Устройство и принцип работы электроусилителя рулевого управления

Неисправности рулевого управления

О том, что с рулевым управлением проблемы, может свидетельствовать один из следующих «симптомов»:

• увеличение люфта (то есть свободного хода) руля, из-за чего управлять машиной становится сложнее;
• сильное сопротивление рулевого колеса при вращении;
• заедание или клин руля;
• стук, другие посторонние звуки при выполнении поворота;
• вытекание масла из картера системы.

Также о проблемах может говорить уменьшенный угол поворота колес при полном повороте руля.

Чаще всего встречаются следующие неисправности.

• Появление зазоров в шарнирных креплениях тяги или нарушение зацепления червячной передачи. Такая проблема вызывает увеличенный ход руля. Диагностируется наблюдением за работой механизма во время поворота. «Лечится» неисправность заменой шарнира или корректной настройкой червячной передачи.
• Износ. Чаще всего изнашиваются втулки или ось маятникового рычага, в результате чего при повороте начинают появляться посторонние звуки (чаще всего – характерный стук). Иногда помогает затягивание оси рычага имеющейся гайкой, но в большинстве случаев требуется замена изношенных компонентов.
• Деформация рулевых тяг. Вызывает усиление сопротивления руля при выполнении поворота. Решается проблема заменой тяг на новые или их выпрямлением до исходной формы.
• Недостаток масла в картере. Также вызывает более тугой проворот руля. Обычно вызывается износом сальников, в результате чего масло начинает подтекать. Решается проблема заменой этих деталей, а также восполнением потерянного масла путем дозаправки системы.
• Обрыв привода насоса гидроусилителя. Приводит к тому, что поворот осуществляется без усиления и руль становится очень тугим. Устраняется путем замены приводного ремня.

Следует отметить, что проблемы с поворотом могут быть вызваны не рулевой системой, а некорректной балансировкой колес или недостаточным давлением воздуха в шинах.

Чтобы избежать проблем с системой рулевого управления, необходим ее периодический осмотр. Особенно это касается гидроусилителя – он является одним из самых «капризных» элементов. Если своевременно устранять мелкие неприятности, более серьезных поломок не возникнет. А значит, не возникнет и проблем при эксплуатации транспортного средства.

Требования к системе рулевого управления

Система рулевого управления преобразует соз­даваемые водителем вращательные движения рулевого колеса в изменение угла поворота управляемых колес автомобиля. Конструкция и схема системы призваны обеспечить удобное и безопасное рулевое управление автомобиля во всех ситуациях и на всех скоростях. Вся си­стема рулевого управления, от рулевого колеса и до управляемых колес, должна в этих целях обладать следующими свойствами.

Передача инициируемых водителем руля­щих движений на рулевом колесе без люфта особенно важна при движении по прямой. Это гарантирует безопасное, неутомительное для водителя управление автомобилем, пре­жде всего на средних и высоких скоростях.

Поэтому рулевой механизм должен быть очень жестким. Это необходимо для обеспе­чения точной управляемости и преодоления отклонения от заданного угла поворота ру­левого колеса под действием изменяющихся возвратных сил, возникающих, например, при изменении бокового ускорения.

Слабое трение в рулевом механизме по­зволяет водителю получать через реактивные силы тактильную обратную связь, дающую информацию о коэффициенте сцепления между дорогой и шинами. Слабое трение также помогает колесам выровняться для движения по прямой. В системах рулевого управления с мускульной энергией слабое трение обеспечивает небольшие движущие силы. В системах рулевого управления с усилителем оно повышает эффективность управления.

Кинематические параметры рулевого управления и конструкция управляемой оси автомобиля должны быть такими, чтобы во­дитель мог чувствовать величину сцепления между шинами и дорогой.

Требования к рулевому управлению

Требованиями к функционированию системы рулевого управления являются:

Легкое, безопасное рулевое управление автомобилем. Сюда, к примеру, относится тенденция рулевого управления автоматиче­ски возвращаться в положение прямолиней­ного движения при отпускании руля.

Максимально возможное демпфирование колебаний, передаваемых от колес автомо­биля на рулевое колесо при движении по не­ровным дорогам. Но этот процесс не должен приводить к потере обратной связи в рулевом управлении.

Условие Аккермана

Достаточно жесткая схема всех компонен­тов рулевого механизма означает, что даже малые инициируемые водителем рулевые движения преобразуются в изменение на­правления управляемых колес, обеспечивая безопасную и точную управляемость авто­мобиля.

Угол поворота рулевого колеса от упора до упора по соображениям комфорта дол­жен быть как можно меньше при парковке и движении с небольшой скоростью. Однако на средних и высоких скоростях рулевое управ­ление не должно быть столь чувствительным.

Требования законодательства, предъявляемые к системам рулевого управления автомобилей

Требования законодательства, предъявляе­мые к системам рулевого управления автомо­билей, описаны в международных правилах ECE-R79. К этим требованиям, наряду с базовыми функциональными требованиями, относятся максимально допустимые управ­ляющие силы для исправной и неисправной систем рулевого управления. Эти требования регламентируют прежде всего поведение ав­томобиля и рулевого управления при въезде на круг и выезде с круга. Для автомобилей всех категорий: после отпускания рулевого колеса при движении автомобиля по окруж­ности на скорости 10 км/ч, радиус поворота автомобиля должен увеличиться или как ми­нимум остаться тем же.

Для автомобилей категории М1 (легко­вые автомобили с числом посадочных мест до 8): когда автомобиль в тангенциальном направлении выезжает из круга с радиусом 50 м на скорости 50 км/ч, в системе рулевого управления не должно возникать никаких не­обычных вибраций. В автомобилях категорий М2, М3, N1, N2 и N3 это поведение должно демонстрироваться на скорости 40 км/ч или, если это значение не достигается, то на мак­симальной скорости.

Это поведение также предписывается в случае неисправности у автомобилей с гидро- или электроусилителем рулевого управления. У автомобилей категории М1 это должно быть возможно в случае отказа сер­вопривода рулевого управления для въезда со скоростью 10 км/ч в течение 4 секунд в круг радиусом 20 м. Управляющее усилие на рулевом колесе не должно превышать 30 даН (табл. «Нормы рабочих усилий в системе рулевого управления» ).

Digitronic

Это отечественная компания, которая первой в России начала производить газовое оборудование. Стоимость его вполне приемлемая – в зависимости от комплектации придется заплатить от 15 тысяч до 23, 5 тысяч рублей.

Отечественное ГБО DIGITRONIC

Сервисное обслуживание есть практически в каждом городе. Это основной плюс данной марки. Оборудование отличается высоким уровнем безопасности, поскольку перед выпуском тщательно проверяется и проходит несколько уровней тестирования. Основные преимущества:

• простота в настройке;
• увеличение запаса хода автомобиля;
• обеспечение быстрого запуска двигателя.

Установка ГБО Digitronic

Минусы, классические для ГБО – это габариты баллона и общее увеличение массы машины.

Возможные неисправности

Значительных поломок у этого механизма не бывает, если не учитывать последствия после дорожно-транспортного происшествия. Как правило, у рулевой колонки изнашиваются подшипники, сальники, втулки, крепежные элементы кронштейна, карданные шарниры и шлицевые соединения. В некоторых случаях расшатывается защитный кожух. Заметить поломку РК достаточно просто. Она начинает хрустеть при поворотах, стучать, вибрировать, появляются люфт и скрип.

Ремонт рулевой колонки возможен в следующих случаях:

• износился кардан. В этом случае меняется вся система. Если автомобилист делает ремонт своими руками ему параллельно необходимо выяснить, что стало причиной поломки и устранить ее;
• износилась резьба крепления рулевого колеса. Причиной этому чаще всего служат агрессивный стиль вождения и влага. Сама резьба не восстанавливается, вал меняется полностью;
• износились подшипники. В этом случае они разбираются, старый выбивается, а новый запрессовывается. Это вполне можно сделать собственноручно;
• появилась коррозия на шлицевом соединении. Это происходит из-за влаги, которая скапливается под водительским ковриком. Небольшое количество ржавчины можно сошлифовать, в противном случае меняется весь узел.

Отметим, что рулевая колонка не только один из самых важных, но и один из самых крепких механизмов транспортного средства. Она может прослужить долгие годы при условии постоянного, качественного сервисного обслуживания. При этом большую часть работ можно сделать самостоятельно.

ST202 3s-ge Beams или борьба с полтергейстом

Основная конструкция

Устройство рулевого управления автомобиля любого типа имеет общие черты, которые отражены в его конструкции. Независимо от марки, типа и назначения, система рулевого управления состоит из:

1. Рулевого колеса, с помощью которого водитель непосредственно управляет системой и задает нужное направление движения. Часто оснащается кнопками сигнала, управления мультимедийной системой, в него может встраиваться и подушка безопасности.
2. Рулевой колонки или вала, передающей усилие от рулевого колеса на элементы рулевого механизма. Чаще всего – это вал с шарнирным или карданным соединением, со специальными фиксирующими элементами. Возле рулевой колонки расположен замок зажигания.
3. Рулевого механизма, преобразовывающего поворот руля в поворот привода колес. Это редуктор, с заданным передаточным числом. Для повышения эффективности может оснащаться усилителем.
4. Рулевого привода, передающего заданное усилие непосредственно на рулевые кулаки колес.

Для повышения комфорта водителя рулевое управление может оснащаться дополнительными амортизаторами, электронными, гидравлическими и другими системами.

Принцип работы системы рулевого управления

Принцип работы системы выглядит следующим образом.

• Водитель, желая выполнить поворот, вращает рулевое колесо в салоне машины.
• В результате этого действия начинает вращаться колонка, а вместе с ней и кардан.
• Энергия с кардана поступает на усилитель. Здесь она усиливается с помощью гидравлики или электричества.
• Уже усиленное поворотное усилие поступает на рулевой механизм. Здесь оно преобразуется. Изначально вращение колонки и кардана происходит под углом (практически вертикально). Механизм переводит его в горизонтальную плоскость, чтобы оно могло быть передано на колеса.
• С механизма энергия поступает на привод. Это устройство преобразует ее с помощью системы тяг и направляющих таким образом, чтобы колеса изменили свое положение.
• Под действием привода колеса изменяют свое положение и транспортное средство осуществляет поворот.

В автомобилях, где отсутствует усилитель руля, схема работы системы выглядит точно так же, однако упомянутое устройство в ней участия не принимает. На этом отличия заканчиваются.

Масло в редукторе

Чтобы уменьшить трение внутренних элементов рулевой колонки, в механизм заливают трансмиссионное масло GL-4, GL-5 с классом вязкости SAE75W90, SAE80W90 или SAE85W90. По старинке для рассматриваемого узла многие автовладельцы используют масло ТАД-17. Заправочный объём редуктора на ВАЗ 2107 равен 0,215 л.

Проверка уровня масла

Чтобы избежать преждевременного выхода из строя деталей механизма, периодически необходимо проверять уровень масла и производить его замену

Стоит принять во внимание, что жидкость из редуктора хоть и медленно, но подтекает, причём утечка происходит независимо от того, новая установлена колонка или старая. Проверку уровня выполняют следующим образом:

1. Ключом на 8 откручивают пробку заливного отверстия.

Как заменить масло в редукторе

Что касается замены масла в рулевом устройстве, то эту процедуру следует проводить раз в полтора года. Если было принято решение о замене смазки, нужно знать, как выполнить процедуру. Помимо новой смазочной жидкости понадобятся два шприца как можно большего объёма (приобретаются в аптеке) и небольшой кусочек шланга для омывателя. Процедура проводится в следующем порядке:

Ремонт рулевой рейки своими руками

Перед заменой рейки следует определиться, а стоит ли ее менять, в ней ли заключена проблема. Если причиной беспокойства послужил стук где-то в области рулевого механизма, то проблема может заключаться не в рейке, но плохой затяжке крепежных соединений (из-за этого возникает зазор и стук). В этом случае достаточно их подтянуть. Но если изношены опорные втулки, истерлись защитные чехлы или на рейке видны следы коррозии, то ее замена просто необходима. Иначе люфт будет становиться больше, а схема рулевого управления срабатывает хуже, что вполне может привести к аварии.

Для замены рулевой рейки не потребуется ни особое оборудование, ни выдающиеся навыки. Все, что нужно – стандартный набор инструментов, смотровая яма (подъемник, или на худой конец – колодки и домкрат) и съемник для рулевых наконечников. К слову, если с выпрессовыванием у вас возникают проблемы, а подходящего оборудования нет, то все-таки лучше сходить в сервис.

Перед началом работ следует уточнить, установлена ли рейка с гидроусилителем: если да, то перед работами необходимо высвободить трубки высокого давления и слить рабочую жидкость (к примеру, с помощью шприца).

Если гидроусилитель крепится непосредственно к рейке, то замена существенно усложнится, т. к., возможно, придется снимать подрамник автомобиля, а тут без помощи не обойтись. И если помочь некому, то лучше отправиться в сервис.

Рассмотрим «тяжелый случай», а именно с интегрированным гидроусилителем.

Приступаем к работе по ликвидации неисправности рулевого управления:

1. Снимаем защиту двигателя (при ее наличии).

2. С нового вала снимем пыльник и положим под него побольше смазки. Смазку можно использовать любую, лишь бы резину не разъедала.

3. Потребуется выполнить пару манипуляций под капотом, перед тем как спускаться ниже. Откручиваем болт в соединении рулевого вала и хвостовик на рейке.

4. Удаляем масло ГУРа, о чем говорилось выше.

5. Поднимаем автомобиль.

6. Снимаем колеса.

7. Около правого лонжерона откручиваем болт скобы, удерживающий трубку гидроусилителя руля.

8. Теперь выкручиваем из рейки два штуцера шлангов ГУР.

9. Приступаем к самой «интересной» части – будем снимать подрамник.

10. Покрываем все резьбовые соединения специальным аэрозолем WD-40.

11. Откручиваем гайки наконечников шаровых опор.

12. Откручиваем болты пальцев шаровых опор, а потом извлекаем их из соединения.

13. Выпрессовываем пальцы рулевых наконечников.

14. Разъединяем шаровые и ступицы.

15. Откручиваем пару болтов нижней опоры двигателя и снимаем ее.

16. Снимаем поперечную рейку.

17. Откручиваем гайки, которыми крепится фланец приемной трубы к катализатору.

18. Отключаем разъем лямбда – зонда под радиатором.

19. Осталось только демонтировать подрамник, и мы добрались до рейки. Ремонт рулевого управления плавно превращается в разборку автомобиля.

20. Ослабляем крепежные болты подрамника.

21. Ставим под него специальную подставку (или ту, какая есть).

22. Полностью выкручиваем болты.

23. Теперь нам нужен помощник – он разъединит хвостовик и рулевой вал на рейке с помощью отвертки.

24. Опускаем подрамник вниз. Рейка уже почти снята!

25. Выкручиваем болты крепления

26. Меняем рейку и…

Повторяем все вышеперечисленные действия, но в обратном порядке. Не забудьте вытащить заглушки из отверстий ГУРа. В итоге весь процесс займет часа 2-3.

После замены необходимо прокачать ГУР (завести машину и покрутить рулем до упора налево и направо) и провести развал-схождение. На этом замену рейки, в которую был встроен гидроусилитель рулевого управления, можно считать законченной.

Конструкция рулевого управления автомобиля

Рулевое управление автомобиля состоит из трех компонентов:

1. Колонки.
2. Механизма.
3. Привода.

За счет взаимодействия этих компонентов между собой осуществляется передача действий водителя на колеса управляемой оси, что и обеспечивает их поворот.

Дополнительно в конструкцию авто входит вспомогательный механизм – усилитель рулевого управления, частично компенсирующий усилие водителя,тем самым упрощая управление машиной.

Колонка

Рулевая колонка представляет собой вал, посредством которого усилие водителя передается на механизм. Один конец этого вала заведен в салон, и на него посажен руль (шлицевым соединением), посредством которого водитель и осуществляет действия для изменения направления движения (вращает его).

В современных авто рулевой вал является составным – состоящим из нескольких частей, соединенных между собой карданными шарнирами. Достоинства этой конструкции:

1. Возможность регулировки. Составное устройство позволяет водителю настроить для себя удобное положение руля (изменить вылет и угол наклона колонки);
2. Повышение безопасности. Составная конструкция является травмобезопасной — за счет карданных шарниров при фронтальном ударе авто о препятствие, колонка «ломается», а не выходит в салон навстречу водителю;

Вал рулевой колонки пустотелый, что позволяет протянуть внутри него проводку для питания  элементов – клавиши звукового сигнала, пиропатрона подушки безопасности, системы подогрева рулевого колеса.

На колонку устанавливается ряд органов управления оборудованием авто:

• переключатель поворотников;
• рычаг установки режима работы головного света (ближний, дальний свет);
• переключатель стеклоочистителей и системы омыва лобового и заднего стекла;
• переключатели передач КПП (в авто, оснащенных АКПП, РКПП, вариатором);
• клавиши управления мультимедийной системой, круиз-контролем (непосредственно на руле);
• замок зажигания;

Расположение указанных элементов на рулевой колонке обеспечивает удобный доступ к ним водителю.

Механизм

Рулевой механизм червячного типа

Рулевой механизм ключевой в системе. Этот узел обеспечивает увеличение усилия, приложенного водителем к рулю, и передачу его на привод.

Чаще всего используется рулевой механизм двух видов: червячный и реечный.

В червячном рулевом механизме основными элементами являются червячок и ролик. На легковых авто распространение получил механизм типа «шестерня-рейка». В узле этой конструкции вращательное движение шестерни преобразуется в возвратно-поступательное перемещение рейки с зубчатым сектором. Именно шестерня и рейка — ключевые элементы механизма. Эти составляющие размещаются в корпусе, закрепляемом в подкапотном пространстве на моторном щите или подрамнике.

Косозубая шестерня жестко посажена на второй конец вала рулевой колонки, поэтому воздействие на руль приводит к вращению шестеренки.

Благодаря зубьям шестеренка имеет постоянное зацепление с зубчатым сектором на рейке. Сама рейка представляет собой  шток, поэтому вращение шестерни приводит к смещению рейки по продольной оси (к примеру, при вращении руля влево, рейка уходит вправо). Рулевая рейка связана с рулевым приводом, воздействующим на колеса.

За счет такой конструкции механизма и обеспечивается передача усилия (и его увеличение благодаря заданному передаточному соотношению) от руля к приводу.

Статья в тему:

• Гидроусилитель руля: устройство и принцип работы
• Что такое демпфер в автомобиле и для чего он нужен?
• Как отрегулировать развал-схождение своими руками?

Привод

Рулевой привод включает в себя систему тяг, соединяющих рейку с поворотными кулаками колес. К рейке тяги закрепляются жестко, а вот с поворотными кулаками они соединяются через рулевые шаровые наконечники.

В зависимости от конструкции подвески, в роли поворотного кулака может выступать амортизационная стойка (подвеска МакФерсона) или ступица колеса (в рычажных подвесках).

В подвеске МакФерсона возможность вращаться стойке вокруг оси обеспечивается опорным подшипником и шаровой опорой. В рычажных же подвесках вращение ступицы осуществляется за счет использования двух шаровых опор (верхней и нижней). Опоры и опорные подшипники хоть и являются составными элементами подвески, но от них зависит и работа рулевого управления.

История

Рулевой привод

Рулевой привод служит для передачи усилия от рулевого механизма к управляемым колесам. Он состоит из рулевой сошки 1, продольной рулевой тяги 7, верхнего рычага 11 левого поворотного кулака, правого и левого нижних рычагов 24 поворотных кулаков 25 и поперечной рулевой тяги 14. Перечисленные детали соединены между собой шарнирно.

Рулевая сошка одним концом жестко связана с наружным концом вала, а другим через продольную рулевую тягу 7 шарнирно соединена с верхним рычагом 11 поворотного кулака 25 левого колеса. Крепление рулевой сошки к валу осуществляется на мелких конусных шлицах при помощи гайки.

Продольная рулевая тяга соединяется с рулевой сошкой и рычагом поворотного кулака при помощи шаровых пальцев 2, закрепленных на концах сошки и рычага. Шаровые пальцы входят в наконечники 5 продольной рулевой тяги, в которых установлены сухари 8. Сухари охватывают шаровые пальцы, под действием сжимающих пружин 4. Пробки 9, ввернутые в наконечники продольной рулевой тяги, дают возможность регулировать затяжку пружин и предохраняют пружины и сухари от выпадания из наконечников тяги. Чтобы пробки не могли самопроизвольно отвертываться, их шплинтуют. Ограничители 3 ограничивают предельное сжатие пружин сухарей при их регулировке. Наличие пружин в соединениях тяг способствует смягчению ударов, передающихся от колес автомобиля. Для защиты шаровых пальцев и сухарей от пыли и грязи места прохода шаровых пальцев в. наконечники тяг закрываются уплотнительными кольцами 10. Смазка к шаровым пальцам и сухарям подводится через масленки 6, установленные на наконечниках продольной рулевой тяги.

Рычаги поворотных кулаков устанавливаются в отверстиях вилок кулаков на шпонках и крепятся гайками 12, которые затем шплинтуются. Рычаги поворотных кулаков автомобилей с ведущим передним мостом выполняются заодно с крышками подшипников шкворней. Соединение поперечной рулевой тяги с рулевыми рычагами выполнено также шарнирно. Наконечники крепятся на поперечной рулевой тяге при помощи резьбы (с одной стороны правая, с другой — левая) и стяжными болтами 17. Вращением этих наконечников можно изменять длину тяги и тем самым регулировать схождение передних колес.

Для соединения поперечной рулевой тяги с рычагами поворотных кулаков колес используются обычно саморегулирующиеся конические шарнирные соединения. Палец 18 поворотного рычага конической поверхностью прижимается к вкладышу 23 усилием пружины. 20. Вкладыш устанавливается в наконечник поперечной рулевой тяги и от повертывания стопорится винтом, входящим в паз вкладыша. Прижимная пружина верхним концом упирается в пяту 22 пальца, а нижним — в шайбу 21, закрепленную в наконечнике стопорным кольцом. По мере износа конических поверхностей пальца и вкладыша зазор между трущимися поверхностями выбирается перемещением пальца в осевом направлении под действием прижимной пружины.

На автомобилях повышенной проходимости шарнирное соединение поперечной рулевой тяги осуществляется с помощью пальцев и бронзовых втулок. Поперечная рулевая тяга таких автомобилей имеет вильчатые наконечники.

Правильным поворотом направляющих колес является только такой поворот автомобиля, при котором его колеса будут катиться по дороге без скольжения. А это возможно лишь в том случае, если направляющие колеса при повороте автомобиля будут поворачиваться на различные углы, причем внутреннее по отношению к центру поворота колесо должно поворачиваться на больший угол, чем наружное.

Одновременность поворота направляющих колес на необходимые углы обеспечивается рулевой трапецией, которую составляют передняя ось, рулевые рычаги и поперечная рулевая тяга. Правильные соотношения сторон и углов рулевой трапеции выбираются при конструировании автомобиля.

Вывод

Таким образом, определять сроки замены масла необходимо с учетом индивидуальных обстоятельств. Рекомендуется пользоваться методиками расчета моточасов и расхода бензина, описанными выше, а также оценивать состояние смазки в картере двигателя визуально.

Своевременная замена масла значительно снизит износ силового агрегата и избавит от необходимости в дорогостоящем ремонте.

Независимо от условий эксплуатации автомобиля, новую смазочную жидкость следует заливать не реже 1 раза в год – даже если все это время транспортным средством не пользовались. В городских условиях масло «работает» 8-12 тысяч километров, на трассе или в легком режиме – до 15 тысяч километров.

Не следует постоянно пользоваться услугой экспресс-замены масла. При быстрой вакуумной операции в маслопроводах двигателя остается достаточно большое количество отработанной смазки. После долива свежей жидкости в картере образуется «коктейль» сомнительного качества. Именно поэтому замену следует проводить обстоятельно, еще лучше доверять это профессионалам в автосервисе.