Рулевая система

Безопасность включает маневренность. Автомобиль должен ехать туда, куда мы хотим, а не туда, куда его несут колеса. Автомобиль должен быстро реагировать на движения руля. Для этого необходимо, чтобы рулевой механизм (и множество других компонентов) работал безупречно. Как устроен рулевой механизм? Как работает гидроусилитель руля? Каковы симптомы неисправности рулевого механизма? Как ремонтируют рулевые механизмы?

Рулевой механизм представляет собой механический компонент, который передает движения рулевого управления непосредственно на передние колеса. Благодаря ему машина может поворачиваться.

Маневрирование с таким простым рулевым управлением требует больших усилий, особенно при парковке, которая утомляет. Можно ли это исправить? Исправлено. Решение — гидроусилитель руля. Сначала использовалась гидравлическая, затем электрогидравлическая и, наконец, полностью электрическая EPS / EPAS. Благодаря им можно немного, без особых усилий, повернуть руль. В обмен на это удобство возросло сложность конструкции и стоимость компонента и его ремонта.

Следуя нашему принципу, сначала внимательно рассмотрим, как выглядит рулевой механизм и как он работает. Благодаря этому мы будем знать, что в нем может сломаться.

Рулевой механизм и гидроусилитель руля — как они устроены?

Теоретически существует два типа шестерен — червячная передача и реечная передача. Однако за первым годом остались годы славы. А второй? Это было популярно в течение многих лет. Достаточно интересно, что это компонент с настолько совершенным дизайном, что он используется в городских микроволокнах и компактах, и даже в супер-лимузинах F-класса.

Реечный механизм прост по конструкции, занимает мало места, дешев в производстве, имеет отличную эффективность, позволяет быстро реагировать на движения рулевого управления и не требует обслуживания. По предположению, этого должно хватить на весь период использования транспортного средства. На практике все выглядит не так радужно.

Рулевое колесо установлено на рулевом валу. Вал может иметь две или даже три секции, соединенные между собой поперечными соединениями. Для чего? Вал, соединяющий рулевое колесо и коробку передач, можно проложить практически под любым углом, что упрощает размещение оборудования под капотом. Конец рулевого вала находится под капотом двигателя и заканчивается шестерней. Это что-то вроде шестерни небольшого диаметра. Рулевой механизм представляет собой цилиндр небольшого поперечного сечения, расположенный поперек моторного отсека (сбоку от направления движения), в нескольких сантиметрах позади оси колеса (если смотреть спереди автомобиля).

Внутри этого цилиндра в специальных направляющих находится металлическая полоса — отсюда и другое название рулевого механизма — буквенное. Также на штанге есть металлические зубья. По их мнению, он совместим с шестерней на конце рулевого вала.

Вся планка и зубчатый шарнир плотно покрыты резиной. Внутри находится смазка, которая облегчает движение элементов и охлаждает их. Уплотнение также защищает все металлические детали от воды и грязи, вызывающих коррозию. На концах штанги имеются шаровые опоры, к которым крепятся концы рулевых тяг (правый и левый). Далее идут гайки, позволяющие регулировать схождение и концы рулевых тяг, прикрепленные к поворотным кулакам, в том числе с помощью шаровых опор. Почему нельзя использовать жесткие соединения? Тогда подвеска автомобиля не работала бы.

Все должно прилипать, но также должно иметь определенный диапазон движений.

Коробка передач также включает в себя ряд мелких дополнительных элементов — подшипники, облегчающие движение рулевого вала, регулировочные винты, пружины сжатия и т. д.

Как все это работает на практике? Лучше всего это пояснить на примере:

• Сдвигаем руль вправо
• Вал рулевого управления вращается по часовой стрелке, а ведущая шестерня на конце вала вращается по часовой стрелке.
• Шестерня перемещает штангу, а штанга перемещается влево (если смотреть со стороны кабины).
• Рельс перемещает рулевые тяги и их наконечники, связанные с поворотными кулаками.
• Колеса поворачивают направо

Стеллаж на стойке не одинаковый по всей длине. Чем дальше от центра планки, тем меньше расстояние между зубцами. Это значительно упрощает управление автомобилем.

Как видно из нашего описания, редуктор — это не требующий обслуживания компонент, плотно упакованный резиной и оснащенный на заводе необходимым количеством смазки. Однако … Зубы изнашиваются, резина стареет, шаровые опоры могут выбить. Вот тогда и начинаются проблемы.

Вышеупомянутая система, описанная нами, может быть найдена под капотами старых и простых автомобилей. Большинство современных автомобилей имеют более сложную систему рулевого управления. Основная идея и основные элементы остались прежними. Но были и дополнительные.

Рулевое управление с гидроусилителем позволяет легче поворачивать колеса, но таким образом, чтобы водитель не терял «чувства», то есть информацию о типе поверхности и на сколько поворачиваются колеса. Усилитель руля должен работать с определенным усилием, которое регулируется правилами утверждения типа. Движение рулевого колеса активирует усилитель рулевого управления, и после завершения движения колеса должны вернуться в положение движения по прямой. Отказ системы рулевого управления с гидроусилителем не должен влиять на систему рулевого управления, т.е. автомобиль должен иметь возможность продолжать движение, только водитель должен поворачивать рулевое колесо с большей силой. Мощность помощи тоже должна быть разной — ниже при движении с высокой скоростью и выше при движении с низкой.

Гидравлический усилитель руля — это первая система, которая позволила без особых усилий повернуть рулевое колесо. Система довольно тяжелая, требует правильного обслуживания, немного проблематична, а также увеличивает расход топлива.

Какие его составляющие?

• Лопастной насос, расположенный так, что он может приводиться в движение клиновым ремнем или змеевиком, который передает свою мощность от шкива коленчатого вала.
• Правый и левый приводные цилиндры, установленные на коробке передач
• Рукава высокого и высокого давления
• Регулирующий клапан в корпусе шестерни
• Контур охлаждения для жидкости
• Резервуар для жидкости
• Щиток, разделяющий внутреннюю часть рулевого механизма на две камеры.
• Исполнительный фактор жидкости — масло для гидроусилителя руля

Как это работает? Насос создает давление жидкости гидроусилителя рулевого управления. Жидкость под высоким давлением поступает в регулирующий клапан, попутно проходя через охлаждающий контур. Если закрутить — масло попадает в цилиндр исполнительного механизма, установленный с той или иной стороны рейки. Если идти прямо — масло возвращается из регулирующего клапана обратно в бак.

Основным недостатком такой системы было то, что насос был большим, его нужно было устанавливать рядом с двигателем, и он работал постоянно, что увеличивало расход топлива. Поэтому была представлена ​​более новая версия макета.

Электрогидравлический усилитель руля отличается от гидравлического тем, что гидравлический насос приводится в действие электродвигателем. Работает тогда, когда нужно — когда водитель поворачивает руль. Кроме того, давление жидкости можно регулировать, управляя вращением электродвигателя.

Третья система — рулевое управление с электроусилителем, известное как EPS или EPAS. Это замкнутая система без жидкости, поэтому не требует технического обслуживания. Но в случае поломки — полностью заменен, что связано с большими затратами. Его начали использовать в конце 1980-х годов, в основном на «японском». Сегодня такая компоновка доминирует под капотами автомобилей, потому что занимает мало места и просто хороша. Кроме того, в автомобилях класса люкс (и не только) все чаще используются автономные парковочные системы. И только EPS / EPAS справится с этим.

EPS очень маленький и легкий, а двигатель рулевого управления и контроллер в основном установлены на рулевом валу. EPS работает только при необходимости и потребляет небольшое количество энергии.

Как устроен электроусилитель рулевого управления EPS / EPAS? Состоит из:

• Электронный контроллер
• Электродвигатель постоянного тока
• Магнитоиндуктивный датчик крутящего момента, установленный на рулевом валу

Кроме того, он использует показания датчика скорости в коробке передач.

Как работает электроусилитель руля? Когда водитель поворачивает рулевое колесо, датчик определяет переключение и измеряет его степень. Затем он отправляет сигнал контроллеру. Контроллер загружает дополнительную информацию о скорости движения. На основе собранных данных о скорости движения, скорости вращения рулевого колеса (чем быстрее вы двигаете рулевое колесо, тем быстрее должен работать гидроусилитель руля) и углу поворота, он управляет работой электродвигателя, выбирая соответствующее напряжение. Мотор поддерживает движения рулевого вала, и все продолжается стандартным образом — шестерня перемещает рейку в одну или другую сторону.

Отказы рулевых механизмов и гидроусилителей рулевого управления

Как определить выход из строя рулевого механизма:

• Проблемы с плавным вращением колеса, заедания, сопротивление при повороте колеса
• И наоборот, чувствуется очень большой люфт.
• Всевозможные шумы, вибрации, скрежет при повороте кругов

Что здесь может пойти не так?

• Резина не вечна, когда она начнет давить, она потеряет герметичность. В этот момент смазка может вытечь из коробки передач, и вода может начать просачиваться в коробку передач. Что у нас тогда? Задиры и прогрессирующая коррозия.
• Из-за интенсивной эксплуатации в системе возникают различные виды люфтов. Как мы уже упоминали ранее, при сборке коробки передач в ней используются различные регулировочные винты. Иногда этого достаточно, чтобы вернуть систему в рабочее состояние.
• Крестообразные шарниры на рулевом валу — они изнашиваются, заедают, разъедают
• Зубы на штанге трутся
• Износятся втулки, направляющие планку внутри шестерни.
• Шаровые опоры на концах штанги торчат, соединяя ее с рулевыми тягами.
• Масляные каналы забиты

Какова долговечность рулевого механизма? Он должен выдержать 150 — 200 тысяч. км, а иногда и больше. Но есть автомобили, на которых были собраны детали ужасного качества — например, Nissan Micra K12, у которого рули сломались примерно через 70 тысяч. км пробега.

Что влияет на ускоренный износ рулевых механизмов?

• Езда по неровной поверхности и частые повороты колес при ней.
• Быстро приближающийся к высоким бордюрам с закрученными колесами.
• Поворачивая колеса на место
• Использование неподходящих дисков, кроме рекомендованных производителем автомобиля.

Влияет ли повреждение трансмиссии на безопасность вождения? Конечно. Как можно избежать аварии или хотя бы избежать ямы на дороге, когда основной механизм, отвечающий за управление автомобилем, заклинивает, блокирует или имеет огромный люфт?

Выбивание шаровых шарниров, прикрепляющих рулевые тяги к трансмиссии, может привести к отсоединению или складыванию колеса и трагической аварии.

В случае выхода из строя гидроусилителя руля можно продолжить движение, но нужно считаться с тем, что поездка будет не комфортной. Придется с большой силой крутить руль. А это для многих людей, не привыкших водить машину без посторонней помощи, также может привести к аварии.

Как определить неисправность гидроусилителя и электрогидравлического усилителя?

• Помпа воет и свистит из-под капота
• Затрудненный поворот взад и вперед, заклинивание гидроусилителя руля
• Полное отсутствие помощи

Причин может быть много — слишком мало жидкости и полное отсутствие жидкости (из-за протечек), воздух в системе, отказ насоса, низкий КПД насоса, обрыв поликлинового ремня или слишком слабое натяжение.

Как определить неисправность электроусилителя рулевого управления EPS / EPAS?

• Перерывы в работе опоры
• Полное отсутствие помощи
• На приборной панели загорается сигнальная лампа.

Наиболее частые причины — перегоревший предохранитель, перегрев системы (в результате интенсивного маневрирования в городе или крутящегося на месте), повреждение одного из датчиков, обрыв проводов и т. д.

Ремонт рулевого механизма и гидроусилителя руля — как это делается?

Все зависит от типа повреждений. Иногда бывает достаточно отрегулировать или заменить отдельные поврежденные элементы. Например, можно заменить зубчатые рейки с изношенными зубьями или шаровые опоры. Однако если, например, повреждены элементы, направляющие планку, ремонт невыгоден. Тогда вы должны принять во внимание покупку нового снаряжения.

В случае выхода из строя самой гидравлической опорной системы можно заменить отдельные элементы, например, негерметичный бак, трубы высокого давления или сам гидронасос. Однако заменить элементы электроопорной системы невозможно.

Неудивительно, что в случае с гидроусилителями рулевого управления очень популярна услуга регенерации рулевого механизма. Цена — зависит от степени повреждения.

При замене рулевого механизма также стоит заменить рулевые тяги и наконечники рулевых тяг. Это недорогие компоненты, которые сильно влияют на безопасность. Также необходимо будет отрегулировать геометрию подвески.

Когда в нашей машине начинает выходить из строя рулевой механизм или гидроусилитель, помните, что чем раньше мы посетим мастерскую, тем больше вероятность ремонта, а не замены. Кроме того, давайте помнить о вашей безопасности.