Назва рульового механізму "рульова рейка" походить від назви механізму "шестерня - рейка". Механізм цього типу найчастіше застосовується при конструюванні сучасних передньопривідних автомобілів.

Історія впровадження рульової рейки

Існує помилкова думка, що рульова рейка - це найсучасніша конструкція рульового управління, однак це не зовсім так. На багатьох перших автомобілях кінця 19 століття використовувалася саме така конструкція, на початку 20 століття "шестерня-рейка" використовувалася, наприклад,. Історично так склалося, що в 20 столітті звичайна рульова рейка на легковому транспорті поступилася місцем черв'ячним механізмам і іншим більш складних конструкцій. Але, як відомо все нове - добре забуте старе, в кінці 20-го століття конструктори знову повернулися до використання рульової рейки, так як ця конструкція найкраще підходила для. Насправді ці три конструкторських рішення досить тісно пов'язані історично і покликані вирішити одне спільне завдання - зробити автомобіль простіше і доступніше. Таке конструкторське рішення виявилося досить вдалим, і управління колесами на основі рейкової передачі на сьогоднішній день отримало найширше розповсюдження в легкових автомобілях. Яку роль в цьому завданні грає рульова рейка, як вона влаштована і як працює стає зрозуміло після ознайомлення з її конструкцією.

Пристрій рульової рейки

Рейка пов'язана з керованими колесам за допомогою рульових тяг і наконечників і вдає із себе зубчасту передачу. Шестерня, закріплена на рульовому валу, входить в зачеплення з зубцями на рейці. При повороті керма навколо своєї осі шестерня рульового вала зрушує рейку в відповідну обертанню сторону. У свою чергу рейка через шарніри і тяги повертає керовані колёса.В даний час більшість рульових рейок має механізми, що полегшують обертання рульового колеса, особливо в ті моменти, коли автомобіль стоїть на місці. Одним і найпоширеніших пристроїв є гідропідсилювач. До звичайної рейці додається виконавчий механізм з розподільником і насос. Насос, що приводиться ременем від колінчастого вала, засмоктує з гідравлічну рідину і подає її під високим тиском в 50-100 атм в золотниковий розподільник. Принцип дії розподільника полягає у відстеженні зусилля, що додається до керма і при його появі - допомагати водієві обертати кермо. Основа розподільника - стежить пристрій - торсіон, в рульовому валу. Коли кермо знаходиться в спокої, торсіон НЕ закручений, дозуючі канали розподільника закриті, а масло без всякого зусилля йде назад в розширювальний бачок. Коли водій починає обертати кермо, торсіон закручується тим сильніше, чим більше зусилля до обертання керма докладає водій. У свою чергу закручений торсіон за допомогою золотника і системи каналів направляє рідину в виконавчий пристрій. Залежно від того, в який бік закручений торсіон, тиск подається або за поршень виконавчого пристрою, або до нього. Поршень жорстко закріплений на рейці і за допомогою цього тиску масла допомагає обертати колеса в потрібну сторону. Також в системі передбачений запобіжний клапан. Якщо колеса повернені до упору, він відкривається і скидає надлишковий тиск назад в бачок.Такім чином досягається суттєве полегшення обертання керма і послаблюється передача ударів від коліс на баранку.К недоліків прийнято відносити втрату чуйності і інформативності рульового управління, брак реактивного зусилля на кермі, яке досвідченим водіям і професійним гонщикам допомагає відчувати машину і проходити повороти на максимально можливій швидкості. Але насправді систему можна налаштувати практично під будь-які вимоги, просто абсолютній більшості споживачів набагато важливіше комфорт і безпеку. Ці слова підтверджують деякі моделі BMW 3-ї серії, де настройка рульового управління здатна задовольнити навіть найвищі вимоги гонщиків і не дати приводу журналістам в черговий раз дорікнути конструкторів в низькій інформативності рульового управління. Система гідропідсилювача в цілому досить надійна, обслуговування зазвичай зводиться лише до регламентної заміни приводного ременя і контролю рівня робочої гідравлічної рідини в бачку. Незважаючи на високу надійність, ущільнювачі (сальники) рульової рейки нерідко втрачають герметичність, і через них починається витік робочої рідини ГУР. Найчастіше причиною служить забруднення і корозія рейки через розрив пиляків і зносу сальників.

Рульова рейка з електрогідравлічним підсилювачем керма (Егурен)

Електрогідравлічні системи рульового управління з підсилювачем, іноді звані «гібридними» системами, використовують таку ж гідравлічну технологію як і в стандартній системі ГУР. Різниця в тому, що насос, який створює тиск рідини, наводиться в рух не ременем від двигуна автомобіля, а окремим електродвігателем.Первие експерименти зі створення схожих систем проводила корпорація Форд в 1965 році. Перший серійний автомобіль з Егурен - Toyota MR2. У ньому через нетрадиційного розташування мотора (за спиною водія), конструктори замінили дуже довгі шланги ГУР звичайними проводами, які повинні були проходити майже через всю машіну.Позже Егурен використовували на деяких своїх моделях більшість автовиробників, з його допомогою легко забезпечити залежність інтенсивності від швидкості руху автомобіля. Чим більше швидкість, тим менший тиск створює електронасос, тим самим підвищується чуйність рульового управління і досягається економічність.

Рульова рейка з електропідсилювачем (ЕУР)

Електропідсилювач керма в даний час набирає популярність серед автомобілів практично будь-якого класу. Пристрій електричного підсилювача залежить від його моделі і виробника, але основний принцип полягає в дооснащення звичайного механізму рульової рейки електричним двигуном і особливою системою управління цим двигуном. Найчастіше двигун розташовують на рульовому валу, але на важких автомобілях двигун може бути розташований і на самій рейці. Ніякої гідравліки немає. На скручують торсіони стежить устрою (той же принцип роботи, що і на на рейці з ГУР) коштує електронний датчик, і за його сигналом блок управління подає струм потрібної величини на електромотор. Величина зусилля коригується блоком управління на підставі свідчення різних датчиків (датчик швидкості, прискорення, кута повороту коліс і т.д.)

Переваги та недоліки рульової рейки

Переваги рейкового рульового механізму.

Простота і компактність конструкції,

Механізм з невеликою кількістю тяг і шарнірів не вимагає частого обслуговування,

Невелика вага,

Хороша точність управління за рахунок високої жорсткості і малих люфтів,

Хороший самовозврат керма в нейтральне положення,

Невелика вартість,

Недоліки рейкового рульового механізму.

Конструкція добре передає удари від дорожніх нерівностей на кермо,

Конструктивна схильність до прояву стукотів в рейці,

Часто вимагає підтяжки або ремонту на відносно невеликих пробігах,

Конструкція механічно обмежена застосуванням в основному на легких автомобілях з незалежною підвіскою керованих коліс.

Недоліком можна вважати ймовірність виникнення збоїв в програмах управління, що теоретично може призводити до раптового ривка керма в якусь сторону. Правда, з подібною проблемою за всю світову історію використання електропідсилювач, судячи по згадках в пресі, стикалися тільки користувачі продукції ВАЗ.