Рулевая колонка: устройство, регулировка, ремонт

Рулевое управление без гидроусилителя

На автомобиле установлено рулевое управление, состоящее из рулевой колонки с колесом, рулевого механизма и привода рулевого управления.

Рулевая колонка позволяет изменять положение рулевого колеса по высоте и углу наклона.

Верхний конец вала рулевой колонки соединен с рулевым колесом коническими шлицами, а нижний – через карданные шарниры связан с винтом рулевого механизма.

Рулевой механизм состоит из алюминиевого картера, винта с шариковой гайкой и вала-сектора.

Итоги

Конструкции рулевых колонок не имеют кардинальных отличий в зависимости от разновидности. Но безусловно, относятся к числу сложных элементов велосипеда. А с учетом количества типов и размеров, то и вовсе становятся для большинства райдеров темным лесом, что не удивительно. Выбирая новую рулевую, определитесь точно с типом и диаметром таковой, при необходимости посоветуйтесь с веломастером, а уже после идите на сайты магазинов. Если вы не имеете глубоких знаний в принципах первичной установки и специального инструмента, то не стоит пытаться делать это самому, без помощи веломастера. Проходите ежесезонное ТО. Если же время, бюджет, возможности, не позволяют вам этого делать, то реагируйте по мере появления люфта или посторонних звуков, не свойственных стакану рамы и тогда уже точно несите в мастерскую на осмотр и выявление деффектов.

Самостоятельный механической рулевой колонки

На примере механической рулевой колонки разберемся с тем, как работать с этим элементом рулевой системы. Отметим лишь, что и в ЭУР-колонках есть чисто механические элементы, которые может заменить даже неопытный автолюбитель. К примеру, подшипники. Однако с механической колонкой работать настолько просто, что ее ремонт под силу практически всем водителям. Вот что нужно сделать:

1. Отключить АКБ;
2. Демонтировать руль, кожух колонки, замок зажигания и переключатели;
3. Выкрутить болты кронштейна (опционально высверлить – некоторые болты могут не поддаться);
4. Выкрутить болт шлицевого соединения и управляющего механизма;
5. Снять уплотнитель вала и снять сам вал;
6. Выбить подшипники, зафиксировав вал в тисках.

Автолюбителю стоит внимательно осмотреть все детали рулевой колонки. Как правило, в замене нуждаются уплотнители, втулки и подшипники. Почти наверняка в бьющейся колонке изношены нижний подшипник и втулка. Опционально, может потребоваться замена крестовины, однако именно эта процедура требует времени и некоторого опыта – работу лучше доверить специалисту. Если шлицевое соединение имеет следы износа, дефектовка здесь вряд ли поможет, так что придется менять всю деталь целиком.

В случае, если ваш автомобиль оснащен колонкой с электроусилителем, попытайтесь снять вал, заменить подшипники и втулки. При демонтаже у вас получится отсоединить минимальное число проводов. Самостоятельная работа с электрикой рулевого механизма не рекомендована – ее лучше доверить специалисту. Рядовому автолюбителю под силу только замена отдельных механических элементов колонки, как-то уже упомянутых подшипников. Обычно вся работа по замене комплектующих занимает от часа до нескольких часов с перерывами.

Карданный вал

Карданный вал КамАЗ

имеет два шарнира. Кардан­ный шарнир состоит из игольчатых подшипников 4, уста­новленных в вилки и закрепленных стопорными кольцами 2, и крестовины 3, вставленной в подшипники. В каждый игольчатый подшипник при сборке заложено 1,0—1,2 г смазки 158 (ТУ 38-101-320—77), и ее не требуется попол­нять в процессе эксплуатации. Резиновые кольца 5 пре­дотвращают попадание грязи в шарнирное соедине­ние.

Карданный вал имеет скользящее шлицевое соедине­ние, обеспечивающее возможность изменения расстояния между шарнирами при перемещениях кабины. Шлицы перед сборкой смазывают тонким слоем, а во втулку за­кладывают 28—32 г смазки, указанной выше. Уплотнительные кольца 5 служат для удержания смазки и пре­дохранения соединения от загрязнения.

Вилки карданного вала прикреплены к валу колонки рулевого управления и валу ведущей шестерни угловой передачи клиньями.

Рис. 87. Карданный вал рулевого управления КамАЗ:

1 — вилка; 2 и 9 — упорные кольца; 3 — крестовина; 4 — игольчатый под­шипник; 5 и 8 — уплотнительные кольца; 5 — вилка со шлицевым стержнем; 7 — обойма уплотнительного кольца; 10 — вилка со шлицевой втулкой.

Насос гидроусилителя руля КамАЗ

Насос гидроусилителя

рулевого управления КамАЗ с бачком установлен в развале блока цилиндров. Привод насоса шестеренчатый, от блока распределительных ше­стерен. Шестерня 1 закреплена на валу 5 насоса шпон­кой 6 и гайкой 2 со шплинтом 3.

Насос лопастного типа, двойного действия, т. е. за один оборот вала совершаются два полных цикла всасы­вания и два нагнетания. В роторе 38 насоса имеются пазы, в которых перемещаются лопасти 33. Ротор уста­новлен внутри статора на валу 5 насоса на шлицах; по­садка ротора на шлицах свободная.

Положение статора 35 относительно корпуса 37 на­соса фиксировано, т. е. направление стрелки на статоре совпадает с направлением вращения вала насоса.

При вращении вала насоса лопасти прижимаются к кри­волинейной поверхности статора под действием центро­бежной силы и давления масла, поступающего по каналам в распределительном диске 32 под лопасти насоса. Между лопастями образуются полости переменного объема, ко­торые заполняются маслом, поступающим из полостей всасывания распределительного диска. В полости всасы­вания масло поступает из полости корпуса 37 насоса по каналам в статоре 35. При уменьшении межлопастного объема масло вытесняется в полость нагнетания по ка­налам в распределительном диске 32.

Торцовые поверхности корпуса и распределительного диска тщательно отшлифованы. Наличие на них, а также на роторе, статоре и лопастях забоин, заусенцев и т. п. недопустимо.

На насосе установлен бачок 22 для масла, закрытый крышкой 20, которая закреплена болтом 16. Под ним уста­новлены шайба 15 и резиновое кольцо 17, которое вместе с резиновой прокладкой 21 уплотняет внутреннюю полость бачка. В крышку бачка ввернут предохранительный кла­пан 19, ограничивающий давление внутри бачка. Все масло, возвращающееся из гидроусилителя в насос, про­ходит через расположенный внутри бачка сетчатый фильтр 23.

Насос имеет комбинированный клапан, расположен­ный в крышке 30 насоса. Этот клапан состоит из двух кла­панов — предохранительного и перепускного. Первый, помещенный внутрь второго, ограничивает давление масла в системе (75—80 кгс/см2), а второй — количество посту­пающего масла, подаваемого насосом к гидроусилителю при повышении частоты вращения коленчатого вала дви­гателя.

Рис. 91. Насос гидроусилителя рулевого управления КамАЗ:

1 — шестерня привода; 2 — гайка крепления шестерни; 3 — шплинт; 4, 15 и 27 — шайбы; 5 — вал насоса; 6 — сегментная шпонка; 7 — упорное кольцо; 8 — шарикоподшипники; 9 — маслосгонное кольцо; 10 — упорное кольцо; 11 — сальник; 12 — игольчатый подшипник; 13 — пробка заливной горловины; 14 — заливной фильтр; 16 — болт; 17, 34 и 36 — уплотнительные кольца; 18 — стойка фильтра; 19 — предохранительный клапан; 20 — крышка бачка с пружиной; 21 — уплотнительная прокладка крышки; 22 — бачок насоса 23 — сегментный фильтр; 24 — коллектор насоса; 25 — трубка бачка; 26 — штуцер; 28 — прокладка коллектора; 29 — уплотнительная прокладка; 30 — крышка насоса; 31 — перепускной клапан в сборе с предохранительным клапаном; 32 — распределительный диск; 33 — лопасть насоса; 35 — статор насоса; 37 — корпус насоса; 38 — ротор насоса; 39 — шарик; К — калибро­ванное отверстие.

Перепускной клапан работает следующим образом

С увеличением подачи масла в систему гидроусилителя (в результате повышения частоты вращения коленчатого вала двигателя) разность давлений в полости нагнетания насоса и линии нагнетания гидроусилителя за счет сопро­тивления отверстия К возрастает, а следовательно, увели­чивается и разность давлений на торцах перепускного клапана. При определенной разности давлений усилие, стремящееся сдвинуть клапан, возрастает настолько, что пружина сжимается, и клапан, перемещаясь вправо, сообщает полость нагнетания с бачком. Таким образом, дальнейшее увеличение поступления масла в систему почти прекращается.

Для предотвращения шума при работе и уменьшения износа деталей насоса при большой частоте вращения коленчатого вала двигателя масло, которое перепускается клапаном 31, принудительно направляется обратно в по­лость корпуса насоса и каналы всасывания. Для этой цели служит коллектор 24, у которого внутренний канал, сообщающийся с полостью перепускного клапана, имеет малое проходное сечение, которое дальше расширяется. Это приводит к резкому увеличению скорости потока масла, перепускаемого во всасывающую полость корпуса, и создает некоторое повышение давления на всасывании.

Радиатор,

предназначенный для охлаждения масла, в системе гидроусилителя рулевого управления, представ­ляет собой алюминиевую оребренную трубу, установлен­ную перед масляным радиатором системы смазки двига­теля.

Масло от рулевого механизма к радиатору и.от радиа­тора к насосу подводится по резиновым шлангам.

Выбор новой рулевой колонки

Вообще, рекомендован ремонт рулевой колонки. Она имеет достаточно большой эксплуатационный ресурс и в ней изнашиваются лишь отдельные элементы – о них мы писали в предыдущем разделе. Однако если вы попали в ситуацию, когда замены требует как мелкие детали и уплотнители, так и шлицевое соединение, кожух и крестовины, появляется смысл в покупке новой колонки в сборе. При поиске можно руководствоваться следующим:

• VIN-кодом вашего авто;
• Техническими параметрами автомобиля;
• Кодом имеющейся колонки.

В подавляющей большинстве случаев у автолюбителей нет кодов нужных им запчастей. Раньше запчасти приходилось искать по VIN-коду транспортного средства, однако сегодня не менее результативным является поиск в электронных каталогах по параметрам автомобиля: марке, модели, году выпуска, а также параметрам двигателя. Автолюбитель сможет найти как колонку в сборе, так и ключевые ее элементы – валы, усилитель, крестовины и т.д. Лучше всего покупать оригинальные комплектующие рулевого механизма, так как аналоги не всегда могут похвастать достойным качеством. Если вы все же решили сэкономить, то в продаже вы скорее всего найдете продукцию таких фирм:

• Kimiko (Китай);
• Mando (Южная Корея);
• (Россия);
• General Ricambi (Италия).

Автолюбителям важно понимать, что неоригинальные рулевые колонки и отдельные их комплектующие сильно уступают в качестве исполнения оригиналам. Мы не советуем экономить на рулевом механизма, так как его работоспособности зависит не только комфорт от езды и качество управления, но и безопасность водителя, его пассажиров, а также других участников движения.

Угловой редуктор КамАЗ

Угловой редуктор КамАЗ

передает вращение от кар­данного вала на винт рулевого механизма. Редуктор со­стоит из ведущей 7 и ведомой 11 конических шестерен, причем ведущая шестерня выполнена как одно целое с ва­лом 1 и установлена в корпусе 4 на игольчатом 3 и шари­ковом 5 подшипниках. Шарикоподшипник закреплен на валу 1 гайкой 16, утонченный ее край (для предотвраще­ния самопроизвольного отвертывания) вдавлен в паз. Ведомая шестерня вращается в двух шариковых подшип­никах 10, закрепленных на хвостовике шестерни гайкой 14 со стопорной шайбой 15. В осевом положении ведомая шестерня 11 фиксируется стопорным кольцом 9 и упорной крышкой 12.

Зацепление конических шестерен регулируют проклад­ками 6, установленными между корпусом 4 ведущей ше­стерни и корпусом 13 редуктора.

Рис. 88. Угловой редуктор КамАЗ:

1 — вал ведущей конической шестерни; 2 — сальник; 3 — игольчатый под­шипник; 4 — корпус ведущей шестерни; 5 и 10 — шарикоподшипники; 6 — регулировочные прокладки; 7 — ведущая коническая шестерня; 8 — уплотнительное кольцо; 9 — стопорное кольцо; 11 — ведомая коническая шестерня; 12 — упорная крышка; 13 — корпус редуктора; 14 — гайка крепления под­шипников; 15 — стопорная шайба; 16 — гайка крепления подшипника.

Рулевой механизм КамАЗ

Рулевой механизм КамАЗ

имеет две рабочие пары: винт 37 с гайкой 38 на циркулирующих шариках 40 и поршень-рейку 34, зацепляющуюся с зубчатым секто­ром 63 вала сошки. Передаточное отношение рулевого механизма равно 20:1. Рулевой механизм прикреплен к левому кронштейну передней рессоры и соединен с ва­лом колонки рулевого управления карданным валом, имеющим два шарнира.

Картер 33 рулевого механизма одновременно является цилиндром гидроусилителя, в котором перемещается пор­шень-рейка 34.

Зубья рейки и сектора вала сошки имеют переменную по длине толщину, что позволяет посредством осевого перемещения вала сошки регулировать зазор в зацепле­нии, сам вал вращается в бронзовой втулке 64, запрессо­ванной в картер. Осевое положение вала сошки установ­лено регулировочным винтом 55, головка которого входит в отверстие вала сошки и опирается на шайбу 62. Осевое перемещение регулировочного винта после сборки должно быть в пределах 0,02—0,08 мм, оно ограничивается регули­ровочной шайбой 61 и стопорным кольцом 60.

Рис. 89. Рулевой механизм КамАЗ:

1 — передняя крышка; 2 — реактивный плунжер; 3 — клапан управления; 4 — пружина реактив­ных плунжеров; 5, 7, 21, 24, 26, 31, 41, 48, 52, 58 и 59 — уплотнительные кольца; 6 — регулировоч­ные прокладки; 8, 15, 22, 45, 60 и 66 — упорные кольца; 9, 17, 62 и 68 — упорные шайбы; 10 и 20 — шарикоподшипники; 11, 43, 54 и 56 — гайки; 12 — вал с ведущей шестерней; 13 — игольчатый подшипник; 14, 65 в 67 — сальники; 16 — защит­ный чехол; 18 — корпус ведущей шестерни; 19 — ведомая шестерня; 23 и 64 — втулки; 25 и 27 — распорные кольца; 28 — установочный винт; 29 — перепускной клапан; 30 — колпачок; 32 — задняя крышка; 33 — картер рулевого механизма; 34 — поршень-рейка; 35 — магнитная пробка; 36 — прокладка пробки; 37 — винт; 38 — шари­ковая гайка; 39 — желоб; 40 — шарики; 42 — упорная крышка; 44 — запорная шайба; 46 — корпус редуктора; 47 — упорный подшипник; 49 — предохранительный клапан; 50 — пружина; 51 — золотник; 53 — пружинная шайба; 55 — регулировочный винт; 57 — боковая крышка; 61 — регулировочная шайба; 63 — зубчатый сек­тор вала сошки.

В поршень-рейку вставлена шариковая гайка 38, которая закреплена установочными винтами 28, раскерненными после сборки. В паз шариковой гайки, соединен­ной двумя отверстиями с ее винтовой канавкой, вставлены два штампованных желоба 39. В винтовых канавках винта 37 и гайки 38, а также в желобах, установленных в паз гайки 38, находятся шарики, которые при повороте винта, выкатываясь с одного конца гайки, возвращаются по же­лобам к ее другому концу.

Винт 37 рулевого механизма имеет в средней части шлицы, на которых свободно сидит ведомая шестерня 19 углового редуктора, вращающаяся в двух шарикоподшип­никах.

К корпусу 46 углового редуктора прикреплен на шпильках корпус клапана 3 управления. Золотник 51 клапана и упорные роликоподшипники 47 закреплены на винте рулевого механизма гайкой 54, утонченный край которой вдавлен в паз винта. Под гайку подложена кони­ческая пружинная шайба 53, обеспечивающая равномер­ное сжатие упорных подшипников Вогнутой стороной шайба направлена к подшипнику. Большие кольца роли­коподшипников обращены к золотнику.

Золотник 51 и винт 37 могут перемещаться в осевом направлении на 1,1 мм в каждую сторону от среднего по­ложения, так как длина золотника больше длины отвер­стия под него в корпусе клапана. В среднее положение они возвращаются под действием пружин 4 и реактивных плунжеров 2, на которые давит масло, поступающее из магистрали высокого давления.

К корпусу клапана управления от насоса гидроусили­теля подведены шланги высокого и низкого давления (слива). По первому масло отходит от насоса, а по второму возвращается.

При вращении винта 37 в ту или другую сторону, вследствие сопротивления, возникающего при повороте колес, создается сила, стремящаяся сдвинуть винт в осевом направлении в соответствующую сторону. Если эта сила превышает усилие предварительного сжатия пружин 4, то винт перемещается и смещает золотник 51. При этом в одной из полостей клапана управления и гидроусили­теля давление повышается.

Масло, поступающее из насоса в цилиндр, давит на поршень-рейку, создавая дополнительное усилие на сек­торе сошки рулевого управления, и тем способствует по­вороту колес.

Давление в рабочей полости цилиндра увеличивается с повышением сопротивления повороту колее. Одновре­менно возрастает давление под реактивными плунжерами 2. Винт и золотник под действием пружин 4 и реактивных плунжеров 2 стремятся вернуться в среднее положение.

Чем больше сопротивление повороту колес и выше да­вление в рабочей полости цилиндра, тем больше усилие, с которым золотник стремится вернуться в среднее поло­жение, а также усилие на рулевом колесе. Если усилие на рулевом колесе возрастает с увеличением сопротивле­ния повороту колес, у водителя создается «чувство до­роги».

При прекращении поворота рулевого колеса, а следова­тельно и движения поршня, поступающее в цилиндр масло действует на поршень-рейку с винтом и сдвигает золотник к среднему положению, что понижает давление в цилиндре до величины, необходимой для удержания колес в повернутом положении.

В корпусе клапана управления имеется шари­ковый обратный клапан 6, соединяющий при неработаю­щем насосе линии высокого давления и слива. В этом слу­чае рулевой механизм работает как обычный рулевой ме­ханизм без гидроусилителя. Кроме этого, в корпусе кла­пана имеется предохранительный шариковый клапан 8, соединяющий линии высокого и низкого давления при дав­лении 65—70 кгс/см2 и тем самым предохраняющий насос от перегрева во время работы гидроусилителя при этом давлении.

Полости клапана управления и углового редуктора соединены со сливом и уплотнены по торцам резиновыми кольцами 48 и 41 круглого сечения. Анало­гичными кольцами уплотнены все неподвижные соедине­ния гидроусилителя.

Вал сошки уплотнен сальником 65 с упорным кольцом 66, предотвращающим выворачивание манжеты при высоком давлении. Наружный сальник 67 защищает вал сошки от попадания пыли и грязи.

Поршень в цилиндре уплотнен фторопластовым коль­цом 26 в комбинации с распорным кольцом 27. Винт 37 рулевого механизма уплотнен в корпусе углового редук­тора распорным 25 и резиновым 24 кольцами. Регулиро­вочный винт 55 вала сошки уплотнен резиновым кольцом 59 круглого сечения.

Уплотнение ведущего вала 12 с шестерней углового редуктора комбинированное, состоит из двух сальников 14, которые фиксирует от осевого перемещения разрез­ное упорное кольцо 15.

В картере рулевого механизма имеется пробка 35 с магнитом, улавливающая стальные и чугунные частицы из масла.