Рулевое управление автомобиля
Знаете, как называется рулевое колесо у гоночного болида? Штурвал! А в наших автомобилях всего то – руль… Чувствуете разницу? Но оставим Шумахеру шумахерово, и поговорим что же такое рулевое управление, или рулевой механизм.
Система рулевого управления служит для управления автомобилем и обеспечения его движения в заданном направлении по команде водителя. Система включает в себя рулевой механизм и рулевой привод. Что бы представить себе работу рулевых механизмов разных поколений, я разделю объяснение на три части, именно столько их насчитывается в автомобилестроении.
Червячный рулевой механизм
Свое название получил из-за системы привода рулевой колонки, а именно червячной шестерни. В состав рулевой системы входят:
• Руль (думается объяснять не надо?)
• Рулевой вал с крестовиной, представляет собой металлический стержень, у которого с одной стороны расположены шлицы для фиксации руля, а с другой внутренние шлицы для крепления к рулевой колонке. Полная фиксация производится стяжной муфтой, которая обжимает место стыка вала и «червяка» привода колонки. В месте изгиба вала устанавливается кардан, при помощи которого передается боковое усилие вращения.
• Рулевая колонка, устройство, собранное в одном литом корпусе, в состав которой входят червячная ведущая шестерня и ведомая. Ведомая шестерня соединена жестко с рулевой сошкой.
• Рулевые тяги, наконечники и «маятник», совокупность этих деталей соединённых между собой при помощи шаровых и резьбовых соединений.
Работа рулевого механизма выглядит следующим образом: при вращении рулевого колеса, усилие вращения передается на червячный механизм колонки, «червяк» вращает ведомую шестерню, которая в свою очередь приводит в действие рулевую сошку. Сошка соединена со средней рулевой тягой, второй конец тяги крепится к маятниковому рычагу. Рычаг устанавливается на опоре и жестко крепится к кузову автомобиля. От сошки и «маятника» отходят боковые тяги, которые при помощи обжимных муфт соединены с рулевыми наконечниками. Наконечники соединяются со ступицей. Рулевая сошка, поворачиваясь, передает усилие одновременно на боковую тягу и на средний рычаг. Средний рычаг приводит в действие вторую боковую тягу и ступицы поворачиваются, соответственно колеса тоже.
Такая система была распространена на старых моделях «Жигулей» и «BMW».
Реечный рулевой механизм
Самая распространенная система в настоящее время.
Основные узлы это:
• Рулевое колесо (руль)
• Рулевой вал (то же что и в червячном механизме)
• Рулевая рейка – это узел, состоящий из зубчатой рейки, в движение которую приводит рулевая шестерня. Собранная в одном корпусе, чаще из легкого сплава, крепится непосредственно к кузову авто. На концах зубчатой рейки изготовлены резьбовые отверстия для крепления рулевых тяг.
• Рулевые тяги представляют собой металлический стержень, с одного конца у которого резьба, а со второй, шарнирное шаровое устройство с резьбой.
• Рулевой наконечник, это корпус с шаровым шарниром и внутренней резьбой, для вкручивания рулевой тяги.
При вращении рулевого колеса, усилие передается на шестерню, которая приводит в действие рулевую рейку. Рейка «выезжает» из корпуса влево или вправо. Усилие передается на рулевой рычаг с наконечником. Наконечник вставлен в ступицу, которую и поворачивает в дальнейшем.
Для уменьшения усилия водителя при вращении рулевого колеса, в реечное рулевое устройство были введены усилители руля, на них остановимся более подробно
Усилитель руля является вспомогательным устройством для вращения рулевого колеса. Различают несколько типов усилителей руля. Это гидроусилитель, гидроэлектроусилитель, электроусилитель и пневмоусилитель.
1. Гидроусилитель состоит из гидравлического насоса, в действие который приводит двигатель, системы шлангов высокого давления, и бачка для жидкости. Корпус рейки выполнен герметически, так как в нем находится жидкость гидроусилителя. Принцип действия гидроусилителя следующий: насос нагнетает давление в системе, но если руль стоит на месте, то насос просто создает циркуляцию жидкости. Стоит только водителю начать поворачивать руль, как перекрывается циркуляция, и жидкость начинает давить на рейку, «помогая» водителю. Давление направлено в ту сторону, в которую вращается «баранка».
2. В гидроэлектроусилителе система точно такая же, только насос вращает электромотор.
3. В электроусилителе применяется так же электромотор, но соединяется он непосредственно с рейкой или с рулевым валом. Управляется электронным блоком управления. Электроусилитель еще называют адаптивным усилителем из-за возможности прикладывания разного усилия к вращению рулевого колеса, в зависимости от скорости движения. Известная система Servotronic.
4. Пневмоусилитель это близкая «родня» гидроусилителя, только жидкость заменена на сжатый воздух.
Активная рулевая система
Самая «продвинутая» система управления в настоящее время, в состав входит:
• Рулевая рейка с планетарным механизмом и электродвигателем
• Блок электронного управления
• Рулевые тяги, наконечники
• Рулевое колесо (ну а как же без него?)
Принцип работы рулевой системы чем-то напоминает работу АКПП. При вращении рулевого колеса, вращается планетарный механизм, который и приводит в действие рейку, но вот только передаточное число всегда разное, в зависимости от скорости движения автомобиля. Дело в том, что солнечную шестерню снаружи вращает электродвигатель, поэтому в зависимости от скорости вращения изменяется передаточное число. На небольшой скорости коэффициент передачи составляет единицу. Но при большем разгоне, когда малейшее движение руля может привести к негативным последствиям, включается электромотор, вращает солнечную шестерню, соответственно необходимо руль довернуть больше при повороте. На маленькой скорости автомобиля электродвигатель вращается в обратную сторону, создавая более комфортное управление.
Весь остальной процесс выглядит, как и у простой реечной системы.
Ничего не забыли? Забыли, конечно! Забыли еще одну систему – винтовую. Правда, эта система больше похожа на червячный механизм. Итак – на валу проточена винтовая резьба, по которой «ползает» своеобразная гайка, представляет собой зубчатую рейку с резьбой внутри. Зубья рейки приводят в действие рулевой сектор, в свою очередь он предает движение сошке, ну а дальше как в червячной системе. Для уменьшения трения, внутри «гайки» расположены шарики, которые «циркулируют» во время вращения.
Рулевая колонка и рулевая рейка чем отличаются
Рулевая колонка представляет собой кожух, закрывающий вал. Главное предназначение колонки — надежное крепление руля и передача усилия колесам, а также обеспечения безопасности водителя во время столкновения авто с препятствиями.
Основные составляющие части рулевой колонки: вал, ведома и ведущая шестерни.
Данный элемент наименее подвержен повреждениям среди всех составляющих рулевой системы. Но всегда стоит обращать внимание на регулировку рулевой колонки и установку руля в нормативном положении.
Одним из признаков поломки узла является стук колонки. Часто по неопытности его воспринимают за стук рейки.
Помните, что рейка и колонка — это разные агрегаты, входящие в состав рулевого механизма автомобиля!
Диагностика неисправностей рулевых реек
Диагностика рулевой рейки — начальный и обязательный этап в ремонтных и сервисных мероприятиях. Исходя из наблюдаемых “симптомов” и выводов специалиста, сделанных в результате технического осмотра, формируется план последующих восстановительных работ.
Во время диагностики определяют причины и места поломок. Среди самых распространенных проблем с рулевыми рейками стоит отметить:
- сложное проворачивание рулевого колеса, что сопровождается посторонними звуками;
- подтекание жидкости из бачка гидроусилителя;
- поворот руля происходит рывками, требует физических усилий;
- люфт рулевой рейки (самая распространенная и опасная проблема);
- задержка реакции колес на поворот руля и др.
Зачастую своевременная, профилактическая диагностика способна уберечь Вас от негативных ситуаций на дороге и предотвратить серьезный ремонт.
Быстрый и качественный ремонт рулевых реек
Цена на ремонт рулевой рейки напрямую зависит от выполняемых работ и заменяемых запчастей/расходников. Наши специалисты строго следуют смете работ, составленной после полной диагностики и согласованной с Заказчиком.
Сколько может длиться ремонт рейки?
От пары часов до нескольких дней. Это также определяется сложности и количества планируемых работ. В случае невозможности простоя автомобиля, мы готовы предоставить рулевую рейку из собственного обменного фонда до момента полного восстановления сломанного узла.
Что входит в ремонт рулевой рейки?
Любой ремонт — это комплексный процесс, состоящий из обязательных пунктов:
- разборки рулевой рейки и промывки/очистки всех ее составляющих;
- демонтаж и замена запчастей, не подлежащих восстановлению;
- чистка и контроль состояния зубчатого вала;
- замена расходных материалов (сальников, уплотнительных колец, пыльников и др.);
- сборка и тестирование рулевой рейки на специальном стенде.
В случае обнаружения во время диагностики крайне неудовлетворительного состояния рулевой рейки, мы всегда уведомляем клиента о нецелесообразности реставрации или ремонта. Мы всегда готовы предложить купить рулевую рейку б/у или новую в нашем магазине.
Продажа рулевых реек и насосов ГУР
Автомагазин ГУР занимается также продажей рулевых реек и насосов ГУР восстановленных и новых. Мы поможем подобрать и заменить вышедший со строя механизм на Вашем авто.
У нас Вы найдете рулевые рейки и насосы гидроусилителей на любой автомобиль отечественного, японского, американского или европейского происхождения.
Реставрированные рейки, находящиеся в продаже в наших магазинах, прошли полный комплекс ремонтно-восстановительных работ и ряд тестов, что позволяет заявлять о их полной работоспособности и наличии достаточного для полноценной работы ресурса.
На любую единицу товара распространяется гарантия на срок 6 мес. Дополнительно с гарантийными условиями ознакомьтесь в соответствующем разделе сайта или у наших специалистов.
Мы работаем с физическими и юридическими лицами. Совершаем доставку в любой населенный пункт Украины с помощью транспортных компаний.
Кроме того, в случае, если запчасть не подошла к Вашему авто, Вы обнаружили брак при осмотре или во время монтажа в условиях специализированного сервисного центра, мы произведем обмен/возврат товара.
Рулевой механизм: описание,виды,назначение,принцип работы ,устройство.
Каждый узел и механизм автомобиля по-своему важен. Пожалуй, нет такой системы, без которой автомобиль мог бы нормально функционировать. Одна из таких систем – рулевой механизм. Наверное, это одна из самых важных частей машины. Давайте рассмотрим, как устроен этот узел, назначение его, элементы конструкции. А также научимся регулировать и ремонтировать эту систему.
Принцип работы реечной рулевой тяги
Реечный рулевой механизм
Реечный рулевой механизм — является самым распространенным типом механизма, устанавливаемым на легковые автомобили. Основными элементами рулевого механизма являются шестерня и рулевая рейка. Шестерня устанавливается на валу рулевого колеса и находится в постоянном зацеплении с рулевой (зубчатой) рейкой.
Схема реечного рулевого механизма
1 – подшипник скольжения; 2 – манжеты высокого давления; 3 – корпус золотников; 4 – насос; 5 – компенсационный бачок; 6 – рулевая тяга; 7 – рулевой вал; 8 – рейка; 9 – компрессионный уплотнитель; 10 – защитный чехол.
Работа реечного рулевого механизма происходит следующим образом. При вращении рулевого колеса рейка перемещается влево или вправо. Во время движения рейки перемещаются присоединенные к ней тяги рулевого привода и совершают поворот управляемых колес.
Реечный рулевой механизм отличается простотой конструкции и как следствие, высоким КПД, а также имеет высокую жесткость. Но такой тип рулевого механизма чувствителен к ударным нагрузкам от неровностей дороги, склонен к вибрациям. По причине своих конструктивных особенностей реечный рулевой механизм применяется на переднеприводных автомобилях 
Червячный рулевой механизм
Этот рулевой механизм является одним из «устаревших» устройств. Им оснащены практически все модели отечественной «классики». Механизм применяется на автомобилях с повышенной проходимостью с зависимой подвеской управляемых колес, а также в легких грузовых автомобилях и автобусах.
Конструктивно устройство состоит из следующих элементов:
- рулевой вал
- передача «червяк-ролик»
- картер
- рулевая сошка
Пара «червяк-ролик» находится в постоянном зацеплении. Глобоидальный червяк представляет собой нижнюю часть рулевого вала, а ролик закреплен на валу сошки. При вращении руля ролик перемещается по зубьям червяка, благодаря чему вал рулевой сошки также поворачивается. Результатом такого взаимодействия является передача поступательных движений на привод и колеса.
Рулевой механизм червячного типа имеет следующие преимущества:
- возможность поворота колес на больший угол
- гашение ударов от дорожных неровностей
- передача больших усилий
- обеспечение лучшей маневренности машины
Изготовление конструкции достаточно сложное и дорогое – в этом главный ее минус. Рулевое управление с таким механизмом состоит из множества соединений, периодическая регулировка которых просто необходима. В противном случае придется заменять поврежденные элементы.
Рулевая колонка
Выполняет передачу вращательного усилия, которое создает водитель для изменения направления. Состоит она из рулевого колеса, располагаемого в салоне (на него и воздействует водитель, вращая его). Оно жестко посажено на вал колонки. В устройстве этой части рулевого управления очень часто используется вал, разделенный на несколько частей, соединенных между собой карданными шарнирами.
Такая конструкция сделана не просто так. Во-первых, это позволяет менять угол положения рулевого колеса относительно механизма, смещать его в определенную сторону, что нередко необходимо при компоновке составных частей авто. В дополнение такая конструкция позволяет повысить комфортабельность салона – водитель может менять положение рулевого колеса по вылету и наклону, обеспечивая максимально удобное его положение.
Во-вторых, составная рулевая колонка имеет свойство «ломаться» в случае ДТП, снижая вероятность травмирования водителя. Суть такова – при фронтальном ударе двигатель может сместиться назад и толкнуть рулевой механизм. Если бы вал колонки был цельным, изменение положения механизма привело бы к выходу вала с рулевым колесом в салон. В случае же со составной колонкой, перемещение механизма будет сопровождаться всего лишь изменением угла одной составляющей вала относительно второй, а сама колонка остается неподвижной.
Винтовой рулевой механизм
Винтовой рулевой механизм объединяет следующие конструктивные элементы: винт на валу рулевого колеса; гайку, перемещаемую по винту; зубчатую рейку, нарезанную на гайке; зубчатый сектор, соединенный с рейкой; рулевую сошку, расположенную на валу сектора.
Особенностью винтового рулевого механизма является соединение винта и гайки с помощью шариков, чем достигается меньшее трение и износ пары.
Принципиально работа винтового рулевого механизма схожа с работой червячного механизма. Поворот рулевого колеса сопровождается вращением винта, который перемещает надетую на него гайку. При этом происходит циркуляция шариков. Гайка посредством зубчатой рейки перемещает зубчатый сектор и с ним рулевую сошку.
Винтовой рулевой механизм в сравнении с червячным механизмом имеет больший КПД и реализует большие усилия. Данный тип рулевого механизма устанавливается на отдельных легковых автомобилях представительского класса, тяжелых грузовых автомобилях и автобусах.
Заключение
В целом механизм является достаточно надежным узлом, не требующим никакого обслуживания. Но при этом эксплуатация рулевого управления автомобиля подразумевает проведение своевременной диагностики для выявления неисправностей.
Конструкция этого узла состоит из множества элементов с подвижными соединениями. А где такие соединения есть, со временем из-за износа контактирующих элементов, в них появляются люфты, которые в значительной мере могут повлиять на управляемость авто.
Сложность диагностики рулевого управления зависит от его конструктивного исполнения. Так в узлах с механизмом «шестерня-рейка» соединений, которые необходимо проверять не так уж и много: наконечники, зацепление шестерни с рейкой, карданы рулевой колонки.
А вот с червячным механизмом из-за сложной конструкции привода точек диагностики значительно больше.
Что касается ремонтных работ при нарушении работоспособности узла, то наконечники при сильном износе просто заменяются. В рулевом механизме на начальном этапе люфт удается убрать регулировкой зацепления, а если это не помогло – переборкой узла с использованием ремкомплектов. Карданы колонки, как и наконечники – просто заменяются.
Рулевой механизм автомобиля: виды, конструкция, проблемы и восстановление
Из публикации вы узнаете, что называется рулевым механизмом автомобиля, какие виды систем рулевого управления существуют и, какой конструкцией они обладают. Кроме того, в статье рассмотрены основные признаки поломок и распространенные проблемы, возникающие в рулевых механизмах, а также рассказано о возможных способах восстановления тех или иных узлов, на примере, рулевой рейки.
Рулевой механизм (система рулевого управления) – это специальное устройство, которое предназначено для контроля над направлением движения автомобиля. Именно этот механизм передает движения руля на колеса. В состав системы рулевого управления входит рулевой привод и рулевой механизм. Благодаря рулевому механизму водитель может менять маршрут движения транспортного средства и эффективно проходить повороты. Если этот компонент выйдет из строя, продолжить движение будет сложно или невозможно.
На сегодняшний день существует три самых распространенных вида рулевых механизмов:
— Червячный рулевой механизм (свое наименование получил за счет приводной системы рулевой колонки, в составе которой идет червячная шестерня). Червячный рулевой механизм включает в свой состав следующие компоненты: рулевое колесо; рулевой вал с крестовиной; рулевую колонку; рулевые тяги; наконечники и “маятник”.
— Реечный рулевой механизм (считается наиболее распространенной системой, которая включает в свой состав следующие компоненты: рулевое колесо; рулевой вал; рулевая зубчатая рейка с шестерней; рулевые тяги; рулевой наконечник, а также гидроусилитель, гидроэлектроусилитель, электроусилитель или пневмоусилитель руля).
— Активная рулевая рейка (считается самой инновационной системой управления, в состав которой включаются следующие компоненты: рулевая рейка с планетарным механизмом и электромотором; электронный блок управления (ЭБУ); рулевые тяги; рулевые наконечники и рулевое колесо).
Принцип функционирования типового рулевого механизма очень похож на работу автоматической коробки переключения передач. Так, например, при вращении водителем руля, параллельно начинает вращаться планетарный механизм, приводящий в действие рулевую рейку, однако передаточное число всегда разное, так как оно имеет непосредственную зависимость от текущей скорости движения транспортного средства.
КОГДА ТРЕБУЕТСЯ ЗАМЕНА РУЛЕВОГО МЕХАНИЗМА АВТОМОБИЛЯ?
Как правило, типовые рулевые механизмы служат в течение всего срока службы автомобиля. Однако с течением времени, особенно на больших пробегах (после 200 тысяч километров) в рулевом механизме могут возникать трещины в корпусе, которые приводят к течи. Признаками того, что рулевой механизм срочно нуждается в ремонте или замене, многие специалисты относят: чрезмерный люфт и повышенное усилие, прилагаемое водителем на рулевое колесо при его вывороте.
КАКИЕ ПРОБЛЕМЫ ЧАЩЕ ВСЕГО ВОЗНИКАЮТ С РУЛЕВЫМ МЕХАНИЗМОМ?
Даже не смотря на простую конструкцию типовых автомобильных рулевых механизмов, время от времени те или иные компоненты системы имеют свойство ломаться. Большинство современных моделей транспортных средств, которые оснащаются передовыми электронными системами управления, считаются более хрупкими, нежели классические механизмы, оснащенные реечными рулевыми рейками с ГУР.
Как мы знаем, рулевое колесо крепится к валу. При вращении вал приводит в движение шестерню, которая приводит в работу рулевую рейку. В свою очередь, рейка перемещает поворотный кулак при помощи рулевых тяг. Во всех этой схеме присутствует всего несколько движущихся частей и именно эти компоненты требуют определенного зазора, необходимого для предотвращения ускоренного износа и чрезмерного изгиба рулевого механизма, находящегося под нагрузкой. Большинство элементов рулевого механизма могут быть отрегулированы, что позволит нормализовать естественный износ тех или иных деталей, в особенности рулевой рейки.
КАКИЕ РАСПРОСТРАНЕННЫЕ ПОЛОМКИ СЛУЧАЮТСЯ В РУЛЕВОМ МЕХАНИЗМЕ?
Несложная конструкция рулевого механизма означает то, что при возникновении неисправности, можно довольно легко локализовать и идентифицировать проблему. Чтобы поддерживать весь механизм в работоспособном состоянии и использовать весь потенциал системы, важно обеспечить надлежащую смазку деталей, независимо от того, какой тип рулевого механизма установлен в автомобиле.
Самые распространенные признаки, указывающие на проблемы с рулевым механизмом:
— слишком большой люфт рулевого колеса;
— нелинейная работа руля при совершении левых или правых поворотов, а также наличие ощутимых рывков;
— повышенное или пониженное сопротивление при работе рулевого управления.
Вышеперечисленные признаки чаще других указывают на наличие тех или иных поломок в рулевом механизме. Существуют ли эффективные методы, которые позволят автовладельцу справиться с разного рода поломками системы рулевого управления? К счастью, да. Причем, как утверждают автомеханики, не нужно сразу принимать дорогостоящие решения, такие как замена рулевого механизма, сперва можно провести регенерацию, то есть восстановление компонентов рулевой.
ВОЗМОЖНЫЕ СПОСОБЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ УЗЛОВ РУЛЕВОГО МЕХАНИЗМА
Восстановление рулевого механизма является не просто необходимой, а обязательной процедурой, если вы хотите использовать не только исправный, но и безопасный автомобиль. Итак, если в рулевом колесе имеется большой люфт, то его можно отрегулировать самостоятельно в соответствии с руководством по эксплуатации (мануалом). Если в процессе вхождения в повороты в рулевой колонке ощущается нелинейность управления (руль реагирует слабо), то это свидетельствует о чрезмерном износе поперечных шарниров, соединенных с рулевой рейкой или выходе из строя насоса гидроусилителя (ГУР). В этом случае, изношенные поперечные шарниры можно попытаться смазать. Если это не поможет, то придётся их заменить. Что касается гидроусилителя, то чаще других компонентов в нем из строя выходит помпа (насос), которая под давлением подает техническую жидкость в рабочую зону механизма. Как правило, насос ремонту и восстановлению не подлежит, его придется заменить на новый.
Когда можно прибегнуть к восстановлению рулевых механизмов? Некоторые рулевые механизмы, особенно классические – реечного типа с гидроусилителями, относительно легко восстановить, причем для их регенерации даже не потребуются специальные инструменты, в то время, как другие, более сложные системы, на примере, механизмов с активной рулевой рейкой и электроусилителем, требуют использования профессиональных принадлежностей. Осуществить восстановление стандартного рулевого механизма с усилителем можно самостоятельно, однако нам могут понадобиться соответствующие знания с навыками, ведь система рулевого управления включает множество уплотнений и мелких деталей, которые нужно аккуратно разобрать. Именно поэтому перед началом процедуры регенерации рулевой, рекомендуется внимательно прочитать руководство по обслуживанию/ремонту рулевого механизма своего автомобиля.
Восстановление деталей системы рулевого управления должно производиться только в чистой обстановке, чтобы избежать загрязнения, которое впоследствии может привести к ускоренному износу тех или иных компонентов. Если владелец автомобиля чувствует, что у него не хватает умений, чтобы осуществить процедуру должным образом, то в этом случае следует делегировать эту работу профессионалам, которые обладают необходимыми навыками, ведь допустив даже маленькую ошибку при разборке/сборке компонентов рулевого механизма, это может привести к непоправимым поломкам и проблемам на дороге.
Как проходит регенерация неисправных рулевых реек? Когда рулевая рейка (ключевой компонент системы рулевого управления) перестает работать должным образом, ее сперва подвергают диагностике, а затем, если проблемы не критичны, пытаются восстановить. Как правило, на неисправность рейки прямо или косвенно указывают следующие симптомы: люфт при вращении руля (указывают на износ рулевых наконечников); неприятные шумы в виде гула (указывают на поломки помпы гидроусилителе) и заметное ухудшение характеристик маневрирования (неисправен ГУР или чрезмерных износ шарнира рулевого вала). Профессиональная регенерация рулевого механизма в первую очередь основана: на замене уплотнителей; уменьшении люфта; замене рулевых тяг и наконечников. Кроме того, со всех разобранных деталей удаляется грязь, шлифуются ламели и устанавливаются новые втулки.
В завершении отметим, что самостоятельное восстановление рулевой рейки (чаще всего выходит из строя по сравнению с другими компонентами рулевого механизма) вполне возможно, правда нужно иметь свободное время, желание и руки, растущие из правильного места. Ничего сверхъестественного в регенерации рулевой нет. Зато своими руками можно удалить ржавчину, окрасить корпус, а также лично купить оригинальные запчасти и быть уверенным, что нас никто не пытается нагреть на стоимости работ. На стандартно восстановлении можно не останавливаться, а пойти дальше, например, сделать проточку рулевого вала, напылить металл до заводской величины, закалить поверхность, попросить знакомого токаря и выточить втулку из графита, с нанесением на нее тефлонового покрытия. Таким образом, своими руками и при помощи знакомых мы может не просто восстановить рулевой механизм своего автомобиля, а сделать его еще более долговечным, чем на заводе-изготовителе. Ведь никто не сделает работу лучше и дешевле, чем мы сами.
БЛАГОДАРИМ ВАС ЗА ВНИМАНИЕ! ПРОЯВЛЯЙТЕ ВЗАИМОУВАЖЕНИЕ НА ДОРОГАХ!
Рулевой механизм автомобиля: виды, конструкция, проблемы и восстановление
Из публикации вы узнаете, что называется рулевым механизмом автомобиля, какие виды систем рулевого управления существуют и, какой конструкцией они обладают. Кроме того, в статье рассмотрены основные признаки поломок и распространенные проблемы, возникающие в рулевых механизмах, а также рассказано о возможных способах восстановления тех или иных узлов, на примере, рулевой рейки.
РЕКОМЕНДУЕМ К ПРОЧТЕНИЮ: УСТРОЙСТВО АВТОМОБИЛЬНОЙ ПОДВЕСКИ МАКФЕРСОН
Рулевой механизм (система рулевого управления) – это специальное устройство, которое предназначено для контроля над направлением движения автомобиля. Именно этот механизм передает движения руля на колеса. В состав системы рулевого управления входит рулевой привод и рулевой механизм. Благодаря рулевому механизму водитель может менять маршрут движения транспортного средства и эффективно проходить повороты. Если этот компонент выйдет из строя, продолжить движение будет сложно или невозможно.
На сегодняшний день существует три самых распространенных вида рулевых механизмов:
— Червячный рулевой механизм (свое наименование получил за счет приводной системы рулевой колонки, в составе которой идет червячная шестерня). Червячный рулевой механизм включает в свой состав следующие компоненты: рулевое колесо; рулевой вал с крестовиной; рулевую колонку; рулевые тяги; наконечники и “маятник”.
— Реечный рулевой механизм (считается наиболее распространенной системой, которая включает в свой состав следующие компоненты: рулевое колесо; рулевой вал; рулевая зубчатая рейка с шестерней; рулевые тяги; рулевой наконечник, а также гидроусилитель, гидроэлектроусилитель, электроусилитель или пневмоусилитель руля).
— Активная рулевая рейка (считается самой инновационной системой управления, в состав которой включаются следующие компоненты: рулевая рейка с планетарным механизмом и электромотором; электронный блок управления (ЭБУ); рулевые тяги; рулевые наконечники и рулевое колесо).
Принцип функционирования типового рулевого механизма очень похож на работу автоматической коробки переключения передач. Так, например, при вращении водителем руля, параллельно начинает вращаться планетарный механизм, приводящий в действие рулевую рейку, однако передаточное число всегда разное, так как оно имеет непосредственную зависимость от текущей скорости движения транспортного средства.
КОГДА ТРЕБУЕТСЯ ЗАМЕНА РУЛЕВОГО МЕХАНИЗМА АВТОМОБИЛЯ?
Как правило, типовые рулевые механизмы служат в течение всего срока службы автомобиля. Однако с течением времени, особенно на больших пробегах (после 200 тысяч километров) в рулевом механизме могут возникать трещины в корпусе, которые приводят к течи. Признаками того, что рулевой механизм срочно нуждается в ремонте или замене, многие специалисты относят: чрезмерный люфт и повышенное усилие, прилагаемое водителем на рулевое колесо при его вывороте.
КАКИЕ ПРОБЛЕМЫ ЧАЩЕ ВСЕГО ВОЗНИКАЮТ С РУЛЕВЫМ МЕХАНИЗМОМ?
Даже не смотря на простую конструкцию типовых автомобильных рулевых механизмов, время от времени те или иные компоненты системы имеют свойство ломаться. Большинство современных моделей транспортных средств, которые оснащаются передовыми электронными системами управления, считаются более хрупкими, нежели классические механизмы, оснащенные реечными рулевыми рейками с ГУР.
Как мы знаем, рулевое колесо крепится к валу. При вращении вал приводит в движение шестерню, которая приводит в работу рулевую рейку. В свою очередь, рейка перемещает поворотный кулак при помощи рулевых тяг. Во всех этой схеме присутствует всего несколько движущихся частей и именно эти компоненты требуют определенного зазора, необходимого для предотвращения ускоренного износа и чрезмерного изгиба рулевого механизма, находящегося под нагрузкой. Большинство элементов рулевого механизма могут быть отрегулированы, что позволит нормализовать естественный износ тех или иных деталей, в особенности рулевой рейки.
КАКИЕ РАСПРОСТРАНЕННЫЕ ПОЛОМКИ СЛУЧАЮТСЯ В РУЛЕВОМ МЕХАНИЗМЕ?
Несложная конструкция рулевого механизма означает то, что при возникновении неисправности, можно довольно легко локализовать и идентифицировать проблему. Чтобы поддерживать весь механизм в работоспособном состоянии и использовать весь потенциал системы, важно обеспечить надлежащую смазку деталей, независимо от того, какой тип рулевого механизма установлен в автомобиле.
Самые распространенные признаки, указывающие на проблемы с рулевым механизмом:
— слишком большой люфт рулевого колеса;
— нелинейная работа руля при совершении левых или правых поворотов, а также наличие ощутимых рывков;
— повышенное или пониженное сопротивление при работе рулевого управления.
Вышеперечисленные признаки чаще других указывают на наличие тех или иных поломок в рулевом механизме. Существуют ли эффективные методы, которые позволят автовладельцу справиться с разного рода поломками системы рулевого управления? К счастью, да. Причем, как утверждают автомеханики, не нужно сразу принимать дорогостоящие решения, такие как замена рулевого механизма, сперва можно провести регенерацию, то есть восстановление компонентов рулевой.
ВОЗМОЖНЫЕ СПОСОБЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ УЗЛОВ РУЛЕВОГО МЕХАНИЗМА
Восстановление рулевого механизма является не просто необходимой, а обязательной процедурой, если вы хотите использовать не только исправный, но и безопасный автомобиль. Итак, если в рулевом колесе имеется большой люфт, то его можно отрегулировать самостоятельно в соответствии с руководством по эксплуатации (мануалом). Если в процессе вхождения в повороты в рулевой колонке ощущается нелинейность управления (руль реагирует слабо), то это свидетельствует о чрезмерном износе поперечных шарниров, соединенных с рулевой рейкой или выходе из строя насоса гидроусилителя (ГУР). В этом случае, изношенные поперечные шарниры можно попытаться смазать. Если это не поможет, то придётся их заменить. Что касается гидроусилителя, то чаще других компонентов в нем из строя выходит помпа (насос), которая под давлением подает техническую жидкость в рабочую зону механизма. Как правило, насос ремонту и восстановлению не подлежит, его придется заменить на новый.
Когда можно прибегнуть к восстановлению рулевых механизмов? Некоторые рулевые механизмы, особенно классические – реечного типа с гидроусилителями, относительно легко восстановить, причем для их регенерации даже не потребуются специальные инструменты, в то время, как другие, более сложные системы, на примере, механизмов с активной рулевой рейкой и электроусилителем, требуют использования профессиональных принадлежностей. Осуществить восстановление стандартного рулевого механизма с усилителем можно самостоятельно, однако нам могут понадобиться соответствующие знания с навыками, ведь система рулевого управления включает множество уплотнений и мелких деталей, которые нужно аккуратно разобрать. Именно поэтому перед началом процедуры регенерации рулевой, рекомендуется внимательно прочитать руководство по обслуживанию/ремонту рулевого механизма своего автомобиля.
Восстановление деталей системы рулевого управления должно производиться только в чистой обстановке, чтобы избежать загрязнения, которое впоследствии может привести к ускоренному износу тех или иных компонентов. Если владелец автомобиля чувствует, что у него не хватает умений, чтобы осуществить процедуру должным образом, то в этом случае следует делегировать эту работу профессионалам, которые обладают необходимыми навыками, ведь допустив даже маленькую ошибку при разборке/сборке компонентов рулевого механизма, это может привести к непоправимым поломкам и проблемам на дороге.
Как проходит регенерация неисправных рулевых реек? Когда рулевая рейка (ключевой компонент системы рулевого управления) перестает работать должным образом, ее сперва подвергают диагностике, а затем, если проблемы не критичны, пытаются восстановить. Как правило, на неисправность рейки прямо или косвенно указывают следующие симптомы: люфт при вращении руля (указывают на износ рулевых наконечников); неприятные шумы в виде гула (указывают на поломки помпы гидроусилителе) и заметное ухудшение характеристик маневрирования (неисправен ГУР или чрезмерных износ шарнира рулевого вала). Профессиональная регенерация рулевого механизма в первую очередь основана: на замене уплотнителей; уменьшении люфта; замене рулевых тяг и наконечников. Кроме того, со всех разобранных деталей удаляется грязь, шлифуются ламели и устанавливаются новые втулки.
В завершении отметим, что самостоятельное восстановление рулевой рейки (чаще всего выходит из строя по сравнению с другими компонентами рулевого механизма) вполне возможно, правда нужно иметь свободное время, желание и руки, растущие из правильного места. Ничего сверхъестественного в регенерации рулевой нет. Зато своими руками можно удалить ржавчину, окрасить корпус, а также лично купить оригинальные запчасти и быть уверенным, что нас никто не пытается нагреть на стоимости работ. На стандартно восстановлении можно не останавливаться, а пойти дальше, например, сделать проточку рулевого вала, напылить металл до заводской величины, закалить поверхность, попросить знакомого токаря и выточить втулку из графита, с нанесением на нее тефлонового покрытия. Таким образом, своими руками и при помощи знакомых мы может не просто восстановить рулевой механизм своего автомобиля, а сделать его еще более долговечным, чем на заводе-изготовителе. Ведь никто не сделает работу лучше и дешевле, чем мы сами.
БЛАГОДАРИМ ВАС ЗА ВНИМАНИЕ! ПРОЯВЛЯЙТЕ ВЗАИМОУВАЖЕНИЕ НА ДОРОГАХ!
Механизмы управления автомобилем
Механизмы управления автомобиля — это механизмы, которые предназначены обеспечивать движение автомобиля в нужном направлении, и его замедление или остановку в случае необходимости. К механизмам управления относятся рулевое управление и тормозная система автомобиля.
Р улевое управление автомобиля — это совокупность механизмов, служащих, для поворота управляемых колес, обеспечивает движение автомобиля в заданном направлении. Передачу усилия поворота рулевого колеса к управляемым колесам обеспечивает рулевой привод. Для облегчения управления автомобилем применяют усилители руля, которые делают поворот руля легким и комфортным.
Устройство рулевого управления:
1 — поперечная тяга; 2 — нижний рычаг; 3 — поворотная цапфа; 4 — верхний рычаг; 5 — продольная тяга; 6 — сошка рулевого привода; 7 — рулевая передача; 8 — рулевой вал; 9 — рулевое колесо.
Принцип работы рулевого управления
Каждое управляемое колесо установлено на поворотном кулаке, соединенном с передней осью посредством шкворня, который неподвижно крепится в передней оси. При вращении водителем рулевого колеса усилие передается посредством тяг и рычагов на поворотные кулаки, которые поворачиваются на определенный угол (задает водитель), изменяя направление движения автомобиля.
Механизмы управления, устройство
Рулевое управление состоит из следующих механизмов :
1. Рулевой механизм — замедляющая передача, преобразовывающая вращение вала рулевого колеса во вращение вала сошки. Этот механизм увеличивает прикладываемое к рулевому колесу усилие водителя и облегчает его работу.
2. Рулевой привод — система тяг и рычагов, осуществляющая в совокупности с рулевым механизмом поворот автомобиля.
3. Усилитель рулевого привода (не на всех автомобилях) — применяется для уменьшения усилий, необходимых для поворота рулевого колеса.
Устройство рулевого управления
1 – Рулевое колесо; 2 – корпус подшипников вала; 3 — подшипник; 4 – вал колеса рулевого управления; 5 – карданный вал рулевого управления; 6 – тяга рулевой трапеции; 7 — наконечник; 8 — шайба; 9 – палец шарнирный; 10 – крестовина карданного вала; 11 – вилка скользящая; 12 – наконечник цилиндра; 13 – кольцо уплотнительное; 14 – гайка наконечника; 15 — цилиндр; 16 –поршень со штоком; 17 – кольцо уплотнительное; 18 – кольцо опорное; 19 — манжета; 20 – кольцо нажимное; 21 — гайка; 22 – муфта защитная; 23 – тяга рулевой трапеции; 24 — масленка; 25 – наконечник штока; 26 – кольцо стопорное; 27 — заглушка; 28 – пружина; 29 – обойма пружины; 30 – кольцо уплотнительное; 31 – вкладыш верхний; 32 – палец шаровый; 33 – вкладыш нижний; 34 — накладка; 35 – муфта защитная; 36 – рычаг поворотного кулака; 37 – корпус поворотного кулака.
Устройство рулевого привода:
1 – корпус золотника; 2 – кольцо уплотнительное; 3 – кольцо плунжеров подвижное; 4 — манжета; 5 – картер рулевого механизма; 6 — сектор; 7 – пробка заливного отверстия; 8 — червяк; 9 – боковая крышка картера; 10 — крышка; 11 – пробка сливного отверстия; 12 – втулка распорная; 13 – игольчатый подшипник; 14 – сошка рулевого управления; 15 – тяга сошки рулевого управления; 16 – вал рулевого механизма; 17 — золотник; 18 — пружина; 19 — плунжер; 20 – крышка корпуса золотника.
Бак масляный. 1 – Корпус бачка; 2 — фильтр; 3 – корпус фильтра; 4 – клапан перепускной; 5 — крышка; 6 — сапун; 7 – пробка заливной горловины; 8 — кольцо; 9 – шланг всасывающий.
Насос усилительного механизма. 1 – крышка насоса; 2 — статор; 3 — ротор; 4 — корпус; 5 – игольчатый подшипник; 6 — проставка; 7 — шкив; 8 — валик; 9 — коллектор; 10 – диск распределительный.
Принципиальная схема. 1 – трубопроводы високого давления; 2 – механизм рулевой; 3 – насос усилительного механизма; 4 – шланг сливной; 5 – бак масляный; 6 – шланг всасывающий; 7 – шланг нагнетательный; 8 – механизм усилительный; 9 – шланги.
Рулевое управление автомобиля КамАЗ
1 — корпус клапана управления гидроусилителем; 2 — радиатор; 3 — карданный вал; 4 — рулевая колонка; 5 — трубопровод низкого давления; 6 — трубопровод высокого давления; 7— бачок гидросистемы; 8— насос гидроусилителя; 9 — сошка; 10 — продольная тяга; 11 — рулевой механизм с гидроусилителем; 12 — корпус углового редуктора.
Механизм рулевого управления автомобиля КамАЗ :
1 — реактивный плунжер; 2— корпус клапана управления; 3 — ведущее зубчатое колесо; 4 — ведомое зубчатое колесо; 5, 22 и 29— стопорные кольца; 6 — втулка; 7 и 31 — упорные колы к», 8 — уплотнительное кольцо; 9 и 15 — бинты; 10 — перепускной клапан; 11 и 28 — крышки; 12 — картер; 13 — поршень-рейка; 14 — пробка; 16 и 20— гайки; 17 — желоб; 18 — шарик; 19 — сектор; 21 — стопорная шайба; 23 — корпус; 24 — упорный подшипник; 25 — плунжер; 26 — золотник; 27— регулировочный винт; 30— регулировочная шайба; 32— зубчатый сектор вала сошки.
Рулевое управление автомобиля ЗИЛ;
1 — насос гидроусилителя; 2 — бачок насоса; 3 — шланг низкого давления; 4 — шланг высокого давления; 5 колонка; 6 — контактное устройство сигнала; 7 — переключатель указателей поворота; 8 карданный шарнир; 9 — карданный вал; 10 — рулевой механизм; 11 — сошка.
Рулевое управление автомобиля МАЗ-5335:
1 — продольная рулевая тяга; 2— гидроусилитель рулевого привода; 3 — сошка; 4 — рулевой механизм; 5— карданный шарнир привода рулевого управления; 6 — рулевой вал; 7— рулевое колесо; 8 — поперечная рулевая тяга; 9— левый рычаг поперечной рулевой тяги; 10 — поворотный рычаг.
Устройство и работа гидроусилителя и электроусилителя руля
Устройство и работа гидроусилителя и электроусилителя руля
Прошло много времени прежде, чем появилась альтернатива для уменьшения усилия на руле, и достигалось это за счет увеличения передаточного числа привода и диаметра банки. В этой статье мы разберем устройство и работу гидроусилителя (ГУР) и электроусилителя (ЭУР) руля. Рассмотрим принцип работы гидроусилителя и электроусилителя руля рулевого механизма автомобиля.
Разновидности и типы рулевых механизмов
Прежде, чем говорить об усилителях руля, давайте немного внимания уделим рулевому механизму. Одним из первоклассников рулевых механизмов стал рулевой механизм типа «червяк–ролик», работа которого основана на использовании шестеренчатой червяной пары, но данный тип механизма, можно сказать, уже остался в прошлом.
Широкое распространение получил реечный тип рулевого механизма, еще его называют «шестерня–рейка». Реечный рулевой механизм в основном используется на переднеприводных автомобилях с подвеской типа МакФерсон. Рулевой механизм типа «шестерня–рейка» обеспечивает удобное, легкое и точное управление автомобилем.
Преимущества и недостатки рулевого усилителя
Основное преимущество усилителя руля – уменьшение требуемого усилия при повороте рулевого колеса (особенно в процессе парковки, когда необходимо совершать большое количество оборотов). Вторым, но не менее важным преимуществом усилителя руля является важное свойство, обеспечивающее смягчение и ослабление ударов передаваемых от неровностей дороги к рулевому колесу. Представьте, как бы вам мешала вибрация на руле при управлении автомобилем.
Важной особенностью усилителя руля является его сбалансированная работа, которая должна обеспечить своевременную передачу усилия от рулевого механизма к рулевому колесу, и в то же время оставить необходимое реактивное усилие на руле, которое позволяет водителю чувствовать автомобиль во время движения.
Для достижения оптимальной работы усилителя руля необходимо обеспечить информативность рулевого привода, в тоже время, сохранив не тугое, удобное вращение рулевого колеса. На правильную работу усилителя руля влияют следующие факторы: производительность насоса, углы установки колес, геометрия и параметры передней и задней подвесок, характеристики и состояние шин, жесткость кузова.
Большинство производителей выбирают комфорт, жертвуя при этом информативностью рулевого механизма. Это объясняется использованием автомобиля в обыденных целях. Но, если вы заядлый автолюбитель, с определенными требованиями к управляемости, любите быструю и экстремальную езду, следует задуматься над этим вопросом более серьезно, правильно расставив приоритеты.
«При движении автомобиля на маленькой скорости руль должен поворачиваться легко, а при высокой скорости рулевое колесо должно быть упругим и информативным».
Для выполнения этой задачи используется специальное устройство – электрогидравлический модулятор давления, который при увеличении скорости получает сигнал, сформированный управляющим блоком, затем по этому сигналу ограничивает давление в рабочем контуре, что ограничивает влияние гидроусилителя на управление автомобилем.
Устройство и работа электроусилителя руля — ЭУР
В электроусилителе на торсионе стоит датчик, который передает сигнал на электронику, после чего ток требуемой силы и полярности подается на обмотку электромотора, который приводит в действие рулевой механизм через червячную передачу. Характеристика усилителя может изменяться в зависимости от сигналов датчика скорости.
Преимущества электроусилителя руля:
- Работа усилителя не зависит от оборотов двигателя;
- Лучшая информативность (усилитель руля выбирает режимы работы в зависимости от скорости автомобиля);
- Работа усилителя руля не зависит от температуры;
- Электроусилитель более экономичный, по сравнению с гидроусилителем;
- Повышенная надежность по сравнению с гидроусилителем (ведь исключается подтекание рабочих жидкостей);
- Неприхотливое обслуживание ;
- выше симметричность руля.
Электроусилитель руля потребляет энергию только при вращении рулевого колеса, что делает его более экономичным и эффективным. КПД электродвигателя выше, чем КПД гидравлического насоса.
Устройство и работа гидроусилителя руля — ГУР
Современные гидроусилители интегрируются в рулевой механизм своим исполнительным механизмом. А в качестве рабочей жидкости применяют трансмиссионное масло ATF .
На рисунке представлен реечный рулевой механизм с гидроусилителем. Расположение поршня гидроусилителя зависит от крепления тяг. Если тяги крепятся по бокам, поршень размещен посередине корпуса. Поршень может располагаться сбоку, если тяги крепятся к центральной части.
Насос гидроусилителя располагается на силовом агрегате и приводится в действие от ремня коленчатого вала. Насос ГУР предназначен для создания давления масла в системе и его циркуляции (простым языком для перекачивания масла из бачка в распределитель), с давлением от 50 до 10 атм.
Распределитель предназначен для распределения рабочей жидкости по системе (т.е. дозировано улучшает поворот управляемых колес в зависимости от усилия на руле). Распределители бывают роторные и осевые, которые отличаются движением золотника.
Осевой золотник — если золотник распределителя движется поступательно.
Роторный золотник – если золотник осуществляет вращательное движение.
В этом случае используют специальное мониторинговое устройство — торсион, который встраивается в разрез рулевого вала.
Гидроцилиндр – элемент гидроусилителя, который приводит в действие поршень со штоком, повышая давления масла в системе.
Соединительные шланги – предназначены для хода рабочей жидкости по системе.
Рабочая жидкость — масло, с помощью которого обеспечивается передача усилия к гидроцилиндру от насоса.
Бачок. Емкость с фильтром для хранения и очистки рабочей жидкости.
Как работает торсион
Если автомобиль движется прямо, никаких усилий к рулевому колесу прикладывать не надо, поэтому торсион не закручен, дозирующие каналы распределителя перекрыты, масло течет в бачок. Когда же автомобиль поворачивает, возникает сопротивление, сопротивление передается и торсион закручивается еще сильнее, пропорционально прикладываемому усилию к рулевому колесу. Золотник открывает дозирующие каналы, и масло начинает поступать в исполнительное устройство. Если рулевое колесо повернуто до упора, открываются предохранительные клапана, давление масла сбрасывается.
Принцип работы гидроусилителя
При повороте руля, происходит перемещение золотника. Переместившись, он перекрывает сливную магистраль и в одну из полостей цилиндра под давлением подается рабочая жидкость. В это же время поршень и шток под воздействием на них давления жидкости поворачивают колеса и корпус распределителя в сторону движения золотника. Корпус распределителя настигает золотник лишь тогда, когда тот прекращает свое движение. После этого поворот считается выполненным. После поворота (руль устанавливается в прямолинейное положение) и золотник возвращается в нейтральное положение и открывается магистраль для слива жидкости.
Рулевой механизм Active Steering с переменным передаточным отношением
Можно ли изменять передаточное отношение усилия на руле? Этот вопрос особенно актуален при движении автомобиля на высокой скорости, когда не требуется лишняя острота рулевого управления. Ведь небольшие изменения положения руля могут повлиять на движение автомобиля, что непременно заставит водителя волноваться. Чего не скажешь о парковке автомобиля, здесь все наоборот, хочется не крутить руль туда-сюда на большие углы.
Тут на помощь устанавливается рейка с переменным профилем: в нулевой зоне зубья треугольные, а ближе к краям — трапецеидальной формы. Шестерня входит с ними в зацепление с разным плечом, что помогает изменить передаточное отношение.
На некоторых современных автомобилях устанавливается система активного управления автомобилем — Active Steering. Она позволяет изменять передаточные отношения рулевого механизма, в зависимости от режима движения, как раз в тех случаях, что мы описывали выше (ситуация на большой скорости и ситуация с парковкой).
Устройство электроусилителя руля (ЭУР)
Электроусилитель руля (ЭУР)
ЭУР это усилители рулевого управления, которые работают с помощью электричества. Усилитель включает в себя торсион и датчик. Датчик служит для того, чтобы подавать ток на обмотку электромотора. Электромотор передает крутящий момент, используя червячную передачу.
Устройство ЭУР
1 — рулевая колонка; 2 — электронный усилитель; 3 — промежуточный вал; 4 — рулевой механизм типа рейка; 5 — устройство с торсионом; 6 — блок управления ЭУР; 7 — электронный привод, который включает в себя механизм типа винт—шарик—рейка.
Основные преимущества работы ЭУР:
— работа ЭУР не зависит от количества оборотов двигателя автомобиля,
— возможность саморегулировки
— на работу ЭУР не влияет температура окружающей среды
— экономичность:
1) усилитель руля (ЭУР) выступает как потребитель энергии только во время вращения рулевого колеса.
2) высокий КПД электродвигателя.
Высокая надежность работы ЭУР обеспечивается: отсутствием шлангов и ремней, не используются прокладок и и сальники. А самое главное нет потребности в дополнительных жидкостях. В отличие от гидроусилителей рулевого управления ЭУР не требует доливки рабочей жидкости и ее замены.
Устройство насоса гидроусилителя
Устройство насоса гидроусилителя
Устройство рулевого управления
и тормозной системы автомобиля
Насос гидроусилителя должен быть высокопроизводительным, чтобы уже при невысокой частоте вращения коленчатого вала двигателя обеспечивать повороты рулевого колеса с требуемой быстротой. Насос имеет клиноременный привод от шкива коленчатого вала. Шкив насоса закреплен на наружном конце вала, установленного на игольчатом и шариковом подшипниках. На валу насоса на шлицах посажен ротор, в пазы которого свободно вставлены лопасти. К корпусу насоса шпильками и болтами вместе с распределительным диском и крышкой прикреплен статор.
Работа насоса гидроусилителя
При вращении ротора лопасти, перемешаясь в его пазах, постоянно плотно прижимаются к криволинейной поверхности статора под действием центробежных сил и давления жидкости. Жидкость из корпуса попадает в пространство между лопастями и вытесняется ими в полость нагнетания. За один оборот ротора дважды происходит забор и нагнетание жидкости. Из полости нагнетания через отверстия распределительного диска, калиброванное отверстие и канал в крышке насоса жидкость поступает в нагнетательный шланг (трубопровод) гидроусилителя.
На верхней части корпуса насоса укреплен бачок для жидкости (масло), закрытый крышкой, в которой установлен сапун, поддерживающий давление внешней среды внутри бачка. Масло, заливаемое в бачок, проходит через сетчатый фильтр. В магистрали слива масла имеется также сетчатый фильтр и перепускной клапан, который срабатывает в случае засорения фильтра. В крышке насоса установлен перепускной клапан, имеющий отверстия для соединения с полостью нагнетания насоса.
При повышении частоты вращения коленчатого вала двигателя разность давлений на торцах перепускного клапана возрастает, так как с увеличением подачи масла в систему гидроусилителя повышается разность давлений в полости нагнетания насоса и в магистрали нагнетания. При чрезмерном увеличении подачи масла в систему гидроусилителя перепускной клапан перемещается вправо, сжимая пружину, и сообщает полость нагнетания с бачком.
Рулевой привод и рулевые тяги автомобиля
Для уменьшения уровня шума при работе насоса и снижения износа его деталей при большой частоте вращения коленчатого вала двигателя масло, проходя перепускной клапан, принудительно направляется обратно в полость корпуса насоса и в канал всасывания. Для этого имеется коллектор, внутренний канал которого соединен с полостью бачка.
Внутри перепускного канала есть седло с установленным в нем предохранительным клапаном, который открывается при достижении давления масла 6,5—7 МПа и перепускает его из нагнетательного канала в бачок.
На грузовых автомобилях особо большой грузоподъемности, движение которых без усилителя рулевого привода невозможно, обычно применяют дополнительный, аварийный привод насоса от электродвигателя. Он автоматически включается при аварийной остановке двигателя автомобиля.
Техническое состояние механизма рулевого управления оказывает существенное влияние на безопасность движения автомобиля, поэтому правильной эксплуатацией механизма рулевого управления и своевременному регулированию необходимо уделять самое серьезное внимание. Не допускается, к примеру, эксплуатация автомобиля, если свободный ход рулевого колеса превышает 25° В этом случае эксплуатация автомобиля затруднена и износ деталей механизма рулевого управления значителен.
Для повышения надежности и упрощения обслуживания элементов механизма рулевого управления конструкция привода предусматривает частичное или даже полное отсутствие регулировок шарнирных узлов рулевого привода. Детали механизма рулевого управления изготовляются с большой точностью и подвергаются термообработке.
Устройство насоса гидроусилителя рулевого привода автомобиля ЗИЛ:
1 и 13 — перепускные клапаны; 2 и 20 — сетчатые фильтры; 3 — корпус насоса; 4 — шарикоподшипник; 5 — уплотнительная муфта; 6 — вал насоса; 7 — игольчатый подшипник; 8 — статор; 9 — ротор; 10 — распределительный диск; 11 — калиброванное отверстие; 12 — крышка насоса; 14 — седло предохранительного клапана; 15 — пружина; 16 — предохранительный клапан; 17 — коллектор; 18 — бачок; 19 — резиновая прокладка; 21 — сапун; 22 — крышка бачка; 23 — шайба; 24 — гайка-барашек; 25 — резиновое кольцо; 26 — шкив; 27— лопасть.
Конструкция гидроусилителя
Конструкция гидроусилителя
Если на управляемые колеса приходится большая нагрузка (грузовые автомобили большой и средней грузоподъемности и автобусы), то управление автомобилем затрудняется необходимостью приложения к рулевом)’ колесу значительного усилия. В тех случаях, когда работа водителя не может быть облегчена увеличением передаточного числа механизма рулевого управления, конструкция предусматривает применение усилителей. Усилители руля увеличивают маневренность автомобиля, повышают безопасность движения, так как позволяют сохранить управляемость автомобилем даже в случае разрыва шины на одном из передних колес, уменьшают усилие, затрачиваемое водителем при повороте управляемых колес, и смягчают толчки, передающиеся на рулевое колесо при движении автомобиля по неровной дороге. При применении усилителя несколько ухудшается стабилизация управляемых колес и больше изнашивается шина (из-за высокой его чувствительности).
Усилители бывают электрические усилители, пневматические и гидравлические. Электрические усилители показывают хорошие результаты, но в настоящее время только выходят из стадии лабораторных исследований и разработок, а пневматические оказались неприемлемыми ввиду большой упругой податливости рабочего тела — воздуха, приводившей к запаздыванию срабатывания усилителя и возникновению в рулевом управлении недопустимых колебательных процессов. Поэтому в настоящее время широко применяют гидравлические усилители. Гидравлический усилитель может быть встроенным в механизм рулевого управления и отдельным.
В общем случае гидравлический усилитель состоит из источника энергии (гидронасоса), распределителя, исполнительного устройства (силового цилиндра).
Требования, предъявляемые к конструкции гидроусилителя :
• должны обеспечивать следящее действие как по силе, так и по перемещению рулевого колеса (сила перемещения рулевого колеса должна быть пропорциональна силе сопротивления повороту и углу поворота управляемых колес);
• в случае выхода из строя усилителя — управление автомобилем не должно нарушаться;
• минимальное время срабатывания;
• минимальное препятствие стабилизации управляемых колес;
• усилитель не должен включаться от толчков дороги.
По месту установки элементов усилителя различают четыре типа конструкций.
Типы конструкций усилителей рулевого привода
Первый тип — элементы расположены близко к рулевому колесу — высокая чувствительность, минимальная длина трубопроводов, компактность (автомобили марок «ЗИЛ», «КамАЗ»).
СИЛОВОЙ ЦИЛИНДР — РУЛЕВОЙ МЕХАНИЗМ — РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ
Второй тип — силовой цилиндр и распределитель далеко от механизма рулевого управления, который установлен автономно — чувствительность ухудшается, большая длина трубопроводов (автомобили марок «МАЗ», «КрАЗ»).
СИЛОВОЙ ЦИЛИНДР — РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ — РУЛЕВОЙ МЕХАНИЗМ
Третий тип — автономное расположение всех элементов — чувствительность хуже, большая длина трубопроводов, но удобна в обслуживании (автомобиль ГАЗ).
СИЛОВОЙ ЦИЛИНДР — РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ -РУЛЕВОЙ МЕХАНИЗМ
Четвертый тип — механизм рулевого управления соединен с распределителем — чувствительность хорошая, большая длина трубопроводов (автомобиль Урал-4320).
СИЛОВОЙ ЦИЛИНДР — РУЛЕВОЙ МЕХАНИЗМ/РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ
Устройство рулевого управления
и тормозной системы автомобиля
Встроенный гидроусилитель автомобиля ЗИЛ. Корпус распределителя крепится к промежуточной крышке картера механизма рулевого управления. Золотник распределителя крепится между упорными шариковыми подшипниками на винте. Золотник представляет собой цилиндр с двумя проточками. Упорные шарикоподшипники стянуты гайкой с подложенной под нее конической пружиной шайбой, обращенной вогнутой стороной к шарикоподшипнику. Длина золотника больше отверстия для него в корпусе распределителя, вследствие чего золотник и винт могут перемещаться в осевом направлении примерно на 1 мм в каждую сторону от среднего положения. Шесть реактивных пружин с реактивными плунжерами с каждой стороны. Пружины стремятся удержать золотник в среднем (нейтральном) положении. Если возникающая при вращении винта осевая сила больше силы предварительного сжатия реактивных пружин, то винт и золотник смещаются вправо или влево (на 1 мм) в зависимости от направления вращения винта, сообщая одну из полостей картера (силового цилиндра) механизма рулевого управления с магистралью высокого давления, а другую со сливным каналом. Масло под давлением (в современных усилителях используется давление 7—15 МПа) воздействует на тот или другой торец поршня рейки, создавая дополнительное усилие, способствующее повороту вправо или влево управляемых колес. При среднем (нейтральном) положении золотника жидкость из наcoca, заполнив обе полости силового цилиндра, вытекает через золотник в бачок гидронасоса.
При повороте вправо винт, выкручиваясь из поршня-рейки, вследствие сопротивления, возникающего при повороте колес, стремится сдвинуться в осевом направлении. Как только сдвигающая сила будет больше силы предварительно сжатых пружин реактивных плунжеров, золотник переместится вправо, соединяя магистраль высокого давления с полостью вправо от поршня, а полость слева от поршня со сливным каналом. Поршень-рейка перемещается под действием усилий, возникающих при выкручивании винта и от давления жидкости.
В случае поворота колес автомобиля влево золотник под аналогичным воздействием перемещается также влево, соединяя полость слева от поршня с магистралью высокого давления, а полость справа от поршня со сливным каналом.
Увеличение сопротивления повороту колес, оказываемое дорогой, вызывает повышение давления в рабочей полости картера и под реактивными плунжерами. Чем больше сопротивление повороту колес, тем с большей силой золотник стремится вернуться в среднее положение. Одновременно с этим возрастает и усилие на рулевом колесе, благодаря чему у водителя возникает «чувство дороги».
Работа гидроусилителя рулевого привода автомобиля ЗИЛ-4331:
a — нейтральное положение; б — перемещение золотника вправо; в — перемещение золотника влево; 1 и 7 — перепускные клапаны; 2 — сапун; 3 и 4 — сетчатые фильтры; 5 — коллектор; 6 — насос; 8 — предохранительный клапан; 9 и 10 — демпфирующие отверстия; 11 — калиброванное отверстие; 12 — шариковый клапан; 13 — реактивный плунжер; 14 — золотник; 15 — винт механизма рулевого управления; 16 — вал сошки; 17 — картер механизма рулевого управления.
Устройство рулевого привода,
шарнирные соединения
Если водитель перестает поворачивать рулевое колесо, то прекращается и поворот управляемых колес, так как винт перестает вращаться и поступающая в картер механизма рулевого управления жидкость перемешает поршень-рейку с винтом и золотником в исходное среднее положение, при котором прекращается действие жидкости на поршень-рейку.
В работе гидроусилителей автомобилей марок «ЗИЛ» и «КамАЗ» много общего, но конструкция гидроусилителя автомобилей марки «КамАЗ» имеет некоторые особенности. Распределитель расположен впереди углового редуктора. В центральном отверстии распределителя размещен золотник, вокруг которого в трех сквозных отверстиях расположено по два цилиндра с центрирующей пружиной между ними, а в трех глухих отверстиях расположено по одному плунжеру с пружиной. Наличие трех плунжеров в глухих отверстиях объясняется следующим. Жидкость, находящаяся в корпусе углового редуктора, действует на три торца реактивных плунжеров, находящихся в сквозных отверстиях, а также на кромку сечения винта по месту его уплотнения, а в полости слева под передней крышкой действуют лишь на торцы трех плунжеров. Чтобы обеспечить одинаковое реактивное усилие на рулевом колесе от давления жидкости при повороте как направо, так и налево со стороны углового редуктора расположены три дополнительных плунжера, общая площадь которых равна площади кромки сечения винта.
В одном из плунжеров встроен обратный клапан, который при отказе гидросистемы соединяет между собой магистрали высокого и низкого давления, обеспечивая работу рулевого управления без усилителя. Предохранительный клапан соединяет магистрали нагнетания и слива при давлении жидкости свыше 8 МПа, предохраняя насос от перегрева, а детали от перегрузок. Размещение предохранительного клапана в отдельной бобышке облегчает его регулировку и ремонт.
Отдельный гидроусилитель автомобиля МАЗ. Распределитель крепится к корпусу шаровых шарниров и силового цилиндра. Внутри корпуса распределителя имеются три кольцевых канавки: две крайние соединены между собой каналом и с магистралью нагнетания, средняя сообщает магистраль слива с бачком насоса. Две кольцевые канавки золотника соединяются каналами (Одна — с левой, другая — с правой стороны) с реактивными камерами, представляющими собой замкнутую полость. Шаровые пальцы сошки и продольной рулевой тяги закреплены в корпусе шаровых шарниров. Этот корпус фланцем скреплен с корпусом золотника. Шаровые пальцы зажаты пружинами между сферическими сухарями пробкой и регулировочной гайкой. Сухари удерживаются от вращения штифтами, а шаровые пальцы в сухарях могут поворачиваться в некоторых пределах. Внутри корпуса шаровых шарниров в осевом направлении может перемещаться стакан с закрепленным в нем шаровым пальцем сошки. Со стаканом перемещается и золотник, жестко соединенный с ним болтами. На корпус шаровых шарниров навернут силовой цилиндр, в котором помещен поршень со штоком. С одной стороны полость цилиндра закрыта пробкой, а с другой — крышкой. На конце штока имеется головка для его крепления в кронштейне рамы. Полости цилиндра, разделенные поршнем, соединены трубопроводами с каналами в корпусе распределителя, выходящими в полость между кольцевыми проточками.
Конструкция гидроусилителя автомобиля МАЗ
1 — гидроцилиндр; 2 — шток; 3 — нагнетательный трубопровод; 4 — поршень; 5, 31 и 32 — пробки; 6— корпус шаровых шарниров; 7 — регулировочная гайка зазора шарового шарнира продольной тяги; 8 — толкатель; 9 — шаровой палец продольной рулевой тяги; 10 — шаровой палец сошки; 11 — сливной трубопровод; 12 — крышка; 13 — корпус распределителя; 14 — фланец; 15 и 17 — трубопроводы; 16 — хомут крепления уплотнителя; 18 — масленка; 19— сухарь; 20 — стопорный винт; 21 — крышка гидроцилиндра; 22— винт; 23— внутренняя шайба крепления чехла; 24 — головка штока; 25 — шплинт; 26 — штуцер сливного трубопровода; 27— штуцер нагнетательного трубопровода; 28 — держатель шлангов; 29 — регулировочная пробка зазора шарового шарнира сошки; 30 — золотник; 33 — стяжной болт; 34 — соединительный канал; 35 —стакан; 36 — обратный клапан.
Жидкость, подаваемая насосом по магистрали нагнетания в распределитель, заполняет две крайние кольцевые полости и в прямолинейном движении автомобиля, проходя между кромками золотника в центральную кольцевую полость, по трубопроводу возвращается в бачок насоса.
При повороте рулевого колеса шаровой палец сошки перемещает золотник в сторону от нейтрального (среднего) положения. Вследствие этого крайняя и центральная кольцевые полости разъединяются буртиком золотника и жидкость насосом подается в одну из полостей силового цилиндра, а из другой сливается в бачок. Под действием давления жидкости силовой цилиндр перемещает шаровой палец продольной рулевой тяги и весь золотниковый механизм. Через каналы в золотнике жидкость под давлением всегда передается в реактивные камеры, поэтому золотник стремится вернуться в нейтральное положение.
Работа гидроусилителя рулевого привода автомобиля МАЗ
а — нейтральное положение; б — поворот колес в левую сторону; в — поворот колес в правую сторону; 1 — реактивная камера; 2 — золотник; 3 — соединительный канал; 4 — корпус распределителя; 5 — маслопровод к поршневой полости гидроцилиндра; б — маслопровод к над поршневой полости гидроцилиндра; 7— поршень; 8 — гидроцилиндр; 9— шток поршня; 10 — продольная рулевая тяга; 11 — шаровой палец продольной тяги; 12 — шаровой палец сошки; 13 — линия для слива масла; 14 — нагнетательная линия; 15 — обратный клапан; 16 — рулевое колесо; 17 — бак; 18 — насос; 19 — гидроусилитель; 20— сошка; А и Б — полости; В — центральная кольцевая полость; Г — нагнетательная полость.
Как только прекратится поворот рулевого колеса, золотник остановится, а корпус распределителя, продолжая двигаться под действием гидроцилиндра, установит золотник в нейтральное положение. Поворот управляемых колес автомобиля прекратится, так как жидкость начнет сливаться в бачок.
При увеличении сопротивления повороту колес автомобиля возрастает давление жидкости как в рабочей полости цилиндра, так и в реактивных камерах распределителя. При повышении давления золотник стремится вернуться в нейтральное положение. Поэтому водитель должен приложить к рулевому колесу большее усилие, что помогает обеспечить «чувство дороги» так же, как и при управлении автомобилем без усилителя. В корпусе распределителя установлен обратный клапан, перепускающий жидкость из одной полости гидроцилиндра в другую при неработающем гидроусилителе, что позволяет управлять автомобилем при неработающем двигателе (буксирование автомобиля). Следует отметить, что допускается лишь кратковременное управление автомобилем при неработающем усилителе, так как при этом на рулевом колесе, а следовательно, и во всех деталях механизма рулевого управления нагрузки могут быть значительные.