Рулевая рейка: конструкция, принцип действия, типичные неполадки

В легковых автомобилях используется рулевая рейка в качестве одного из узлов рулевого управления. От ее нормальной работы зависит и комфортное управление автомобилем, и безопасность на дороге, и сама возможность хоть как-то ездить на своей машине. Понимание принципа работы рулевой рейки необходимо для рационального обслуживания автомобиля и, в конечном итоге, снижения стоимости его эксплуатации.

История создания рулевого усилителя

Поскольку первые автомобили ездили медленно и поворачивали по большому радиусу, они не требовали какого-либо усилителя рулевой тяги. В старых автомобилях использовался именно реечный механизм передачи вращения руля на колеса. С развитием автомобилестроения усилие, которое необходимо прикладывать к рулю, постепенно росло. Конструкторы компенсировали это увеличением диаметра руля и уменьшением зубчатой передачи, но эти усовершенствования не могли длиться бесконечно. Разрабатывались новые механизмы передачи, однако со временем стало понятно, что рулевая рейка – оптимальный вариант как по простоте и доступности, так и по совместимости с гидроусилителем рулевой тяги (ГУРом).

На сегодняшний день практически каждая легковая иномарка оснащена рулевой рейкой с гидравлическим усилением, что делает управление автомобилем комфортным и удобным. Тем не менее, прогресс не останавливается на достигнутом, разрабатываются электрические усилители и уже на подходе модели с электронным управлением.

Принцип работы и виды рулевых реек

Назначение рулевой рейки – передача усилия от рулевой колонки на рулевые тяги. То есть она преобразовывает вращательное движение руля в повороты передних колес по горизонтальной плоскости. В рулевой рейке это реализовано с помощью червячной передачи от шестерни рулевой колонки на зубчатую часть рейки.

При вращении руля шестерня перемещает зубчатую рейку влево и вправо, а рейка, в свою очередь, вмещает присоединенные к ней рулевые тяги.

Различают три вида рулевых реек:

• Механические. Самая простая конструкция, которая устанавливалась на отечественные автомобили. Здесь рейка напрямую передает поворот руля на колеса, без каких-либо дополнительных усилителей. Вождение автомобиля с такой конструкцией рулевого управления – процесс достаточно тяжелый, и это хорошо помнят владельцы старых «москвичей» и «жигулей»;
• Гидравлические. Самый распространенный сегодня тип рулевого управления – с ГУРом;

Рейка с гидроусилителем подключена к насосу. При повороте руля торсион рулевой колонки открывает доступ к левому или правому цилиндру, в который поступает масло и давлением «доводит» поворот без усилий со стороны водителя. Несмотря на несколько громоздкую конструкцию, ГУР используется на всех легковых и большинстве грузовых машин как надежная и удобная система.

• Электрические. Новый метод усиления рулевой тяги – элекроусилитель руля (ЭУР).

Двигатель электроусилителя крепится на рулевую колонку или саму рейку и включается в момент срабатывания датчика поворота (датчик величины крутящего момента устанавливается на торсионный вал). Управление работой электромотора осуществляется через ЭБУ (электронный блок управления), на который поступают данные с датчиков поворота, скорости и оборотов коленвала. Эта система только начинает внедряться на новых автомобилях, но уже зарекомендовала себя как более удобная, компактная и быстрая, чем гидравлическая.

Конструкция

Основные конструктивные части рулевой рейки:

• Картер – алюминиевый корпус, защищающий рулевую рейку.
• Шестерня (червяк), вращающаяся от движения рулевой колонки. Соединяется с рулевой колонкой через подшипник.

• Рейка с зубчатым участком, входящим в зацепление с шестерней. Шестерня и рейка изготавливаются из прочной стали с усиленным поверхностным слоем. Плотность зацепления обеспечивается пружинами.

• Ограничители амплитуды движений: силовой манжет с одной стороны и втулка рулевой тяги – с другой.

К базовой конструкции присоединена система гидроусилителя: два цилиндра (левый и правый), наполняясь маслом от насоса, сдвигают рулевую рейку в нужном направлении синхронно с движением рулевого колеса. При снятии усилия с руля, он под воздействием обратного давления жидкости возвращается в центральное положение.

Ремкомплект рулевой рейки

Несмотря на достаточно простую конструкцию, стоимость рулевой рейки далеко не низкая. Однако ее можно отнести к надежным и долговечным узлам автомобиля, поскольку основные части конструкции выходят из строя редко. Большинство неисправностей устраняются несложным ремонтом и заменой комплектующих.

В ремкоплект рулевой рейки входят детали, подверженные высоким нагрузкам и износу: сальники, уплотнительные кольца, подшипники, опорные втулки, втулки скольжения (тыльники), гидробарьерные кольца (количество деталей в комплекте зависит от конструкции рулевой рейки). Замена ремкомплекта чаще всего решает вопрос мелких неполадок в работе рулевой рейки и избавляет от необходимости менять весь дорогостоящий узел.

К запчастям рулевой рейки относятся и пыльники. Как и любые другие детали автомобиля, в рулевой рейке места шарнирного присоединения рулевых тяг требуют постоянного наличия смазки, отсутствия влаги и грязи. Повреждение пыльника приводит к скорому выходу из строя всей рулевой рейки, которую можно будет только заменить.

Как правило, пыльники продаются вместе с хомутами и смазочным материалом, и менять нужно всё вместе. Форма и размер пыльника зависит от конструктивных особенностей рейки.

Профилактика неисправностей

Сама рулевая рейка – деталь достаточно живучая, если соблюдать правила эксплуатации. Чаще всего причина неисправностей лежит в износе отдельных запчастей (уплотнителей, сальников) и устраняется их заменой. Но при ошибках и небрежном использовании даже сама рейка может выйти из строя.

Признаки неисправности:

• Биение руля (отдача в рулевое колесо на выбоинах);
• Люфт рулевой колонки;
• Подтекание жидкости из системы гидроусилителя (масляные пятна на асфальте после стоянки);
• Тяжелый ход руля;
• Характерный стук во время движения.

При появлении любого из этих симптомов надо как можно скорей решать вопрос с ремонтом: пока неисправность небольшая, можно отделаться малыми средствами. Дожидаться, пока от вибрации треснет стальная внутренняя рейка – прямой путь к покупке новой.

Чтобы избежать дорогостоящего ремонта, необходимо выполнять несколько простых правил:

• Не оставлять автомобиль на стоянке с вывернутыми колесами;
• Не удерживать руль в крайнем положении поворота дольше 5 секунд;
• Снижать скорость на плохой дороге, перед бордюрами и другими препятствиями;
• Контролировать уровень гидравлической жидкости в ГУРе, своевременно проводить ее замену;
• Периодически осматривать пыльники на предмет повреждений и вовремя их менять;
• Перед поездкой после прогрева двигателя слегка покрутить руль влево-вправо: это даст возможность прогреть и ГУР.

От нормальной работы рулевой рейки зависит не только комфорт, но и безопасность на дороге. Это одна из тех деталей, которая должна работать безупречно.

О том, как выбрать рулевую рейку, читайте наш "Гид покупателя".