Что такое рулевая трапеция?

Рулевое управление автомобилей с задним и передним приводом несколько отличается, в заднеприводных авто используется рулевой привод, реализуемый в виде так называемой рулевой трапеции. О назначении рулевой трапеции, ее устройстве, принципах работы, а также регулировке и обслуживании читайте в статье.

Назначение рулевой трапеции

Маневрирование автомобиля выглядит довольно просто: управляемые колеса поворачиваются на тот или иной угол, и автомобиль по радиусу (который зависит от угла поворота управляемых колес) изменяет направление своего движения. Однако в действительности это простое действие оказывается не таким уж и простым, и создает массу проблем для конструкторов.

Проблем возникают вследствие того, что управляемые колеса при повороте движутся по разным радиусам: внешнее колесо — по большему, внутреннее колесо — по меньшему. А это значит, что при отклонении обоих управляемых колес на одинаковый угол одно из них катилось бы с проскальзыванием. Такая ситуация ухудшает управляемость автомобиля, так как эффективное сцепление с дорогой имеет только одно колесо (внешнее), а главное — это приводит к интенсивному износу шин управляемых колес.

Решение всех этих проблем одно, и при этом несложное: при повороте автомобиля необходимо обеспечить отклонение управляемых колес на разные углы. Для внешнего колеса угол должен быть меньше (так как оно движется по большему радиусу), а для внутреннего колеса — больше (так как оно движется по меньшему радиусу). На автомобилях с задним приводом (классической компоновки) эта задача решается с помощью особого устройства рулевого привода, который называется рулевой трапецией.

Рулевая трапеция — это общее название рулевого привода заднеприводных автомобилей, такое название возникло из-за характерной конструкции привода и заложенного в него принципа работы.

Конструкция и виды рулевого привода

Устройство привода рулевой рейки

К приводу относятся все элементы, находящиеся между рулевым механизмом и управляемыми колесами. Структура узла зависит от типа используемой подвески и рулевого механизма.

Рулевой привод механизма «шестерня-рейка»

Данный вид привода, входящий в состав рулевой рейки,  получил наибольшее распространение. Он состоит из двух горизонтальных тяг, рулевых наконечников и поворотных рычагов стоек передней подвески. Рейка с тягами соединяется при помощи шаровых шарниров, а наконечники фиксируются стяжными болтами либо при помощи резьбового соединения.

Также следует заметить, что с помощью рулевых наконечников регулируется схождение колес передней оси.

Привод с механизмом типа «шестерня – рейка» обеспечивает поворот передних колес автомобиля на разные по величине углы.

Рулевая трапеция

Рулевая трапеция с разрезной тягой

Рулевая трапеция обычно применяется в рулевом управлении с червячным или винтовым механизмом. Она состоит из:

• боковых и средней тяг;
• маятникового рычага;
• правого и левого поворотного рычага колес;
• рулевой сошки;
• шаровых шарниров.

Каждая тяга имеет на своих концах шарниры (опоры), которые обеспечивают свободное вращение подвижных деталей рулевого привода относительно друг друга и кузова автомобиля.

Рулевая трапеция обеспечивает поворот управляемых колес на разные углы. Нужное соотношение углов поворота осуществляется путем подбора угла наклона рычагов относительно продольной оси автомобиля и длины рычагов.

Исходя из конструкции средней тяги трапеция бывает:

• с цельной тягой, которая применяется в зависимой подвеске;
• с разрезной тягой, используемой в независимой подвеске.

Также она может отличаться по типу расположения средней тяги: перед передней осью либо после нее. В большинстве случаев рулевая трапеция применяется на грузовых автомобилях.

Рулевой наконечник с шаровым шарниром

Шаровый шарнир

Шаровой шарнир сделан в виде съемного наконечника рулевой тяги, в его состав входят:

• корпус шарнира с заглушкой;
• шаровой палец с резьбой;
• вкладыши, которые обеспечивают вращение шарового пальца и ограничивают его перемещение;
• защитный кожух («пыльник») с кольцом для фиксации на пальце;
• пружина.

Шарнир выполняет передачу усилия от рулевого механизма к управляемым колесам и обеспечивает подвижность соединения элементов рулевого привода.

Шаровые опоры воспринимают все удары от неровностей дорожной поверхности и потому подвержены быстрому износу. Признаками износа шаровых опор являются люфт и стук в подвеске при проезде неровностей. В этом случае неисправную деталь рекомендуется заменить на новую.

По способу устранения зазоров шаровые шарниры подразделяются на:

• саморегулируемые – они не требуют регулировок в процессе эксплуатации, а появившийся в результате износа деталей зазор выбирается благодаря поджиманию головки пальца с помощью пружины;
• регулируемые – в них зазоры между деталями устраняет затяжка резьбовой крышки;
• нерегулируемые.

Общее устройство и принцип работы рулевых трапеций

Типичная рулевая трапеция содержит четыре основных компонента:

• Поперечная рулевая тяга;
• Два маятниковых рычага (роль одного из них обычно играет рулевая сошка);
• Две боковых рулевых тяги;
• Два поворотных рычага, жестко соединенных с поворотными кулаками колес.

Все свои свойства рулевая трапеция получает благодаря особенностям ее установки на автомобиль. Поперечная рулевая тяга (ее часто называют средней или центральной) с помощью шаровых шарниров крепится к двум маятниковым рычагам, которые жестко монтируются на лонжероны кузова.

Поперечная рулевая тяга может качаться на маятниковых рычагах (за что они и получили свое название), причем при отклонении тяги в одну или другую сторону она одновременно теряет параллельность с балкой моста (попросту перекашивается). Отклоняясь, поперечная рулевая тяга тянет и толкает боковые рулевые тяги и соединенные с ними поворотные рычаги колес.

Но вследствие перекоса поперечной тяги колеса отклоняются на разные углы: внешнее — на меньший, внутреннее — на больший.

Устройство рулевых трапеций реальных автомобилей несколько более сложное. В частности, боковые тяги всегда имеют составную конструкцию, они включают в себя два рулевых наконечника (один из них длинный — это собственно тяга, и один короткий — рулевой наконечник), соединенных регулировочной муфтой.

Такая конструкция дает возможность изменять длину боковой рулевой тяги, регулируя схождение колес. Обычно муфта разрезная, фиксируется на наконечниках с помощью хомутов. На хвостовиках наконечников, вставляемых в муфту, нарезается правая и левая резьба — такое решение позволяет изменять длину тяги без разборки трапеции, простым вращением муфты.

Все соединения тяг и рычагов рулевой трапеции выполняются шарнирными, причем здесь используются однотипные шаровые шарниры, которые обеспечивают нормальную работу рулевого управления при движении по неровностям дороги.

В типичной рулевой трапеции таких шарниров шесть: по одному для соединения двух боковых тяг с поворотными рычагами колес, по одному для соединения боковых рулевых тяг со своими маятниковыми рычагами, и два для соединения центральной поперечной тяги с обоими маятниковыми рычагами. Таким образом, на каждом маятниковом рычаге установлено сразу по два шарнира.

Важно отметить, что существует несколько типов рулевых трапеций, отличающихся по конструкции. Выше было описано рулевое управление на основе разрезной трапеции с маятниковыми рычагами — именно она получила наибольшее распространение на заднеприводных легковых автомобилях с независимой передней подвеской.

На авто с зависимой подвеской передних колес чаще используются неразрезные трапеции, в которых поперечная рулевая тяга расположена перед или за балкой моста (соответственна, в этих случаях трапеция называется передней или задней). В отдельные группы выделяются рулевые трапеции с ГУР.

Интересно, что описанная выше рулевая трапеция стала использоваться достаточно давно — ее можно найти еще на довоенных автомобилях, и к сегодняшнему дню она претерпела минимум изменений. Однако в настоящее время основная масса легковых автомобилей имеет привод на передние колеса, и в них используются иные конструкции рулевого привода (чаще всего с ГУР в виде рулевой рейки).

Заключение

Рулевой привод является важной частью рулевого управления автомобиля. От его исправности зависит безопасность и комфорт управления автомобилем, поэтому необходимо своевременно проводить техническое обслуживание и менять вышедшие из строя детали.

Признаки износа рулевой трапеции

В предыдущем разделе мы не упоминали такие элементы трапеции, как втулки, а также уплотнительные и защитные элементы из резины. В принципе, любой сложный механизм их имеет, так что нет особого смысла уделять им внимание. Скажем лишь, что резиновые элементы наравне с шарнирами являются как раз теми комплектующими трапеций, из-за которых весь механизм может перестать работать нормально. Обычно автолюбители отмечают такие неисправности:

1. Легкий / слишком тяжелый ход рулевого колеса;
2. Вибрация руля;
3. Люфт руля (колеса не проворачиваются синхронно с рулем);
4. Толчки рулевого колеса при движении автомобиля на разных скоростях;
5. Неравномерный износ шин передних колес.

При регулярном осмотре и обслуживании рулевой трапеции проблемы возникают реже. Впрочем, чем агрессивнее стиль вождения и чем хуже условия езды, тем быстрее трапеция выходит из строя. Кроме того, при сильном износе или же выходе трапеции из строя наблюдается ускоренный износ шин, а также ступичных подшипников.

Как отмечают опытные ремонтники, часто автолюбители обращаются с жалобами на слишком тугой ход рулевого колеса. В большинстве случаев диагностика показывают износ всех шарниров тяг, а также износ втулок. В этом случае приходится менять не отдельные комплектующие трапеции, а сразу весь механизм. Замена трапеции в сборе рекомендована при:

1. Сильном износе пыльников, шарниров и хорошо заметных следах коррозии;
2. При деформации рулевых тяг;
3. При сильном люфте руля (холостом движении рулевого колеса);
4. Толчках, вибрациях и тугом ходе руля.

Повышенный износ рулевой трапеции наблюдается на автомобилях, которые эксплуатируются в тяжелых условиях. Например, при езде по бездорожью или по некачественным дорогам, где транспортное средство часто наезжает на препятствие. В таких условиях серьезно повышается риск того, что рулевая система получит механические повреждение от, например, удара о камень. Автолюбителю достаточно прислушиваться к своим ощущениям. Если управление автомобилем сильно затруднено, он не двигается по прямой, требует серьезных манипуляций с рулевым колесом с приложением больших усилий, а сам рулевой механизм стал источником шумов и вибраций – полная замена рулевой трапеции почти наверняка необходима.

Рулевое управление комбайнов и вилочных погрузчиков

Из-за большого веса жатки, и особенностей компоновки, на переднюю часть самоходного зерноуборочного комбайна приходится основная часть веса, поэтому передние колёса выполняют ведущими и большого размера. Ввиду технических сложностей поворота этих колёс, рулевое управление зерноуборочных комбайнов осуществляется задними колёсами небольшого размера. Они также поворачиваются на разные углы (рулевой трапецией), чтобы избежать бокового скольжения, аналогично управлению автомобилей.

Аналогичная ситуация присутствует и у вилочных погрузчиков, так как на передние колеса приходится вес поднимаемого груза. По этой причине большинство таких машин также имеют управляемые колеса сзади.

Выбор новых запчастей

Обычно в продаже встречаются рулевые трапеции в сборе. Найти отдельные комплектующие бывает сложно, но практика успела показать, что в случае проблем с рулевым механизмом заднеприводного автомобиля менять приходится всю трапецию. Во многом благодаря электронным каталогам найти ее становится крайне просто. Искать можно по:

• Параметрам вашего автомобиля;
• VIN-коду вашего авто;
• Коду автозапчасти.

Многие автолюбители отмечают, что легче всего вести поиски именно по параметрам транспортного средства. Речь идет о марки и модели, а также годе выпуска и параметрах двигателя (последнее в большинстве случаев также необходимо указывать при поиске). Более точный результат дает поиск по VIN-коду. С учетом того, что детали рулевых механизмов сегодня производит множество компаний, важно обращать внимание на бренд. Наиболее качественные рулевые трапеции можно найти под именами следующих брендов:

Выбирая запчасти вышеуказанных фирм, обращайте внимание на страну производства. Как правило, если завод находится в той же стране, где размещен головной офис компании, качество продукции будет высоким. Не забывайте также о том, что чем крупнее бренд, тем чаще продукцию под его именем подделывают. В цикле материалов о производителях автомобильных комплектующих Avto.pro делится советами по выявлению подделок.

Более дешевые аналоги можно найти в каталогах Mapco (Италия), Febi (Германия), Fortune Line (Польша), JP Group (Дания). Как отмечают покупатели, качество продукции под именами брендов-упаковщик и производителей нижнего звена не отличается стабильностью. Если вы ищете надежные и надежные запчасти, лучше обратить внимание на оригиналы или на продукцию фирм из первого списка выше.

Рулевое управление катков (дорожная техника)

Ввиду большой массы переднего цилиндра катка поворачивает он с помощью гидроруля. Руль просто переключает клапаны подачи жидкости в цилиндры поворота катка

Как осуществляется замена комплектующих рулевого механизма

Заменить рулевую трапецию в гаражных условиях довольно сложно. Дело в том, что для работы со втулками нужен гидравлический пресс. Настойчивые автолюбители могут проделать все работы и без использования гидравлики, однако мы все же рекомендуем обращаться за помощью в автомастерскую. Если же вы все равно хотите осуществить замену элементов рулевого механизма сами, то пригласите напарника, а также подготовьте следующие инструменты и расходники:

• Домкрат и подставки под авто;
• Съемник рулевых тяг;
• Вороток;
• Гайковерт;
• Щетка для металла;
• Молоток, тиски и отвертки;
• Гаечные ключи;
• Лубрикатная смазка;
• WD-40.

Хорошо также иметь уже упомянутый гидравлический пресс – он понадобится для запрессовки втулок. При его отсутствии втулки можно запрессовать и вручную, но при этом шанс того, что они войдут неполностью или под неправильным углом будет значительно выше. С рулевой трапецией работают следующим образом:

1. Поднять автомобиль домкратом и установить подставки;
2. Снять колеса;
3. Очистить резьбовые соединения, пользуясь WD-40;
4. С помощью ключа и съемника демонтировать тягу;
5. Открутить крепежи средней рулевой тяги и снять ее;
6. Снять вторую тягу;
7. Открутить крепежи маятникового рычага и снять его;
8. Разобрать маятник и закрепить его в тисках;
9. Выбить изношенные втулки;
10. Запрессовать новые втулки, предварительно обработав их смазкой;
11. Установить «обновленный» маятник и новые тяги;
12. Выполнить сход-развал.

Вся работа может занять от часа до нескольких часов. Учтите, что замена комплектующих рулевой трапеции должна осуществляться опытным автолюбителем, так что если у вас есть знакомый, разбирающийся в ремонте, то возьмите его в напарники. В дальнейшем следите за состоянием уплотнителей и шарниров – от них будет зависеть то, как долго будет служить «обновленная» рулевая трапеция вашего автомобиля.

Рулевой механизм

Рулевой механизм — часть рулевого управления, преобразующая вращательное движение рулевого колеса в поступательное движение рулевых тяг. Как правило, это один из видов механического редуктора, хотя, например, в комбайнах применяется система «гидромотор-шланги-гидроцилиндр». Наиболее распространены следующие виды рулевых механизмов

• Шестерня-рейка — руль соединён с неподвижной (вращающейся) шестернёй, концы подвижной рейки через тяги поворачивают колёса. В настоящее время применяется на большинстве легковых автомобилей (переднеприводных).
• Червячная передача — рулевое колесо вращает червяк, по которому ходит вырожденный сектор зубчатого колеса — ролик (трение скольжения заменено на трение качения). Перекатываясь по сектору червяка, ролик вращает ось, с другой стороны которой закреплён рычаг, который своим движением перемещает рулевую трапецию. Эта достаточно сложная система, с большим числом деталей, широко применялась на заднеприводных автомобилях, с передней двухрычажной подвеской.
• Винт-шариковая гайка — рулевое колесо вращает винтовой вал, поступательно перемещая «гайку» — соответствующую винтовую втулку, через тяги перемещающую рулевую трапецию. Между витками вала и втулки расположены шарики, переводящие трение скольжения в трение качения. Механизм применяется в основном на грузовых автомобилях, совместно с гидроусилителем (втулка-гайка является также поршнем гидроцилиндра).

Вывод

Рулевая трапеция – один из тех автомобильных компонентов, который встречается на всем меньшем числе транспортных средств. И дело вовсе не в том, что трапеция имеет конструктивные изъяны и автопроизводители предпочитают собирать рулевой механизм по иной схеме. Дело в том, что автомобильным рынком правит переднеприводной транспорт, рулевой механизм которого не имеет трапеции. Если же вы владеете заднеприводным автомобилем, то вам стоит разбираться в устройстве рулевой трапеции, а также в ее неисправностях.

Рулевая трапеция имеет большой эксплуатационный ресурс, однако при выходе из строя нескольких ее комплектующих весь механизм будет нуждаться в полной замене. Можно и сэкономить, ведь многие аналоги стоят в 3-5 раз дешевле оригиналов. Они уступают последним в качестве, однако если приобретать запчасти от производителей, поставляющих свою продукцию на конвейер, можно сэкономить, при этом не сильно потеряв в эксплуатационном ресурсе. Мы не рекомендуем игнорировать неисправности рулевой трапеции – лучше купить запчасть и осуществить ремонт сразу, ведь от этого зависит и комфорт от езды, и безопасность.

Производители элементов рулевого управления

Кроме производителей оригинальных деталей рулевого управления существует несколько международных производителей, специализирующихся на рынке автозапчастей, например:

Читайте также:

76 регион – Ярославская область —... Что такое хпрдтоп?... Что такое тормозной привод?... Что такое тягач?...