Современные автомобили полностью компьютеризированы – практически всеми функциями и механизмами управляет электроника. Но во всех без исключения машинах имеется один из самых старых узлов – это редуктор рулевой. Устанавливались эти узлы в механизм рулевого управления еще на заре автомобилестроения. Опытные автолюбители знают об устройстве рулевого управления все. А вот начинающие, которые только-только сели за руль, мало что знают о своих автомобилях.
Главная функция, которую выполняет редуктор рулевой, – это увеличение усилия, которое водитель прикладывает к рулю. Именно за счет этого усилия управляемые колеса могут поворачиваться в нужную сторону.
Устройство редукторов
Это отдельный агрегат, который установлен в системе рулевого управления. Состоит механизм редуктора из нескольких шестеренок. Также в зависимости от конструкции в устройстве может быть червячный вал.
Независимо от типа редуктора (а их существует несколько), все они имеют чугунный или стальной корпус. Внутри него имеются элементы – это валы, шестеренки, подшипники и другие детали. Иногда в конструкции присутствуют масленки. Они нужны для смазки подшипников и шестерен зацепления.
Что такое рулевой редуктор
Начнём с того, что такое рулевой редуктор и какой он бывает. Начнём с того, что это узел, в который входят корпус и вал. Главная задача редуктора – передача усилия от рулевого колеса для поворота колёс. Сама по себе эта деталь устроена очень просто, несмотря на это именно благодаря её наличию уменьшается усилия при повороте руля.
Самый распространённый тип редуктора – червячный. Её основными компонентами являются особые винты, предназначенные для передачи усилия на колёса. Для того, чтобы система работала безотказно, периодически необходимо проводить обслуживание детали. Например, это можно сделать в момент замены втулки рулевой рейки или другой детали узла управления.
Червячная пара
Это винт особой конструкции. Такие детали изготавливаются из особо прочных сплавов. Профиль резьбы здесь особенный – трапецеидальный. В паре с винтом используется червячное колесо. По внешнему виду оно напоминает обыкновенную привычную зубчатую шестерню. Но резьба на колесе также имеет соответствующую винту форму зубьев. Где встречается такой рулевой редуктор? ВАЗ классических моделей зачастую укомплектовывается именно таким устройством.
Шестеренки для мощных редукторов изготавливают из различных материалов. В качестве сырья для основы служат недорогие стали или же чугун. Сами рабочие зубья производятся из высокопрочных материалов. За счет конструкции червячная пара очень эффективна, когда нужно передавать большой крутящий момент. При этом он будет сочетаться с низкими угловыми скоростями.
Назначение и устройство редуктора
Свое название этот узел трансмиссии автомобиля получил от английского глагола to reduce (уменьшать). Назначение редуктора – принимать на себя крутящий момент от коленвала двигатели и, уменьшив его, передавать далее узлам трансмиссии (межосевому дифференциалу, который распределяет момент на ведущие колеса в определенной пропорции).
В зависимости от того, где он установлен, различают редуктор переднего и заднего мостов. В переднеприводных автомобилях применяется редуктор переднего моста, который интегрирован в коробку передач, а в заднеприводных машинах этот узел установлен на задней оси.
В полноприводных автомобилях применяют два редуктора – передний расположен в КПП, а задний – на оси, оба редуктора соединены между собой при помощи карданного вала.
Механизм редуктора выглядит следующим образом:
- Корпус с уплотнителями (сальниками) и креплениями. Изготовлен из высокопрочной стали или легких сплавов, обеспечивает защиту главной передачи и межколесного дифференциала от внешних воздействий. Крепления служат для привязки корпуса редуктора к основаниям, а сальники предотвращают утечку трансмиссионной жидкости, которая смазывает шестерни редуктора и дифференциала.
Редуктор заднего моста
- Главная передача. а) ведущая шестерня. Предназначена для приема крутящего момента от вторичного вала коробки передач и последующей передачи его на ведомую шестерню. б) ведомая шестерня. Принимает крутящий момент от ведущей шестерни и передает его далее, к механизму межколесного дифференциала. Ведомая шестерня больше по размеру, чем ведущая, имеет большее количество зубцов – это сделано для того, чтобы уменьшать высокий крутящий момент, поступающий от ведущей шестерни.
- Межколесный дифференциал. а) корпус с сальниками. Оберегает шестерни дифференциала от повреждений. б)сателлитные шестерни. Обычно их три, две расположены параллельно друг другу, а одна – перпендикулярно, она соединяется с ведомой шестерней главной передачи. Функция сателлитов – передача момента с ведомой шестерни на шестерни полуосей. в) шестерни полуосей колес. Принимают уменьшенный крутящий момент от сателлитов и передают его на валы колесных полуосей. г) подшипники. Установлены между шестернями полуосей и приводным валом. Обеспечивают вращение валов полуосей колес.
Если главная передача отвечает за получение крутящего момента, уменьшение или увеличение его, то межколесный дифференциал, помимо распределения полученного от редукторной передачи крутящего момента между колесами, регулирует скорости вращения колес при поворотах автомобиля. Когда автомобиль поворачивает, то внешнее колесо получает больше крутящего момента, а внутреннее – меньше. Без дифференциала такая операция была бы невозможна.
В зависимости от того, каким образом соединены зубцы ведущей и ведомой шестерен, выделяют четыре типа редукторных передач:
- Коническая, представляет собой две расположенные под углом 90 градусов конические шестерни. Применяется на автомобилях с задним и полным приводом.
Коническая передача
- Цилиндрическая, представляет собой две сцепленные параллельно цилиндрические шестерни. Этот тип главной передачи применяется на автомобилях с передним приводом.
Цилиндрическая косозубая передача.
- Гипоидная, представляет собой шестерни, расположенные под углом 45 градусов по отношению друг к другу. Применяется на автомобилях с задним и полным приводом.
Гипоидная передача
- Червячная, представляет собой сцепленный перпендикулярно винт (червяк) и червячную ведомую шестерню. Применяется в рулевом механизме, в трансмиссии автомобилей не применяется.
Червячная передача
Главная характеристика редуктора – передаточное число, отражающее отношение угловой скорости ведущего вала к угловой скорости ведомого вала. Редукторы с высоким передаточным числом устанавливаются на трансмиссии автомобилей, обладающих большой снаряженной массой. Такие машины передвигаются с небольшой скоростью, но обладают большей грузоподъемностью.
Редукторы с низким передаточным числом устанавливают на трансмиссии машин с небольшой снаряженной массой, что обеспечивает их высокую скорость движения. Передаточное число редуктора определяется по количеству зацеплений ведущей шестерни с ведомой. Например, если передаточное число равно 5.
1, то за один оборот ведущей шестерни ведомая войдет с ней в зацепление и выйдет из него 5 целых и 1 десятую раза.
Чем отличается редуктор от дифференциала
Этот вопрос часто задают начинающие автомобилисты. Редуктор, как мы сказали выше, это узел, который повышает или понижает крутящий момент, приходящий на него от коленвала двигателя.
А дифференциал – узел, который делит приходящий от редуктора крутящий момент между осями (межосевой дифференциал) или полуосями (межколесный дифференциал) в определенной пропорции, а также отвечает за подачу большего или меньшего крутящего момента на внешнее колесо при повороте автомобиля.
Поломки и ремонт редуктора
Наиболее часто в автомобильных редукторах выходят из строя шестерни, сальники и подшипники. Причина – износ этих деталей вследствие эксплуатации с повышенными нагрузками, длительного масляного голодания по причине недостатка трансмиссионной жидкости.
Диагностируются эти поломки по наличию гула или щелчков в местах соединений шестерен и подшипников. Износ сальников можно определить по каплям трансмиссионной жидкости, которая просачивается через появившиеся трещины в уплотнителях.
Рекомендуется при каждом ТО проверять работу этих элементов редуктора и при необходимости – заменять износившиеся детали на новые.
Вытекает масло из редуктора
Реже происходит поломка самого корпуса автомобильного редуктора или обрыв креплений, при помощи которых он присоединяется к основанию. Эта поломка может произойти при наезде автомобиля на какое-нибудь препятствие. В образовавшуюся при поломке щель может попасть пыль и грязь, которая повлияет на состояние трансмиссионной жидкости.
Та, в свою очередь, не сможет выполнять свои функции, что приведет к перегреву шестерен, поломке или износу их зубьев. Повреждение корпуса редуктора чревато еще и появлением громкого гула, который производят работающие элементы, что скажется на акустическом комфорте при езде. Диагностировать неисправность корпуса редуктора можно по появлению под ним следов трансмиссионного масла.
В этом случае можно заварить корпус редуктора или заменить его на новый.
Поломка редуктора
В любом случае, чтобы не допустить выхода из строя редуктора, нужно следить за уровнем залитой в него трансмиссионной жидкости, менять ее через каждые 100 тысяч километров пробега или при вынужденной замене сальников. Рекомендуется также периодически диагностировать работу трансмиссии и при появлении малейших признаков поломки элементов редуктора своевременно проводить их замену и текущий ремонт.
Классификация
Нужно сказать, что сейчас существует масса редукторов различных конструкций. Поэтому объединим их в группы по видам.
По способу передачи различают:
- Зубчатые.
- Червячные редукторы.
- Зубчато-червячные.
По количеству ступеней выделяют:
- Одноступенчатые.
- Двухступенчатые.
По типу шестеренок:
- Цилиндрические.
- Конические.
- Коническо-цилидрические.
По расположению валов редуктор рулевой делится на:
- Вертикальный.
- Горизонтальный.
По виду кинематической схемы можно выделить механизмы с раздвоенной ступенью или с развернутой соосной схемой.
Такое большое разнообразие разновидностей этих механизмов обуславливается тем, что каждый имеет различные нагрузочные способности и свой КПД.
Различные автомобили имеют разную массу. Чем больше вес автомобиля, тем выше нагрузка на управляемые колеса. А значит, процесс управления данным автомобилем будет сложнее. Поэтому рулевой редуктор ВАЗ-2106 будет совсем другой конструкции, нежели для УАЗов или ГАЗелей. Чем выше вес автомобиля, тем большим КПД должен обладать механизм. Только так можно обеспечить нормальную управляемость.
Расположение рулевого редуктора
Поскольку под капотом авто стоит основной «виновник» вибраций – мотор, крепится редуктор рулевого механизма исключительно к кузову машины. Его местоположение отличается у различных брендов и модификаций, но доступ к крепежу всегда крайне сложный.
Чтобы отрегулировать рулевой редуктор, придется демонтировать защиту снизу, как минимум. Травмобезопасность водителя при лобовом столкновении обеспечивается следующим способом:
- верхние крепежные болты приварены к корпусу редуктора;
- снизу стоят болты отрывные, края фиксирующих пластин которых проходят в специальные прорези кронштейна.
При ударе руль складывается вперед вверх, что более безопасно для грудной клетки водителя, чем любые другие варианты.
Тугой руль
В процессе управления автомобилем придется прилагать большие усилия. Чтобы выяснить, что причина именно в редукторе, необходимо при помощи динамометрического ключа проверить, насколько выше стало усилие поворота руля.
Если показания превышают паспортные цифры, нужно диагностировать узел на специальных стендах. Такой тест поможет узнать давление, расход жидкости и другие параметры. В данном случае самостоятельный ремонт невозможен. Можно отремонтировать редуктор в СТО или заменить его. Многие меняют рулевой редуктор. Цена ВАЗовского элемента – около 3000 рублей для классических моделей (поскольку более новые «десятки» идут уже с рейкой).
Для чего нужен кронштейн рулевого редуктора
Ещё один важный вопрос – для чего нужен кронштейн рулевого редуктора и как его использовать. Эта небольшая деталь помогает фиксировать положение детали. При использовании кронштейна, редуктор не расшатывает лонжерон, за счёт этого становится меньше отдача на колёса и весь узел проработает намного дольше.
Первыми признаками неполадки рулевого редуктора является образование течи, тугой руль, люфт и посторонние шумы. При появлении одной или нескольких признаков в рулевой рейке Хундай или в другом авто, стоит её заменить как можно скорее.
Рулевой редуктор – небольшая, но очень важная часть системы управления автомобилем. Его наличие упрощает поворот колёс. При регулярном обслуживании, рулевой редуктор прослужит достаточно долго. При выявлении неполадок, обратитесь к специалистам для проведения диагностики и устранения поломки.
Рулевой редуктор «ГАЗель»: особенности
Коммерческий транспорт необязательно должен комплектоваться массой дополнительного оборудования, которое бы способствовало комфортному вождению. Можно вспомнить РАФ-2203, который когда-то давно считался самым комфортным образцом среди микроавтобусов, даже несмотря на то, что эта машина создана исключительно на агрегатах от «Волги».
Но РАФа больше нет, а сменила его «ГАЗель», на которую производители возлагали огромные надежды. А в итоге это бензиновый «трактор» с рулем и палкой КПП, которая умудрилась при такой примитивной и архаичной конструкции унаследовать неизлечимые болезни. А так как в данной ценовой категории больше ничего нет, эти грузовики пользуются популярностью.
Отзывы говорят, что от архаичных червячных РАФовских узлов рулевой редуктор («ГАЗель»-33021 в том числе) все-таки отличается и даже имеет некоторые преимущества. Механизм достаточно компактный. Отзывы говорят, что редуктор отличается высоким КПД. Это особенно заметно на автомобилях без ГУР – даже груженой «ГАЗелью» управлять легко и грубая сила не нужна. Конструкторы решили применить качение вместо скольжения – это увеличило ресурс узла.
Но есть и недостатки конструкции. Пара винт/гайка – это неразукомплектовываемый элемент, и первый десяток лет этих запчастей было не найти. Сейчас их валом, так что с этим проблем нет. Ремонт обойдется в 5-6 тыс. рублей. Если нужно заменить рулевой редуктор ВАЗ, цена его — от 10 тысяч рублей в зависимости от модели. Регулировка узла выполняется на снятом агрегате. Причем для настройки зазора, кроме специального ключа, понадобятся навыки – есть риск перекосить подшипники. Также не обойтись без динамометрического ключа.
Ремонт рулевого редуктора
Не забываем слить масло. Теперь нужно избавиться от сошки, часто она сидит намертво, нагреваем ее с двух сторон, чтобы снять и выбить. Обязательно перед этим открутите гайку фиксирующую ее. Рулевой редуктор остался без сошки. Чтобы снять крышку, надо открутить 4 болта и контргайку регулировочного болта. Регулировочный болт снимается вместе с крышкой, так как посажен на резьбу, достаточно просто сдвинуть крышку и выкрутить его.
Вот мы и добрались до вала рулевого редуктора, который извлекается из корпуса. Чтобы извлечь ролик, откручиваем боковую крышку, которая крепится на 4 болта. Под ней находятся регулировочные шайбы, которые желательно поменять. Так же обязательно меняем сальник и смотрим на канавки подшипников, достаточно провести ногтем, если цепляется, то меняем тоже. Вытаскиваем и чистим червяк.
Можно собирать все назад в обратном порядке, заменив все изношенные детали. При затягивании и регулировке нигде не должно быть люфта. Очень важно правильно выставить двойной шлиц вала рулевого редуктора, чтобы углы поворота были одинаковые в обе стороны. Правильность легко проверить сошкой, которая имеет разъем под двойной шлиц. Признаком того, что выставили неправильно, служит перекос при поворотах, когда в одну сторону поворачивает лучше, чем в другую. Проблему нужно устранить, иначе уже скоро он сломается без возможности ремонта рулевого редуктора.
Гидравлический усилитель руля (ГУР) не только обеспечивает комфорт, но и повышает безопасность движения. Он помогает водителю сохранить контроль над автомобилем даже в случае разрыва передней шины. Надежность этого дорогостоящего устройства зависит от своевременного обслуживания.
К появлению усилителей привела необходимость снизить усилие, прилагаемое водителем к рулевому колесу, что особенно важно для грузовых автомобилей. Даже при сложном устройстве и, как следствие, высокой стоимости гидроусилители получили большое распространение благодаря тому, что помимо основной функции (усиления) они: позволяют уменьшить передаточное отношение рулевого механизма. Это снижает количество оборотов руля между его крайними положениями и, соответственно, увеличивает маневренность; смягчают удары, передаваемые на руль от неровностей дороги, снижая утомляемость водителя и помогая удержать руль при разрыве передней шины; сохраняют возможность управления автомобилем при выходе усилителя из строя; обеспечивают «чувство дороги» и кинематическое следящее действие (см. ниже).
Усилитель руля (рис.1) представляет из себя гидравлическую систему, состоящую из следующих элементов.
Насос обеспечивает давление и циркуляцию рабочей жидкости в системе. Наибольшее распространение получили пластинчатые насосы (рис. 2) благодаря их высокому к. п. д. и низкой чувствительности к износу рабочих поверхностей. Насос крепится на двигателе, а его привод осуществляется ременной передачей от коленчатого вала.
Распределитель направляет (распределяет) поток жидкости в необходимую полость гидроцилиндра или обратно в бачок. Если его золотник (подвижный элемент) перемещается при этом поступательно — распределитель называют осевым, если вращается — роторным. Он может находиться на элементах рулевого привода или на одном валу с рулевым механизмом. Распределитель — это прецизионный (высокоточный) узел, очень чувствительный к загрязнению масла.
Гидроцилиндр преобразует давление жидкости в перемещение поршня и штока, который через систему рычагов поворачивает колеса. Может быть встроен в рулевой механизм или располагаться между кузовом и элементами рулевого привода.
Рабочая жидкость (специальное масло) передает усилие от насоса к гидроцилиндру и смазывает все пары трения. Резервуаром для жидкости служит бачок. В нем расположен фильтрующий элемент, а в пробке — щуп для определения уровня.
Соединительные шланги обеспечивают циркуляцию жидкости по системе усилителя. Шланги высокого давления соединяют насос, распределитель и гидроцилиндр, а по шлангам низкого давления жидкость поступает в насос из бачка и возвращается в него из распределителя.
В современных автомобилях электронный блок (на рисунке не показан) корректирует работу гидроусилителя в зависимости от скорости движения. Это дополнительно повышает безопасность на высокой скорости, так как водителю сложнее резко (непроизвольно) повернуть руль и, соответственно, отклонить автомобиль от траектории.
Работа гидроусилителя с осевым распределителем (без электронного блока) схематично представлена на рис. 2.
При неподвижном рулевом колесе (рис. 2, а) золотник удерживается в среднем (нейтральном) положении центрирующими пружинами. Полости распределителя соединены между собой так, что жидкость свободно перетекает из нагнетательной магистрали в сливную. Насос усилителя работает только на прокачку жидкости по системе, а не на поворот колес.
При повороте руля (рис. 2, б) золотник перемещается и перекрывает сливную магистраль. Масло под давлением поступает в одну из рабочих полостей цилиндра. Под действием жидкости поршень со штоком поворачивает колеса. Они, в свою очередь, перемещают корпус распределителя в сторону движения золотника. Как только рулевое колесо перестает вращаться, золотник останавливается и корпус его «догоняет». Восстанавливается нейтральное положение распределителя, при котором опять открывается сливная магистраль и прекращается поворот колес. Так реализуется кинематическое следящее действие усилителя — обеспечение поворота колес на угол, задаваемый водителем при вращении руля.
Демонтаж редуктора «ГАЗели»
Обычно редуктор на этом автомобиле просто так не снимают. Для этого должны быть серьезные основания. Зачастую это делается, если для вращения руля нужно прилагать более серьезные усилия, чем раньше. Также его разбирают, если в картере узла появились стуки или течет смазка. Узел «потеет» практически всегда, но при активных потеках нужно менять сальники. При этом контролируют и вал. Следы коррозии на нем можно удалить шлифовкой.
Для демонтажа нужно распустить крепеж передних колес, вывесить передний мост автомобиля и снять подставку. Затем руль поворачивают до упора вправо и из-под капота выбивают рулевую тягу. Такая же операция проводится с левой стороны. Затем можно достать редуктор и сошку.
Снятие рулевого редуктора
Если регулировка не помогла решить проблему или она появилась снова через небольшой промежуток времени, то пора выполнить ремонт рулевого редуктора. Это сложный процесс и для начала Вам нужно приобрести ремонт комплект, в который войдут сальники, втулка, уплотнительные кольца и другие компоненты.
Ремонт делиться на следующие этапы:
- демонтаж;
- разбор, очистка, замена;
- установка обратно.
Основная проблема и сложность состоит в изъятии рулевой редуктор из моторного отделения. Запомните, не стоит пытаться снять сошку с редуктора пока он находиться под капотом, она порой затянута так, что срывает ключи. Лучше снять вместе с сошкой, выбив рулевые тяги. И уже за рабочим столом ее пробить молотком и легко снять.
Чтобы выбить рулевые тяги, прежде всего, нужно снять передние колеса. После чего вывернуть руль в крайне левое положение и выбить несколькими ударами молотка правую тягу, потом вывернуть руль в крайне правое положение и выбить левую сошку. Бить нужно не сверху, а в бок сошки. Для более легкого выбивания за сутки до работы пропитайте все WD-40. Но лучше воспользоваться съемником, это упростит задачу. Не забудьте немного ослабить гайку.
Ремонт
Замена изношенных элементов механизма не составляет труда – конструкция достаточно проста и понятна. А вот процесс регулировки потребует внимания, здесь необходимо заглянуть в заводские данные.
Для «ГАЗели» допускается люфт в 25°. Для пассажирских версий – не более 20°. Заводские допуски таковы, что люфта в системе рулевого управления вообще быть не должно.
Регулировка
В отличие от ремонта, регулировка рулевого редуктора может осуществляться собственными силами. Для этого производители предусматривают в конструкции регулировочный винт, обычно защищенный полимерной крышкой, пробкой.
Ее вращением увеличивается или уменьшается зазор между деталями передачи (ролик/червяк, сектор/червяк, коническая шестерня/коническая шестерня) в зависимости от конструкции эксплуатируемого редуктора:
- защитный колпачок снимается, удаляется стопорная шайба после ослабления гайки;
- руль быстро прокручивается помощником на небольшой угол около 15 градусов вправо/влево;
- в это же время мастер убирает свободный ход откручиванием или закручиванием винта отверткой;
- усилие на руле и свободный ход приводятся в оптимальное соотношение указанным способом;
- при затягивании гайки необходимо придержать шлиц винта в отрегулированном положении отверткой.
Внимание: Люфт может присутствовать в оси маятникового рычага, избавиться от него поможет затягивание другой гайки, находящейся на верхней части этой оси, защищенной от прокручивания шплинтом.
По аналогии с этим стук в рулевом редукторе может быть вызван ослаблением крепежа промежуточного вала, гаек поворотных рычагов, кронштейна рычага-маятника, крепежа картера. Похожий эффект вызывает увеличение зазора в червячных подшипниках или в самом зацеплении червяк/ролик.
