Cremallera de direcció: principi de funcionament i disseny

Entre tots els tipus de caixes de direcció, la cremallera ocupa un lloc especial, encara que només sigui perquè és més habitual en els dissenys de cotxes de passatgers. Posseint una sèrie d'avantatges, el carril, i així és com s'anomena habitualment breument a partir de l'ús de la part principal, pràcticament ha substituït tots els altres esquemes.

Característiques de l'ús del ferrocarril

El rail en si és una vareta d'acer lliscant amb una osca dentada. Des del costat de les dents, un engranatge impulsor es pressiona contra ell. L'eix de la columna de direcció està estriat a l'eix del pinyó. Normalment s'utilitza un engranatge helicoïdal, ja que és silenciós i capaç de transmetre càrregues importants.

Quan es gira el volant, el conductor, actuant conjuntament amb la direcció assistida, mou el cremallera en la direcció desitjada. Els extrems del rail a través de les articulacions de bola actuen sobre les barres de direcció. A la secció de les varetes, s'instal·len acoblaments roscats per a l'ajust de la punta del peu i puntes de pilota de direcció. En última instància, la força motriu es transmet a través del braç de pivot a l'articulació, el cub i la roda de direcció a cada costat. La configuració està dissenyada de manera que la goma no llisqui al pegat de contacte i cada roda es mou al llarg d'un arc del radi desitjat.

La composició de la direcció del pinyó i cremallera

Un mecanisme típic inclou:

• una carcassa on es troben totes les peces, equipada amb tacs per subjectar-se a un escut o marc de motor;
• cremallera;
• coixinets lisos de tipus màniga sobre els quals es recolza el rail en moviment;
• eix d'entrada, normalment col·locat en coixinets de rodets (agulles);
• un dispositiu per ajustar la bretxa en enganxament d'un cracker carregat amb molla i una femella d'ajust;
• botes de corbata.

De vegades, el mecanisme està equipat amb un amortidor extern, dissenyat per minimitzar un dels inconvenients del mecanisme de cremallera i pinyó: una transmissió excessivament forta de cops al volant de les rodes que cauen en desnivells. L'amortidor és un amortidor telescòpic de muntatge horitzontal, similar al que s'instal·la a les suspensions. En un extrem està connectat al rail, i a l'altre extrem al submarc. Tots els impactes estan esmorteïts pel sistema hidràulic de l'amortidor.

Els mecanismes més senzills utilitzats en els cotxes més lleugers estan desproveïts de direcció assistida. Però la majoria de rails ho tenen en la seva composició. L'actuador del booster hidràulic està integrat a la carcassa del bastidor, només surten els accessoris per connectar les línies hidràuliques dels costats dret i esquerre del pistó.

El distribuïdor en forma de vàlvula de bobina i una secció de la barra de torsió està integrat al cos de l'eix d'entrada del mecanisme de cremallera i pinyó. Depenent de la magnitud i la direcció de l'esforç aplicat pel conductor, girant la barra de torsió, la bobina s'obre cap als accessoris del cilindre hidràulic esquerre o dret, creant-hi pressió i ajudant el conductor a moure el rail.

De vegades, els elements d'un amplificador elèctric també s'incorporen al mecanisme del bastidor si no es troba a la columna de direcció. Es prefereix la conducció directa al rail. En aquest cas, el cremallera té un motor elèctric amb una caixa de canvis i un segon engranatge motriu. Funciona en paral·lel amb el principal al llarg d'una osca d'engranatge independent al rail. La direcció i la magnitud de la força estan determinades per la unitat de control electrònic, que rep un senyal del sensor de gir de torsió de l'eix d'entrada i genera un corrent d'alimentació al motor elèctric.

Avantatges i inconvenients d'un mecanisme amb rail

Entre els avantatges hi ha:

• direcció d'alta precisió;
• facilitat per garantir la transparència del volant, fins i tot equipat amb un amplificador;
• la compacitat del muntatge i la senzillesa de la disposició del disseny a l'àrea de l'escut del motor;
• pes lleuger i cost relativament baix;
• bona compatibilitat tant amb reforçadors hidràulics antics com amb EUR moderns;
• manteniment satisfactori, es produeixen kits de reparació;
• poc exigent amb la lubricació i el manteniment freqüent.

També hi ha desavantatges:

• transparència fonamentalment alta del volant en cas d'ús en carreteres accidentades, en absència d'amortidors i amplificadors d'alta velocitat, el conductor pot resultar ferit;
• soroll en forma de cops quan es treballa amb una bretxa augmentada, quan el desgast es produeix de manera desigual, la bretxa no es pot ajustar.

La combinació de pros i contres en el funcionament del mecanisme de cremallera i pinyó determina el seu abast: es tracta d'automòbils, inclosos els esportius, que funcionen principalment en bones carreteres a gran velocitat. En aquest cas, el bastidor funciona de la millor manera i està per davant de tots els altres esquemes de direcció pel que fa a les qualitats del consumidor.

De vegades es realitza el manteniment del mecanisme per tal de reduir la bretxa quan apareixen cops. Malauradament, per les raons de desgast desigual descrites anteriorment, això no sempre és possible. En aquests casos, el mecanisme es substituirà com un conjunt, sovint per un de restaurat de fàbrica. L'ús de kits de reparació elimina només cops als coixinets i casquilles de suport, però no el desgast del parell d'engranatges. Però, en general, la vida útil del mecanisme és bastant alta i el cost de les peces noves és bastant acceptable.