Рулевая рейка: устройство, виды, функционал

Механизм рулевого управления современного автомобиля стал заметно сложнее и технологичнее по сравнению с аналогами, которые активно использовались ранее. Сначала рулевое управление оснастили ГУР, позже появились версии с ЭУР. Сегодня все чаще встречаются комбинированные системы, когда активно задействована гидравлика, механика и электроника.

Так или иначе, на многих легковых авто (как с гидроусилителем или электроусилителем, так и без подобных решений) неизменно используется рулевое управление реечного типа. При этом одним из основных узлов такого рулевого управления остается рулевая рейка. От качества работы данного узла напрямую зависит комфорт управления автомобилем, эффективность рулевого управления, а также безопасность.

Далее мы рассмотрим, что такое рулевая рейка, как она устроена и работает. Также в рамках данной статьи будут изучено, на какие признаки поломки рулевой рейки следует в обязательном порядке обращать внимание, как проверить рулевую рейку, как выполняется ремонт рулевой рейки и т.д.

Рулевое управление: виды реек рулевых и принцип работы

Начнем с того, что с момента появления первых авто реечный механизм уже активно использовался в устройстве рулевого управления. При этом машины были медленными, для прохождения поворотов или разворота водитель не прилагал большого усилия к рулевому колесу.

Однако в дальнейшем автомобили стали тяжелее, мощнее и быстрее, колеса стали шире и меньше по размеру. Само собой, усилие на руле также возросло. Для компенсации стали увеличивать диаметр руля, уменьшать зубчатую передачу, изменять сами механизмы передачи и т.д.

В конечном итоге стало понятно, что рулевая рейка, даже с учетом имеющихся недостатков, все же является лучшим массовым вариантом в плане технологии и себестоимости производства. В дальнейшем, оснастив такой реечный механизм гидроусилителем, удалось получить оптимальное решение по ряду показателей.

В результате легковые авто имеют рулевые рейки следующих типов:

• рулевая рейка без усилителя (на старых и бюджетных авто);
• рейка рулевая с гидравлическим усилителем (ГУР);
• рулевая рейка с электроусилителем (ЭУР);

Последние два типа сегодня активно используются на моделях среднего и высокого класса. Также на авто класса «люкс» можно встретить комбинированные системы (электрогидроусилитель руля).

Такая схема означает, что усилитель гидравлического типа работает в паре с электроусилителем под управлением сложной электроники. Это позволяет динамично и гибко изменять настройки рулевого управления в зависимости от конкретных условий, а также с учетом индивидуальных предпочтений самого водителя.

Например, на высокой скорости можно «утяжелить» руль, улучшить обратную связь, на парковке сделать руль «легким», а также поменять некоторые другие параметры и характеристики рулевого управления. В любом случае, независимо от сложности самой системы, основным элементом остается рулевая рейка. Теперь давайте рассмотрим виды рулевых реек и особенности более подробно.

• Итак, основное назначение рулевой рейки заключается в преобразовании и передаче усилия от рулевого колеса на рулевые тяги. Фактически, рейка рулевая отвечает за преобразование движения руля в повороты управляемых колес в горизонтальной плоскости.

Такое преобразование возможно благодаря тому, что в рейке есть червячная передача, на которую усилие передается от шестерни рулевой колонки. Указанная червячная передача передает усилие на зубчатую часть рейки.

Общее устройство рулевой рейки следующее:

• Картер/корпус рулевой рейки (обычно выполнен из алюминия) для защиты рулевой рейки;
• Шестерня (червяк), вращается от рулевой колонки и присоединяется к рулевой колонке через подшипник;
• Рейка или зубчатый вал рулевой рейки, имеющий участок с зубцами, которые входят в зацепление с шестерней. Вал и шестерня изготовлен из прочной стали, верхний слой деталей максимально износостойкий.
• Пружины для обеспечения надежной фиксации и плотности зацепления;
• Ограничители амплитуды движений вала в виде манжеты с одной стороны и втулки рулевой тяги с другой стороны.

Чтобы было понятно, когда водитель крутит руль, через вал в рулевой колонке усилие передается сначала на червячный механизм (червяк), в результате чего зубчатая рейка, закрепленная в корпусе (вал рулевой рейки), перемещается влево или вправо. В свою очередь, к концам вала присоединены рулевые тяги.

Также, в зависимости от типа, к рейке может быть присоединена система гидроусилителя. Если просто, это гидравлические магистрали и пара цилиндров, которые за счет наполнения маслом сдвигают рулевую рейку синхронно с движением руля.

Если же к рулю не прикладывать усилия, давления на вал не происходит. В случае с ЭУР, датчики и сервомеханизм (электромотор) присоединяются к разным участкам рейки в зависимости от особенностей конструкции (на корпус, на вал и т.д.).

• Что касается механической рейки, это простая конструкция, которая напрямую передает усилие от руля на колеса. В плане обратной связи это лучшее решение, так как нет никаких промежуточных усилителей. Еще данная конструкция отличается надежностью и простотой, но на этом плюсы заканчиваются. Дело в том, что управлять авто с таким рулевым механизмом сложнее и тяжелее, особенно если нужно повернуть колеса на неподвижно стоящем автомобиле. Также на руль передаются удары и вибрации от колес.

По этой причине такой тип рулевого механизма встречается исключительно на старых автомобилях (например, снятые с производства отечественные модели ВАЗ, иномарки 70-80-х годов выпуска и т.п.) или на новых дешевых авто, выпускаемых для рынков развивающихся стран (например, модель ЗАЗ «Sens»).

• В свою очередь, рейка гидравлическая (рейка с ГУР) является самым распространенным типом рулевого управления. Если просто, рейка с гидроусилителем работает так, что во время поворота руля зубчатый вал внутри корпуса рейки «толкает» масло, подающееся от насоса ГУР под давлением. В результате водитель не прилагает особых усилий на руле.

К недостаткам относят то, что конструкция такой рейки сложнее простого механического аналога. Первое, насос ГУР, подключенный к двигателю, отбирает мощность мотора и может выйти из строя. Также ГУР нуждается в периодическом обслуживании (как минимум, необходима замена масла ГУР). Наличие жидкости под давлением внутри системы также предполагает полную герметичность, что влечет за собой необходимость использования большого количества прокладок, сальников, уплотнителей и т.д.

Так или иначе, но рейка с ГУР активно используется на легковых авто, внедорожниках, грузовиках и других видах колесного транспорта. Система проверена временем, зарекомендовала себя как достаточно надежная. Данное решение обеспечивает качественное усиление, позволяет добиться неплохой обратной связи.

Это позволяет эффективно и безопасно управлять автомобилем на разных скоростях, а также не испытывать трудностей при парковке. Что касается надежности, на практике, насос ГУР способен прослужить не одну сотню тысяч километров, а рейка с ГУР вполне может пройти не менее 100-150 тыс. км. без ремонтов и обслуживания.

• Рейка с электроусилителем руля (ЭУР) изначально создавалась в качестве более простой и дешевой замены ГУР. Если коротко, это обычная механическая рейка, однако на рулевую колонку или саму рейку отдельно прикреплен электроусилитель (фактически, электромотор) и датчики. В двух словах, при повороте руля срабатывает датчик поворота и ряд других датчиков, которые посылают сигналы на ЭБУ. Затем блок управления подает сигнал на электромотор, который и создает необходимое усилие.

Данная система изначально позиционировалась производителями как более компактная, дешевая и удобная по сравнению с ГУР. Однако на деле первые версии ЭУР имели целый ряд недостатков (частые отказы и сбои, неравномерное усилие на руле при повороте в разные стороны, самопроизвольное срабатывание усилителя и т.д.).

Также водители отмечали, что обратная связь такого рулевого управления намного хуже версий с ГУР. На деле, по причине излишнего усиления руль мог быть слишком «легким» на высоких скоростях, что очень опасно.

Еще можно отметить, что хотя в конструктивном плане ЭУР многим кажется проще ГУР, надежность и ремонтопригодность такой системы оказалась никак не выше, а часто и ниже, чем у рулевого управления с гидроусилителем. Причина — сам электромотор усилителя качественно отремонтировать сложно, новая рейка с электроусилителем стоит дорого (иногда дороже рейки с гидроусилителем), специалистов по ремонту меньше и т.д.

Конечно, в дальнейшем производители доработали систему, тем самым повысив эффективность и надежность. Однако ряд вопросов до сих пор не решен, что не позволяет более современному ЭУР быстро и уверенно вытеснить ГУР с рынка. Становится понятно, что именно гидроусилитель руля вплоть до сегодняшнего дня был и остается одним из самых надежных, комфортных и проверенных решений.

Типы рулевых реек

• Обычная, без усилителей. Применялась еще в 70 – 80 года прошлого века на 90% автомобилей. Здесь все усилие поворота руля лежит на водителе, нет никаких усилителей, а поэтому руль провернуть не всегда легко.
• Рулевая рейка с ГУРОМ или гидроусилитель руля. По сути это такая же обычная рейка только к ней прибавляется специальный насос и замкнутый контур с сальниками (где качается специальная жидкость), который помогает поворачивать руль. То есть водителю не нужно прикладывать много усилий для поворота рулевого колеса. Особенно ценно это на тяжелых машинах (грузовиках, автобусах и внедорожниках).
• Рулевая рейка с ЭУРОМ или электроусилитель руля. Это сухой тип усилителя, здесь не применяется масло, а принцип работы совершенно другой. Рядом с валом находится электрический двигатель с шестерней (питание происходит от бортовой сети), который помогает поворачивать руль. Ему отдает приказание ЭБУ, он видит, куда отклоняются колеса и приказывает электродвигателю помочь в повороте.

Если утрировать, то виды делятся так: — обычная механика со 100% применением мускульной силы, рейка с гидроусилителем и электроусилителем.

Неисправности, диагностика и ремонт рейки рулевой

Как уже было сказано выше, есть три основных вида рулевых реек:

• механическая;
• гидравлическая;
• электрическая;

Также можно выделить комбинированные системы, однако подобные решения не так широко распространены и обычно встречаются на дорогих авто высокого класса. Так или иначе, существуют как общие неполадки для всех типов, так и поломки, зависящие от конкретного вида рулевой рейки.

В любом случае, нужно помнить, что рулевая рейка является далеко не самым дешевым узлом. По этой причине при появлении малейших признаков неисправности нужна диагностика рулевой рейки, после чего принимается решение о ремонте или замене узла.

Первое, водителю нужно знать признаки неисправности рулевой рейки. Как правило, основная причина выхода данного узла из строя — сбои в работе управляющей электроники, течь рабочей жидкости или сильный износ отдельных частей.

На проблему укажет снижение уровня рабочей жидкости (масла) в бачке системы с гидроусилителем или электрогидроусилителем. Если же течи масла нет, тогда основными признаками неполадок рейки принято считать:

• явное изменение усилия на руле (обычно в сторону утяжеления);
• руль крутится рывками, толчками, усилие неравномерно;
• в определенных точках руль «клинит» (рейку закусывает);
• при проезде неровностей слышен стук, появилось биение руля;
• имеют место заметные люфты рулевой колонки;

При появлении даже одного из указанных симптомов нужна диагностика. Для проверки на конкретном авто нужно, как минимум, поднять машину на подъемнике, осмотреть рейку и пыльники на предмет повреждений корпуса, трещин, течей масла.

Также нужно оценить люфты в области рулевых тяг, на рулевой колонке, отдельно проверяется усилие на руле и т.д. Если система сложная (особенно с ЭУР и комбинированными решениями), отдельное внимание уделяется электронике, датчикам, сервомеханизмам (часто необходима компьютерная диагностика).

При этом следует помнить, что затягивать с проверкой рейки нельзя. Дело в том, что даже малейшая неисправность будет прогрессировать, а эксплуатация авто с неисправным рулевым управлением небезопасна и может стать причиной ДТП.

Также важно учитывать, что в ряде случаев на начальном этапе можно остановить разрушение рейки, то есть ограничиться ремонтом. Если же проблему игнорировать, через время узел будет поврежден так сильно, что нужна будет только его полная замена в сборе, что достаточно дорого.

В случае, когда выявлено, что неисправна рулевая рейка, ремонт часто бывает возможен. Для этого необходимо приобрести ремкомплект рулевой рейки. Как правило, ремкомплект на рулевую рейку предполагает возможность замены ряда комплектующих в рамках переборки данного узла.

Зачастую, в таком комплекте есть пыльники, сальники и уплотнительные кольца, а также подшипники, опорные втулки и втулки скольжения, пружины и т.д. Такие детали позволяют восстановить работоспособность рулевой рейки без необходимости полной замены узла.

Однако, это решение подходит только для реек, которые изношены естественным путем. Если рейка повреждена (разбита), вал поражен коррозией, имеются проблемы с золотниковым механизмом и т.д, в такой ситуации нужна или полная реставрация рулевой рейки, или замена на новый узел. Как правило, второй вариант предпочтительнее, но получается заметно дороже.

В свою очередь, реставрация рейки рулевой предполагает шлифовку зубчатого вала, восстановление зубьев, изготовление втулок и сальников под новые размеры, пескоструйную обработку корпуса рейки и т.д. Качество работы и надежность такого узла напрямую будет зависеть от опыта и квалификации специалиста, выполняющего ремонт.

Как устроена рулевая рейка?

— Рулевая рейка автомобиля представляет собой устройство, цель использования которого заключается в том, чтобы преобразовать водительское усилие во время воздействия на рулевое колесо в салоне авто, что необходимо для обеспечения поворота колес машины.

— Сегодня существуют три вида рулевых реек, принцип действия которых различается. Гидравлическая рулевая рейка. Она используется почти во всех легковушках, которые выпускают сегодня. Обеспечивает достаточно комфортное управление автомобилем, поскольку используется гидравлический усилитель руля, благодаря чему водителю нужно прилагать минимум усилий. Механическая рулевая рейка. Устройство данного элемента очень простое. На одном из концов рейки находится зубчатый механизм, который контактирует с зубчатой рейкой. Последняя взаимодействует с приводом руля.

Электрическая рулевая рейка. Её отличие от гидравлического аналога состоит в том, что гидравлика не применяется. Для увеличения усилий водителя автомобиль оснащается отдельным электрическим двигателем. Устройство рулевой рейки, а также принцип её работы зависят от характерных особенностей каждого автомобиля. Рулевая рейка может иметь верхнее либо нижнее расположение, что также зависит от модели транспортного средства. Рулевые рейки с верхним расположением устанавливаются сзади мотора, они крепятся к автомобильному кузову. Рулевые рейки с нижним расположением крепятся снизу, их соединяют с кузовом, подрамником либо балкой.

Полезные советы

Следует отметить, что основными причинами преждевременного выхода из строя рулевой рейки принято считать:

• попадание влаги и грязи внутрь механизма;
• высокие ударные нагрузки (езда по плохим дорогам);
• низкое качество обслуживания узла;

Первое, обычно рейки выходят из строя по причине того, что через поврежденные пыльники в области присоединения рулевых тяг внутрь рейки попадает вода и грязь. Это приводит к появлению коррозии, активному разрушению вала и других деталей. В результате вал начинает стучать, версии реек с ГУР текут и т.д. Чтобы этого не произошло, за состоянием пыльников рулевых тяг нужно следить, так как даже небольшое повреждение пыльника быстро выведет чувствительный механизм из строя.

Рекомендуем также прочитать статью о том, по каким причинам гудит гидроусилитель руля, а также какие поломки приводят к тому, что загудел ГУР. Из этой статьи вы узнаете об основных неисправностях и причинах, по которым гидроусилитель воет или гудит ГУР, а также как выполняется диагностика и ремонт подобных неисправностей.

Также рейка обычно ломается в том случае, если владелец не соблюдает элементарных правил обслуживания и эксплуатации данного узла. Указанные правила распространяются на все типы реек, однако напрямую в большей степени касаются рулевого управления с гидроусилителем и подобных решений, где в рулевую рейку залита рабочая жидкость (масло ГУР).

Чтобы подлить срок службы узла, следует каждые 10-15 тыс. км проверять масло, следить за уровнем и состоянием масла в бачке ГУР. Замена масла в гидроусилителе рекомендуется каждые 60-80 тыс. км пробега. Также в процессе эксплуатации масло не должно быть грязным, изменять свой цвет, в масле не должно быть посторонних примесей, запаха гари и т.п.

Если замечено изменение состояния масла независимо от его срока службы, следует, как минимум, выполнить его полную замену. В ситуации, когда масло старое, ГУР работает не корректно и замена не помогает решить проблему, необходима углубленная диагностика рулевой рейки, насоса ГУР и других элементов системы.

Что касается эксплуатации, на стоянке не следует оставлять автомобиль с вывернутыми колесами, а также запрещено удерживать руль в крайнем положении во время поворота больше 5 сек. В первом случае при старте двигателя с вывернутыми колесами рейка с ГУР сильно изнашивается, а во втором масло в рейке быстро перегревается. Также при езде следует аккуратно переезжать неровности, а также снижать скорость до минимума при переезде бордюров или полностью отказаться от такой практики.

Еще перед поездкой в холодное время года ГУР также желательно прогревать, покрутив на малой скорости руль на один или половину оборота влево и вправо. При этом специалисты не рекомендуют это делать на автомобиле, который стоит.

Поиск неисправности рулевой рейки

Неисправности рулевой рейки довольно распространены, поскольку данный узел и вся рулевая система на отечественных дорогах подвергаются повышенным нагрузкам. Поломку рейки можно обнаружить самостоятельно, руководствуясь рядом признаков:

При появлении данных симптомов выхода рейки из строя, рекомендуется не затягивать с демонтажем рулевого редуктора для осмотра и устранение неисправности, дабы минимизировать расходы на ремонт.

1. стало тяжелее вращать руль, или его периодически закусывает (затрудненное вращение наблюдается только периодически в определенных положениях руля);
2. присутствует стук передней подвески, который явственно «отдает на руль»;
3. шумит насос гидроусилителя;
4. люфт поворота рулевого колеса, что означает наличие люфта рейки;
5. протекание масла из рулевой рейки, что часто сопровождается заметным повышением усилия вращения руля и возникающими в процессе данного действия шумами.

Проявление таких признаков свидетельствует о том, что устройство рулевой рейки

где-то нарушено и данному механизму требуется диагностика и дальнейший ремонт.

Что в итоге

С учетом приведенной информации становится понятно, что рулевая рейка является важнейшим элементом в устройстве рулевого управления многих автомобилей. От качества и эффективности работы рейки зависит комфорт и безопасность. При этом многие рулевые рейки оснащены усилителем, что означает необходимость периодических проверок и регулярного обслуживания (особенно в случае с ГУР).

Рекомендуем также прочитать статью о том, как поменять масло в ГУР своими руками. Из этой статьи вы узнаете, какое масло заливать в гидроусилитель, что нужно учитывать при подборе масла ГУР, а также как выполняется замена масла в гидроусилителе руля и на какие особенности следует обращать внимание в рамках выполнения данной процедуры.

Напоследок отметим, что в работе рулевого управления не должно быть сбоев, любые отклонения от нормы недопустимы и являются основанием для проведения профессиональной диагностики, ремонта или замены поврежденного или изношенного узла. При этом своевременно принятые меры с учетом рассмотренных выше признаков неполадок зачастую позволяют избежать дорогостоящей реставрации рулевой рейки, замены рулевой рейки на новую и т.п.

Главное, чтобы все работы по ремонту и обслуживанию выполняли опытные специалисты. В противном случае нельзя исключать сбои и отказы рулевого управления, которые могут привести к серьезным ДТП и другим последствиям.