Общее устройство и работа рулевого управления

1. Общее устройство и работа рулевого управления.

  Рулевое управление служит для обеспечения движения автомобиля по заданному водителем направлению. При повороте автомобиля каждое колесо движется по окружности разного радиуса (рис. 1). Чтобы колеса при этом катились без скольжения, необходимо, чтобы продолжения осей всех колес пересекались в одной точке — в центре поворота автомобиля. Внешнее переднее колесо при повороте описывает дугу большего радиуса, а внутреннее — меньшего, следовательно, внутреннее колесо необходимо поворачивать на больший угол, а внешнее — на меньший. При одинаковых углах поворота колес внутреннее колесо катилось бы с большим скольжением (штриховое изображение на рис. 1).

  Таким образом, для уменьшения повышенного износа шин передних колес при поворотах происходит как бы «недоворот» внешнего переднего колеса по отношению ко внутреннему, что обеспечивается конструкцией рулевого привода. Причем для обеспечения равномерного изнашивания шин величины «недоворотов» левого и правого колеса должны быть примерно одинаковы, что обеспечивается регулировкой соотношения углов поворотов при проверке и регулировке углов установки передних колес.

    
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 1. Схема поворота автомобиля:

 а  — угол поворота внутреннего колеса; р — угол поворота внешнего колеса; С — центр поворота 

  Рулевое управление состоит из рулевого механизма и рулевого привода. 

  Рулевой механизм.

   Рулевой механизм служит для увеличения усилия, прилагаемого водителем к рулевому колесу, и передачи его рулевому приводу. На переднеприводных автомобилях он состоит из рулевого колеса 19 (рис. 2), вала 21 и редуктора, помещенного в картере 16 и включающего в себя вал-шестерню 24 и зубчатую рейку 15 с прямозубым (на автомобиле ВАЗ-2109) или косозубым (на остальных автомобилях) зацеплением.  

      Рулевой привод.

    Рулевой привод служит для передачи усилия от рулевого механизма передним управляемым колесам и поворота их на разный угол. Он расположен сзади оси передних колес и на переднеприводных автомобилях состоит из рулевых тяг с шаровыми шарнирами 2 (см. рис. 2) и поворотных рычагов 3, приваренных к телескопическим стойкам передней подвески. На автомобилях с классической схемой компоновки рулевой привод состоит из рулевой сошки и маятникового рычага, соединенных при помощи рулевых тяг с шаровыми шарнирами с рычагами поворотных стоек. При повороте рулевого колеса усилие от вала колеса передается через редуктор к рулевым тягам, которые при помощи поворотных рычагов поворачивают передние колеса на требуемый угол. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Устройство рулевого управления автомобиля ВАЗ-2109.

       Рулевое управление автомобиля ВАЗ-2109 (см. рис. 2) с реечным рулевым механизмом, размещенным в алюминиевом картере 16, где на шариковом 25 и роликовом 23 подшипниках установлен вал-шестерня 24, находящийся в зацеплении с рейкой 15. Шариковый подшипник фиксируется на валу стопорным кольцом 26, наружное его кольцо прижимается гайкой 27, закрытой пыльником 28. Рейка прижимается к шестерне металлокерамическим упором 29, который поджат размещенной в пробке 30 пружиной. За счет этого обеспечивается беззазорное зацепление шестерни с рейкой по всему ее ходу. Одним концом рейка опирается на упор 29, а другим — на разрезную пластмассовую втулку 14, установленную в картере редуктора.

  На картер редуктора с левой стороны надет защитный чехол 22, а с правой напрессована труба с продольным пазом. Через низ трубы и отверстия защитного чехла 10 проходят болты 7, крепящие тяги 6 рулевого привода к рейке. Болты проходят через запрессованные в головки наконечников тяг резинометаллические шарниры 13, соединяются между собой пластиной 11 и фиксируются стопорной пластиной 12. Ход рейки в одну сторону ограничивается напрессованным на нее кольцом, а в другую — втулкой резинометаллического шарнира тяги. Полость картера редуктора защищена от загрязнения чехлом 10, который крепится двумя пластмассовыми хомутами.

  Картер редуктора закреплен на панели передка кузова при помощи двух скоб 8 с резиновыми опорами 9. Вал 21 рулевого управления соединен с валом-шестерней через упругую муфту 17. На верхней части вала, вращающейся в шариковом подшипнике 20, на шлицах крепится рулевое колесо 19 через демпфер 18, который служит для повышения пассивной безопасности.

  Рулевой привод включает в себя составные рулевые тяги, которые при помощи шаровых шарниров соединены с поворотными рычагами 3 стоек. Длина рулевой тяги изменяется при помощи трубчатой регулировочной тяги 5 с внутренней резьбой, которая навертывается на наконечники 1 тяги 6 и контрится гайками 4. Изменение длины рулевых тяг позволяет регулировать схождение колес.

  В головке наружного наконечника тяги размещены детали шарового шарнира, состоящего из шарового пальца 31 и пластмассового вкладыша 33, поджатых пружиной и закрытых с одной стороны завальцованной в наконечнике шайбой, а с другой — резиновым защитным чехлом 32.

Поворотный рычаг 3 приварен к телескопической стойке и имеет отверстие, в которое вмонтирована втулка с коническим отверстием для установки пальца 31 шарового шарнира. 

 

Рис. 2. Рулевое управление автомобиля ВАЗ-2109:

1 —  наконечник рулевой тяги; 2 — шаровой шарнир наконечника; 3 — поворотный рычаг; 4 — гайка; 5 — регулировочная тяга; 6 — рулевые тяги; 7 — болты крепления рулевых тяг к рейке; 8 — скоба крепления редуктора; 9 — опора рулевого механизма; 10 — гофрированный защитный чехол редуктора; 11 — соединительная пластина; 12 — стопорная пластина; 13 — резинометаллический шарнир; 14 — опорная втулка рейки; 15 — зубчатая рейка; 16 — картер редуктора; 17 — упругая муфта; 18 — демпфер; 19 — рулевое колесо; 20 — шариковый подшипник; 21 — вал рулевого управления; 22 — защитный чехол; 23 — роликовый подшипник; 24 — вал-шестерня; 25 — шариковый подшипник; 26 — стопорное кольцо; 27 — гайка подшипника; 28 — пыльник; 29 — упор рейки; 30 — пробка; 31 — палец шарового шарнира; 32 — защитный чехол шарового шарнира; 33 — вкладыш шарового пальца; А — метка на картере редуктора; Б — метка на пыльнике 
 
 
 
 

3. Ремонт  рулевого управления.

 

3.1 Неисправности рулевого управления. 

  Основными признаками неисправностей рулевого управления являются: увеличенный свободный ход рулевого колеса, тугое вращение и осевой люфт рулевого вала, шум и стуки в рулевом управлении, подтекание масла из картера редуктора рулевого механизма. 

       Увеличенный свободный ход рулевого колеса может быть вызван ослаблением креплений или износом шарнирных соединений рулевых тяг, ослаблением креплений рулевого вала и картера редуктора; на переднеприводных автомобилях — увеличенным зазором в рабочей паре шестерня — рейка, износом резинометаллических шарниров соединений рулевых тяг с рейкой, ослаблением креплений и износом втулок упругой муфты. Указанные неисправности устраняют заменой изношенных деталей, подтяжкой ослабленных креплений и регулировкой рулевого механизма. 

    Тугое вращение рулевого вала может быть вызвано неправильной регулировкой зазора в рабочей паре редуктора, перетяжкой подшипников вала-шестерни или червяка редуктора рулевого механизма, повреждением упоров и опорной втулки рейки, деформацией деталей рулевого привода (рулевых тяг), повреждением шарниров рулевых тяг, деталей подвески (подшипника верхней опоры амортизаторной стойки, шаровых шарниров рычагов), нарушением углов установки передних колес и пониженным давлением в шинах. Неисправности устраняются заменой изношенных и поврежденных деталей, регулировкой. 

  Осевой люфт рулевого вала может быть вызван люфтом в подшипниках вала-шестерни. Для устранения неисправности необходимо отрегулировать затяжку подшипников вала-шестерни. 

      Шум и стуки в рулевом управлении могут быть вызваны ослаблением креплений рулевого механизма, шаровых шарниров рулевых тяг, клеммных соединений рулевого вала, повреждением деталей рулевого механизма или привода, а также нарушением зазора в рабочей паре редуктора и люфтом маятникового рычага. Неисправности устраняются подтяжкой креплений, заменой поврежденных деталей, регулировкой зазора в рабочей паре и устранением люфта маятникового рычага. 

2. Проверка технического состояния рулевого управления на автомобиле ВАЗ-2109.

 

      Диагностика рулевого управления на автомобиле заключается в проверке с помощью специального прибора величины свободного хода (люфта) рулевого колеса и измерении усилия, необходимого для его поворота, а также в прослушивании стуков при повороте рулевого колеса. Перед проверкой свободного хода следует проверить и при необходимости отрегулировать подшипники ступиц передних колес, а также давление в шинах. 

  Определение свободного хода (люфта) рулевого колеса производ ится после установки передних колес в среднее положение, соответствующее движению автомобиля по прямой, с помощью специального прибора в следующем порядке. Закрепляют на рулевом колесе 6 (рис. 3) с помощью зажимов 5 динамометр 1 прибора со шкалой 4 люф- томера, а на рулевой колонке 3 — стрелку 2 люфтомера. Прикладывая к рулевому колесу усилие 7, 35 Н (измеряется по шкале динамометра), поворачивая его сначала в одну, а затем в другую сторону, определяют по шкале 4 свободный ход (люфт) рулевого колеса.

  

Рис. 3. Прибор для проверки рулевого управления:

1. — динамометр;
2. — стрелка люфтомера, закрепляемая на рулевой колонке; 3 — рулевая колонка; 4 — шкала люфтомера: 5 — зажим для крепления динамометра со шкалой; 6 —

рулевое колесо 
 
 
 
 

  При отсутствии специального прибора свободный ход рулевого колеса оценивают по расстоянию, замеряемому на его ободе, в следующем порядке: поставить метку на рулевом колесе и замерить общее расстояние, проходимое меткой при повороте рулевого колеса в одну и другую сторону до полного выбора люфта (момента начала поворота колес от среднего их положения).

  Свободный ход (люфт) рулевого колеса легковых автомобилей не должен превышать следующих значений, мм (град):

  ВАЗ-2109  18 - 20 (5)

  Если в ходе диагностирования установлен повышенный люфт рулевого колеса или стуки, то для выявления неисправностей, вызвавших эти явления, производят осмотр и проверку деталей рулевого управления. 

  Осмотр и проверка деталей рулевого управления производятся вдвоем, установив для удобства автомобиль на эстакаду или осмотровую канаву. Попросив помощника покачивать рулевое колесо попеременно в одну и другую сторону, производят проверку креплений деталей рулевого управления и люфтов в соединениях. Сопряженные детали рулевого привода должны перемещаться одновременно. В первую очередь проверяют люфты в шарнирных соединениях рулевых тяг, которые контролируют визуально либо на ощупь, приложив пальцы одновременно к наконечнику 1 (рис. 4) тяги и к головке рычага 3. Одновременно осматривают состояние резиновых защитных чехлов 2. Затем проверяют крепление картера рулевого механизма по его перемещению при поворотах руля и подтяжкой его креплений. 
 

 
 
 

Рис. 4 Проверка люфта в шарнирах рулевых тяг:

1. — наконечник рулевой тяги;
2. — защитный чехол; 3 — рычаг

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     На переднеприводных автомобилях проверяют износ резинометаллических шарниров 13 (см. рис. 2) соединений рулевых тяг 6 с рейкой рулевого механизма, креплений упругой муфты 17, а также состояние защитных чехлов 10 редуктора рулевого механизма.

      Кроме того, выявляют механические повреждения деталей рулевого управления, надежность крепления рулевого колеса и симметричность его установки (при прямолинейном положении колес). 

3. Ремонт рулевого управления.

 

    Ремонт рулевого управления состоит в разборке и ремонте шарнирных соединений рулевых тяг, ремонте редуктора рулевого механизма а также в их замене. 

     3.3.1 Разборка и ремонт шарнирных соединений рулевых тяг. 
 

    Разборка шарнирных соединений рулевых тяг производится при необходимости замены поврежденных резиновых защитных чехлов шаровых шарниров рулевых тяг, замены рулевых тяг с изношенными шарнирами, снятия соединенных с рулевыми тягами деталей — редуктора рулевого механизма, телескопических стоек.