Рульове управління, рульовий механізм: принцип дії, пристрій, ремонт

В основі будь-яких нерейкових транспортних засобів лежить система рульового управління. Для чого вона потрібна? Основні функції спрямовані на перетворення обертального руху керма в зворотно-поступальні. Таке завдання виконує рульове управління і механізм. На автомобілях встановлені різні системи. Давайте розглянемо пристрій і принцип дії цих вузлів.

Призначення

Щоб транспортні засоби мали можливість переміщатися по напрямку, обраного водієм, потрібно, щоб вони були обладнані механізмами для управління. Конструкція його визначає, чи буде рух на автомобілі безпечним, а також те, на якій швидкості водій буде втомлюватися і втомлюватися.

Вимоги

До рульового управління і механізму пред'являються певні вимоги. В першу чергу, це забезпечення високої маневреності. Крім цього, механізм повинен бути влаштований таким чином, щоб управляти транспортним засобом було легко. По можливості забезпечується тільки кочення, без бічних ковзань покришок в повороті. Керовані колеса повинні автоматично повертатися в стан прямолінійного руху після того, як водій відпустить кермо. Ще одна вимога – відсутність оборотності. Тобто в системі управління не повинно бути навіть найменшої можливості передати удари від дороги на рульове колесо.


Важливо, щоб у системі було слідкуючий дію. Автомобіль повинен відразу ж реагувати навіть на найменші повороти керма.

Пристрій

Розглянемо пристрій механізму рульового управління. В цілому система являє собою безпосередньо механізм, підсилювач, а також привід. Що стосується типів, то розрізняють:

рейкове рульове управління;

черв'ячний механізм;

гвинтовий.

Загальне пристрій досить просте. Логічна конструкція і оптимальна. Це доведено тим, що за багато років в автомобілебудуванні в механізм управління яких-небудь значних змін внесено не було.

Колонка

Всі без винятку механізми оснащені рульовою колонкою. В її пристрій входить декілька різних вузлів і деталей. Це кермо, рульовий вал, а також кожух у вигляді труби з підшипниками. Крім того, колонка складається з різних кріпильних деталей, що забезпечують нерухомість і стійкість всієї конструкції.


Функціонує цей сайт дуже просто. Водій транспортного засобу впливає на рульове управління. Механізм перетворює зусилля водія, яке передалося по валу.

Рейка

Це найбільш популярний і широко поширений тип рульового механізму. Таким управлінням часто оснащують легкові автомобілі, що мають незалежну систему керованої підвіски на парі коліс. В основі лежить шестірня і рейка. Перша жорстко і постійно закріплюється до рульового валу через кардан. Також вона знаходиться в постійному зачепленні з зубцями на рейці. Коли водій обертає рульове колесо, під впливом шестерні рухається рейка вліво або вправо. З кожного боку до неї прикріплені тяги і наконечники. Це частини рульового приводу, які впливають на керовані колеса. Серед переваг виділяють простоту і надійність конструкції, високий ККД, менше число шарнірних з'єднань і тяг порівняно з іншими типами рульового управління. Рульовий механізм компактний і має невисоку ціну.
Є й недоліки – це сприйнятливість і чутливість до дорожніх нерівностей. Будь-які поштовхи від передніх керованих коліс тут же передаються на рульове колесо. Взагалі механізм дуже боїться вібрацій. Систему складно встановлювати на автомобілі, де підвіска передніх коліс залежна. Це обмежує сферу застосування цього механізму тільки легковими авто та легким комерційним транспортом (наприклад, "Фіат Дукато" або "Сітроен Джампер"). Варто відзначити, що рейковий механізм любить акуратну і розмірену їзду по рівних дорогах. Якщо їздити неакуратно, деталь починає стукати і швидко виходить з ладу. Якщо пошкодилися зуби на рейці або на шестірні, то рульове колесо може закушувати. Це основні несправності вузла.

Черв'як

Черв'ячний механізм рульового управління зараз вважається вже застарілим. Але його обов'язково треба розглянути, адже їм оснащені старі автомобілі (наприклад, «класика» від АвтоВАЗа), а вони до цих пір знаходяться в експлуатації. Також дану систему можна зустріти на повнопривідних автомобілях для бездоріжжя, на машинах з залежним типом підвіски керованої пари коліс. Крім того, механізмом цієї конструкції оснащені легкі вантажівки, автобуси. Механізм рульового управління УАЗа влаштований і працює так само. В основі черв'ячного редуктора лежить зубчастий гвинт змінного діаметру. Він зачеплений з іншими елементами. Це ролик і вал рульової колонки. На даному валу встановлений спеціальний важіль – сошка. Остання пов'язана з рульовими тягами.
Працює все це наступним чином. Коли водієві потрібно змінити напрямок руху, він впливає на кермо. Той повертається і впливає на вал колонки. Вал в свою чергу діє на черв'ячний. Ролик катається по рульовому валу, чому сошка також приводиться в рух. Разом з сошкою рухаються кермові тяги, а потім і пара передніх керованих коліс. Даний тип механізму має невисоку чутливість до ударних навантажень на відміну від рейкового механізму. Що стосується інших характеристик, то можна виділити більший виворіт коліс і кращу маневреність. Однак пристрій більш складний, а ціна виробництва вище по причині великої кількості різних сполук. Для ефективної роботи рульового керування механізм цього типу потребує частих регулюваннях. Багато автомобілістів зустрічали дану систему на автомобілях ГАЗ, ВАЗ та інших. Але такий редуктор також зустрічається на дорогих комфортабельних машинах люкс-класу з великою масою і передньою незалежною підвіскою.

Гвинтовий редуктор

В даному механізмі працює разом кілька елементів. Це гвинт, встановлений на валу рульової колонки, гайка, яка рухається по гвинту, зубчаста рейка і з'єднаний з рейкою сектор. Останній оснащений валом, а на ньому закріплена рульова сошка. Дані редуктори зустрічаються, в основному, на вантажівках – так влаштований механізм рульового управління "Камазу".

Особливість даного механізму – це гвинт і гайка, сполучені між собою за допомогою кульок. За рахунок цього вдалося досягти зниження тертя і зносу цієї пари. Що стосується принципу дії, то працює цей механізм приблизно так само, як і черв'ячний. Коли повертають рульове колесо, що обертається гвинт, що переміщає гайку. При цьому циркулюють кульки. Гайка через зубчасту рейку рухає сектор, а разом з ним рухається і сошка. Даний механізм відрізняється високим ККД і здатний реалізовувати значні зусилля. Застосовується система не тільки на вантажівках, але і на легких автомобілях (в більшості своїй представницького класу). Також подібне управління зустрічається і на автобусах. Можна зустріти аналогічний механізм рульового управління на «Газелі». Але це стосується лише старих моделей, а також версій бізнес-класу. На нових «Некстах» використовується вже рейка.

Несправності

Несправності механізмів рульового управління вважаються одними з найбільш серйозних поломок автомобіля. Так як на більшості легкових авто встановлений рейковий механізм, то кількість істотно скоротилося. До типових поломок можна віднести знос пари рейка-шестірня, порушення герметичності корпусу механізму, зношений підшипник на рульовому валу, а також шарніри тяг. Остання – це найбільш популярна несправність в рейкових механізмів. В процесі активного використання автомобіля природним чином зношуються робочі ділянки ролика підшипників вала сошки, черв'яка. Також стирається регулювальний гвинт. Внаслідок зносу в рульових механізмах з'являються зазори, які можуть спровокувати стуки при русі. Нерідко ці зазори здатні викликати вібрації на керованих колесах, втрату стійкості авто. Визначити поява щілин можна за увеличившемуся люфту на рульовому колесі. Зазор виникає в парі черв'як-ролик. Потім виростає осьове переміщення черв'яка. Зазори можна усунути регулюванням.

Причини несправності

Серед причин типових несправностей можна виділити кілька основних, Так, перша і головна причина, по якій виходять з ладу рейки - це якість доріг. Потім можна відзначити періодичні порушення правил експлуатації, використання неякісних комплектуючих, некваліфікований ремонт механізмів рульового управління.

Ознаки

Якщо в процесі руху на авто явно на слух визначається стук, то це говорить про те, що сильно зношене шарнірне з'єднання наконечника тяги. Також ці ж симптоми можуть повідомити про надмірно зношеної кульової опори. Якщо відчувається биття на кермі, то можливо, зношений шарнір на наконечнику тяги, зруйнований підшипник валу. Коли на кермі явно відчувається вільний хід, то це теж говорить про зношеність тяги або несправної передавальної парі.

Регулювання

Даний процес являє собою комплекс операцій, спрямованих на зниження люфту керма, підвищення точності при русі, швидкості реагування автомобіля на дії водія. Для установки потрібно правильно виставити осьової і бічний зазор вала сектора і черв'яка. Правильні настоянки забезпечать незначний люфт. Процес регулювання являє собою відвернення контрящей і закручування гайки регулювального гвинта. При цьому постійно в процесі закручування гвинта потрібно перевіряти наявність люфту. Після того як він усунутий, гвинт фіксується в положенні контргайкою. Дана регулювання найчастіше допомагає усунути люфти, але якщо зазор, що залишився, то черв'ячна пара в механізмі занадто зношена і потребує заміни. Для цього слід демонтувати редуктор і замінити зношені елементи.

Висновок

Це всі існуючі на сьогодні види рульових механізмів. Ми дізналися, як вони влаштовані, коротко ознайомилися з принципом дії, дізналися про ознаки несправностей. Ця інформація може допомогти в процесі ремонту або планового технічного обслуговування автомобіля. Важливо пам'ятати, що рульове управління – дуже важливий вузол і потрібно завжди утримувати його в справному стані. З його допомогою водій може швидко змінювати напрямок руху транспортного засобу, що дозволяє маневрувати авто на будь-якій ділянці дороги, швидко реагувати при виникненні небезпечних ситуацій.