Рулевой наконечник: принцип работы, конструкция и диагностика
Наконечники поперечной рулевой тяги: почему от них зависит ваша безопасность
Вышедшие из строя наконечники поперечной рулевой тяги не только снижают комфорт передвижения на автомобиле, но также могут представлять реальную угрозу безопасности. Давайте вместе посмотрим на то, какие сюрпризы может преподнести одна из самых простых конструкций в автомобиле, почему при выявлении неисправности ее ремонт лучше доверить профессионалам, как определить поломку, и стоит ли сразу менять рулевой наконечник при первых признаках повреждения?
Если утрировать, то можно сказать, что по крайней мере одна ось автомобиля должна быть управляемой, чтобы машина могла менять направление, то есть рулиться. А поскольку колеса автомобиля к тому же еще и пружинят, передача усилия на рулевой механизм является не совсем простой задачей, одним из важнейших звеньев для решения которой стал такой элемент, как наконечник рулевой тяги:
Без этого небольшого, но важного элемента тяги ничего работать не будет
Для чего нужен наконечник рулевой тяги?
Когда водитель с комфортом поворачивает руль, он управляет рулевым механизмом, который преобразует это вращательное движение в линейное, поворачивая передние колеса в нужном направлении. Проблема заключается в том, что рулевой механизм надежно соединен с кузовом, но колеса упруго подвешены и пружинят на неровностях, слегка смещаясь не только вверх и вниз, но вперед и назад в зависимости от конструкции шасси. Так как же имеющие возможность двигаться в трех направлениях пространства колеса стабильно и точно соединяются с рулевым механизмом?
Ответ на вопрос дает человеческое тело, в частности тазобедренный и плечевой суставы. Они работают как шаровой тип шарнира, состоящий из сферической части и его полукруглого гнезда, между костными образованиями которых находится небольшое количество так называемой синовиальной жидкости, выполняющей роль смазки, снижающей трение.
Из природы гениальный элемент биомеханики был позаимствован инженерами
Точно по такому же инженерному принципу построен и наконечник рулевой тяги, который состоит из металлического стержня с нарезанной на нем резьбой и шарнира с другой стороны. Элемент располагается на звене между рулевым механизмом, рулевой тягой и поворотным кулаком колеса:
Это обеспечивает постоянное расстояние между направляющей частью рулевого механизма и рычагом рулевого управления поворотной оси и, следовательно, точное соблюдение колейности.
Обязательно исполнение условия: свобода передвижения наконечника поперечной рулевой тяги.
Вот как схематически выглядит реечный рулевой механизм:
Руль (1); Рулевой вал (2); Рейка и шестерня рулевого вала (3); Рулевая тяга (4); Ступица или поворотный кулак (5)
В зависимости от конструкции рулевая тяга может иметь рулевые наконечники с обоих ее концов либо резьбовое окончание с одной стороны и рулевой наконечник с другой
Цитата (подробнее здесь: Что такое реечное рулевое управление – простыми словами https://1gai.ru/publ/521525-chto-takoe-reechnoe-rulevoe-upravlenie-prostymi-slovami.html):
«Это простая, но эффективная система, которая не имеет недостатков, присущих винтореечному типу привода передних колес. В свою очередь, винтореечный тип обычно добавляет больше веса автомобилю, требует больших усилий при управлении автомобилем и зачастую обладает «мертвой зоной» в центральной части. В наши дни последний тип рулевого управления обычно используется на более громоздких и менее быстрых транспортных средствах – грузовиках и автобусах».
Наконечник рулевой тяги в разрезе:
Шаровой палец (1); Грязезащитный колпачок (2); Корпус шарнира (3); Вкладыш (4); Пружина (5); Заглушка (6)
Из-за чего изнашивается наконечник рулевой тяги?
Не поворачивайте колеса, когда автомобиль стоит!
В прошлом, когда не у каждого автомобиля была система гидравлического усиления руля, ни у кого из водителей не возникало даже желания поворачивать колеса в тот момент, когда автомобиль стоит. Во-первых, это очень непросто. А во-вторых, руль приходится проворачивать с таким усилием, что кажется, какой-то элемент рулевого вот-вот сломается.
Запомните, что разрушительные силы в современных автомобилях при таких стоячих маневрах даже выше, чем раньше, поскольку автомобили стали тяжелее, а шины шире.
При этом возникают усилия, соответствующие весу до 1 тонны (!) при каждом движении рулевого механизма. В таких обстоятельствах почти чудо, что относительно небольшое звено вроде конечного шарнира выдерживает подобные перегрузки. Но все равно, примерно через 100.000 км пробега шарниры лучше проверить – возможно, один из них уже вышел из строя и необходима замена.
Совет
Вспомните то, чему учили вас в автошколе: вращаем руль, только когда автомобиль движется.
Проверяйте пыльники на наконечниках тяг!
Наконечник, а в особо сложных случаях и рулевую тягу можно уничтожить, наехав на препятствие. Камень на дороге, бревно или яма – неважно, исход может быть один – погнутая тяга или вышедший из строя ее наконечник.
Эксперт «Техсервис СПА» Даниил Севастьянов советует проводить диагностику чаще:
Как самостоятельно выявить поломки конца рулевой тяги
Для этого нужно внимательно присмотреться к автомобилю, отмечая его нестандартное поведение. В первую очередь обратить внимание на то, что:
— автомобиль может непредсказуемо вести себя в полосе движения (заметны рысканья, увод в сторону)
— заметен повышенный износ шин (даже с выставленным в норму сход/развалом)
— появляется люфт рулевого колеса
— руль сложнее вращать
— возможно появление вибрации на рулевом колесе
Эти симптомы параллельно могут сопровождаться шумовыми эффектами:
— слышен негромкий частый стук при езде по мелким неровностям дороги или при преодолении «лежачего полицейского»
— аналогичный стук может быть слышен при повороте колес (с одной или с обеих сторон)
Важно!
На самом деле все вышеописанные симптомы могут проявляться и при других неисправностях рулевого управления и подвески. Но это не говорит о том, что при их выявлении вы не должны отправиться в автосервис на диагностику.
Самостоятельная диагностика неисправности наконечника рулевой тяги
Чтобы убедиться, что проблема именно в вышеназванной детали, можно воспользоваться «дедовским», проверенным способом. Для этого нужна смотровая яма и ваша машина.
1. Заезжаем на смотровую яму
2. Беремся рукой за тягу близко к наконечнику. Начинаем раскачивать шарнир вверх-вниз. Небольшое «подпружиненное» сопротивление – это норма, пружина отрабатывает. А вот значительный люфт – плохой признак. Его быть не должно, также как и зазоров в наконечнике.
3. При попытке провернуть тягу вокруг оси, если она идет за вашим кулаком легко, скорее всего, наконечник уже «закончился». Точно пора ехать в мастерскую.
Почему лучше не менять наконечник своими силами?
Пример самостоятельной замены рулевого наконечника. Видео взято с YouTube-канала «Sergey Dubkovskiy»
Наконечники рулевой тяги являются частью рулевого управления, и, по нашему мнению, с ним должен работать только обученный персонал. Любая ошибка при разборке/сборке с вашей стороны может в дальнейшем привести к ДТП!
Проблемы могут начаться уже во время снятия прикипевшего болта или гайки. Нередко ржавую гайку невозможно стронуть даже ключом с большим рычагом. В этом случае помогает только хорошее средство для удаления ржавчины, многократное распыление и терпение.
Ни при каких обстоятельствах резьба не может подвергаться механической термической обработке сварочной горелкой – она становится хрупкой и в процессе эксплуатации может сорваться!
Следующая опасность скрывается в применении ударных инструментов. Нельзя пытаться сбить палец наконечника тяги! Рулевой механизм, несмотря на то что он сделан из стали, – вещь деликатная. Из-за ударов могут овализироваться посадочные места, крепление с этого момента не будет надежным. Для этой деликатной процедуры используется съемник для выпрессовки пальца наконечника из рычага.
Поэтому необходимо использование только специальных съемников.
К другим подводным камням относится установка. Конический штифт, а также его посадочное место в рычаге рулевого управления должны быть чистыми и без смазки.
Резьба не должна быть замятой.
Очень важно: после работ всегда требуется выставление соосности колес. Это единственный способ обеспечить соблюдение заданных значений, необходимых для оптимальной управляемости и износа шин.
И наконец выбирайте оригинальные каталожные запчасти, которые по номеру подходят именно для вашей модели автомобиля. Конструкций тяг и наконечников много, можно легко ошибиться, приобретая запчасть «на глаз».
Цены на работу составляют порядка 1000-1.500 рублей:
Видео взято с YouTube-канала «Роман Романов.»
Как выявить неисправность или износ рулевых наконечников?
За поворот передних колес автомобиля отвечает рейка либо редукторный механизм. Агрегат одновременно передает усилие обоим поворотным кулакам посредством тяг с шарнирами на концах. Эти 2 детали являются слабым звеном системы управления – срок службы составляет 20–80 тыс. км в зависимости от марки машины и условий эксплуатации. Автолюбителям стоит научиться вовремя различать признаки неисправности рулевых наконечников, поскольку их техническое состояние напрямую связано с безопасностью пассажиров.
Конструкция рулевой тяги
Чтобы самостоятельно определять степень изношенности наконечников, нужно хотя бы в общих чертах понимать их устройство. Тяга представляет собой металлический стержень с резьбой на одном конце и шарниром – на другом. Резьбовая часть служит для соединения с рейкой либо редуктором, а шаровой палец вставляется в проушину поворотного кулака и фиксируется гайкой.
Износ рулевых наконечников подразумевает выработку самого шарнира, состоящего из таких деталей:
Примечание. В зависимости от конструкции тяг для конкретной марки автомобиля металлический стержень может быть приварен к корпусу шарнира или прикручен на резьбе.
Пластиковый вкладыш позволяет шаровому пальцу вращаться в разных направлениях, а пружина выбирает люфт, появляющийся в процессе эксплуатации. Когда выявляется неисправность рулевых наконечников, то обычно детали идут под замену, желательно – парой. Существуют и разборные конструкции шарниров, позволяющие менять истертую вставку, но они ненадежны в эксплуатации.
Причины износа шарниров
В процессе эксплуатации рабочая пара наконечника (пластмассовая вставка и шаровой палец) испытывает нагрузки со стороны рулевой рейки, которая тянет или толкает поворотный кулак в зависимости от направления движения автомобиля. Другая разновидность нагрузок воздействует на элемент со стороны колеса, попадающего на неровности дорожного полотна.
В первом случае усилие прилагается перпендикулярно оси шарового пальца и действует на излом, во втором силы стремятся выдернуть деталь из гнезда. Есть и третий вид нагрузки – сила трения, возникающая в узле при повороте колес. Поскольку палец жестко закреплен в проушине кулака гайкой, он проворачивается внутри пластиковой втулки и трется о ее стенки.
Из-за воздействия указанных нагрузок шарнирное соединение изнашивается следующим образом:
Важный момент! У шарнирных соединений есть внешний враг, значительно снижающий ресурс рабочей пары. Это пыль и влага, проникающая между трущихся поверхностей в результате разрыва верхнего резинового чехла.
Подобные дефекты нужно выявлять своевременно, иначе поврежденный наконечник быстро придет в негодность.
В автомобилях, оборудованных двухрычажной передней подвеской, иногда возникает поломка, не связанная с работой шарнира. Поскольку тяга расположена низко, при неаккуратной езде по плохим дорогам металлический стержень может согнуться от удара о камень или другое препятствие. При этом стук не возникает, но наблюдаются другие признаки, описанные далее.
Симптомы неисправностей
Если не обращать внимания на износ наконечников рулевых тяг, то шаровой палец разболтается и выскочит из гнезда на первом приличном ухабе. Чем это чревато, долго пояснять не нужно: колесо станет неуправляемым, а водитель потеряет контроль над машиной. Как определить, что с шарнирами возникли проблемы и требуется проверка ходовой части авто:
Примечание. К сожалению, подобные признаки наблюдаются не только в результате неполадок рулевой рейки, но и в результате износа подшипника поворотной сошки и маятника. Точный результат покажет проверка, выполняемая сотрудниками автосервиса или самостоятельно в гаражных условиях.
Если вы обнаружили на собственном автомобиле один из перечисленных симптомов, не следует тянуть с диагностикой. Особенно если наконечники отслужили более 40 тыс. км пробега. Для выполнения проверки потребуется смотровая канава, вывешивание автомобиля на домкрате не даст возможности раскачивать тягу в нужном направлении.
Чтобы самостоятельно проверить рулевые наконечники, воспользуйтесь пошаговой инструкцией:
Совет. Раскачивая тягу, не перепутайте люфт шарнира со свободным ходом рулевой рейки или разбитым подшипником маятника.
Для проверки целостности пыльников смотровая яма не нужна. Достаточно вывернуть колесо и приподнять машину домкратом. Дырка в резиновом чехле обнаруживается благодаря густой смазке, которая выдавливается изнутри через порыв.
Замена рулевого наконечника тоже не составляет большой проблемы, из специальных приспособлений понадобится только съемник для выталкивания шарового пальца из проушины поворотного кулака. Учтите важный нюанс: после замены тяги обязательно корректируются углы развала – схождения колес. Своими руками регулировку вам не выполнить, так что придется посетить автосервис.
Рулевые наконечники. Часто ли надо менять?
Шарнирный наконечник рулевой тяги служит для подвижного соединения последней с поворотным кулаком. Наконечник является одним из звеньев системы, передающей усилие с рулевого колеса на поворотный кулак и обеспечивающей управление передней осью автомобиля.
Почему Delphi Technologies просто не делаует шарниры на концах рулевых тяг, а устанавливают отдельную деталь? Все дело в том, что именно на этот шаровой шарнир приходятся очень большие нагрузки, возникающие практически при любом маневре автомобиля. Рулевые наконечники по скорости своего износа могут посоперничать с шаровыми опорами и являются самым настоящим расходником. Именно для того, чтобы не менять всю рулевую тягу целиком, и были внедрены съемные наконечники рулевых тяг.
Шарнирный наконечник рулевой тяги служит для подвижного соединения последней с поворотным кулаком. Наконечник является одним из звеньев системы, передающей усилие с рулевого колеса на поворотный кулак и обеспечивающей управление передней осью автомобиля.
Почему Delphi Technologies просто не делаtт шарниры на концах рулевых тяг, а устанавливают отдельную деталь? Все дело в том, что именно на этот шаровой шарнир приходятся очень большие нагрузки, возникающие практически при любом маневре автомобиля. Рулевые наконечники по скорости своего износа могут посоперничать с шаровыми опорами и являются самым настоящим расходником. Именно для того, чтобы не менять всю рулевую тягу целиком, и были внедрены съемные наконечники рулевых тяг.
Особенность износа именно этого узла заключается в том, что здесь на первое место выходит даже не качество дорожного покрытия: ровные европейские или «дырявые» российские дороги — жизнь наконечника тяжела и там, и там. Все дело в том, что эта деталь подвержена большим нагрузкам конструктивно.
Во-первых, длина рулевой тяги, которая обычно и регулируется резьбовой частью наконечника, влияет на схождение передних колес. При небольшом положительном схождении (что является стандартом для массового легкового автомобиля) колеса, стремясь «разойтись», всегда оказывают небольшое давление навстречу друг другу даже при прямолинейном движении машины. Чем выше скорость, тем выше воздействие, которое передается в первую очередь на рулевые наконечники, — сила пусть и невелика, но существует.
Второй конструктивный момент — угол продольного наклона оси поворота колеса (кастор). Велосипедисты и мотоциклисты прекрасно знают, что это такое: ось переднего колеса велосипеда всегда наклонена и, благодаря этому положительному углу, колесо в движении всегда стремится занять прямое, центральное положение.
То же и с машинами. Передние колеса автомобилей обычно имеют небольшой положительный кастор, благодаря чему стремятся в движении занять центральное положение. Все замечали, что если вывернутый руль при движении автомобиля приотпустить, то он стремится повернуться в нейтральное положение. Это и есть работа положительного кастора. Проблема для наконечников в том, что это усилие от колеса, стремящегося отцентроваться, передается в первую очередь именно на рулевой наконечник.
Битва водителя с колесом
Менять! Не дожидаясь беды
Поскольку все вышеуказанные условия суть неотъемлемая часть эксплуатации городской машины в любой стране, то производители уже давно не скрывают, что наконечник — это на 100 % расходный материал. Менять его придется даже самому аккуратному водителю, а конкретные цифры ресурса, конечно, зависят от манеры езды. Тем не менее при периодической диагностике подвески машины следует всегда обращать внимание на состояние рулевых наконечников. Проблема выясняется легко — люфт шарнира говорит о необходимости замены. То же самое и при разрушении резинового пыльника.
Медлить с заменой нельзя. Поскольку шарнир испытывает нагрузки, то при появлении люфта разрушение полимерного вкладыша ускоряется, в результате чего палец шарнира в какой-то момент вылетит из корпуса. Разрушение (обрыв) наконечника, как правило, происходит в движении машины, приводит к уводу автомобиля с траектории, что чревато серьезной аварией с самыми тяжелыми последствиями.
Но и до полного обрыва сам по себе поврежденный рулевой наконечник ухудшает управляемость: люфт рулевого колеса, зигзагообразное движение машины по прямой, плохой отклик на руль — все это негативно влияет на безопасность. Не пренебрегайте своевременной заменой рулевого наконечника и выбирайте качественные детали Delphi Technologies ведь от этого зависит качество рулевого управления, а значит, и ваша безопасность.
Рулевая тяга – ее функции и уязвимости
В конструкции рулевого управления рулевая тяга обеспечивает передачу усилия от поворота руля на поворотные кулаки колес.
Конструктивно рулевая тяга может иметь рулевые наконечники с обоих ее концов, как например, у средней тяги, либо резьбовое окончание с одной стороны и рулевой наконечник с другой. Посредством резьбы, через соединительную втулку, соединяются короткий и длинный рулевые наконечники, образуя регулируемую боковую рулевую тягу.
Шарниры на рулевых тягах (рулевые наконечники) необходимы для того, чтобы все подвижные элементы в рулевом приводе могли свободно, относительно друг друга и кузова, поворачиваться в различных плоскостях.
Рулевой привод в свою очередь, необходим для передачи на управляемые колеса автомобиля усилия от рулевого механизма, при этом обеспечивая поворот на неодинаковые углы.
Так, если оба колеса будут повернуты на одинаковый угол, то внутреннее колесо при этом будет скользить боком (скрестись по дороге) снижая при этом эффективность рулевого управления.
Помимо этого скольжение будет создавать дополнительный нагрев колеса и его износ. Устранить подобный недостаток удается путем поворота внутреннего колеса на больший угол относительно внешнего колеса.
При прохождении поворота каждое колесо идет по своей окружности, отличной от другой, при этом внешнее колесо проходит по большему радиусу, чем внутреннее. При этом центр поворота у обоих колес общий, и внутреннее колесо соответственно нужно повернуть на больший угол, относительно внешнего колеса
. Это достигается особой конструкцией рулевой трапеции, включающей в себя рулевые тяги с шарнирами и поворотные рычаги. Задать необходимый угол поворота колес удается путем подбора угла наклона рулевых рычагов, касательно продольной оси автомобиля и длины рулевых тяг.
Например, после удара о какое – либо препятствие, повлекшее деформацию либо рычагов, либо рулевых тяг, наблюдается недоворот автомобиля в одну из сторон. Другими словами удается развернуться на дороге, скажем в левую сторону, но не удается в правую. Это свидетельствует о том, что от удара заданная геометрия подвески автомобиля нарушена.
Чаще всего в негодность приходят шарниры, а если точнее, резиновый вкладыш, это, кстати, приводит в негодность и все управление. Происходит такое в результате длительной эксплуатации. Вследствие попадания пыли и грязи может также испортиться пыльник рулевой тяги.
Неисправности рулевой тяги
Стуки в подвеске или увеличенный люфт руля, помимо износа других элементов подвески, могут быть следствием предельного износа шарниров рулевых тяг. На разборных рулевых тягах в таких случаях производят их реставрацию, путем замены изношенных деталей или же заменяют рулевые тяги целиком.
Может также наблюдаться тугое вращение рулевого колеса, когда установлены не качественные рулевые тяги, где все элементы шарнирного соединения рулевой тяги сделаны с нарушением заводской технологии или полностью отсутствует смазка.
Чаще всего рулевые тяги выходят из строя при нарушении целостности защитного чехла и попадания влаги и дорожной грязи внутрь соединения.
Поэтому для комфортной и безопасной езды лучшим средством для любого автомобиля будет профилактиктический осмотр ходовой части и рулевых тяг в частности.
Когда нужна замена рулевой тяги?
Информация к размышлению: вы должны знать о том, что самая распространенная и характерная неисправность рулевого привода – выход из строя (износ) шарового шарнира наконечников рулевых тяг.
И еще, некоторые «кулибины», по старой памяти, используют такой метод ремонта, как реставрация рулевых тяг. Это конечно личное дело каждого водителя, но стоит посчитать свои деньги: как долго пройдет отреставрированная рулевая тяга, будут ли соблюдены все заводские параметры при реставрации и сколько денег стоит реставрация.
Не проще ли будет купить заводскую рулевую тягу, благо время дефицита на запчасти давно закончилось. И провести замену рулевой тяги своими руками.
Как мы узнаем о неисправности рулевого управления?
Элементарно. О том, что пора делать диагностику рулевого управления, нам подскажут руки, лежащие на руле и наш слух.
Характерные признаки неисправности рулевого управления в целом:
— различные внештатные стуки – грюки в рулевом управлении;
— характерное биение руля;
ъ- увеличенный люфт руля: люфт при вертикальном покачивании руля, говорит о неисправности подшипника ступицы или шаровой опоры, люфт при горизонтальном покачивании – о неисправности рулевого наконечника;
— рулевое колесо стало туго вращаться;
— автомобиль во время движения начинает менять прямое направление движения. Один из этих признаков присутствует, значит, пора на диагностику рулевого управления.
При диагностике своими силами, или первоначальной диагностике, обратите внимание на следующие характерные моменты:
— перемещение рулевых наконечников вдоль оси пальцев должно быть не более 1,5 мм.
Помощник поворачивает руль, а вы пальцами (наощупь) определяете наличие люфта на шаровых наконечника. Есть люфт или стук – наконечник с шарниром нужно менять.
— Проверить затяжку хомута регулировочной муфты на боковой тяге.
— Проверить исправность (отсутствие механических повреждений) защитных чехлов шарового шарнира наконечника. Трещины и разрыва есть, чехол меняется.