Представим квадрат, сложенный из спичек, которые связаны по концам. Не трогая верхнюю спичку, начинаем сдвигать нижнюю. В результате боковые спички будут находиться под углом к верхней, которая осталась неподвижной. Это схема рулевого управления. А боковые спички — это и есть наши управляемые колеса.
Руль крутит вал, и вал входит либо в рулевой редуктор, либо в рулевую рейку, которые через шестерни преобразуют вращательное движение в поступательное. Существуют два вида рулевого управления: рулевая рейка (винт-гайка), рулевой редуктор (червячная передача). Они крепятся к кузову примерно на оси нижней «спички», в него входит рулевой вал. В основном сейчас применяется «рейка» — в ней меньше деталей и она обеспечивает наибольшую точность управления. Кроме того, четкость управления при применении рейки достигается за счет применения меньшего количества шаровых соединений.
Для уменьшения усилия на рулевом колесе существуют два технологических решения. Первое — это увеличение передаточного отношения: то есть при том же угле поворота колес руль приходится поворачивать на больший угол. Второе — применение рулевого усилителя, которое позволяет уменьшить и усилие водителя, и количество оборотов руля и, соответственно, повысить точность управления.
Рулевой усилитель — это устройство, уменьшающее усилие водителя на рулевом колесе и помогающее повороту управляемых колес. Существуют два вида усилителей: электрический и гидравлический. Гидравлический усилитель состоит из насоса, качающего масло, и следящего устройства. Следящее устройство в момент начала поворота руля направляет поток масла в нужную сторону, в сторону движения рулевой рейки (нашей нижней «спички»), снижая усилие на рулевом колесе. Насос, качающий масло, как правило, применяется двух видов: с механическим приводом от мотора и электрический. Минусом насоса с приводом от мотора является то, что он отбирает мощность напрямую от мотора и работает постоянно, в то время как электрический включается только в тот момент, когда это нужно (в моменты поворота руля).
Электроусилитель же имеет преимущество в том, что не требует установки ни насоса, ни системы шлангов. Он устанавливается либо в рулевом валу, либо в самой рулевой рейке. Включается только в моменты поворота, и принцип его работы основан на эффекте магнита, то есть помогает поворачивать сам вал, на котором закреплен руль.
Также в последнее время появились усилители, которые работают по-разному в зависимости от скорости автомобиля. То есть на парковке руль крутится легко — усилитель оказывает максимальную помощь. А при увеличении скорости помощь усилителя уменьшается вплоть до нуля. Делается это для того, чтобы при движении на высокой скорости человек не мог резко выкрутить руль на максимальный угол поворота, колеса оказывают такое сопротивление, как будто усилителя и нет вообще.
Любой тип усилителя не работает при выключенном двигателе. Насосы приводятся в действие либо механически от работающего двигателя, либо (электрика) уже при заведенном моторе от генератора. При отказе насоса ГУРа жидкость перестает циркулировать и усилие на руле возрастает многократно. Например, на старых моделях «Жигулей», куда никогда не ставился ГУР, колеса можно крутить, хотя и с усилием, а вот если откажет соответствующий механизм, например на БМВ, то управлять автомобилем будет крайне сложно — широкие колеса без помощи усилителя вывернуть практически невозможно.
Чаще всего в рулевом механизме выходят из строя рулевые наконечники (шаровое соединение подвержено не только поворотным, но и ударным нагрузкам). При попадании грязи или при использовании неправильной жидкости в системе усилителя рулевого управления начинает «течь» рейка (редуктор, как правило, не ломается), то есть изнашиваются уплотнительные кольца, реже металлический вал (в этом случае рейка ремонту не подлежит).
