От состояния рулевой рейки напрямую зависит не только управляемость автомобиля, но и безопасность. Что нужно знать об этом элементе конструкции

Фото: Shutterstock

Что такое рулевая рейка

Рулевой механизм реечного типа, который также называют «шестерня — рейка» или просто рейка, — это механическое устройство, преобразующее поворот рулевого колеса (румпеля на первых «самобеглых колясках») в отклонение управляемых колес, что позволяет машине маневрировать. Рейка связана с рулем автомобиля с помощью рулевого вала. У легковых автомобилей рейка находится между передними колесами в нижней части автомобиля.

Эволюция рулевой рейки

Реечный рулевой механизм использовался на трицикле Patent-Motorwagen Карла Бенца, который принято считать первым автомобилем с двигателем внутреннего сгорания. Однако на несколько десятилетий рейка оказалась в тени других устройств аналогичного назначения. Массивные, менее восприимчивые к ударным нагрузкам конструкции вроде «винт — шариковая гайка» и «червяк — ролик» в сочетании с рулевой трапецией проявили себя более живучими на не отличавшихся хорошим качеством дорогах конца XIX — первой половины ХХ века, чем реечный рулевой механизм с его уязвимым сочленением «шестерня — рейка».

Трицикл Patent-Motorwagen Карла Бенца
(Фото: Mercedes-Benz)

Выход реечного механизма на авансцену связан с тремя процессами:

Классический реечный рулевой механизм эволюционировал с последней трети ХХ века:

В 1970-х годах австралийский инженер Артур Эрнест Бишоп создал рейку с переменным передаточным отношением за счет более плотного расположения зубцов в средней части, чем на периферии. Недорогое решение оказалось очень эффективным. С одной стороны, поведение автомобиля стало менее нервозным при отклонении руля на небольшие углы, что особенно важно на высоких скоростях. С другой — водителю больше не приходилось «наматывать» руль при маневрировании в ограниченном пространстве.

В 1987 году на Honda Prelude третьего поколения дебютировало полноуправляемое шасси. Реечный рулевой механизм японского купе через карданный вал был связан с редуктором поворота задних колес, что дало существенный выигрыш в маневренности и управляемости.

В 2014 году на Infiniti Q50 впервые на серийном автомобиле было реализовано решение, позволяющее в штатных режимах разорвать механическую связь между рулем и рейкой за счет передачи по проводам управляющих команд на электрические исполнительные механизмы. Система DAS (Direct Adaptive Steering) обеспечила полную изоляцию рулевого колеса от дефектов дорожного покрытия. Вне дорог технология drive-by-wire проявила себя гораздо раньше. Более полувека назад американские астронавты раскатывали по поверхности спутника Земли на LRV — лунных роверах, спроектированных компанией Boeing.

Система DAS (Direct Adaptive Steering)
(Фото: Infiniti)

Устройство рулевой рейки

С точки зрения производства, главное достоинство рулевого механизма реечного типа — простота, технологичность и низкая стоимость конструкции. Здесь всего несколько основных элементов:

1. Корпус (картер).
2. Шестерня.
3. Зубчатая рейка, расположенная в корпусе перпендикулярно шестерне.
4. Рулевые тяги, соединенные с рейкой.
5. Наконечники рулевых тяг, соединенные с узлами крепления колеса.
6. Пружины, обеспечивающие плотное прилегание шестерни к рейке.
7. Ограничители для ограничения хода рейки по краям.
8. Подшипники для снижения трения при поворотах.

Вращение шестерни преобразуется в перемещение рейки, которое заставляет управляемые колеса менять свое положение относительно продольной оси автомобиля. Для снижения усилия на руле используются различные типы усилителей: гидравлические, электрогидравлические, электрические. В первых двух случаях вращать баранку водителю помогает гидронасос с постоянным приводом от ДВС или включающегося по требованию электромотора, а в последнем — непосредственно от электромотора. Электроусилители обеспечивают наилучшую экономию топлива.

С точки зрения водителя, реечный рулевой механизм обеспечивает лучшее чувство автомобиля, чем состоящая из множества люфтящих компонентов рулевая трапеция. Отличная информативность руля вкупе с низкой чувствительностью к неровностям достигается при сочетании зубчатой рейки с механизмом «винт — шариковая гайка», но такой тандем существенно дороже в изготовлении. По этой причине механизм «винт — шариковая гайка» даже на внедорожниках сегодня используется существенно реже, чем еще 25–30 лет назад.

Как работает рулевая рейка

Принцип работы механической рейки достаточно прост и понятен: она запускается от вращения самого рулевого колеса, которое передается на шестерню внутри рейки, рассказал Autonews.ru директор департамента механического ремонта «Авилон KIA» Вадим Стрельбицкий. По его словам, сегодня механический тип применяется не так часто и только в некоторых автомобилях. В частности, механическую рулевую рейку можно встретить в моделях бюджетного сегмента в силу того, что она более экономична и проста в производстве.

Как работает рулевая рейка с гидроусилителем и каковы ее особенности

Рулевая рейка с гидроусилителем состоит из двух компонентов: это сама рейка, похожая по конструкции на обычную механическую, и насос, который подает гидравлическую жидкость под давлением в механизмы рулевой рейки. Как объяснил эксперт Вадим Стрельбицкий, в результате данного процесса и вращается рулевое колесо.

Если говорить об особенностях, то данный тип рулевой рейки в силу его многокомпонентности требует регулярной диагностики и обслуживания. Необходимо следить за состоянием гидравлической жидкости, чтобы избегать утечек, а также обязательно держать насос в работоспособном состоянии.

Как работает электрическая рулевая рейка и каковы ее особенности

Принцип работы электрической рулевой рейки исходит из самого ее названия — он основан на использовании электропривода, который и создает необходимое усилие на рулевой механизм. Основная ее особенность и преимущество состоит в более точных реакциях, благодаря которым водитель может улучшить маневренность автомобиля. Также на современных автомобилях данный тип рулевого механизма получает все большее распространение, так как только с его помощью возможно реализовать функции автопарковки и удержания автомобиля в полосе.

Фото: Shutterstock

Неисправности рулевой рейки

Как и любые механизмы, в процессе эксплуатации автомобиля рейка изнашивается, и чем хуже качество дорожного покрытия — тем быстрее. Кроме того, повреждения рейки могут быть следствием аварии или неправильной эксплуатации и обслуживания автомобиля.

Как объяснили эксперты, чаще всего рулевая рейка выходит из строя при частой эксплуатации автомобиля на неровной дороге (например, неосторожная езда с наездом на ямы, бордюры), а также по причине попадания влаги внутрь корпуса. В результате возникает повышенная нагрузка на механизм рулевой рейки или коррозия элементов, работающих в паре с сальниками, что и приводит к ее износу.

Признаками неисправности рулевой рейки являются:

1. Быстрый износ покрышек передних колес.
2. Стук со стороны передней оси во время движения по неровностям. Помимо ослабления болтов крепления рейки из-за вибраций, причиной этого могут быть механические повреждения опорных втулок рейки или рулевого вала, а в случае использования рейки в сочетании с узлом «червяк — ролик» — появление зазора между червяком и зубцами рейки. «Стук рейки может быть и временным явлением, например из-за недостаточной смазки или неправильной регулировки, — отмечает Роман Тимашов, директор по сервису «Автодом Алтуфьево». — В этом случае можно продолжать движение до ближайшей СТО. Если стук интенсивный и прогрессирует, то эксплуатация автомобиля в таком состоянии небезопасна. Следует вызвать эвакуатор для доставки машины на СТО».
3. Необычная тяжесть руля. Свидетельствует о выходе из строя усилителя руля. Конкретная причина зависит от типа бустера. У гидравлических и электрогидравлических усилителей так дает о себе знать утечка рабочей жидкости из бачка или магистралей системы. Полная потеря жидкости чревата выходом из строя рейки и насоса. К тому же гидравлическая жидкость может быть пожароопасна, и допускать ее попадания на горячий двигатель не стоит.
4. Скрежет. Может свидетельствовать о коррозии подшипников из-за повреждения пыльника, ослаблении ремня привода гидравлического усилителя руля, утечки гидравлической жидкости, а также неисправности мотора электрического или электрогидравлического бустера.
5. Рыскание автомобиля. Вероятная причина — износ (люфт) рулевых наконечников. В запущенных случаях автомобиль может потерять управление.

Рулевая рейка стучит

Стук в рулевой рейке чаще всего появляется в результате образования зазоров внутри механизма, между различными его частями. Как предупредил эксперт Вадим Стрельбицкий, любые посторонние шумы (будь то хруст или стук) нельзя игнорировать. Это может быть опасно, так как состояние рулевого механизма напрямую влияет на безопасность. В конечном итоге зазоры, вызывающие стук рулевой рейки, будут увеличиваться в размерах, что впоследствии может привести к потере контроля во время движения. Продолжать эксплуатацию автомобиля со стуком рулевой рейки крайне нежелательно. В целом при обнаружении каких-либо посторонних шумов стоит пройти диагностику в сервисном центре.

Почему рулевая рейка хрустит

Причин хруста или скрипа рулевой рейки может быть несколько. Технический эксперт Вадим Стрельбицкий привел следующие примеры.

Посторонний звук могут издавать и другие элементы подвески, например шаровые шарниры. Если проблема в этом, то необходимо сначала провести комплексную диагностику ходовой части, а также проверку углов установки колес, чтобы восстановить геометрию подвески.

Во-вторых, характерный скрип или хруст могут создавать и сайлентблоки, которые с течением времени и под воздействием температур могут трескаться и рассыхаться, издавая посторонние звуки.

При обнаружении подобных проблем не стоит затягивать с визитом на сервис, где специалисты проведут необходимую диагностику и ремонт, если он потребуется.

Как проверить рулевую рейку при покупке: объяснение специалиста

Для начала стоит внимательно осмотреть рулевую рейку на наличие тех или иных видимых повреждений (вмятин, царапин, трещин и т. д.), в том числе повреждений резиновых чехлов рулевых тяг.

Во-вторых, самостоятельно можно проверить и состояние вала, который можно попробовать вращать, обратив при этом внимание на отсутствие зазоров между шестернями.

В-третьих, во втулках также не должно быть никаких люфтов. Чтобы убедиться в этом, можно резко покачать за колесо вправо-влево, а также подвигать сам вал рулевого механизма вверх-вниз.

Что будет, если рулевая рейка сломается

Необходимо учитывать, что рулевая рейка – это важнейшая составляющая рулевого механизма, неисправности в котором напрямую сопряжены с безопасностью вождения. Поэтому крайне не рекомендую халатно относиться к любым поломкам или неисправностям рулевой рейки. Те или иные проблемы в ней могут привести к самым серьезным последствиям, вплоть до потери управления и серьезной аварии.

Можно ли ездить на автомобиле с поврежденной рулевой рейкой

ПДД запрещают эксплуатацию автомобиля при неисправном рулевом управлении. Нарушение влечет за собой предупреждение или штраф в размере 500 руб. (ч. 1 ст. 12.5 КоАП РФ), а в случае управления транспортным средством с заведомо неисправным рулевым управлением — безальтернативный штраф того же размера (ч. 2 ст. 12.5 КоАП РФ). Кроме того, происходит задержание автомобиля и его эвакуация на штраф-стоянку. Это продиктовано тем, что неисправность рулевого механизма может повлечь за собой самые тяжелые последствия.

Источник: www.autonews.ru