Рульова рейка: конструкція, принцип дії, типові неполадки

У легкових автомобілях використовується кермова рейка в якості одного з вузлів кермового керування. Від її нормальної роботи залежить і комфортне керування автомобілем, і безпека на дорозі, і взагалі можливість хоч якось їздити на своїй машині. Розуміння принципу роботи кермової рейки необхідне для раціонального обслуговування автомобіля і, в кінцевому підсумку, зниження вартості його експлуатації.

Історія створення кермового підсилювача

Оскільки перші автомобілі їздили повільно і повертали по великому радіусу, вони не вимагали будь-якого підсилювача кермової тяги. У старих автомобілях використовувався саме рейковий механізм передачі обертання керма на колеса. З розвитком автомобілебудування зусилля, яке необхідно прикладати до керма, поступово зростало. Конструктори компенсували це збільшенням діаметра керма і зменшенням зубчастої передачі, але ці удосконалення не могли тривати нескінченно. Розроблялися нові механізми передачі, проте з часом стало зрозуміло, що кермоварейка – оптимальний варіант як за простотою і доступністю, так і з сумісністю з гідропідсилювачем кермової тяги (ГПК).

Сьогодні практично кожна легкова іномарка оснащена кермовою рейкою з гідравлічним посиленням, що робить керування автомобілем комфортним і зручним. Проте, прогрес не зупиняється на досягнутому, розробляються електричні підсилювачі й вже на підході моделі з електронним управлінням.

Принцип роботи та види кермових рейок

Призначення кермової рейки – передача зусилля від кермової колонки на кермові тяги. Тобто вона перетворює обертальний рух керма в повороти передніх коліс по горизонтальній площині. У кермовій рейці це реалізовано за допомогою черв'ячної передачі від шестерні кермової колонки на зубчасту частину рейки.

При обертанні керма шестерня переміщує зубчасту рейку вліво і вправо, а рейка, в свою чергу, вміщує приєднані до неї кермової тяги.

Розрізняють три види кермових рейок:

• Механічні. Найпростіша конструкція, яка встановлювалася на вітчизняні автомобілі. Тут рейка безпосередньо передає поворот керма на колеса, без будь-яких додаткових підсилювачів. Водіння автомобіля з такою конструкцією кермового керування – процес досить важкий, і це добре пам'ятають власники старих «москвичів» і «жигулів»;
• Гідравлічні. Найпоширеніший сьогодні тип кермового керування – з ГПК;

Рейка з гідропідсилювачем підключена до насоса. При повороті керма торсіон кермової колонки відкриває доступ до лівого або правого циліндра, в який надходить олива і тиском «доводить» поворот без зусиль з боку водія. Попри дещо громіздку конструкцію, ГПК використовується на всіх легкових і більшості вантажних машин як надійна і зручна система.

• Електричні. Новий метод посилення кермової тяги – електропідсилювач керма (ЕПК).

Двигун електропідсилювача кріпиться на кермову колонку або саму рейку і включається в момент спрацьовування датчика повороту (датчик величини крутного моменту встановлюється на торсіонний вал). Управління роботою електромотора здійснюється через ЕБК (електронний блок керування), на який надходять дані з датчиків повороту, швидкості й обертів колінчастого вала. Ця система тільки починає впроваджуватися на нових автомобілях, але вже зарекомендувала себе як більш зручна, компактна і швидка, ніж гідравлічна.

Конструкція

Основні конструктивні частини кермової рейки:

• Картер – алюмінієвий корпус, що захищає кермову рейку.
• Шестерня (черв'як), що обертається від руху кермової колонки. З'єднується з кермовою колонкою через підшипник.

• Рейка з зубчастою ділянкою, що входить в зачеплення з шестірнею. Шестерня і рейка виготовляються з міцної сталі з посиленим поверхневим шаром. Щільність зачеплення забезпечується пружинами.

• Обмежувачі амплітуди рухів: силовий манжет з одного боку і втулка кермової тяги – з іншого.

До базової конструкції приєднана система гідропідсилювача: два циліндри (лівий і правий), наповнюючись оливою від насоса, зрушують кермову рейку в потрібному напрямку синхронно з рухом керма. При знятті зусилля з керма, він під впливом зворотного тиску рідини повертається в центральне положення.

Ремкомплект кермової рейки

Попри досить просту конструкцію, вартість кермової рейки далеко не низька. Однак її можна віднести до надійних і довговічних вузлів автомобіля, оскільки основні частини конструкції виходять з ладу рідко. Більшість несправностей усуваються нескладним ремонтом і заміною комплектуючих.

В ремкомплекткермової рейки входять деталі, схильні до високих навантажень і зносу: сальники, кільця сальників, підшипники, опорні втулки, втулки ковзання (тильники), гідробар'єрні кільця (кількість деталей в комплекті залежить від конструкції кермової рейки). Заміна ремкомплекта найчастіше вирішує питання дрібних неполадок в роботі кермової рейки й позбавляє від необхідності міняти весь дорогий вузол.

До запчастин кермової рейки належать і пильники. Як і будь-які інші деталі автомобіля, в кермовій рейці місця шарнірного приєднання кермових тяг вимагають постійної наявності мастила, відсутності вологи та бруду. Пошкодження пильовика призводить до швидкого виходу з ладу всієї кермової рейки, яку можна буде тільки замінити.

Як правило, пильовики продаються разом з хомутами та мастильним матеріалом, і міняти треба все разом. Форма і розмір пильовика залежить від конструктивних особливостей рейки.

Профілактика несправностей

Сама кермова рейка – деталь досить живуча, якщо дотримуватися правил експлуатації. Найчастіше причина несправностей лежить в зношенні окремих запчастин (ущільнювачів, сальників) і усувається їх заміною. Але при помилках і користуватися нею недбало навіть сама рейка може вийти з ладу.

Ознаки несправності:

• Биття керма (віддача в кермона вибоїнах);
• Люфт кермової колонки;
• Підтікання рідини з системи гідропідсилювача (оливні плями на асфальті після стоянки);
• Важкий хід керма;
• Характерний стукіт під час руху.

При появі будь-якого з цих симптомів треба якомога скоріше вирішувати питання з ремонтом: поки несправність невелика, можна відбутися малими грошима. Чекати, поки від вібрації трісне сталева внутрішня рейка – прямий шлях до покупки нової.

Щоб уникнути дорогого ремонту, необхідно виконувати кілька простих правил:

• Не залишати автомобіль на стоянці з вивернутими колесами;
• Не утримувати кермо в крайньому положенні повороту довше 5 секунд;
• Знижувати швидкість на поганій дорозі, перед бордюрами й іншими перешкодами;
• Контролювати рівень гідравлічної рідини в ГПК, своєчасно проводити її заміну;
• Періодично оглядати пильовики на предмет пошкоджень і вчасно їх міняти;
• Перед поїздкою після прогріву двигуна злегка покрутити кермо вліво-вправо: це дасть можливість прогріти і ГПК.

Від нормальної роботи кермової рейки залежить не тільки комфорт, але і безпека на дорозі. Це одна з тих деталей, яка повинна працювати бездоганно.

Про те, як вибрати кермову рейку, читайте наш "Гід покупця".