Рулевое управление автомобиля

Самые частые поломки гидроусилителя руля

Как и все механизмы, гидроусилитель руля рано или поздно может поломаться. Все же есть частые и весьма редкие поломки, да и многое зависит от конструкции, производителя и того, как эксплуатируют систему гидроусилителя рулевого механизма. Так как механизмы в ГУР подвижные, со временем они выходят из строя. Как показывает практика, чаще всего всплывают такие неисправности:

• ослабление или износ ремня насоса ГУР;
• неисправность насоса;
• шум насоса;
• засор фильтрующего элемента в бачке;
• недостаточный уровень жидкости в бачке;
• разгерметизация системы;
• засор клапана насоса;
• засор гидросистемы;
• залита жидкость пониженной вязкости.

Можно сказать это основные неисправности, которые возникают в любом случае, в период эксплуатации. Проявление таких поломок может быть в повороте руля с большим усилием, передача толчков на руль, тяжело повернуть руль в одну из сторон с небольшим отклонением от центра, шум, вибрация и нечеткая работа руля (работает рывками). Все это первые признаки того, что отдельные элементы гидроусилителя руля выходят из строя.

Чаще всего ремонт таких поломок ГУР заключается в своевременной замене или регулировке ремня, долить жидкости в бачок, ремонт или полная замена насоса ГУР, устранение течи в системе гидроусилителя, возможная разгерметизация системы в целом. Казалось бы, мелочь, но с рулевым управлением не стоит шутить, так как дорога ошибок не прощает.

Устройство рулевого управления

Рассмотрим устройство рулевого управления колесных машин с управляемыми колесами. Конструктивно рулевое управление состоит из:

• рулевого механизма;
• усилителя;
• рулевого привода.

Компоновка рулевого управления грузового автомобиля с управляемыми колесами первой оси (КамАЗ, МАЗ) показана на рисунке. Использование регулируемых рулевых колонок позволяет менять угол наклона ступенчато, как правило, с шагом 5° в пределах до 40°. Рулевое управление с передними управляемыми колесами применяется у двух- и трехосных автомобилей. Компоновка и конструкция рулевого управления сравнительно просты и принципиально могут быть сведены к схемам, приведенным на рисунке.

На четырехосных автомобилях чаще всего устанавливают рулевое управление с поворотом колес первой и второй осей, первой и четвертой, либо всех осей.

Чтобы автомобиль мог двигаться в заданном водителем направлении нужно рулевое управление. В систему рулевого управления входит рулевой механизм и рулевой привод. В этой статье мы подробно разберем устройство рулевого управления автомобиля и его работу.

И так, рулевой механизм может быть червячным, реечным и активным. Рассмотрим их устройство и работу подробнее…

Устройство реечного рулевого механизма

Реечный рулевой механизм – самый распространенный в наши дни, и состоит он из:

• Рулевого колеса (руля);
• Рулевого вала;
• Рулевой рейки, являющейся узлом, состоящим из зубчатой рейки и приводимой в движение рулевой шестерней. Концы зубчатой рейки имеют резьбовые отверстия для крепления рулевых тяг.
• Рулевых тяг, являющихся металлическими стержнями, имеющими на одном конце резьбу, а на другом – шарнирное шаровое устройство с резьбой.
• Рулевого наконечника – корпуса с шаровым шарниром и внутренней резьбой, куда вкручиваются рулевые тяги.

И так, рулевое колесо вращается, передавая усилие на шестерню, приводящую в действие рулевую рейку, которая выезжает из корпуса вправо или влево и передает усилие на рулевой рычаг с наконечником, вставленным в ступицу, поворачиваемую им.

Чтобы свести на минимум усилия водителя при работе с рулем, реечное рулевое устройство имеет усилители руля. Поговорим о них подробнее…

Усилители руля

К усилителям руля относятся вспомогательные устройства для обеспечения его вращения. К типам усилителей относятся электроусилитель, гидроусилитель, пневмоусилитель и гидроэлектроусилитель.

Гидроэлектроусилитель имеет ту же систему, однако вращение насоса осуществляется электромотором.

Электроусилитель также оснащен электромотором, который соединен непосредственно с рулевым валом или рейкой, а управление происходит электронным блоком. Второе название электроусилителя – адаптивный усилитель, поскольку можно в зависимости от скорости движения авто прикладывать разные усилия к вращению руля. Яркий представитель такой системы – Servotronic.

Пневмоусилитель близок по строению с гидроусилителем, однако вместо жидкости используется сжатый воздух.

Устройство активной рулевой системы

В наше время активная рулевая система является самой продвинутой. Состоит она из:

• Рулевой рейки с планетарным механизмом и электродвигателем;
• Блока электронного управления;
• Рулевых тяг, наконечников;
• Рулевого колеса.

Рулевое колесо начитает вращаться, а с ним и планетарный механизм, приводящий в действие рейку, однако в зависимости от скорости движения передаточное число будет разным.

Солнечная шестерня снаружи вращается электродвигателем, и передаточное число будет меняться в зависимости от скорости вращения. На большой скорости даже небольшое движение руля может привести к плачевным последствиям, поэтому электромотор включается, вращает солнечную шестерню, и при повороте нужно будет больше довернуть руль. Если скорость маленькая, то вращение электродвигателя происходит в другую сторону, и управление автомобилем становится более комфортным.

Устройство червячной рулевой системы

Червячная рулевая система состоит из:

• Руля;
• Рулевого вала с крестовиной – металлического стержня, с одной стороны которого есть шлицы для фиксации руля, а с другой – внутренние шлицы, которые крепятся к рулевой колонке.
• Рулевой колонки – литого корпуса, состоящего из червячной ведущей шестерни и ведомой, которая соединена с рулевой сошкой.
• Рулевых тяг, наконечников и маятников, в совокупности соединенных между собой шаровыми и резьбовыми соединениями.

Данной системой были оснащены старые модели «Жигулей» и «BMW».

Есть еще и винтовая система рулевого управления, схожая с червячным механизмом.

Более подробно с устройством и работой рулевого управления автомобиля вас познакомит это видео:

Диагностика и техническое обслуживание

Проверка люфта должна проводиться регулярно. При этом водитель может довериться своим ощущениям или воспользоваться возможностями люфтометра. Рекомендуется проверять систему на предмет отсутствия заеданий.

В процессе технического осмотра, проводимого на транспортном средстве впервые, необходимо оценить состояние гидроусилителя. Если масло в системе не достигает регламентируемого уровня, то его необходимо до него долить до него. Подлежит проверке картер рулевого управления. Проводиться диагностика затяжки клиньев. Чтобы проверить шплинтовку и цапф, следует смазать рулевые тяги.

Второй и последующий технический осмотр включает в себя сложный диагностический комплекс, который сложно реализовать без специализированного оборудования, а также профессиональных навыков. Поэтому, объективным решением будет для этих целей обратиться за помощью в сервисный центр.

Проверка допустимого суммарного люфта

Суммарным люфтом автомобиля называется угол рулевого управления, на которое оно отклоняется при повороте руля до момента поворота колёс.

Параметр проверяется люфтометром. Для легковых авто он соответствует 10 градусам, тогда как для грузовиков, его нормативное значение должно быть равным 25 градусам.

https://youtube.com/watch?v=39x8ZWn-Dxo

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

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.

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.

Виды рулевого управления

Все системы рулевого управления делятся на три вида:

• Реечный механизм. Чаще всего используется в бюджетных автомобилях. Конструкция такого управления самая простая. В нем имеется рейка с зубцами. Она приводится в движение благодаря шестерне рулевой колонки. Такая схема обладает высокой эффективностью. Единственным недостатком такого механизма является чувствительность к ударам от некачественного дорожного покрытия.
• Червячный механизм. Такая модификация обеспечивает больший угол поворота колеса. Она менее чувствительна к ударным нагрузкам, однако стоит дороже, чем предыдущая, так как более сложна в изготовлении.
• Винтовой механизм. Является модификацией червячного аналога, только имеет повышенный КПД и увеличивает усилия, необходимые для маневра автомобиля.

Независимо от типа привода, работа данных механизмов может быть усилена такими устройствами:

• Гидроусилитель. Имеет самую простую конструкцию в данном перечне. Система компактная и дешевая в обслуживании. Такой модификацией оснащаются даже некоторые бюджетные модели авто последних поколений. Чтобы система исправно работала, необходимо постоянно контролировать уровень рабочей жидкости. Насос усилителя приводится в движение рабочим ДВС.
• Электроусилитель. Это одна из самых последних модификаций. Она не нуждается в сложном обслуживании, а также тонкой настройки. Обеспечивает максимальную отзывчивость рулевого управления. Как следует из названия, механизм усиливается работой электрического мотора.
• Электрогидравлический усилитель. Такая модификация работает по принципу ГУР. Единственное отличие заключается в том, что гидронасос работает от электричества, а не подсоединяется к приводу мотора, как в первом случае. Последние две разработки позволяют использовать меньше топлива по сравнению с первым типом, так как работа системы не связана с приводом двигателя.

В дополнение к разным усилителям автомобиль может быть оснащен системой активного динамического или адаптивного управления. Их отличия в следующем:

1. Регулирует передаточное число в зависимости от частоты вращения колес. Благодаря этому обеспечивается максимальная устойчивость автомобиля на скользкой дороге. Система не позволяет резко вывернуть руль, предотвращая от чрезмерной или недостаточной поворачиваемости.
2. Динамическая система работает по аналогичному принципу, только вместо планетарного привода используется электромотор.
3. Считается инновационной технологией, так как в таких рулевых механизмах нет физической связи между рулем и рулевым механизмом. Система управляется электронным блоком управления, который анализирует множество данных: от датчиков скорости вращения колес, силы поворота рулевого колеса и т.д.

В последнее время на некоторых моделях авто премиум-класса и спорткарах устанавливается особенная технология с поворотом не только передних, но и задних колес. Это увеличивает стабильность автомобиля при прохождении поворота на высокой скорости. Задние колеса поворачиваются в зависимости от скорости ТС.

Если машина едет максимум 40км/ч, то задняя ось поворачивается в противоположном направлении от передних колес (если спереди они смотрят вправо, то задние будут смотреть влево).

Когда скорость авто становится выше 40 км/ч, то при входе в поворот задние колеса будут поворачиваться в ту же сторону, что и передние. Это снижает риск образования заноса.

Порядок диагностики рулевого управления автомобиля

При диагностике рулевого механизма сначала проводят первичную проверку. Специалист оценивает ход руля, слушает звуки работы рейки и ГУР, проверяет масло, оценивает износ ремня ГРМ, наконечников, тяг и пыльников. По результатам первичной проверки выбирают один из трех вариантов дальнейших шагов:

1. При неисправности узла его демонтируют и продолжают работу на стенде для диагностики и ремонта рулевого управления. Затем снова подвергают стендовым испытаниям, чтобы убедиться в устранении проблемы. После чего возвращают на штатное место и проверяют работу всей системы в сборе.
2. Если неисправен только один элемент, к примеру наконечник либо тяга, ремень ГРМ, то просто происходит замена детали. Затем проверяют работу рулевого механизма с новыми комплектующими.
3. Если не удалось выяснить первопричину неисправности при первой проверке, прибегают к комплексной диагностике системы целиком.

Основные причины неисправности

Устройство системы управления автомобиля, как и все его механизмы, подвержены поломкам.

В большинстве случаев их можно предугадать заранее, по причине наличия предшествующих симптомов.

Системе могут нанести ущерб, события неблагоприятного характера , такие как:

• неправильная эксплуатация транспортного средства, выраженная в агрессивном стиле езды;
• некачественное покрытие дороги, наличие выбоин и неровностей;
• установка запчастей неоригинального производства при проведении процедуры их замены;
• некомпетентное проведение ремонтных работ ;
• несвоевременное обслуживание;
• превышение срока эксплуатации оборудования.

Возникшие неполадки с системой управления авто в процессе движения транспорта, могут стать причиной аварий. Поэтому следует прислушиваться к признакам, которые относятся к предвестникам неприятностей.

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.

ГУР и пневмоусилитель

Для того чтобы упростить процесс поворота руля, в систему рулевого управления устанавливаются различные усилители. Они уменьшают нагрузку на водителя и позволяют использовать механизмы с меньшим передаточным числом. Усилители бывают гидравлическими, электрическими и пневматическими.

Гидроусилитель рулевого управления (ГУР), как правило, выполняется совместно с рулевым механизмом и в качестве рабочей жидкости использует масло, схожее с тем, что заливают в коробку передач.

Принцип работы: насос, приводимый в действие ремнем коленчатого вала, засасывает масло из бачка и нагнетает в распределитель. Он же, в свою очередь, отслеживает усилие на руле и выдает дозированную порцию масла согласно этим усилиям. К примеру, если машина движется по прямой и усилия на руле нет, каналы подачи будут перекрыты и масло будет сливаться обратно в бачок. При повороте усилие увеличивается и каналы подачи масла открываются. При повороте руля до упора открываются предохранительные клапаны, сбрасывающие излишек масла (уменьшая давление), для того чтобы предотвратить повреждение механизмов.

Пневматический усилитель рулевого управления, как можно догадаться из названия, работает на сжатом воздухе. Он состоит из цилиндра двойного действия и следящего устройства и может, в отличие от ГУР, либо работать на полную мощь, либо не работать. Пока усилие на руль не превышает определенного значения, клапаны закрыты, рулевое управление работает без усилителя. Однако при переходе этого порога включается усилитель и помогает водителю справиться с поворотом.

Это оборудование в основном устанавливается на грузовые автомобили, поскольку оно обладает рядом недостатков:

1. Колеса при переключении усилителя стремятся повернуть сильнее, чем необходимо.

2. Большая шумность усилителя.

3. Неспособность гасить удары от ям и других поверхностей.

Виды и принцип работы

Выделяют три основных вида РУ: реечный, червячный и винтовой. Самым распространенным является первый. У него достаточно простая конструкция и высокий КПД. Реечный механизм базируется на рулевой рейке с шестерней. Последняя размещается на валу и постоянно находится в связке с рейкой. При вращении рулевого колеса рейка с помощью шестеренки перемещается в горизонтальном положении влево или вправо. Одновременно с этим двигаются и тяги, которые передают усилия на колеса авто. Плюсами данного механизма являются простая конструкция, надежность и низкая стоимость. В качестве недостатков устройства называют чувствительность к любым неровностям на дороге.

Червячный механизм самый старый среди всех. Его можно встретить на классических представителях АвтоВАЗа, а также на некоторых внедорожниках. В паре с данным механизмом, как правило, устанавливается зависимая подвеска. Конструктивная особенность этого устройства – наличие червячного ролика, который заменил собой шестерню, а также картера и рулевой сошки. Сам «червяк» расположен в нижней части рулевого вала и находится с постоянном сцеплении роликом. Благодаря подобной конструкции вал поворачивается, передавая усилия на колеса машины. С таким механизмом транспортное средство становится более маневренным, оно может повернуть колеса на больший угол, а также на руль не передаются дорожные неровности. Однако данную конструкцию очень дорого обслуживать ввиду ее сложности.

Винтовое рулевое управление соединяется с помощью гайки и шариков специального винта. Как правило, таким механизмом комплектуются грузовые машины, автобусы и легковушки повышенного класса. Принцип работы «винта» практически такой же, что и у «червяка». Износ такого устройства минимальный, а детали ломаются крайне редко.