нива используется трансмиссионное масло, о чем указано в мануале официального производителя для СТО. Для этого верхняя крышка картера имеет отверстие, защищенное резьбовой пробкой, заливать масло можно, не разбирая редуктор.

Редуктор ВАЗ 21213 с отверстием для смазки

Устройство механизма рулевого управления авто

В зависимости от способа преобразования крутящего момента и поворота руля, различают несколько вариантов механизма. Соответственно и строения будет отличаться. Среди основных видов выделяют реечный и червячный механизм, так же есть еще винтовой механизм, но по строению он многих напоминает червячную передачу. С другой же стороны винтовой тип рулевого управления показывает больший КПД, а значит и усилие больше.

Независимо от механизма управления автомобиля, большая часть деталей одинаковая. В перечне числится:

• руль;

колонка для передачи угла наклона руля;

механизм рулевой;

усилитель управления;

привод;

другие дополнительные элементы (в зависимости от типа рулевого управления).

Чтоб понять, за что отвечает каждая из наведенных деталей, рассмотрим их более подробно. Руль неизменная деталь, без которой не может обойтись любое транспортное средство, в автомобилях оно чаще всего круглой формы. В зависимости от страны, где в дальнейшем будет эксплуатироваться автомобиль, руль могут расположить слева или справа. Основное назначение руля – указание направления автомобиля, за счет поворота в одну или другую сторону. Для комфорта и безопасности руль может быть с подогревом, возможностью регулировки по вертикали и глубине и с функциональными кнопками. Как дополнение за рулем могут добавить подруливые лепестки для переключения передач (только автоматические трансмиссии).

Рулевая колонка играет не менее важную роль, основная задача – передать угол наклона руля на механизм поворота колес. Как правило, это вал с шарнирными соединениями, но учитывая прогресс, передачу управления может производить электродвигатель, за счет электроники. Для обеспечения дополнительной защиты автомобиля от угона и дополнительной безопасности, в состав рулевой колонки может входить механическая или электронная система блокировки. Так же на колонку многие производители устанавливают замок зажигания, рычаги управления поворотами, стеклоочистителями и другими необходимыми функциями.

За поворот колес и дальнейшую обработку крутящего момента от колонки отвечает рулевой механизм. Именно эта часть в зависимости от производителя может иметь разную внутреннюю конструкцию. Если брать поверхностный осмотр, то конструкция состоит из редуктора и передаточного механизма, который соединяет рулевую рейку и колонку.

Для комфорта водителя и сохранения рулевого механизма, инженеры добавили усилитель руля. Именно он позволяет не только повысить КПД передачи усилия поворота от руля к приводу, но и смягчить этот процесс, убирая рывки и нагрузку на детали всего механизма поворота колес. Еще одним важным элементом всего механизма можно считать рулевой привод. По устройству это не одна деталь, а совокупность нескольких элементов, как правило, в него входят рулевые тяги, наконечники и рычаги. Что касается дополнительных элементов, то здесь все зависит от самого производителя и устройства подвески.

Преимущества безрезьбовых рулевых колонок в сравнении

Как известно, безрезьбовые колонки практически полностью вытеснили резьбовые из обихода за последние годы. Сейчас только безрезьбовые рулевые колонки устанавливаются на большинство современных горных (в том числе и профессионального назначения), BMX’ов и даже дорожных и шоссейных велосипедов, и на то есть множество веских и объективных причин:

• Вилки под безрезьбовую рулевую дешевле в производстве, поскольку возможна элементарная подгонка под размер любой имеющейся рамы, тогда как в случае с резьбовой конструкцией шток вилки должен точно соответствовать по высоте конкретному рулевому стакану рамы, жёстко к ней привязываясь.

Для регулировки или же установки безрезьбовой рулевой колонки требуется набор общедоступных и главное компактных инструментов, в частности шестигранников; тогда как для обслуживая резьбовых рулевых требуются дорогостоящие, редкие и громоздкие ключи, которые затруднительно брать с собой в дорогу. Безрезьбовые рулевые колонки легче и быстрее в установке. Безрезьбовые рулевые колонки и вилки значительно легче эквивалентных резьбовых аналогов. Вынос безрезьбового варианта надёжнее и более жёстко фиксирует вилку на своём месте, что так же улучшает жёсткость всего механизма и руля в частности. На резьбовых рулевых колонках в щели конструкции может попадать вода, со временем вызывая коррозию и преждевременный износ.

Единственным преимуществом резьбовых рулевых колонок можно считать только возможность вертикальной регулировки руля вместе с выносом (часто в таких случаях это единое монолитное исполнение) в широком диапазоне.

Основные виды рулевых колонок

Рулевые колонки, как и другие велосипедные аксессуары, должны быть выбраны с особым вниманием

Важно, чтобы они подбирались с учетом модели велосипеда, предпочитаемого типа езды, а также собственного телосложения

В настоящее время существуют следующие виды рулевых колонок для велосипеда:

1. Резьбовые.
2. Безрезьбовые.
3. Полуинтегрированные.
4. Интегрированные.

На велосипеды массового производства и бюджетные модели устанавливаются классические колонки, которые состоят из традиционной чашки и подшипников. По мере удорожания моделей конструкции колонок становятся более совершенными и начинают буквально подстраиваться под определенный тип езды или телосложения велосипедиста.

Резьбовые колонки для руля

В то же время их установка требует времени и некоторого опыта, поэтому заниматься ей лучше в специализированных центрах. Основную сложность составляет необходимость попасть резьбой (за счет чего колонка и получила свое название) в специальное отверстие, а также ровно закрутить ее и обеспечить прочное крепление.

Безрезьбовые колонки

В отличие от прошлого вида, их установка (даже самостоятельная) не представляет особой сложности, за счет чего колонки пользуются большой популярностью. Такая конструкция не имеет резьбы, поэтому не принимает на себя фиксирующую нагрузку вилки.

Основные элементы безрезьбовой колонки для велосипеда:

1. Верхняя и нижняя чашки.
2. Рулевой стакан.
3. Подшипники (устанавливаются в каждой чашке).
4. Кольцо качения, которое закрывает подшипники.
5. Простановочные кольца и вынос.
6. Рулевая труба, которая фиксирует колонку к остальному механизму.

Именно безрезьбовые колонки предпочитает устанавливать большинство производителей. Они отличаются высокой надежностью и долговечностью. Такие конструкции нередко называют «неинтегрированными» за счет того, что они являются самостоятельной частью рулевого механизма.

Безрезьбовые колонки (за счет их возможности регулировать высоту руля) можно использовать на подростковых велосипедах.

Полуинтегрированные велосипедные колонки

Рулевая колонка закрытого типа, основные элементы которой скрыты – на виду остаются лишь пыльники (подшипники находятся внутри стакана). Конструкции такого плана считаются самыми надежными и устанавливаются в основном на профессиональных моделях, поскольку стоят довольно дорого.

Полуинтегрированные колоночные системы позволяют выставить необходимую для конкретного велосипедиста и типа езды высоту руля. Возможна самостоятельная установка.

Интегрированные велосипедные колонки

Разновидность безрезьбовых колонок, которые отличаются абсолютным отсутствием чашек в конструкции, а также запрессовыванием подшипников напрямую в раму. Для установки таких рулевых колонок используют только промышленные подшипники, поскольку в конструкции отсутствуют канавки качения и другие детали, характерные для классического варианта велосипедных рулевых колонок.

К недостаткам таких моделей можно отнести сложности самостоятельного ремонта, а также большой разброс в размерном ряду, из-за чего бывает проблематично подобрать подходящую модель самостоятельно. Среди преимуществ можно выделить легкость и простоту установки, доступную цену.

Прочность рулевой колонки может нарушиться из-за стертости подшипников. Специалисты рекомендуют проверять их состояние хотя бы раз за сезон, чтобы избежать абразива, изношенности деталей.

Установку и проверку колонки  можно проводить самостоятельно (за исключением резьбовых моделей, которые требуют обращения в мастерскую)

Чтобы не допустить ошибок, важно при сборке конструкции четко соблюдать последовательность разбора деталей. Для удобства лучше использовать специальный инструмент, поскольку киянка или молоток могут нанести рулевой конструкции механические повреждения или расколоть раму. По завершении профилактических работ требуется проверить состояние всех деталей, а также их нахождение на своих местах

Делать это нужно до того, как вы решите сесть на транспортное средство

По завершении профилактических работ требуется проверить состояние всех деталей, а также их нахождение на своих местах. Делать это нужно до того, как вы решите сесть на транспортное средство

Особое внимание стоит уделить горным велосипедам, которые требуют особой маневренности