Что такое трапеция в автомобиле

Рулевая трапеция.

Рулевая трапеция — наряду с рулевой рейкой один из двух наиболее распространенных механизмов передачи усилия на управляемую ось автомобиля. Чаще встречается в конструкции заднеприводных автомобилей.

Рулевое управление автомобиля состоит из двух основных элементов: рулевого механизма и рулевого привода. В некоторых моделях автомобилей конструкцией предусмотрен еще и гидро или электроусилитель руля.

Рулевое управление первых автомобилей не имело рулевого колеса и направление движения водитель изменял при помощи рычагов с рукоятками и поводков. Рулевая колонка представляла собой полукольцо с двумя закрепленными на нем рукоятками. В дальнейшем полукольцо просто-напросто замкнули, получив прототип современного руля, а рычаги убрали.

Интересно, что рулевая трапеция появилась до изобретения руля и применялась еще на самых первых автомобилях с паровым двигателем для поворота колес. Пример этому первый автомобиль, на паровом ходу изобретенный в 1880 году французским инженером А. Болле. Кстати свое детище Амедей Болле — старший создал в провинции Сартэ, в городке Ле Ман, который известен сегодня всему миру своей автомобильной гоночной трассой.

Конструкция рулевой трапеции заметно изменилась с появлением независимой подвески колес. Так поперечную тягу пришлось расчленить и снабдить ее дополнительными шаровыми шарнирами. В дальнейшем по – мере развития автомобилей появился рулевой редуктор с червячной передачей и маятниковый рычаг, которые и сегодня применяется на современных автомобилях.

Современная конструкция рулевой трапеции

Рулевая трапеция в современном виде состоит из рулевого привода в виде механизма редуктора червячного типа, рулевой сошки, левой и правой боковых рулевых тяг, средней тяги, маятникового рычага и левого и правого поворотных кулаков.

На конце каждой рулевой тяги имеется шарнир, позволяющий подвижным деталям рулевого привода свободно поворачиваться относительно кузова и друг друга в разных плоскостях.

Рулевой механизм в конструкции рулевого управления необходим для увеличения усилия, прилагаемого водителем к рулю и передачи его на рулевой привод (рулевую трапецию).

Задача же рулевого привода передать это усилие на ведущие колеса автомобиля путем поворота их в левую или правую сторону в зависимости от действия водителя.

Схема работы рулевой трапеции

При повороте водителем рулевого колеса в ту или другую сторону, движение руля передается через рулевой вал на червячный механизм рулевого редуктора, где за счет проворота червяка приходит в движение ролик, соединенный валом с рулевой сошкой. Сошка в свою очередь соединена с средней и левой боковой тягой через шаровые соединения. vk.com/cars.best Одновременно с этим средняя тяга вторым концом соединена с маятниковым рычагом и через него и с правой боковой тягой. Левая и правая боковые тяги соединены с колесными поворотными кулаками, которые поворачивают в правую или левую сторону, в зависимости от команды руля.

При передаче усилия руля на рулевой привод, последний должен повернуть управляемые колеса на определенный угол. Здесь должно обязательно соблюдаться одно условие, поворот колес должен осуществляться на неодинаковые углы. Это условие просто конструктивно необходимо, иначе если оба колеса будут поворачивать на одинаковую величину, то внутреннее колесо будет идти юзом по дороге, что снизит эффективность рулевого управления.

Помимо этого, колесо сразу начнет нагреваться, пример тому черный след от резины колеса при торможении, так как оно перестает вращаться, а просто скользит по дороге. Это в свою очередь вызвало бы быстрый износ резины и подшипников ступиц от чрезмерного нагрева.

Подобный вопрос решается с помощью поворота внутреннего колеса на больший угол, относительно угла поворота наружного колеса. При выполнении поворота каждое колесо проходит свою траекторию, двигаясь по разным радиусам и поэтому то и нужен внутреннему колесу больший угол поворота.

Это соотношение выполняется с помощью конструкции рулевой трапеции, включающей в себя поворотные рычаги и шарнирные рулевые тяги. Именно подбором угла наклона рулевых рычагов, их длины и длины поперечной тяги удается добиться необходимого соотношения углов поворота колес.

Боковые тяги в рулевой трапеции состоят из двух рулевых наконечников — короткого и длинного, соединенных в одно целое при помощи соединительной муфты. Длинный наконечник имеет левую резьбу, что дает возможность выполнить при необходимости корректировку такого параметра, как схождение колес.

Схождение необходимо выставлять во всех случаях вмешательства в рулевую трапецию, или же после установки новой трапеции во время ремонта. Проверять этот параметр необходимо и в случае удара машины, о какое либо препятствие элементами передней подвески. Исключение составляет замена порванного пыльника, когда производится лишь выпрессовка рулевого пальца, что не отражается на величине сходимости колес.

Неисправности рулевой трапеции

Посторонние стуки, а также увеличенный люфт рулевого колеса могут быть следствием ослабления картеру рулевого редуктора к лонжерону, кронштейна маятникового рычага или рулевой сошки, предельного износа шарниров рулевых тяг, ослабление затяжки втулок маятникового рычага или их износа, сбой регулировки зацепления пары «червяк – ролик».

Для устранения найденных неисправностей необходимо выполнить либо регулировку соединения в редукторе, либо заменить изношенные детали. Обычно, при обнаружении люфтов в рулевых тягах более чем в двух соединениях, заменяют все тяги рулевой трапеции для поднятия их общего ресурса.

Когда наблюдается тяжелое вращение руля, то возможно помимо неисправности рулевого редуктора или снижения давления в шинах, нарушение углов установки передних колес.

Наиболее часто преждевременный выход из строя шарнирных соединений в рулевой трапеции связан с нарушением целостности защитных чехлов рулевых пальцев. Поэтому при выполнении диагностики рулевого управления целостности защитных чехлов уделяется первостепенное внимание. Также необходимо проверить все шплинтовые соединения на рулевых тягах трапеции, механические повреждения или деформации тяг.

44. Назначение и устройство рулевой трапеции.

Рулевая трапеция является основной частью рулевого привода. Рулевой называется трапеция, образованная поперечными рулевыми тягами, рычагами поворотных цапф и осью управляемых колес. Основанием трапеции является ось ко­лес, вершиной – поперечные тяги, а боковыми сторо­нами — рычаги поворотных цапф. Рулевая трапеция служит для поворота управляемых колес на разные углы. Внутреннее колесо (по отношению к центру поворота автомо­биля) поворачивается на больший угол, чем наружное колесо. Это необходимо, чтобы при повороте автомобиля колеса катились без бокового скольжения и с наименьшим сопротивлением. В против­ном случае ухудшится управляемость автомобиля, возрастут рас­ход топлива и изнашивание шин. Рулевая трапеция может быть передней или задней. Передней называется рулевая трапеция, которая располагается перед осью передних управляемых колес. Задней называется рулевая трапеция, которая располагается за осью передних управляемых колес. Применение на автомобилях рулевого привода с передней или задней рулевой трапецией зависит от компоновки автомобиля и его рулевого управления. При этом рулевой привод может быть с неразрезной или разрезной рулевой трапецией. Использование рулевого привода с неразрезнои или разрезной трапецией зави­сит от подвески передних управляемых колес автомобиля. Неразрезной называется рулевая трапеция, имеющая сплош­ную поперечную рулевую тягу, соединяющую управляемые коле­са. Неразрезная рулевая трапеция применяется при зависимой подвеске передних уп­равляемых колес на грузовых автомо­билях и автобусах. Разрезной называется рулевая трапеция, которая имеет многозвен­ную поперечную рулевую тягу, со­единяющую управляемые колеса. Разрезная рулевая трапеция используется при независимой подвеске управляемых колес на лег­ковых автомобилях.

45. Назначение, классификация, устройство и принцип работы рулевых механизмов.

Рулевым называется механизм, преобразующий вращение ру­левого колеса в поступательное перемещение рулевого привода, вызывающее поворот управляемых колес автомобиля. Рулевой механизм служит для увеличения усилия водителя, прилагаемого к рулевому колесу, и передачи его к рулевому при­воду. Увеличивать усилие водителя необходимо для облегчения уп­равления автомобилем. Увеличение усилия, прилагаемого к руле­вому колесу, происходит за счет передаточного числа рулевого механизма. Передаточное число рулевого механизма зависит от типа авто­мобиля и составляет для различных автомобилей 15. 25. Такие передаточные числа за один-два полных оборота рулевого колеса обеспечивают поворот управляемых колес автомобиля на макси­мальные углы, равные 35. 45°.

К рулевым механизмам, кроме общих требований к конструк­ции автомобиля, предъявляется ряд дополни­тельных требований:

• высокий КПД при передаче усилия от рулевого колеса к уп­равляемым колесам для легкости управления автомобилем и не­сколько меньший КПД в обратном направлении для уменьшения толчков и ударов на рулевом колесе от дорожных неровностей;

• обратимость механизма, исключающую снижение стабилиза­ции управляемых колес автомобиля;

• минимальный зазор в зацеплении механизма при нейтраль­ном положении управляемых колес и возможность регулирования этого зазора в процессе эксплуатации;

• заданный характер изменения передаточного числа меха­низма. На современных автомобилях имеют применение различные типы рулевых механизмов.

На автомобилях применяются различные типы рулевых механизмов:

Червячные рулевые механизмы применяются на легковых, грузовых автомобилях и автобусах. Наибольшее распрос­транение получили червячно-роликовые рулевые механизмы, руле­вая передача которых состоит из червяка и ролика. Червяк имеет форму глобоида — его диаметр в средней части меньше, чем по концам. Такая форма обеспечивает надежное за­цепление червяка с роликом при повороте рулевого колеса на большие углы. Ролики могут быть двухгребневыми или трехгреб-невыми. Двухгребневые ролики применяются в рулевых механиз­мах легковых автомобилей, а трехгребневые — в рулевых механиз­мах грузовых автомобилей и автобусов.

При вращении червяка, закрепленного на рулевом валу, момент от червяка передается ролику, который установлен на подшипнике на оси, размещенной в пазу вала рулевой сошки. При этом благодаря глобоидной форме червяка обеспечивается надежное зацепление его с роликом при повороте рулевого коле­са на большие углы. Червячно-роликовые рулевые механизмы имеют небольшие габаритные размеры, надежны в работе и просты в обслуживании. Червячно-секторные (червячно-спироидные) рулевые механизмы получили меньшее распространение и применяются только на гру­зовых автомобилях. Рулевая передача этих механизмов состоит из цилиндрического червяка и бокового сектора со спиральными зубьями, который выполнен совместно с валом ру­левой сошки. Механизмы имеют небольшое давление на зубья при передаче больших усилий и небольшое изнашивание.

Винтовые рулевые механизмы используют на тяжелых грузовых автомобилях. Наибольшее применение получи­ли винтореечные механизмы. Винтореечная рулевая передача включает в себя винт, шариковую гайку-рейку и сектор, изготовленный вместе с валом рулевой сошки. Вращение винта преобразуется в поступательное перемеще­ние гайки, на которой нарезана рейка, находящаяся в зацеплении с зубчатым сектором вала рулевой сошки. Для уменьшения трения и повышения износостойкости соединение винта с гай­кой осуществляется через шарики. Винторычажные рулевые механизмы в настоящее время приме­няются редко, так как имеют низкий КПД и значительное изна­шивание, которое невозможно компенсировать регулировкой.

Зубчатые рулевые механизмы применяются в основном на легковых автомобилях малого и среднего классов. Шестеренные рулевые механизмы, имеющие цилиндрические или конические шестерни, используются редко. Наибольшее применение получили реечные рулевые меха­низмы. Реечная рулевая передача состоит из шестерни и рейки. Вращение шестерни, закрепленной на рулевом валу, вызывает перемещение рейки, которая выполняет роль попе­речной рулевой тяги. Реечные рулевые механизмы просты по конструкции, компакт­ны и имеют наименьшую стоимость по сравнению с рулевыми механизмами других типов. Из-за большого значения обратного КПД реечные рулевые механизмы без усилителя устанавливают на легковых автомоби­лях особо малого и малого классов, так как только в этом случае они способны поглощать толчки и удары, которые передаются от дорожных неровностей на рулевое колесо. На легковых автомобилях более высокого класса с реечным рулевым механизмом применяют гидроусилитель руля, поглоща­ющий толчки и удары со стороны дороги.

Рулевая трапеция. Назначение и устройство.

Рулевая трапеция является основной частью рулевого привода. Рулевой называется трапеция, образованная поперечными рулевыми тягами, рычагами поворотных цапф и осью управляемых колес. Основанием трапеции является ось ко­лес, вершиной – поперечные тяги, а боковыми сторо­нами — рычаги поворотных цапф. Рулевая трапеция служит для поворота управляемых колес на разные углы. Внутреннее колесо (по отношению к центру поворота автомо­биля) поворачивается на больший угол, чем наружное колесо. Это необходимо, чтобы при повороте автомобиля колеса катились без бокового скольжения и с наименьшим сопротивлением. В против­ном случае ухудшится управляемость автомобиля, возрастут рас­ход топлива и изнашивание шин. Рулевая трапеция может быть передней или задней. Передней называется рулевая трапеция, которая располагается перед осью передних управляемых колес. Задней называется рулевая трапеция, которая располагается за осью передних управляемых колес. Применение на автомобилях рулевого привода с передней или задней рулевой трапецией зависит от компоновки автомобиля и его рулевого управления. При этом рулевой привод может быть с неразрезной или разрезной рулевой трапецией. Использование рулевого привода с неразрезнои или разрезной трапецией зави­сит от подвески передних управляемых колес автомобиля. Неразрезной называется рулевая трапеция, имеющая сплош­ную поперечную рулевую тягу, соединяющую управляемые коле­са. Неразрезная рулевая трапеция применяется при зависимой подвеске передних уп­равляемых колес на грузовых автомо­билях и автобусах. Разрезной называется рулевая трапеция, которая имеет многозвен­ную поперечную рулевую тягу, со­единяющую управляемые колеса. Разрезная рулевая трапеция используется при независимой подвеске управляемых колес на лег­ковых автомобилях.

Давай, шевелись: почему перестают работать дворники и как чинить трапецию

Наверное, многим владельцам не очень новых автомобилей знакома ситуация, при которой щётки стеклоочистителя внезапно начинают работать медленнее обычного, а потом останавливаются окончательно. Иногда – прямо на половине хода, посреди стекла. Виноват в этом, к сожалению, не копеечный предохранитель. Во всём виновата трапеция.

Просто о простом

Трапеция дворников – этот тот самый механизм, благодаря которому вращательное движение мотора привода щёток преобразуется в их поступательное движение. На первый взгляд, ничего сложного в трапеции нет: несколько тяг, шарнирных соединений и втулок. Тем более непонятно, что там может сломаться. Обычно ничего и не ломается, просто со временем соединения забиваются грязью, корродируют и теряют подвижность. И вот в случае такого артрита у трапеции дворники сначала ходят медленнее, потом просто встают колом.

Есть ещё один вариант развития событий: горит моторчик. Этого лучше не ждать, а приниматься за ремонт. В сервисах в зависимости от их жадности за эту работу просят разные деньги. Кто-то готов сделать за пятьсот рублей (что редко), кто-то – за полторы тысячи (что чаще). Не грабёж, конечно, но многие, скорее всего, захотят поковыряться в любимой машине самостоятельно. Поэтому расскажем, как это сделать. В конце будет бонус для тех, что читает инструкцию после того, как уже всё сломает.

Работа имеет один весомый плюс: для её выполнения не требуется сложных «приспособ», динамометрических ключей, подъёмника или синхрофазотрона. Мы, например, всё сделали обычным набором инструментов из известного магазина за 600 рублей. Помимо отвёртки, ключей, молотка и «торкса» потребуется ещё графитовая смазка и какой-нибудь жидкий ключ вроде WD40, «Валеры», Runway или любой другой – тут всё на ваш вкус.

Практически все трапеции устроены одинаково и закисают в одном и том же месте. Мы будем в качестве примера разбирать Форд Фокус, трапеция которого уже три поколения подряд упорно закисает в самый неподходящий момент. Стабильность, чёрт бы её побрал. Есть ещё целый список машин, у которых трапеция закисает чаще, чем хотелось бы: от Mercedes W204 до Hyundai Elantra IV и любых Kia Ceed. Принцип везде будет одинаковым. Поэтому расскажем, как всё сделать на Форде, а если вам повезло купить другую машину, просто аккуратно проецируйте этот гид на свой автомобиль.

Болты, защёлки и гибкие пальцы

Сначала снимаем поводки дворников. Тут всё просто: снимаем защитные колпачки, откручиваем гайки и стаскиваем их со своих осей. Здесь ничего сложного нет.

Затем переходим к демонтажу пластикового жабо. У Фокуса оно из двух частей – верхней и нижней. Верхняя половина крепится простыми защёлками, которые легко сдвигаются отвёрткой. Главное – крепко держать их пальцами, потому что в последний момент защёлка может улететь куда-нибудь в моторный отсек. Складываем снятые защёлки вместе с гайками и шайбами от поводков дворников, вытаскиваем из паза уплотнительную резинку и снимаем половину жабо. И опять же – всё это сделать несложно.

На этом этапе трапецию уже хорошо видно. Некоторые тут уже останавливаются и вынимают её из машины. Честно говоря, это не очень просто, поэтому поработаем отвёрткой ещё немного и разберём машину чуть больше. Достаточно выкрутить всего два болта со шляпками под торкс, чтобы снять нижнюю часть жабо. Зато доступ к трапеции получится прямо-таки шикарным. Поэтому тратим ещё пару минут и снимаем эту деталь.

Только делать это надо осторожно: инженеры Форда (будь они прокляты хотя бы только за один замок капота!) зачем-то сделали подогрев лобового стекла двухзонным, поэтому справа и слева под жабо видны разъёмы подогрева половин стекла. Если размахивать снятым пластиком, как Тарас Бульба шашкой, можно повредить шлейфы.

Итак, мы теперь мы видим трапецию полностью.

В нашем случае трапеция крепится тремя болтами, которые мы и выкручиваем. Теперь можно вытаскивать её наружу, но опять же – очень осторожно. Нет ничего удивительного в том, что к мотору трапеции подходят провода, которые рвать не надо. Надо снять клемму, но это проще сделать, если немного вытащить всю трапецию на свет божий. Длина проводов это позволяет, а защёлку разъёма инженеры Форда (пусть им будет пусто за всю электрику!) поставили снизу. Так, что на месте её зажать очень и очень трудно. Поэтому немного вытаскиваем трапецию наружу, затем снимаем клемму.

Всё, трапеция у нас в руках. Можно выдохнуть. Но не сильно, потому что самое сложное нас ждёт впереди.

Немного силы и много умения

Шарнирные соединения трапеции обычно делают из полиформальдегида. Это такой прочный материал с очень низким коэффициентом трения. Из него, например, в последнее время часто делают медиаторы для гитаристов. А для машин – вот такие соединения, где сила трения должна быть минимальной, а износостойкость – высокой. Еще он не ржавеет, что тоже неплохо. В силу всех этих факторов можно сказать, что разбирать шарниры практически бессмысленно: там ничего не закисает, а ломать соединение ради любопытства вредно. Ну а если всё-таки разберёте, можно убрать оттуда грязь. Вот это будет не лишним.

А теперь перейдём к нашему главному врагу. Трапеция закисает именно в этих местах: это втулки с осями поводков. Как только их не пытаются защитить всякими колпачками и колечками, но вода всё-таки попадает внутрь и делает своё чёрное дело.

Оси надо вытащить из втулок. Для этого сначала снимаем защитный колпачок и стопорное кольцо. Насчёт подлости последнего предупреждать не буду: все знают, что оно может улететь куда угодно. Но при некоторой сноровке снять него несложно.

А вот теперь начинаются танцы с бубном. Точнее, с молотком, «вэдэшкой» и матюгами. Если трапеция ещё не закисла намертво и дворники хотя бы как-то ходили, выбить оси будет намного проще. В противном случае будет сложно. К тому же стучать молотком придётся по торцу, на котором нарезана резьба под сами дворники. Если это делать с фанатизмом, дворник потом поставить на своё место не получится. А без фанатизма выбить ось из втулки сложно.

Тут помогут жидкие ключи (но это не точно). Тем, кто ими раньше не пользовался, дам один единственный совет: брызгать на ось и лупить молотком одновременно бесполезно. Сначала надо забрызгать закисшее соединение, потом подождать минут пять-десять, потом можно постучать молотком. Если ось хотя бы чуть-чуть сдвинулась с места, процедуру стоит повторить. Лишней «вэдэшки» не бывает.

Итак, допустим, что выбить ось всё-таки удалось. Осталось её только смазать. Многие ошибочно полагают, что та же самая WD-40 так хорошо размягчает коррозию, удаляет влагу и творит прочие чудеса. А еще – что детали, на которые она попала, потом никогда не ржавеют. Это не так. Пока эта чудо-жижа не высохла, ось даже будет неплохо вращаться в своей втулке из-за небольшого количества масла в «вэдэшке». Но хватит её ненадолго, как и в случае с любым другом «жидком ключом». Смазки из них плохие, так что как только ось высохнет, её надо смазать. Лучше всего подойдёт графитовая смазка. Ну и когда ось щедро смазана, всё можно собирать в обратном порядке. Кто один раз разобрал, всегда сможет собрать обратно.

Важен только один момент: желательно перед установкой поставить трапецию в то положение, в котором она когда-то закисла. Иначе есть неиллюзорные шансы после первого же включения перемолотить ожившим механизмом и дворники, и самого себя.

Обещанный бонус

К сожалению, у очень сильных и упорных людей ремонт трапеции часто заканчивается её полным разрушением с помощью молотка и собственной дури. Площадка, на которой стоит мотор, часто сделана из довольно хрупкого сплава, который не выдерживает упорства владельца молотка. Она ломается, и в этом случае никакие чудеса вроде супротека, синей изоленты и димексида уже не помогут. Выход один – покупать другую трапецию. Новую, оригинальную, аналог, с разборки, китайскую – вопрос денег, предпочтений или религии, выбор за вами. Главное, что бесплатная работа обернётся тратами на новые запчасти и лишними действиями, связанными с перестановкой мотора. Можно, конечно, купить в сборе, но это будет заметно дороже.

А при покупке трапеции с разборки нужно её хорошенько проверить. В лучшем случае она тоже будет закисшая, и её придётся точно так же разбирать и смазывать. В худшем она может быть разбита: со временем соединения из полиформальдегида изнашиваются и начинают люфтить. А с этим бороться уже невозможно.