Модернизация: рулевое

Обсудив модернизацию тормозов, теперь плавно переходим к теме рулевого управления. Здесь возможности достаточно богатые — от дополнения штатного рулевого управления гидравлическим усилителем до полной замены всех узлов с установкой рулевой рейки. Следует, однако, выбрать вариант, целесообразный с точки зрения соотношения вложения сил и средств — и конечного результата.

Часть I: Конструктор для взрослых

В этой части мы рассмотрим различные варианты сборки рулевого управления «Волги» ГАЗ-24 из готовых частей, взятых у более поздних моделей этого семейства.

Также крайне рекомендую ко вдумчивому прочтению данную статью. В ней приведён полный иллюстрированный обзор всех вариантов рулевого управления, массово ставившихся на «Волгу» с завода, с указанием каталожных номеров всех деталей.

Рулевой привод представляет собой разрезную трёхзвенную трапецию, состоящую из центрального звена и крепящихся к нему при помощи шаровых шарниров двух боковых тяг, соединённых через рулевые наконечники с рычагами поворотных кулаков (цапф) подвески. Поворотные рычаги мы будем считать частью подвески, а не рулевой трапеции, так как они в каждом типе использовавшейся на «Волге» подвески были свои.

Длина боковых тяг может регулироваться за счёт перемещения по их резьбе регулировочных трубок, это позволяет выставить на управляемых колёсах необходимое схождение.

Рулевой механизм червячного типа установлен снаружи от левого лонжерона рамы, справа симметрично ему установлен маятниковый рычаг. Посаженная на вал червячного рулевого механизма сошка и маятник шарнирно соединены с центральным звеном рулевой трапеции и при повороте руля перемещают его влево-вправо, а перемещение центрального звена трапеции в свою очередь через боковые тяги передаётся поворотным кулакам, связанным непосредственно с колёсами.

Данная конструкция с минимальными изменениями успешно просуществовала до самого конца выпуска «Волги» в качестве рулевого привода в варианте «без ГУР». Для неё характерны сочетание достаточно «тугого» руля и большого число оборотов между его крайними положениями (примерно 4,5).

Рулевая трапеция в данном случае бывает двух типов:

  • 24-3414005 — «обычная» от ГАЗ-24, 24-10 и 31029 с барабанными тормозами, с прямыми рулевыми наконечниками 24-3003056 (под нулевой кастер);
  • 3102-3414005 — от ГАЗ-3102 «раннего образца» (1982 — 1997 годов) — такая же, но с изогнутыми рулевыми наконечниками 3102-3414056; она же — ГАЗ-3110 «без ГУР» (тот же каталожный номер); она же — для «шаровой» подвески «без ГУР» (может также фигурировать как 31105-3414005);

Как видно, при установке любой подвески в варианте «без ГУР» можно смело оставлять родную рулевую трапецию ГАЗ-24, кроме (!) рулевых наконечников, которые при установки подвески с дисковыми тормозами (а значит — ненулевым кастером и увеличенным поперечным наклоном оси шкворня) должны быть гнутыми.

К сожалению, шансы найти «шаровую» подвеску в варианте «без ГУР» стремятся к нулю — практически все автомобили с ней его уже имели (ГУРа не имели машины 411-й комплектации с ЗМЗ-402 и все такси).

С другой стороны — шаровые подвески в вариантах «под ГУР» и «без ГУР» отличались только рулевыми рычагами поворотных кулаков: в варианте «без ГУР» они значительно более длинные (на несколько сантиметров), что позволяет им создавать большее плечо силы и, соответственно, уменьшать усилие на руле.

Если найти такие длинные поворотные рычаги от «шаровой» подвески «без ГУР» — можно переделать любую «шаровую» подвеску в вариант «без ГУР».

С короткими поворотными рычагами от «шаровой» подвески с ГУР рулевое тоже соберётся, но провернуть руль без ГУРа можно будет только ценой огромных усилий.

Между тем, на протяжении всего выпуска «Волги» завод пытался что-либо улучшить в конструкции её рулевого управления, и в первую очередь — внедрить в него гидравлический усилитель (ГУР).

Первой итерацией стала конструкция ГУРа с обычным червячным рулевым редуктором (без встроенного усилителя) и установленными на поперечной тяге рулевой трапеции отдельным силовым цилиндром и осевым распределителем, принципиально аналогичная автомобилям семейства «Чайка» и очень похожая по принципу работы на усилитель, использовавшийся на ГАЗ-66. При повороте сошки вала рулевого редуктора под действием управляющего усилия на руле срабатывал соединённый с ней золотниковый клапан распределителя, который подавал давление гидравлической жидкости в одну из секций гидроцилиндра, тем самым «помогая» водителю поворачивать передние колёса в выбранном им направлении. Конструкция как следящего устройства, так и самого усилителя — крайне незамысловатая.

Такой ГУР применялся на автомобилях с V8 (24-24, 24-34, 3101 с модификациями), а впоследствии подобный ему также устанавливался на некоторых экземплярах ГАЗ-31029 и 3102 выпуска середины 90-х годов (на иллюстрациях выше показан именно такой, поздний и наиболее массовый вариант), а также вероятно на самых ранних 3110 (во всяком случае, он упомянут в каталоге запчастей к этой модели).

Сегодня он представляет в основном исторический интерес.

Несмотря на внешнее сходство и аналогичный принцип действия с ГУР ГАЗ-66, никаких крупных напрямую взаимозаменяемых частей, и вообще ничего общего кроме принципиальной схемы, у них нет.

Рулевая трапеция под такой ГУР с отдельным силовым цилиндром (самого позднего варианта) имела обозначение 31029-3414005-200. Она может быть воспроизведена на основе штатной.

В данном варианте все параметры рулевого управления оставались аналогичны штатному варианту (включая число оборотов руля между крайними положениями), однако усилие на «баранке» значительно уменьшалось (точнее, практически пропадало — вместе с реактивным действием, создавая эффект «вывешенных передних колёс»).  Из-за обилия сальников и уплотнений особой надёжностью такой ГУР не отличался (особенно склонны к подтеканию отдельный силовой цилиндр — по штоку, и золотниковый распределитель — по стыку корпуса, собственно говоря НЕ подтекающих в этом месте ГУРов этого типа мне не встречалось), а главное — ремонтировать его не берутся даже фирмы, специализирующиеся на установке и обслуживании ГУР (хотя простота конструкции даёт надежду разобраться с ним самостоятельно, но запчасти всё равно остаются проблемой).

У меня есть опыт его установки на ГАЗ-21, но он отчасти негативный — добиться нормальной работы во всех режимах удалось лишь с насосом ZF от ГАЗели Next. С новым насосом от ГАЗ-66 (справедливости ради — также не являющимся по сути штатным для данной системы, и не факт, что выдававшим нормальное давление, хотя он и продавался как «новый») ГУР «помогал» только на оборотах, а на холостом ходу почти не работал (и у владельцев «шишиг» с ГУРами есть мнение, что это, увы, скорее норма).

По одной информации, как минимум на некоторых машинах с таким ГУРом ставился рулевой редуктор от «Чайки», отличающийся меньшим передаточным числом — 18,2:1 против 19,1:1 у штатного. См. также.

По иной версии, рулевой механизм отличается от обычного 24-того только сошкой. Вероятно, были различные варианты. В руководстве к ГАЗ-24-34 указано стандартное передаточное число 19,1.

Для ГАЗ-24 установка такого ГУРа вряд ли имеет смысл при наличии готовых решений, описанных ниже. А вот для ГАЗ-21, для которой готовых вариантов нет, он выглядит более удачным решением, с учётом сделанной выше оговорки.

Реплику подобного усилителя можно, в принципе, собрать и на принципиально аналогичных агрегатах от Chevrolet Corvette 1963—1982 годов (в США весьма легкодоступны, цена даже с учетом доставки не сильно отличается от деталей от «догонялки»). Такой вариант уже опробован автором этих строк, и он неплохо работает, причём в паре с насосом относительно низкого давления.

А вот золотниковый узел от ГАЗ-66, при всей своей легкодоступности, всё же не подходит — он слишком крупный по размерам для легкового автомобиля. Попытки его установки на «Волгу» ГАЗ-21 лично в моём случае закончились покупкой распределителя от «догонялки».

Следующий вариант рулевого управления с ГУР появился на модели ГАЗ-3110 (с 1997 года), и по конструкции полностью отличался от описанного выше. Характерной особенностью его стал гидроусилитель, интегрированный непосредственно в рулевой редуктор, причём сам рулевой редуктор также совершенно иной — не глобоидный червячный, а типа «винт — шариковая гайка — сектор».

Благодаря значительному изменению передаточного числа рулевого редуктора (уменьшено до 17,3:1), рулевое управление данного типа имеет намного более приемлемое число оборотов рулевого колеса между крайними положениями — всего примерно 2,5. При этом и предельные углы поворота передних колёс («выворот») с ним несколько меньше, чем в варианте «без ГУР», но большинство тех, кто эксплуатировал автомобиль с таким вариантом рулевого, сходится на том, что «оно того стоит».

Под рулевой редуктор со встроенным ГУРом существует также два варианта рулевой трапеции:

  • 3110-3414005-10 — от шкворневой подвески ГАЗ-3110 с ГУР, отличающаяся по геометрии от обычной — у неё прямое среднее звено;
  • 3110-3414005-20 — от «шаровой» подвески с ГУР, которая отличается по геометрии от всех вышеперечисленных рулевых трапеций (за счёт других поворотных рычагов на подвеске и сошки с маятниковым рычагом). При этом у неё центральное звено от ГАЗ-24 (24-3003010-10) и тяги от 3102 (3102-3414050) которые, как уже писалось, отличаются от 24-тых только гнутыми наконечниками.

Итак, если обходиться только штатными решениями, то наша задача по большому счёту сводится к тому, чтобы целиком и полностью воссоздать на конкретном автомобиле один из этих вариантов рулевого управления, сверившись с номерами деталей в соответствующем каталоге (или таблицей по приведённой в начале данной статьи ссылке).

Исходя из вышесказанного, делаем выводы:

  1. Главное решение, которое вам предстоит принять — это то, необходим ли вам ГУР; именно от его наличия или отсутствия и нужно «плясать» при построении рулевого управления конкретного автомобиля. При этом стоит иметь в виду, что штатные варианты ГУР-ов имеются только для шкворневой подвески от ГАЗ-3110 и для «шаровой» подвески; для подвесок ГАЗ-24, ГАЗ-2410 / 31029 и ГАЗ-3102 «раннего образца» массовых штатных вариантов с ГУР-ом не существовало. Таким образом, сохранение родных колёс ГАЗ-24 (а точнее — разболтовки 5×139,7 мм) при штатной установке ГУР-а, видимо, невозможно (правда, по этому поводу также см. немного ниже по тексту).
  2. Если выбор пал на установку ГУР-а — то необходимо принять решение о том, какого именно образца подвеска будет устанавливаться на автомобиль, выбирая между шкворневой подвеской от ГАЗ-3110 и «шаровой»; естественно, задняя подвеска должна быть от автомобиля той же модели, как минимум — сам мост;
  3. Третий этап — это поиск и установка рулевой трапеции в сборе соответствующего выбранной подвеске образца — в случае установки усилителя это будет либо трапеция для ГАЗ-3110 с ГУР, либо для «шаровой» подвески с ГУР;
  4. Четвёртый этап — это поиск рулевого механизма с интегральным ГУР соответствующего подвеске и трапеции образца: ШНКФ 453461.100 для ГАЗ-3110 и ШНКФ 453461.103 для ГАЗ-31105 (по официальной информации они взаимозаменяемы, но некоторые участники форумов испытывают с этой взаимозаменяемостью проблемы).

Есть ещё ГУР ZF typ 8074 (кат. номер 8074 988 603), у него алюминиевый картер и передаточное число 15,7:1; работает он лучше любого другого, но но сегодня это раритет. Просто так он не встанет — нужно искать / изготавливать переходные пластины. Кроме того, он предназначен для работы со специфической рулевой трапецией, с массовыми вариантами вероятны ошибки геометрии привода из-за других параметров сошки. Вероятно также потребуется доработка щита моторного отсека.

Дополнительные выводы:

  1. Любая подвеска в варианте «без ГУР», включая «шаровую», ставится на ГАЗ-24 с сохранением родной рулевой трапеции (кроме наконечников, которые при дисковых тормозах должны быть изогнутыми !);
  2. Каждому варианту подвески «под ГУР» (включая поворотные рычаги кулаков) соответствует своя рулевая трапеция (включая сошку рулевого редуктора и маятниковый рычаг). И подвеска, и трапеция должны быть именно того образца, который стоял на автомобиле-доноре, без произвольного перемешивания деталей от разных вариантов.
  3. Самый «неудобный» вариант из всех — шкворневая подвеска ГАЗ-3110 «под ГУР»: у неё все крупные детали трапеции — свои, отличающиеся от 24-тых. В частности — своё центральное звено (прямое, под которое ещё и надо делать выборку в картере двигателя) и свои же рулевые тяги (на основе тяг «Чайки» ГАЗ-14). Непонятно, для чего был проведён такой эксперимент, но впоследствии от него отказались, так что...
  4. Во всех (!) остальных вариантах трапеции (кроме раздельного ГУРа) используется 24-тая тяга сошки (центральное звено трапеции) с каталожником 24-3003013-10, а рулевые тяги отличаются от 24-тых только гнутыми наконечниками. Основные отличия этих трапеций друг от друга — в конфигурации маятникового рычага и сошки рулевого редуктора, а также соответствующих им поворотных рычагов на кулаках подвески.

Итого, наиболее приемлемым вариантом получить ГУР выглядит установка на ГАЗ-24 «шаровой» подвески в варианте «под ГУР» в сборе с соответствующей рулевой трапецией (которая отличается от штатной 24-той гнутыми наконечниками рулевых тяг и другими сошкой и маятниковым рычагом).

Естественно, необходима и установка самого ГУРа, включая рулевой механизм, насос со шкивом (на машины с двигателем 402 и борисовским ГУРом шёл борисовский же насос ШНКФ 453471.090 (Т); также существуют НПлГ 9/10-16 производства г. Елец и иностранные аналоги), специальный трёхручьевой шкив привода навесных агрегатов и трубопроводы.

Произвольно мешать компоненты от разных трапеций не следует. Достаточно очевидно, что, к примеру, длина и форма сошки на валу рулевого редуктора и маятникового рычага должны быть точно согласованы.

К сказанному можно добавить также то, что для установки рулевой трапеции «с ГУР» порой нужен ещё и специальный картер двигателя с выборкой для её прохода, либо аналогичную выборку можно выполнить по образцу на родном картере при помощи кувалды. Видимо, это касается трапеции 3110 «старого образца» (под шкворневую подвеску), у которой прямая центральная тяга (но это не точно).

Кроме того, установка собственно рулевого механизма с ГУР потребует полной замены рулевой колонки, включая её кожух и рулевое колесо, потому что родную рулевую колонку ГАЗ-24 невозможно без переделок пристыковать к рулевому механизму с ГУР — не совпадают крепления (под резиновую эластичную муфту у ГАЗ-24, под рулевой «карданчик» у поздних машин с ГУР). Установка колонки от 31105 в сборе решает проблему с технической стороны, но выглядит результат отвратительно.

Существует, правда, «кастомное» решение, найденное одним из пользователей DRIVE2 — родная колонка от ГАЗ-24 укорачивается и на рулевой вал крепится карданный шарнир от рулевого управления «с ГУР», присоединяемый к соответствующему рулевому механизму. Однако, у этого варианта есть как минимум один минус — вопросы, возникающие относительно «честного» прохождения техосмотра, актуальность которого каждый должен взвесить для себя сам.

По поводу той оговорки, которую я сделал выше относительно возможности сохранения при установке ГУР-а родной разболтовки ГАЗ-24. Существует одно не вполне штатное — и именно поэтому я не берусь рекомендовать его — решение, найденное одним из посетителей форумов по ГАЗ-24. Это установка на ГАЗ-24 с родной рулевой трапецией только самого рулевого механизма с ГУР от ГАЗ-3110, с сохранением родной «24-той» сошки, которая напрессовывается на вал рулевого механизма вместо штатной, и, соответственно, всей остальной трапеции. Но, повторюсь, данное решение не является штатным, и абсолютную работоспособность его я гарантировать не могу.

Например, при его реализации могут возникнуть проблемы с несовпадением рабочих ходов сошки и редуктора. Дело в том, что у «Волги» перемещение рулевой трапеции конструктивно ограничивается именно упором в лонжерон специальных контактных площадок на рулевой сошке. И у машин с ГУРом сошка имеет свою, особую форму (фото сравнения; синяя сошка — от редуктора с ГУРом), согласованную с максимальными углами поворота рулевого механизма с ГУРом (а они меньше, чем у обычного).

В случае установки другой сошки может возникнуть ситуация, при которой сошка при крайнем угле поворота редуктора не будет упираться в лонжерон. При этом поршень рулевого механизма, на который воздействует давление гидравлической жидкости величиной около 90 атм, будет упираться в крышку рулевого механизма, и, естественно, равно или поздно вырвет её ко всем чертям (по мотивам ответа сотрудника фирмы «Гидролаб», занимающейся установкой ГУРов на «Волгу»).

Разумеется, для предотвращения данной печальной ситуации можно дополнительно ограничить углы поворота сошки, наварив на лонжероны пластины-ограничители. Однако какими будут после этого углы поворота колёс и будет ли их хватать для нормального вождения — большой вопрос... (правда, они и у штатного варианта рулевого с ГУР меньше, чем у родного 24-того). В любом случае, намного лучше и правильнее воспроизводить проверенные серийные варианты конструкции рулевого привода.

Последняя оговорка: ГУР таки «отжирает» часть мощности двигателя. Не много, но чувствительно. В идеале, при его установке желательно форсировать двигатель, хотя бы повышением степени сжатия с переходом на АИ-92 (для дефорсированных моторов) или АИ-95. И обеспечить устойчивый холостой ход (скорее всего его придётся поднять до 800-900 об/мин).

Часть II: Альтернатива есть

К сожалению, рулевое управление «Волги» нередко становится источником большой головной боли для её владельца. И дело здесь не в конструктивном несовершенстве данного узла, а в крайне поганом качестве современных запчастей; для примера, у некоторых новодельных оригинальных газовских (!!!) рулевых наконечников резьба просто срывается при затягивании, чистота обработки рабочих поверхностей на самом низком уровне, да и сама сталь мягкая, чуть ли не как пластилин. О ходимости таких запчастей говорить не приходится и вовсе, при регулярной эксплуатации чтобы поддерживать рулевое управление в исправности перебирать трапецию приходится чуть ли не раз в год ! Для сравнения, родные шарниры ходили по 100 и более тысяч километров без нареканий. Но тут уж никаких старых запасов запчастей не напасёшься.

Стоит отметить, что появление зазора в шарнире рулевых тяг вследствие износа, проявляющееся в виде стука, можно в определённой степени компенсировать подтяжкой его нижней пробки. В качестве периодической операции по обслуживанию подтяжка рулевых шарниров не предусмотрена, поскольку шарниры являются самоподтягивающимися и способны в определённой степени компенсировать износ за счёт наличия в них пружины, прижимающей шаровую поверхность пальца шарнира к его корпусу. Однако подтяжка всё же предусмотрена как один из способов устранения люфта в шарнирах если он всё-таки возник в процессе эксплуатации и пружина уже не в состоянии его компенсировать. В этом случае надо сначала расшплинтовать пробку шарнира и затянуть её до упора, затем немного отвернуть её обратно — на полный оборот для внешних шарниров и на пол-оборота для внутренних, а пото — совместить с ближайшим отверстием для шплинта и зашплинтовать. Так или иначе, повторюсь — качество современных деталей зачастую таково, что даже с периодической подтяжкой срок их службы ниже всякой критики.

В силу вышеописанной ситуации головы многих владельцев «Волги» посещают мысли о том, чтобы вместо всего этого шарнирного хозяйства установить реечный рулевой механизм, не то чтобы более совершенный, но во всяком случае конструктивно более простой и в силу этого более надёжный.

Однако такое вмешательство в конструкцию автомобиля является достаточно серьёзным, поэтому перед тем, как за него браться, необходимо получить хотя бы базовое представление о принципах работы и основах проектирования рулевого управления.

Совсем голая теория

Настоятельно рекомендую также ознакомиться с литературой по теме: Й. Раймпель, «Шасси автомобиля. Рулевое управление»; Д. Хэммил «Подвеска и тормоза», где всё изложено намного более подробно.

Одно из основных требований к рулевому управлению автомобиля — обеспечение правильной геометрии рулевого привода. Дело в том, что в повороте внутренние и наружные колёса автомобиля движутся по окружностям различного радиуса, соответствующего различному их удалению от общего центра поворота — внутреннее колесо движется по окружности меньшего радиуса, чем внешнее:

steering_schematics2Соответственно, и угол поворота внутреннего колеса должен быть большим, чем у внешнего — иначе одно из них будет проскальзывать, что сопровождается свистом резины и её повышенным износом, а также ухудшением бокового сцепления. Причём чем круче поворот — тем больше должна быть разница между этими углами. Именно поэтому в рулевом приводе и используется рулевая трапеция, а не, скажем, рулевой прямоугольник с параллельными друг другу поворотными рычагами — наклон повротных рычагов позволяет достичь необходимого в данном конкретном случае соотношения между углами поворота колёс.

Первым до этого принципа построения рулевого привода додумался ещё в 1816—1817 годах каретный мастер (по другой информации — штельмахер, колесник, т.е. мастер, изготавливающий колёса для карет и других экипажей; хотя в те годы это часто было одно и то же лицо) Георг Ланкеншпергер (или же Ланкенсбергер) из Мюнхена, однако в истории его изобретение закрепилось под именем Рудольфа Аккермана, бывшего его представителем в Англии и получившего патент от своего имени.

По другой информации, Ланкеншпергер с Аккерманом додумались только до идеи поворачивать сами колёса, а не всю переднюю ось повозки целиком, но рулевой трапеции не применили, и в исходном варианте использовался именно рулевой прямоугольник с параллельными поворотными рычагами, трапеция же появилась позже. В общем, вся эта история за давностью лет уже приобретает наполовину легендарный привкус.

Собственно углом Аккермана называется угол поворота наружного относительно центра поворота колеса, который согласно принципу Аккермана должен находиться в определённом соотношении с углом поворота внутреннего относительно центра поворота колес.

В других источниках углом Аккермана называется угол, под которым установлены поворотные рычаги подвески относительно продольной оси автомобиля при рулевом управлении в нейтральном положении.

Вообще, в этой теме очень много разночтений между разными источниками; ниже я постараюсь кратко изложить все имеющиеся в литературе точки зрения на этот вопрос.

3[1]Величина угла Аккермана определяется в зависимости от соотношения расстояния b1 между центрами шкворней (точками пересечения осей поворота передних колёс и их осей вращения ? в источнике изложено не вполне ясно) с одной стороны, и длины колёсной базы автомобиля L с другой.

Для правильной работы рулевого управления наклон поворотных рычагов должен быть подобран таким образом, чтобы соотношение углов поворота внешнего и внутреннего относительно центра поворота колёс α и β было следующим:

ctg α = ctg β + b1/L

Данное построение и способ расчёта взяты из статьи П. Зака «Строим автомобиль. Самые ответственные узлы». В приведённом примере построение ведётся для следующих параметров: b1 = 1 м, L = 2 м, то есть b1/L = 0,5; в этом случае при углах поворота внутреннего относительно центра поворота колеса β = 0—10—20—30—40°, углы поворота внешнего колеса α составляют приблизительно 0—9—17—24—30°.

Также см. аналогичное изложение здесь.

Стоит, однако, отметить, что в целом ряде источников за величину b1 для этой формулы принимается расстояние между осями шкворней, взятое на уровне опорной поверхности (земли) — PC на рисунке ниже:

Например, у Раймпеля и в русском, и в английском издании величина b1 (j) рассчитывается как ширина колеи передних колёс минус удвоенная величина плеча обката:

Видимо, именно это и будет правильным построением; во всяком случае, очень похоже, что именно так выполнено построение трапеции на «Волге» (не могу судить со 100%-й уверенностью т.к. не имею полного набора чертежей подвески и рулевого, но построения по этой схеме, выполненные по имеющимся у меня данным, дают углы, очень близкие к расчитанным по приведённому выше соотношению).

Это, в принципе, логично, т.к. именно вокруг данных точек на земле фактически и поворачивает пятно контакта шины с дорогой, непосредственно определяющее движение автомобиля в повороте (колесо окатывается вокруг точки пересечения оси шкворня с опорной поверхностью по радиусу обката).

Однако в других источниках, как правило — более старых, в той же формуле используется всё же расстояние между шкворнями, взятое на середине их длины (или аналогичная формулировка; для примера приведена иллюстрация из справочника по машиностроению 1948 г. издания).

Для старых автомобилей, у которых боковой наклон шкворней был обычно сравнительно невелик (2½...6°), большой разницы между этими вариантами построения не будет, но для современных машин с боковым наклоном оси поворота колеса 10° и более она получается очень существенная.

Линии, продолжающие поворотные рычаги цапф, должны пересекаться при этом в точке S, расположенной на расстоянии порядка 60...90% длины колёсной базы от передней оси (в идеальном случае, показанном на схеме с поворачивающим грузовиком в самом начале этого раздела, точка S должна располагаться посередине оси задних колёс, но фактически на автомобиле приходится учитывать увод резиновых шин, для чего точку S смещают в сторону передней оси).

Обратите внимание, что теоретические поворотные рычаги цапф, задействованные в этом построении, сугубо условны и совершенно не обязаны совпадать с изгибом реальных рычагов на реальной цапфе. Из конфигурации реального рычага для этого построения интересно только расположение внешнего шарнира рулевой тяги.

При таком соотношении углов поворота колёс обеспечивается отсутствие проскальзывания управляемых колёс при движении в повороте. При значительных отклонениях от этого соотношения значительно возрастает износ резины, а шины начинают «пищать» на поворотах из-за проскальзывания. Кроме того, проскальзывание снижает устойчивость автомобиля в повороте.

В литературе приводится также другая формула:

где α — угол поворота наружного в повороте колеса (меньший); β угол поворота внутреннего в повороте колеса (больший); φ — угол наклона поворотных рычагов по отношению к оси колёс; B — расстояние между осями шкворней; m — длина поворотных рычагов; n — длина поперечной тяги (обратите внимание, что в этой формуле все обозначения другие). За её адекватность (и даже отсутствие в ней опечаток) я не поручусь.

У того же Раймпеля можно найти более подробные методики, но для нашего случая должно хватить и этого.

Разумеется, на практике величина b1 и начальные углы установки рулевых рычагов в определённой степени меняются в процессе эксплуатации, в частности — в результате регулировки развала и схождения, износа шин и т.п. Поэтому реальные углы всегда несколько отличаются от идеальных расчётных. Более того, их могут делать (и часто делают) отличными от идеальных ещё на этапе проектирования автомобиля, исходя из самых различных целей.

В некоторых источниках рулевой привод с трёхзвенной поперечной тягой сводят к рулевой трапеции, заменяя реальные поворотные рычаги «виртуальными» длиной m (пунктир на рисунке), которые получены соединением центров шкворней с центрами шарниров рулевой сошки и маятникового рычага, а рулевые тяги — столь же «вирутальной» неразрезной поперечной тягой длиной n, соответствующей расстоянию между этими шарнирами. Насколько такой способ применим на практике — сказать не могу, и рекомендую вместо этого построение рулевой трапеции как она выглядит на самом деле в CAD'ах.

Также, у автомобиля с независимой подвеской рулевая трапеция фактически не имеет вида настоящей трапеции — средняя тяга у них конструктивно выполняется разрезной, двух- или трёхзвенной, что также накладывает влияние на работу рулевого привода.

Кроме того, у автомобиля, в отличие от кареты, имеются резиновые шины, явление силового увода которых в значительной степени влияет на поведение в повороте: реальный радус, по которому движется машина, может отличаться от идеального, заданного рулевым приводом; это свойство автомобиля называется его поворачивоемостью.

Поворачивоемость может быть недостаточной, если фактический радиус поворота автомобиля оказывается больше идеального, заданного положением деталей рулевого привода (т.е. автомобиль как бы «не хочет» поворачивать и «сопротивляется» попыткам водителя войти в поворот); избыточной, если фактический радиус поворота меньше идеального (автомобиль «хочет» поворачивать и после начала поворота начинает самопроизвольно «ввинчиваться» в него); или нейтральной — фактический радиус поворота соответствует идеальному.

Это вопрос, совершенно отдельный от работы рулевого привода, и в большей степени относится к кинематике подвески автомобиля.

Между тем, одного лишь правильного угла установки поворотных рычагов недостаточно для обеспечения правильной работы рулевого управления. Важную роль играет также геометрия самой рулевой трапеции, в частности — длина рулевых тяг и расположение их шарниров относительно шарниров рычагов подвески. Эти параметры должны быть подобраны таким образом, чтобы при вертикальных ходах подвески схождение управляемых колёс не менялось, или хотя бы его изменение оставалось в пределах допустимого.

Если же данное условие не соблюдается — в подвеске будет наблюдаться явление, которое в русскоязычной практике получило название ударного руления (англ. bump steer — хотя bump здесь на самом деле означает «дорожная неровность», а не «удар») — паразитного, то есть, самопроизвольного «подруливания» управляемых колёс при проезде неровностей дороги. Причём основную опасность представляют незначительные изменения схождения при прохождении поворота на высокой скорости, возникающие из-за проезда волн покрытия или мелких неровностей, которые могут уменьшить устойчивость автомобиля или даже спровоцировать занос.

И это ещё не самое печальное последствие — гораздо хуже, что самопроизвольное «подруливание» сопровождает любое изменение положения передних колёс по вертикали, в частности — «приседание» автомобиля на задок при разгоне и «клевок» передком при торможении. В том числе и в повороте.

К сожалению, в последнее время в данной области появилось немало, скажем так, не вполне соответствующей действительности информации. В частности, стоит сразу отметить, что активно гуляющая по Интернету схема построения рулевого механизма из книги Хэммила принципиально НЕВЕРНА ! Или, если говорить более развёрнуто — чрезмерно упрощена и из-за этого непригодна для практического применения.

hammil_steering_linkage

Это неправильная схема ! Не смотрите сюда !..

На самом деле центр наружного шарнира рулевой тяги Y в реальном, работоспособном рулевом управлении практически никогда не будет находиться на линии X Z, соединяющей центры шаровых шарниров. В абсолютном большинстве случаев он будет смещён относительно неё внутрь или наружу. Соответственно, и внутренний шарнир тяги B также будет смещён относительно оси A — C, соединяющей точки крепления рычагов на шасси.

Более адекватное построение приведено в книге Раймпеля «Шасси автомобиля. Рулевое управление» (доступна в библиотеке этого сайта):

steering_schematics_Reimpell

steering_schematics_Reimpell_bЗдесь продемонстрированы графические способы нахождения положения наружного шарнира рулевой тяги U (уже отчасти заданного углом Аккермана, см. выше) и внутреннего шарнира рулевой тяги T, с учётом различных конструктивных исполнений подвески и рулевого привода, а также наличия в рулевом приводе угла Аккермана, для четырёх случаев подвески на двойных поперечных рычагах:

  • С непараллельными рычагами и задней рулевой трапецией;
  • С непараллельными рычагами и передней рулевой трапецией;
  • С непараллельными рычагами, задней рулевой трапецией и рулевой тягой, расположенной над верхним рычагом;
  • С параллельными рычагами и задней рулевой трапецией (вариант, использованный на «Волгах» ГАЗ-24 и далее).

Точки P с индексами 1, 2 и 3 называются полюсами и используются не только при построении рулевого привода, но и при нахождении ряда параметров подвески, например — так называемого центра крена.

Как видно, условием правильности построения рулевого привода является равенство углов α, а в последнем случае — параллельность рулевой тяги и рычагов и равенство указанного на чертеже расстояния между полюсами Pи P3 расстоянию между нижним рычагом и рулевой тягой.

Разумеется, и данное построение является в значительной степени упрощённым — на самом деле согласование ведётся не в двух, а в трёх плоскостях, с учётом продольного и поперечного наклона осей поворота колёс. В подробностях ознакомиться с соответствующими построениями и расчётами можно у того же Раймпеля.

Кроме того, на практике от идеального построения рулевого привода порой отступают. Зачастую достичь идеальной геометрии рулевого привода оказывается просто невозможно по соображениям компоновки, либо конструкторы намеренно отходят от неё для коррекции поведения автомобиля в повороте в нужную сторону (например, небольшая величина bump out — паразитного подруливания в сторону расхождения колёс — при сжатии подвески может улучшить устойчивость автомобиля при прохождении поворота). Например, Раймпель указывает, что на Volkswagen Golf первого поколения кинематика рулевого управления была далека от совершенства — с целью удешевления на нём была применена рулевая рейка с боковым креплением рулевых тяг, длина которых оказалась намного меньше, чем было необходимо, из-за чего при работе подвески ощутимо менялось схождение колёс (исправлено на более поздних моделях Passat и Polo).

На совсем старых автомобилях — довоенных или разработанных до середины 1950-х годов, вроде «Москвича-402» и ЗИЛ-111 — могла вообще встречаться двухзвенная рулевая трапеция, без центрального звена и с двумя длинными (а иногда ещё и неравной длины !) рулевыми тягами, перемещения которых были совершенно рассогласованы с рычагами подвески. Однако в этом случае проявлялось сильное ударное руление, так что при проезде неровностей на скорости поведение автомобиля становилось непредсказуемым. Поэтому от такой конструкции рулевого привода отказались, несмотря на меньшую себестоимость. Применение двухзвенного рулевого привода допустимо только в подвеске на поперечных рессорах с центральной заделкой (Tatra T87, Mercedes-Benz 170V), продольных рычагах (VW Beetle, «Запорожцы») или типа «Макферсон» при верхнем расположении рулевой рейки (ВАЗ-2108 и т.д.).

Не берусь судить о том, всё ли правильно с построением рулевого управления на ГАЗ-24 — для этого нужен точный чертёж подвески и рулевого управления, доступа к которому у меня нет.

Однако в любом случае отмечу, что окончательная доводка рулевого привода всегда производится путем полигонных испытаний опытных образцов, по результатам которых всегда вносятся определённые изменения. «Волга», как серийный автомобиль, прошла через полный цикл этих испытаний, на практике доказав свою пригодность к нормальной эксплуатации. Поэтому при установке на автомобиль реечного рулевого управления я настоятельно рекомендую просто как можно точнее воспроизвести геометрию штатного рулевого управления соответствующего установленной на автомобиль подвеске типа.

Разумеется, точно воспроизвести кинематику рулевого управления «Волги»  с рейкой не получится — хотя бы потому, что характер перемещения элементов штатного рулевого механизма и рулевого механизма с рейкой принципиально различен. Однако стремиться к этому всё же следует, хотя бы в положении, соответствующем прямолинейному движению.

шаг к практике

Итак, наша задача — внедрение в конструкцию «Волги» реечного рулевого управления. Как мы уже поняли, просто взять и поставить первую попавшуюся рейку нельзя — необходимы тщательный подбор и, весьма вероятно, подгонка агрегата под наши требования.

Как известно, существуют два типа рулевых реек — с центральным креплением рулевых тяг и с боковым. Первый тип использовался в основном на машинах с подвеской «Максферсон» разработки 1970-х — 1980-х годов, включая наши переднеприводные ВАЗ-ы и «Москвичи», а второй — на более свежих, включая «Оку» и ижевскую «Оду», а также большинство современных иномарок.

В принципе, рейки и того, и другого типа пригодны для установки в «Волгу», однако в обоих случаях требуются как существенные переделки самих реек, так и изменения в конструкции автомобиля, что сопряжено со значительным объёмом работ.

Общая идея в обоих случаях одна и та же — штатная рулевая трапеция воссоздаётся с заменой штатного рулевого механизма на реечный, но в первом случае изготавливается новое центральное звено рулевой трапеции, а во втором — в его роли выступит сама рейка.

Установка рулевой рейки с центральным креплением рулевых тяг является, в принципе, более простым вариантом (особенно с точки зрения подбора донорского агрегата — он может быть практически любым, лишь бы от машины сравнимой с «Волгой» массы) и хорошо отработана на ближайших аналогах «Волги» — американских автомобилях близкого времени разработки, например «Мустанге».

Однако, для её реализации потребуется значительный объём станочных работ, поскольку необходимо изготовление с нуля ответственной детали — нового центрального звена рулевой трапеции, рассчитанного на установку на рулевую рейку вместо штатных рулевых тяг.

Рулевые тяги в принципе можно использовать штатные «волговские», но возможно и использование других, взятых от рейки с боковым расположением рулевых тяг, подогнанных по длине — в этом случае благодаря другой конструкции шарниров тяг упрощается конструкция центрального звена благодаря более простому креплению к нему внутренних шарниров тяг, а также уменьшаются продольные габариты узла в целом (что важно, так как вся конструкция должна уместиться в достаточно тесном промежутке между поддонами картеров двигателя и сцепления).

racknpinion_sml (1)

Рейка установлена на лонжероны через кронштейны из листового металла. К ней в штатных точках зацепления рулевых тяг крепится вновь изготовленное центральное звено трапеции, повторяющее штатное по расстоянию между шарнирами, а к нему в свою очередь крепятся штатные рулевые тяги. Центральное звено в данном случае выглядит хлипковато.


steering_rack

Крупный план аналогичной конструкции. Использование для центрального звена листовой стали, пусть и толстой, пусть и марочной, считаю крайне неудачным решением. В конструкции тяги использован шарнир сферический (ШС). В реальной эксплуатации без пыльника он быстро придёт в негодность.


mump_1106_rack_08+rack_pinion_guide+gps.JPG

Примерно то же в снятом с автомобиля состоянии. Штанга крепится к рейке в двух местах — на штатные крепления для тяг через проставку и на специальную направляющую; рулевые тяги также штатные, на фотографии они сведены — в рабочем состоянии они будут смотреть в противоположном направлении. Штанга сделана из стального квадрата (цельной заготовки, не трубы !!!) — вариант не лучший, но работоспособный.


unisteer-manual-rack-and-pinion-conversion-kit-65-66-mustang-800x379

Здесь применены полностью оригинальные рулевые тяги с шарнирами, судя по всему позаимствованными от другой рейки, с боковым креплением рулевых тяг. Видна конструкция кронштейнов, крепящих рейку к лонжеронам (не единственный возможный вариант их формы). На мой взгляд, данная конструкция наиболее совершенна из представленных, и при этом более технологична.

На этих фотографиях показаны различные варианты реечного рулевого управления, изготавливаемого американскими фирмами для установки на «Форд-Мустанг» классических моделей вместо штатного. За основу взята рейка с ГУР от серийного автомобиля с центральным зацепом рулевых тяг, в целом аналогичная используемой, к примеру, на переднеприводных моделях ВАЗ. Однако, штатные рулевые тяги удалены, а вместо них установлена массивная штанга, которая по размеру и расположению после установки агрегата на автомобиль полностью повторяет штатное центральное звено рулевой трапеции. А по краям к ней крепятся уже штатные (или же аналогичные им по длине) рулевые тяги со штатными рулевыми наконечниками, которые соединяются со штатными поворотными рычагами на поворотных кулаках.

Крепится всё это хозяйство к лонжеронам при помощи гнутых из листового металла креплений и болтов, часто — на штатные крепления для рулевого механизма и маятникового рычага.

Volga_steering_rake-n-pinion

Аналогичное рулевое под трапецию «Волги». Внимание: воспринимайте этот эскиз сугубо как схематическую иллюстрацию СУТИ © ® идеи, а не непосредственное руководство к действию !..

Таким образом (см. рисунок выше), конструкторы данных рулевых механизмов по сути воспроизвели штатную рулевую трапецию автомобиля с точки зрения геометрии, а лишь затем — присоединили к ней саму рейку, которая тянет за её центральное звено. Наиболее сложная задача здесь — разместить рейку, так как этому активно мешают картер двигателя и колокол сцепления. Вероятно, потребуется не только примерка по месту, но и кое-какая чертёжная работа.

Кроме того, в случае подвески «Волги» рулевые тяги на виде сзади должны быть параллельны нижнему рычагу (а в общем случае их расположение должно соответствовать приведённому выше построению через полюса).

Стоит отметить, что на виде сверху рулевые тяги обычно располагаются под некоторым углом к поперечному направлению, как того требует компоновка — на работу рулевого управления это влияния обычно не оказывает, кроме самых крайних случаев (очень большие углы, очень короткие тяги; кстати говоря, в этом случае привести работу рулевого к нормальной, предусмотренной приведённым выше расчётом для теоретической трапеции, удаётся как раз за счёт продольного смещения рейки — за счёт этого достигается увеличение длины рулевых тяг, улучшающее кинематику механизма); например, у переднеприводного «Москвича-2141» рейка по компоновочным соображениям сильно вынесена назад, и рулевые тяги расположены под большим углом к продольной оси, это вполне допустимо:

moskvich_2141_8У ГАЗ-21 рулевые тяги также расположены под довольно большим углом к продольной оси, но уже с наклоном вперёд:

И это не говоря о «Мерседесе» W123, у которого они установлены практически под 45 градусов, повторяя форму рычага подвески:

Никакой заметной кинематической разницы это не даёт, и работать такое рулевое будет так же, как и если бы рулевые тяги были строго перпендикулярны продольной оси автомобиля; повторюсь, главное здесь — это то, как расположены их шарниры на виде спереди.

Данное утверждение умозрительно и, судя по всему, неверно ! Или верно в достаточной степени лишь для сравнительно небольших изменений угла наклона рулевых тяг.

На «ударное руление» угол наклона рулевых тяг на виде сверху и правда не влияет, но оказывает заметное влияние на другой элемент кинематики рулевого привода, а именно — принцип Аккермана.

Построения в CAD'е показывают, что расположение рейки относительно оси управляемых колёс (а точнее говоря — начальный угол между поворотным рычагом и рулевой тягой) самым непосредственным образом влияет на величину изменения углов поворота колёс при смещении центрального звена. И связано это именно с изменением передаточного отношения рулевого привода при изменении положения рейки (при одной и той же длине поворотного рычага на кулаке), что является особенностью трёхзвенной рулевой трапеции. Это надо учитывать.

Чем дальше назад смещена рейка и соотв-но чем больше начальный угол между рулевой тягой и поворотным рычагом, тем на больший угол поворачивается поворотный рычаг (и колесо вместе с ней) при том же линейном перемещении рейки. Синие линии — изначальное положение поворотного рычага и рулевой тяги при различном расположении рейки; зелёные — их положение при одном и том же ходе различным образом расположенной рейки (чёрная сплошная линия). Видно, что чем дальше мы смещаем рейку назад, тем на больший угол оказывается повёрнут поворотный рычаг при том же смещении рейки вбок. Длина рулевых тяг, естественно, в каждом случае своя, определена из начального положения сошки и рейки. В общем, пояснил как смог ) Начертите сами — убедитесь.

Из-за разницы в углах между рейкой и правой и левой рулевыми тягами при этом получается и разная зависимость между углами поворота правого и левого колёс. А именно — чем дальше назад смещена рейка, тем меньшим получается угол поворота наружного колеса при одном и том же угле поворота внутреннего.

То есть, смещая рейку назад, мы при том же самом угле Аккермана получаем на уровне колёс и их углов поворота эффект как если бы он увеличивался (т.е. как при смещении точки S вперёд). И наоборот, смещая рейку вперёд, добиваемся эффекта аналогичного уменьшению угла Аккермана (как при смещении точки S назад).

Опять же — вычертите в CAD'е эталонные трапеции, поиграйтесь с ними, перемещая рейку вперёд-назад, и сами всё увидите.

Хотя, есть некоторая зона расположений рейки, в пределах которой её перемещение вперёд-назад пренебрежимо мало влияет на углы поворота колёс и заметно не «портит» геометрию рулевого по сравнению с эталоном.

Но в целом, углы Аккермана должны отдельно рассчитываться для каждого конкретного расположения рейки / трапеции относительно оси управляемых колёс !

Короче говоря — думайте своим умом, и каждый вариант рулевого управления просчитывайте / моделируйте с нуля ! Либо же следуйте заводскому варианту с полным повторением положения шарниров.

К счастью, в случае «Волги» ограниченное пространство для рейки оставляет мало пространства для критической ошибки с её расположением, но в других проектах иметь вышесказанное в виду стоит очень даже.

Единственное ограничение — максимальный угол между поворотным рычагом и рулевой тягой при работе рулевого управления не должен превышать 165° (показано на одной из первых картинок в этом разделе) — при большем угле рулевой привод может заклинить в «мёртвой точке», вывести его из которой уже не удастся никакими усилиями на рулевом колесе.

Ещё один момент — от угла установки рулевых тяг зависит общее передаточное отношение реечного рулевого управления. О его расчёте можно почитать в статье Ю. Долматовского о конструировании рулевого управления.

И изгибать в горизонтальной плоскости тяги — тоже можно, если начинают за что-то цеплять или их шарниры работают под слишком большими углами. Важно только положение шарниров, а сами тяги могут быть хоть в виде буквы «зю»...

Разумеется, рейка должна иметь правильную «ориентацию» (задаваемую расположением шестерни над или под рейкой; для «Волги» она должна быть над рейкой) — то есть, при повороте руля по часовой стрелке центральное звено должно смещаться налево, против часовой стрелки — направо. Иначе управление машиной станет довольно затруднительным. Иными словами — рейка должна быть от машины, у которой поворотные рычаги смотрят, как у ГАЗ-24, назад.

Думаю, не надо даже упоминать о том, что само новое центральное звено и детали для его закрепления на рейке должны быть изготовлены из материала, по своим механическим свойствам как минимум не уступающего штатному центральному звену рулевой трапеции (детали подвески ГАЗ-24 почти все сделаны из стали 30Х, возможна замена на инструментальные 40Х или 45).

Также обратите внимание на то, что, помимо крепления штанги в местах присоединения к рейке штатных рулевых тяг, во многих вариантах присутствует также второе крепление — на специальную трубчатую направляющую, притянутую хомутами к корпусу рейки, что предотвращает продольный люфт самой штанги; это удачное конструктивное решение (на эскизе оно не показано).

В случае установки рейки с боковым креплением рулевых тяг вся задача по сути сводится к подбору рейки с подходящей длиной — расстояние между внутренними шарнирами тяг должно соответствовать штатной рулевой трапеции — и решению задачи надёжного закрепления её на автомобиле в таком положении, чтобы её расположению не мешал двигатель. Также понадобятся переходники с резьбы на рулевых тягах рейки на резьбу штатных рулевых наконечников — они же будут использоваться для регулировки схождения на колёсах.

Этот вариант сложнее ввиду того, что подобрать рейку с подходящими характеристиками сложно: на большинстве современных машин рейка намного длиннее центрального звена рулевой трапеции «Волги». А должна быть такой же или в крайнем случае немного меньше — длину можно добрать за счёт точёной проставки-ввёртыша между самой рейкой и корпусом внутреннего шарнира рулевой тяги (или двух проставок, по одной с каждой стороны, если это необходимо по компоновочным соображениям). Так делают японские дрифтеры для увеличения углов поворота колёс:

im11_2Ну, а нам вполне возможно воспользоваться этим способом для подгонки подобной рейки под рулевую трапецию «Волги» (уже есть достаточно грамотная реализация для «Жигулей»).

А длину рулевых тяг — изменить за счёт вставок в местах крепления наконечников, заодно играющих роль переходников между резьбой штатной тяги и волговского наконечника.

Зависимость здесь та же самая — длина центрального звена рейки должна быть равна длине среднего звена родной трапеции (между центрами шарниров наконечников), а длина рулевых тяг — расстоянию между центрами шарниров наконечников. Кроме того, под статической нагрузкой рулевые тяги должны быть практически горизонтальными (как мы помним, разница между высотой внутреннего и внешнего шарниров не более 1,5 мм по центрам).

Но проблема с компоновкой и креплением рейки остаётся — балка подвески у ГАЗ-24 кованая, к ней особо не прикрепишься, остается лишь крепление за лонжероны, да и места катастрофически мало — мешает мотор. Рейку придётся вписывать в достаточно тесное пространство между картерами двигателя и сцепления, в котором в штатной конструкции размещается центральное звено рулевой трапеции (намного менее толстое, чем рейка):

Volga_steering_gear

Упомянутый выше просвет между картерами двигателя и сцепления — примерно посередине фото, в нём проходит штатное центральное звено рулевой трапеции. Место для рейки есть, хотя и весьма стеснённое. Для её крепления напрашивается П-образный кронштейн, посаженный на штатные отверстия для рулевого механизма и маятникового рычага.

При этом в горизонтальной плоскости рулевые тяги однозначно будут располагаться под значительным углом к продольной оси автомобиля, поскольку промежуток между картерами смещён назад относительно линии, соединяющей центры наружных шарниров рулевых тяг. Углы, под которыми работают внутренние шарниры тяг, могут оказаться чрезмерно велики, что вызовет их быстрый износ — в этом случае сами тяги придется изгибать. Помните и о том, что силовой агрегат имеет мягкую подвеску, и при движении автомобиля, особенно по неровной дороге, довольно ощутимо смещается ! Это необходимо учитывать при размещении рейки, обеспечив соответствующий зазор с картером.

Вот у «Победы» или ГАЗ-21 с этим всё на порядок проще, ибо рулевая трапеция — передняя, места для неё намного больше и рейку можно компоновать более свободно. Правда, там свои проблемы: нужна рейка с «обратной полярностью», рассчитанная на размещение перед осью...

Однако, повторюсь, главная проблема — это именно подбор подходящего агрегата. Длина центрального звена рулевой трапеции у «Волги» довольно мала (по моим приблизительным измерениям — ок. 530 мм), и подобрать рейку с хотя бы грубо похожей длиной среднего звена от машины сравнимой массы вряд ли удастся. Или она будет слишком длинной, и привет подруливание на неровностях — или же слишком короткой, и тогда даже с удлинением самого тела рейки до нужной длины угол выворота колёс станет намного меньше стока.

Но, что называется, для информации — знать об этом варианте не помешает.

Возможен и «гибридный» вариант — на рейку с боковыми тягами на штатные крепления устанавливается П-образная штанга, к которой, как в первом случае, устанавливаются штатные рулевые тяги. В этом случае можно обойти ограничение по длине рейки, но узел получается более громоздким в продольном направлении и может не уместиться. Многие киты сделаны именно так, например от Flaming River. Обратите внимание на ограничитель с роликами, предотвращающий уход П-образной штанги от горизонта.

Разумеется, помимо самой установки рейки рано или поздно всплывут и другие проблемы: усилие на руле (может как снизиться, так и увеличиться, в зависимости от передаточного числа рейки), количество оборотов руля между крайними положениями, изменившиеся углы поворота колёс (в большую сторону — начнут задевать в крайних положениях, в меньшую — ухудшиться маневренность на парковке), могут возникнуть проблемы с прокладкой рулевого вала и установкой колонки либо сращиванием со штатной... Возможно, понадобиться некоторая переделка рулевых сошек (укорачивание, изменение угла). Однако всё это уже вторично, а главное — способы решения данных проблем очень сильно зависят от применённого конкретном случае агрегата рейки, так что какие либо общие советы здесь давать крайне непросто. Разве что — перед тем, как начинать заниматься металлом — тщательно проверить всё на бумаге, а желательно — в какой-нибудь САПР, лучше всего трёхмерной.

Минутка арифметики

Давайте попробуем прикинуть характеристики реечного рулевого управления, которое нам предстоит построить.

Число оборотов руля ГАЗ-24 между крайними положениями — 4 ½, передаточное число рулевого механизма — 19,1:1. Таким образом, рулевое колесо между крайними положениями совершает оборот на 1620° (4,5 × 360°), а рулевая сошка, посаженная на выходной вал рулевого механизма, при этом поворачивается на угол, равный (1620° ÷ 19,1) ≈ 85° (немного меньше, но для нашего расчёта это несущественно, округлим в большую сторону). Длина рулевой сошки, измеренная на снятом с машину рулевом механизме, составляет ~150 мм (не точно, измерено обычной линейкой на собранном механизме !).

Простейшее графическое построение позволяет на основе этих данных придти к выводу, что боковое смещение рулевой трапеции между крайними положениями рулевого колеса составляет ~202 мм. Или (округлим в меньшую сторону) приблизительно по 100 мм в каждую сторону от нулевого положения.

Эта величина крайне важна, поскольку большинство реечных рулевых механизмов имеют меньший рабочий ход.

Так, рабочий ход рейки Иж-2126 «Ода» (имеющей близкую к нужной нам длину между шарнирами) составляет не более 115 мм в целом, или примерно по 57,5 мм в каждую сторону — примерно в 1,75 раз меньше. Таким образом, с рулевой рейкой от «Оды» и штатными рулевыми рычагами углы поворота колёс «Волги» уменьшатся в 1,75 раз. То есть, если в стоке предельный угол поворота внутреннего колеса составляет 41...43° (а наружного, соответственно — 35...37°), то с рейкой от «Оды» и стоковыми поворотными рычагами он составит в лучшем случае лишь 25°.

Это не то чтобы очень мало (у ГАЗ-21 та же величина составляет 28...32°, у старого УАЗа вообще 27°), но всё же существенно ухудшит маневренность машины на парковке. Для того, чтобы уйти от этого, придётся переделывать штатные рулевые рычаги либо изготавливать новые.

Практика в чистом виде

К сожалению, на данный момент показать в этом разделе мне особо нечего. Однозначно грамотных и удачных вариантов установки рейки именно на «Волгу» я на просторах Интернета ещё не встретил, а собственные разработки вёл в несколько ином направлении (возможно, придёт время поделиться их итогами, однако для стоковой «Волги» они в любом случае напрямую неприменимы).

Правовые вопросы

По вопросам легализации этого и иных изменений в конструкции обращайтесь в любую организацию, занимающуюся технической экспертизой и выдачей сертификатов на внесение изменений в конструкцию ТС.

Дополнение

Но это всё, так сказать, глобальные модификации. А если всё же хочется сохранить родные агрегаты, но чуть повысить их удобство в эксплуатации ? Это тоже можно !

Например, есть у «Волги» не то чтобы очень сложная, но требующая периодического приложения рук операция: каждые 50 тысяч км перебирать маятниковый рычаг, заменяя в нём смазку. Раньше особо ленивые волговоды находили выход — делали в корпусе шарнира отверстие, нарезали резьбу и вворачивали в него пресс-маслёнку, и о словосочетании «маятниковый рычаг» после этого уже практически не вспоминали.

Стоит отметить, что в оригинале маятниковый рычаг ГАЗ-24 имел втулки из порошковой металлокерамики, которые очень хорошо ходили, что, собственно, и позволяло не вспоминать об этой детали в течение очень долгого времени. Современные магазинные сделаны непонятно из чего.

Также есть мнение, что основная причина износа втулок — попадание в плохо герметизированный узел абразива в виде песка и пыли. В этом случае, и правда, периодическое шприцевание уменьшит износ, если не за счёт смазывания как такового, то за счёт очищения узла смазкой от загрязнения.

Прошло несколько десятков лет, и ГАЗ таки пошёл навстречу пожеланиям трудящихся, сделав эту маслёнку штатной — появилась она посередине выпуска модели ГАЗ-31105 и по сей день модернизированный узел с ней встречается в магазинах. Поводов немедленно бежать на радостях в гараж откручивать родной маятниковый рычаг, конечно, нет — но если уж его замена и так предстоит в ближайшей перспективе, это очень даже неплохой повод задуматься о приобретении доработанной детали.

Ещё существует тюнинговый маятниковый рычаг на подшипниках. Продавцы обещают существенное увеличение срока службы относительно штатного. Однако отзывы о нём весьма неоднозначные, а цена — намного выше, чем у штатного.