Рулевой стакан велосипеда

Преимущества и недостатки рулевого усилителя

Основное преимущество усилителя руля – уменьшение требуемого усилия при повороте рулевого колеса (особенно в процессе парковки, когда необходимо совершать большое количество оборотов)

Вторым, но не менее важным преимуществом усилителя руля является важное свойство, обеспечивающее смягчение и ослабление ударов передаваемых от неровностей дороги к рулевому колесу. Представьте, как бы вам мешала вибрация на руле при управлении автомобилем

Важной особенностью усилителя руля является его сбалансированная работа, которая должна обеспечить своевременную передачу усилия от рулевого механизма к рулевому колесу, и в то же время оставить необходимое реактивное усилие на руле, которое позволяет водителю чувствовать автомобиль во время движения. Для достижения оптимальной работы усилителя руля необходимо обеспечить информативность рулевого привода, в тоже время, сохранив не тугое, удобное вращение рулевого колеса

На правильную работу усилителя руля влияют следующие факторы: производительность насоса, углы установки колес, геометрия и параметры передней и задней подвесок, характеристики и состояние шин, жесткость кузова

Для достижения оптимальной работы усилителя руля необходимо обеспечить информативность рулевого привода, в тоже время, сохранив не тугое, удобное вращение рулевого колеса. На правильную работу усилителя руля влияют следующие факторы: производительность насоса, углы установки колес, геометрия и параметры передней и задней подвесок, характеристики и состояние шин, жесткость кузова.

Большинство производителей выбирают комфорт, жертвуя при этом информативностью рулевого механизма. Это объясняется использованием автомобиля в обыденных целях. Но, если вы заядлый автолюбитель, с определенными требованиями к управляемости, любите быструю и экстремальную езду, следует задуматься над этим вопросом более серьезно, правильно расставив приоритеты.

«При движении автомобиля на маленькой скорости руль должен поворачиваться легко, а при высокой скорости рулевое колесо должно быть упругим и информативным».

Для выполнения этой задачи используется специальное устройство – электрогидравлический модулятор давления, который при увеличении скорости получает сигнал, сформированный управляющим блоком, затем по этому сигналу ограничивает давление в рабочем контуре, что ограничивает влияние гидроусилителя на управление автомобилем.

Работа насоса гидроусилителя

При вращении ротора лопасти, перемешаясь в его пазах, постоянно плотно прижимаются к криволинейной поверхности статора под действием центробежных сил и давления жидкости. Жидкость из корпуса попадает в пространство между лопастями и вытесняется ими в полость нагнетания. За один оборот ротора дважды происходит забор и нагнетание жидкости. Из полости нагнетания через отверстия распределительного диска, калиброванное отверстие и канал в крышке насоса жидкость поступает в нагнетательный шланг (трубопровод) гидроусилителя.На верхней части корпуса насоса укреплен бачок для жидкости (масло), закрытый крышкой, в которой установлен сапун, поддерживающий давление внешней среды внутри бачка. Масло, заливаемое в бачок, проходит через сетчатый фильтр. В магистрали слива масла имеется также сетчатый фильтр и перепускной клапан, который срабатывает в случае засорения фильтра. В крышке насоса установлен перепускной клапан, имеющий отверстия для соединения с полостью нагнетания насоса.При повышении частоты вращения коленчатого вала двигателя разность давлений на торцах перепускного клапана возрастает, так как с увеличением подачи масла в систему гидроусилителя повышается разность давлений в полости нагнетания насоса и в магистрали нагнетания. При чрезмерном увеличении подачи масла в систему гидроусилителя перепускной клапан перемещается вправо, сжимая пружину, и сообщает полость нагнетания с бачком.

Для уменьшения уровня шума при работе насоса и снижения износа его деталей при большой частоте вращения коленчатого вала двигателя масло, проходя перепускной клапан, принудительно направляется обратно в полость корпуса насоса и в канал всасывания. Для этого имеется коллектор, внутренний канал которого соединен с полостью бачка.Внутри перепускного канала есть седло с установленным в нем предохранительным клапаном, который открывается при достижении давления масла 6,5—7 МПа и перепускает его из нагнетательного канала в бачок.На грузовых автомобилях особо большой грузоподъемности, движение которых без усилителя рулевого привода невозможно, обычно применяют дополнительный, аварийный привод насоса от электродвигателя

Он автоматически включается при аварийной остановке двигателя автомобиля.Техническое состояние механизма рулевого управления оказывает существенное влияние на безопасность движения автомобиля, поэтому правильной эксплуатацией механизма рулевого управления и своевременному регулированию необходимо уделять самое серьезное внимание. Не допускается, к примеру, эксплуатация автомобиля, если свободный ход рулевого колеса превышает 25° В этом случае эксплуатация автомобиля затруднена и износ деталей механизма рулевого управления значителен.Для повышения надежности и упрощения обслуживания элементов механизма рулевого управления конструкция привода предусматривает частичное или даже полное отсутствие регулировок шарнирных узлов рулевого привода

Детали механизма рулевого управления изготовляются с большой точностью и подвергаются термообработке.

Устройство рулевого управления

Рулевое управление  — одна из систем управления механического транспортного средства, с помощью которой осуществляется его движение в заданном направлении. Рулевое управление состоит из двух основных групп элементов — рулевого механизма и рулевого привода.

В состав рулевого механизма входят следующие элементы:

• рулевое колесо
• рулевая колонка
• рулевая передача (рулевой механизм)

В состав рулевого привода входят:

• рулевые тяги
• маятниковые рычаги
• рычаги поворотных цапф

Конструкция рулевого колеса как элемента рулевого управления за многие годы существования автомобильного транспорта не претерпела существенных изменений, за исключением количества и расположения спиц, покрытия рабочей поверхности, а также размещения на нем некоторых элементов управления другими системами (звуком в салоне, кондиционером и т.п.).

Рулевая колонка, напротив, постоянно совершенствуется в плане обеспечения комфортности на рабочем месте водителя, а также травмобезопасности и защиты от несанкционированного использования. Так, рулевые колонки современных автомобилей могут иметь механизм регулирования по высоте, углу наклона рулевого колеса, легкодеформируемые или срезаемые элементы в их креплении. При этом вал рулевой колонки состоит из нескольких элементов, соединенных, как правило, карданными шарнирами или эластичными муфтами. Кроме того, вал может иметь телескопическую конструкцию для обеспечения возможности регулирования положения рулевого колеса по высоте и травмобезопасности. Травмобезопасность может быть обеспечена также путем изготовления вала с деформируемыми вставками или вала, состоящего из двух отдельных частей, имеющих поводковую связь.

Основными видами рулевых передач, применяемых на современных автомобилях, являются передачи с вращательным и поступательным движением выходного звена. Передачей с поступательным движением выходного звена является реечная рулевая передача. Передача с вращательным движением выходного звена (кривошипная) изготавливается, как правило, двух типов: глобоидальный червяк—ролик и винт—гайка—рейка—сектор.

Тип рулевого привода зависит в основном от вида применяемой рулевой передачи и конструктивных особенностей подвески. В случае применения реечных рулевых передач привод состоит из рулевых тяг, непосредственно воздействующих на рычаги поворотных цапф. При применении кривошипных передач и зависимых подвесок колес управляемой оси используется привод, состоящий из продольной и поперечной рулевых тяг и двух рычагов поворотных цапф. При независимой подвеске в системе привода используют маятниковый рычаг, связанный тягой с рулевой сошкой, а также отдельные рулевые тяги для управляемых колес по обоим бортам транспортного средства.

Если в транспортном средстве имеется значительное расстояние между рулевой передачей и рычагом поворотной цапфы (например, в автобусах с большим передним свесом, а также в автомобилях, оборудованных несколькими управляемыми осями), в систему привода вводят промежуточный маятниковый рычаг, позволяющий уменьшить общую длину рулевой тяги и таким образом увеличить ее жесткость и устойчивость при восприятии сжимающих усилий.

Совместимость рулевых стаканов и рулевых колонок велосипеда

Изначально рулевые колонки, в зависимости от своего типа, вставляются исключительно в совместимые с ними рулевые стаканы. На практике же вся разница сводится к двум типам рулевых стаканов рамы: обычному или же интегрированному

Важно запомнить, что два этих случая не совместимы между собой и под каждый необходимо подбирать рулевую колонку исключительно своего типа. Таким образом:

1. В интегрированный рулевой стакан рамы устанавливается только интегрированная рулевая колонка (is, integrated) и ничего больше.
2. Во все прочие стаканы (не интегрированные) можно установить рулевую колонку оставшихся форматов, а именно: резьбовую (threaded), безрезьбовую стандартную (threadless, aheadset) или же безрезьбовую полуинтегрированную (threadless, zaero stack).

Зная тип рулевого стакана рамы (один из двух перечисленных), совместимая рулевая колонка подбирается уже по размеру диметра отверстия трубы рулевого стакана и обычно не представляет никакой сложности. Искомый диаметр можно узнать либо из спецификации к своей раме (если таковая имеется); либо же измерив расстояние вручную, например штангенциркулем. В простом случае достаточно будет лишь подобрать рулевую колонку на основе полученных (стандартных) размеров стакана.

Однако бывают сложные случаи и различные исключения, когда можно установить рулевую колонку нестандартного или несовместимого размера в имеющийся рулевой стакан

Для этого существует золотое правило, с которым исключается ошибка: важно, чтобы размер рулевой колонки был равен диаметру стакана, или же был меньше. Только в этих случаях гарантируется установка и возможная совместимость

Если рулевая колонка в диаметре меньше отверстия стакана, то существуют специальные переходники для её установки, однако это больше относится к разряду нестандартных решений и подобных вариантов лучше избегать, подбирая рулевую в точности со стаканом рамы.

Для конического рулевого стакана чашки выбираются соответственно по отдельности, например: верхняя чашка будет диаметром 1.1/8″ дюйма, а нижняя чашка диаметром 1.5″ дюйма. Специальными переходниками так же можно установить в обычный рулевой стакан коническую вилку. В этом случае действует тот же принцип: рулевой стакан должен быть больше диаметра вилки. На данный момент есть возможность установки вилки с диаметрами трубы 1.1/8″(сверху)-1.5″(снизу) в рулевой стакан 1.5″ и даже в стакан 1.1/8″ при помощи специфических рулевых-переходников. Впрочем такой нестандартный подход несёт в себе мало практического смысла и не должен применяться в качестве повседневного.

Привод

Привод в конструкции рулевого управления используется для передачи перемещения рейки или сошки на управляемые колеса. Причем в задачу этой составляющей входит изменение положения колес на разные углы. Обусловлено это тем, что колеса при повороте движутся по разным радиусам. Поэтому колесо с внутренней стороны при изменении траектории движения должно поворачиваться на больший угол, чем внешнее.

Конструкция привода зависит от используемого механизма. Так, если на авто используется «шестерня-рейка», то привод состоит всего лишь из двух тяг, соединенных с поворотным кулаком (роль которого выполняет амортизационная стойка) посредством шарового наконечника.

К рейке эти тяги могут крепиться двумя способами. Менее распространенным является жесткая фиксация их болтовым соединением (в некоторых случаях соединение осуществляется через сайлент-блок). Для такого соединения в корпусе механизма проделано продольное окно.

Более распространенный метод соединения тяг – жесткое, но подвижное соединение с концами рейки. Для обеспечения такого соединения на конце обеих тяг сделан шариковый наконечник. Посредством гайки этот шар прижимается к рейке. При передвижении последней тяга меняет свое положение, что и обеспечивает имеющееся соединение.

В приводах, где используется механизм «червяк-ролик», конструкция значительно сложнее и представляет собой целую систему рычагов и тяг, получивших называние рулевой трапеции. Так, к примеру, на ВАЗ-2101 привод состоит из двух боковых тяг, одной средней, маятникового рычага и поворотных кулаков с рычагами. При этом для обеспечения возможности изменения угла положения колеса поворотный кулак крепиться к рычагам подвески при помощи двух шаровых опор (верхней и нижней).

Большое количество составных элементов, а также соединений между ними делает такой тип привода более подверженным износу и возникновению люфтов. Этот факт — еще одна причина отказа от червячного механизма в пользу реечного.

Работа гидроусилителя рулевого привода автомобиля ЗИЛ-4331:

a — нейтральное положение; б — перемещение золотника вправо; в — перемещение золотника влево; 1 и 7 — перепускные клапаны; 2 — сапун; 3 и 4 — сетчатые фильтры; 5 — коллектор; 6 — насос; 8 — предохранительный клапан; 9 и 10 — демпфирующие отверстия; 11 — калиброванное отверстие; 12 — шариковый клапан; 13 — реактивный плунжер; 14 — золотник; 15 — винт механизма рулевого управления; 16 — вал сошки; 17 — картер механизма рулевого управления.

Если водитель перестает поворачивать рулевое колесо, то прекращается и поворот управляемых колес, так как винт перестает вращаться и поступающая в картер механизма рулевого управления жидкость перемешает поршень-рейку с винтом и золотником в исходное среднее положение, при котором прекращается действие жидкости на поршень-рейку.В работе гидроусилителей автомобилей марок «ЗИЛ» и «КамАЗ» много общего, но конструкция гидроусилителя автомобилей марки «КамАЗ» имеет некоторые особенности. Распределитель расположен впереди углового редуктора. В центральном отверстии распределителя размещен золотник, вокруг которого в трех сквозных отверстиях расположено по два цилиндра с центрирующей пружиной между ними, а в трех глухих отверстиях расположено по одному плунжеру с пружиной. Наличие трех плунжеров в глухих отверстиях объясняется следующим. Жидкость, находящаяся в корпусе углового редуктора, действует на три торца реактивных плунжеров, находящихся в сквозных отверстиях, а также на кромку сечения винта по месту его уплотнения, а в полости слева под передней крышкой действуют лишь на торцы трех плунжеров. Чтобы обеспечить одинаковое реактивное усилие на рулевом колесе от давления жидкости при повороте как направо, так и налево со стороны углового редуктора расположены три дополнительных плунжера, общая площадь которых равна площади кромки сечения винта.В одном из плунжеров встроен обратный клапан, который при отказе гидросистемы соединяет между собой магистрали высокого и низкого давления, обеспечивая работу рулевого управления без усилителя. Предохранительный клапан соединяет магистрали нагнетания и слива при давлении жидкости свыше 8 МПа, предохраняя насос от перегрева, а детали от перегрузок. Размещение предохранительного клапана в отдельной бобышке облегчает его регулировку и ремонт.Отдельный гидроусилитель автомобиля МАЗ. Распределитель крепится к корпусу шаровых шарниров и силового цилиндра. Внутри корпуса распределителя имеются три кольцевых канавки: две крайние соединены между собой каналом и с магистралью нагнетания, средняя сообщает магистраль слива с бачком насоса. Две кольцевые канавки золотника соединяются каналами (Одна — с левой, другая — с правой стороны) с реактивными камерами, представляющими собой замкнутую полость. Шаровые пальцы сошки и продольной рулевой тяги закреплены в корпусе шаровых шарниров. Этот корпус фланцем скреплен с корпусом золотника. Шаровые пальцы зажаты пружинами между сферическими сухарями пробкой и регулировочной гайкой. Сухари удерживаются от вращения штифтами, а шаровые пальцы в сухарях могут поворачиваться в некоторых пределах. Внутри корпуса шаровых шарниров в осевом направлении может перемещаться стакан с закрепленным в нем шаровым пальцем сошки. Со стаканом перемещается и золотник, жестко соединенный с ним болтами. На корпус шаровых шарниров навернут силовой цилиндр, в котором помещен поршень со штоком. С одной стороны полость цилиндра закрыта пробкой, а с другой — крышкой. На конце штока имеется головка для его крепления в кронштейне рамы. Полости цилиндра, разделенные поршнем, соединены трубопроводами с каналами в корпусе распределителя, выходящими в полость между кольцевыми проточками. 

Виды рулевого управления

В зависимости от типа редуктора системы, рулевой механизм (система рулевого управления) может быть следующих видов:

• Реечный — самый распространенный вид, используемый в легковых автомобилях. Этот вид рулевого механизма имеет простую конструкцию и отличается высоким КПД.  Недостатки заключаются в том, что этот тип механизма чувствителен к возникающим ударным нагрузкам при эксплуатации в сложных дорожных условиях.
• Червячный — обеспечивает хорошую маневренность автомобиля и достаточно большой угол поворота колес. Этот вид механизма меньше подвержен влиянию ударной нагрузки, но более дорогостоящий в изготовлении.
• Винтовой — принцип работы похож на червячный механизм, однако он имеет более высокий КПД и позволяет создавать большие усилия.

• С гидравлическим усилителем (ГУР). Его основным достоинством является компактность и простота конструкции. Гидравлическое рулевое управление среди современных транспортных средств является одним из наиболее распространенных. Недостатком такой системы является необходимость контроля уровня рабочей жидкости.
• С электрическим усилителем (ЭУР). Такая система рулевого управления с усилителем считается наиболее прогрессивной. Он обеспечивает простоту регулировки настроек управления, высокую надежность работы, экономный расход топлива и возможность управления автомобилем без участия водителя.
• С электрогидравлическим усилителем (ЭГУР). Принцип действия данной системы аналогичен системе с гидравлическим усилителем. Главное отличие заключается в том, что насос усилителя приводится в действие электродвигателем, а не ДВС.

Рулевое управление современного автомобиля может быть дополнено следующими системами:

• Активного рулевого управления (AFS) — система изменяет величину передаточного отношения в зависимости от текущей скорости. Она позволяет корректировать угол поворота колес и обеспечивает более безопасное и устойчивое движение на скользких поверхностях.
• Динамического рулевого управления — работает аналогично активной системе, однако в конструкции в этом случае вместо планетарного редуктора используется электродвигатель.
• Адаптивного рулевого управления для транспортных средств — главной особенностью является отсутствие жесткой связи между рулем автомобиля и его колесами.

Преимущества безрезьбовых рулевых колонок в сравнении

Как известно, безрезьбовые колонки практически полностью вытеснили резьбовые из обихода за последние годы. Сейчас только безрезьбовые рулевые колонки устанавливаются на большинство современных горных (в том числе и профессионального назначения), BMX’ов и даже дорожных и шоссейных велосипедов, и на то есть множество веских и объективных причин:

• Вилки под безрезьбовую рулевую дешевле в производстве, поскольку возможна элементарная подгонка под размер любой имеющейся рамы, тогда как в случае с резьбовой конструкцией шток вилки должен точно соответствовать по высоте конкретному рулевому стакану рамы, жёстко к ней привязываясь.
• Для регулировки или же установки безрезьбовой рулевой колонки требуется набор общедоступных и главное компактных инструментов, в частности шестигранников; тогда как для обслуживая резьбовых рулевых требуются дорогостоящие, редкие и громоздкие ключи, которые затруднительно брать с собой в дорогу. Безрезьбовые рулевые колонки легче и быстрее в установке.
• Безрезьбовые рулевые колонки и вилки значительно легче эквивалентных резьбовых аналогов.
• Вынос безрезьбового варианта надёжнее и более жёстко фиксирует вилку на своём месте, что так же улучшает жёсткость всего механизма и руля в частности.
• На резьбовых рулевых колонках в щели конструкции может попадать вода, со временем вызывая коррозию и преждевременный износ.

Единственным преимуществом резьбовых рулевых колонок можно считать только возможность вертикальной регулировки руля вместе с выносом (часто в таких случаях это единое монолитное исполнение) в широком диапазоне.

Преимущества безрезьбовых рулевых колонок в сравнении

Самой распространённой разновидностью рулевых колонок является резьбовая колонка. Именно такой тип рулевой колонки используются на бюджетных вариантах велосипедов. Ее стоимость не очень высока, она мало весит и имеет несложную конструкцию. Рулевая труба входит в резьбовую колонку с помощью резьбы на верхней чашке и крепится посредством контргайки. Резьбовая рулевая колонка считается не очень надежной из – за наличия соединений и потенциально опасной.

Стандартная рулевая колонка без резьбы (рис. 1) — разновидность рулевой колонки не имеющей резьбы поэтому и получила такое название. Современные, более усовершенствованные модели рулевой колонки, которые используют известные на рынке производители велосипедов. Обе чашки такой рулевой колонки запрессованы в рулевой стакан. В них установлены подшипники, которые по сути располагаются снаружи. Безрезьбовая рулевая колонка велосипеда считается надежнее резьбовой.

В полуинтегрированной рулевой колонке подшипники и чашки расположены в середине рулевой трубы.

Интегрированная модель

В рулевых колонках с интегрированными системами, подшипники находятся прямо в рулевом стакане. Она вообще не имеет рулевой чашки.

Такой способ фиксации надежно крепит рулевую колонку на своем месте.

Размеры рулевых колонок

Стандарты с посадочными размерами рулевая колонка Рулевые стаканы различаются по параметрам. Подбирать эти детали нужно максимально точно, потому что это чревато возникновением люфта во время езды. По размеру рулевые колонки разделяются на: стандартные интегрированные и полуинтегрированные. Каждая из этих категорий имеет свои параметры. Размер стандартных колонок составляет 30 мм, интегрированные колонки выпускаются в следующих размерах 41,1 мм, 41,95 мм и 41,6 мм интегрированные рулевые колонки выпускаются в разных размерах от 41,35 мм до 55,9 мм.

Стандарты — что это и зачем

Многие производители устанавливают свои стандарты рулевых колонок велосипеда. В некоторых случаях это делается с целью установки защиты на своё творение и сохранение его уникальности. Другие варианты являются новаторскими нововведениями, которые не удостоились общественного признания. Очень редко среди подобных моделей встречаются действительно интегрированные варианты. Зато сплошь и рядом встречаются многочисленные интерпретации классических моделей.

Чтобы понять суть таких стандартов, ознакомимся с некоторыми из них:

1. Campagnolo выпускает полуинтегрированные стандартные модели, в которых установлены конической формы подшипник и чашка. Чтобы установить такую деталь, необходимо подвергать раму специальной обработке.
2. Модели от Perdido отличаются от ZeroStack (стандартные полуинтегрированные) всего лишь на 4 мм.
3. Columbus — это, по сути, тот же классический Aheadset, но с другим диаметром, который делает эту продукцию уникальной.
4. Onepointfive Standard подходит для широкой трубки, используется в экстремальных видах спорта.

Теперь вы знаете немного больше об устройстве своего двухколёсного транспорта и сможете выполнить профилактику или ремонт механизма, который отвечает за управление велосипедом. Даже типы рулевых колонок велосипеда теперь вам знакомы, поэтому при выборе новых комплектующих для рулевого механизма у вас проблем также не возникнет.

Рулевой механизм

Предназначен для преобразования вращения вала рулевой колонки в поступательные движения элементов привода.

Наибольшее распространение на легковых автомобилях получили механизмы типа «шестерня-зубчатая рейка». Ранее же использовался еще один вид – «червяк-ролик», который сейчас в основном используется на грузовых авто. Еще один вариант для грузовиков – «винтовой».

«шестерня-рейка»

Распространение тип «шестерня-рейка» получил благодаря сравнительно простому устройству рулевого механизма. Состоит этот конструктивный узел из трех основных элементов – корпус, в котором размещается шестерня и перпендикулярно ей – рейка. Между двумя последними элементами имеется постоянное зубчатое зацепление.

Работает этот вид механизма так: шестерня жестко связана с рулевой колонкой, поэтому она вращается вместе с валом. Из-за зубчатого соединения вращение передается на рейку, которая при таком воздействии смещается внутри корпуса в ту или иную сторону. Если водитель вращает рулевое колесо влево, взаимодействие шестерни с рейкой приводит к тому, что последняя перемещается вправо.

Зачастую на авто применяются механизмы «шестерня-рейка» с фиксированным передаточным числом, то есть диапазон поворота рулевого колеса для изменения угла колес одинаков при всех их положениях. Для примера, предположим, что для поворота колес на угол 15° необходимо сделать 1 полный оборот руля

Так вот, неважно, в каком положении находятся управляемые колеса (крайнее, прямолинейное), для поворота на указанный угол придется сделать 1 оборот

Но некоторые автопроизводители устанавливают на свои авто механизмы с меняющимся передаточным числом. Причем достигается это достаточно просто – изменением угла положения зубьев на рейке в определенных зонах. Эффект от этой доработки механизма такой: если колеса стоят прямо, то для изменения их положения на те же 15° (пример) требуется 1 оборот. Но если они находятся в крайнем положении, то из-за измененного передаточного числа, колеса повернуться на указанный угол уже через пол-оборота. В результате диапазон поворота руля «от края до края» значительно меньше, чем в механизме с фиксированным передаточным числом.

Рейка с переменным передаточным числом

Помимо простоты устройства тип «шестерня-рейка» используется еще потому, что в такой конструкции возможна реализация исполнительных механизмов гидроусилителя (ГУР) и электроусилителя (ЭУР), а также электрогидравлического (ЭГУР).

«червяк-ролик»

Следующий тип – «червяк-ролик», менее распространен и на легковых авто сейчас практически не используется, хотя его можно встретить на автомобилях ВАЗ классического семейства.

В основе этого механизма положена червячная передача. Представляет червяк собой винт с резьбой особого профиля. Этот винт располагается на валу, соединенном с рулевой колонкой.

С резьбой этого червяка контактирует ролик, соединенный с валом, на который посажена сошка – рычаг, взаимодействующий с элементами привода.

Червячный рулевой механизм

Суть работы механизма такова: при вращении вала, винт вращается, что приводит к продольному перемещению ролика по его резьбе. А поскольку ролик установлен на валу, то это смещение сопровождается поворотом последнего вокруг своей оси. Это в свою очередь приводит к полукруговому движению сошки, которая и воздействует на привод.

От механизма типа «червяк-ролик» на легковых авто отказались в пользу «шестерни-рейки» из-за невозможности интегрировать в него гидроусилитель (на грузовых авто он все же имелся, но исполнительный механизм был вынесенным), а также достаточно сложной конструкции привода.

Винтовой тип

Конструкция винтового механизма – еще сложнее. В ней также имеется винт с резьбой, но контактирует он не с роликом, а со специальной гайкой, на внешней стороне которой нанесен зубчатый сектор, взаимодействующий с таким же, но сделанным на валу сошки. Также существуют механизмы с промежуточными роликами между гайкой и зубчатым сектором. Принцип же действия такого механизма практически идентичен червячному – в результате взаимодействия вал проворачивается и тянет сошку, а та в свою очередь – привод.

Винтовой рулевой механизм

На винтовой механизм можно установить гидроусилитель (гайка выполняет роль поршня), но на легковых авто он не применяется из-за массивности конструкции, поэтому и используется он только на грузовиках.

Устройство разновидностей

Существует несколько разновидностей конструкции рулевых колонок:

Резьбовые (threaded)

Наиболее часто встречаются на бюджетных моделях велосипедов. Несложная по конструкции и дешёвая, поэтому используется довольно давно, около 10 лет. Однако минусом такой разновидности является недолговечность и сложная настройка. На верхней чашке присутствует резьба, а крепление рулевой трубы осуществляется за счёт контргайки.

Имеет следующие вариации размеров:

• 1″ – с диапазоном внешнего диаметра чашек 30-30.8 мм.;
• 1.1/8″ – с внешним диаметром чашек 34 мм.;
• 1.1/4″ – с внешим диаметром чашек 37 мм.

Безрезьбовые (threadless)

Также имеют и другое название, связанное с брендом компании Aheadset, которая впервые его представила. Конструкция не предусматривает резьбу и не нагружает себя фиксацией вилки. Рулевая колонка включает в себя чашки – нижнюю и верхнюю, которые запрессованы в стакан рамы. После чего устанавливается подшипник, который накрывается кольцом для качения. Конструкция начинается с установки постановочных колец и выноса, после чего фиксируют рулевую трубу. Такое сочетание называют неинтегрированными системами.

Безрезьбовые подразделяются на стандартные, полуинтегрированные и интегрированные.

Стандартные (EC, aheadset)

Имеет следующие вариации размеров:

•  0.833″ – (EC32) с внешним диаметром чашек 32.7 мм.;
• 1″ – (EC30) с внешним диаметром чашек 30.2 мм.;
• 1.1/8″ – (EC34) с внешним диаметром чашек 34 мм.;
• 1.1/4″ – (EC37) с внешним диаметром чашек 37 мм.;
• 1.5″ – (EC49) с внешним диаметром чашек 49.7 мм.;
• 2.21″ – (EC56) с внешним диаметром чашек 56 мм.

Полуинтегрированные (ZS, zerostack)

Этот вид включает в комплект подшипники (различной комбинации, чаще промышленного типа) и чашки, которые целиком погружаются внутрь стакана. Снаружи наблюдаются только пыльники. Конструкция довольно сложная плюс имеет высокую стоимость, но такое сочетание считается наилучшим, так как полностью скрыта в стакане, благодаря чему высоту руля можно регулировать.

Имеет следующие вариации размеров:

• 1.1/8″ – (ZS41 и ZS44) с внешним диаметром 41.3 и 44 мм. соответственно;
• 1.5″ – (ZS49) с внешним диаметром 49.7 мм.;
• 2.21″ – (ZS56) с внешним диаметром 56 мм.

Интегрированные (IS, integrated)

Данный вариант отличается отсутствием чашек. Подшипники (применяют только промышленные) установлены в стакан, поэтому не образуются канавки качения. Кажется, что механизм весьма прост, но в обслуживании и выборе размера зачастую возникает масса вопросов.

Имеет следующие вариации размеров:

• 1″ – (IS38) с внешним диаметром 38 мм.;
• 1.1/8″ – (IS41, IS42 и IS47) с внешним диаметром 41.3, 41.8 и 47 мм соответственно;
• 2.05″ – (IS52) с внешним диаметром 52 мм.

Заключение

В целом механизм является достаточно надежным узлом, не требующим никакого обслуживания. Но при этом эксплуатация рулевого управления автомобиля подразумевает проведение своевременной диагностики для выявления неисправностей.

Конструкция этого узла состоит из множества элементов с подвижными соединениями. А где такие соединения есть, со временем из-за износа контактирующих элементов, в них появляются люфты, которые в значительной мере могут повлиять на управляемость авто.

Сложность диагностики рулевого управления зависит от его конструктивного исполнения. Так в узлах с механизмом «шестерня-рейка» соединений, которые необходимо проверять не так уж и много: наконечники, зацепление шестерни с рейкой, карданы рулевой колонки.

А вот с червячным механизмом из-за сложной конструкции привода точек диагностики значительно больше.

Что касается ремонтных работ при нарушении работоспособности узла, то наконечники при сильном износе просто заменяются. В рулевом механизме на начальном этапе люфт удается убрать регулировкой зацепления, а если это не помогло – переборкой узла с использованием ремкомплектов. Карданы колонки, как и наконечники – просто заменяются.