Direcție cu cremalieră și pinion: tot ce trebuie să știți
Direcție cu cremalieră și pinioneste o metodă de direcție utilizată pe scară largă în tehnologia auto modernă. Este simplu, compact și receptiv, oferind șoferilor o experiență de control fiabilă. Deși acest sistem a devenit echipament standard în multe vehicule, este posibil să nu fie complet clar pentru șoferul obișnuit cum funcționează și ce face.
Acest articol va arunca o privire mai atentă asupra elementelor de bază ale direcției cu cremalieră și pinion, cum funcționează și de ce este o metodă atât de importantă de direcție.
Ce este direcția cu cremalieră și pinion?
Un sistem de direcție cu cremalieră și pinion este un sistem mecanic de direcție care utilizează interacțiunea unui pinion și cremalieră pentru a transforma mișcarea de rotație a volanului în mișcare laterală a roților. Acest design relativ simplu este foarte eficient și a fost utilizat pe scară largă în multe vehicule, inclusiv în mașini, SUV-uri și camioane ușoare.
Sistemul este format din mai multe componente cheie: volan, angrenaje, cremalieră, biele și roți. Când șoferul rotește volanul, angrenajul (numit și pinion) de pe arborele volanului se rotește și se integrează cu cremaliera. Crema este o tijă metalică lungă, dințată, care se mișcă lateral pe măsură ce angrenajele se rotesc. Această mișcare este transmisă roților printr-o biela, care în cele din urmă face ca roțile să se rotească.
Deși direcția cu cremalieră și pinion a fost folosită de producătorii auto americani de mai puțin de 50 de ani, conceptul există în alte țări de aproape un secol. În anii 1930, BMW a produs prima transmisie cu cremalieră și pinion, potrivit Hemmings Motor News. Primul producător auto american care a folosit direcția cu cremalieră și pinion în producție a fost Ford, care a folosit-o în Mustang II din 1974 și Pinto din 1974. În timp ce AMC a adoptat sistemul la scurt timp după Pacer din 1975, GM și Chrysler nu au produs mașini cu direcție cu cremalieră și pinion până în anii 1980.
Cum funcționează direcția cu cremalieră?
Potrivit unui articol de la Moog Parts, direcția cu cremalieră și pinion funcționează prin utilizarea unui sistem de viteze pentru a converti mișcarea circulară a volanului în mișcarea liniară necesară pentru a roti roțile. Angrenajele sunt asamblate în interiorul unui tub metalic. Tubul are deschideri la ambele capete, astfel încât suportul poate fi atașat la un arbore. Pinionul este conectat la arborele de direcție astfel încât atunci când volanul este rotit, pinionul se rotește și mișcă cremaliera.
Mai exact, atunci când șoferul rotește volanul, mișcarea de rotație este transmisă pinionului prin arborele volanului. Acest pinion se integrează cu cremaliera, transformând mișcarea de rotație în mișcare liniară. Pe măsură ce pinionul se rotește, cremaliera este condusă să se miște pe calea sa. Distanța și direcția acestei mișcări laterale sunt direct legate de cantitatea și direcția de rotație a volanului. Un unghi de virare mai mare face ca cremalierul să se miște pe o distanță mai mare, obținând astfel un unghi de virare mai mare al roții.
Mișcarea cremalierei este transmisă articulației de direcție a roții printr-o biela. Funcția bielei este de a transforma mișcarea laterală a cremalierei în rotație a roții, controlând astfel direcția vehiculului. În cele din urmă, mișcarea laterală a portbagajului este transformată în direcția volanului. Direcția și unghiul de direcție al roții sunt complet determinate de interacțiunea pinionului și cremalierei, permițând controlul precis al vehiculului.
Care sunt avantajele unui sistem de direcție cu cremalieră și pinion?
Designul unui sistem de direcție cu cremalieră și pinion este foarte simplu și constă dintr-un număr mic de componente cheie. Acest design simplificat nu numai că reduce costurile de producție și întreținere, dar reduce și posibilitatea de defecțiune. Sistemele de direcție cu cremalieră și pinion oferă un răspuns extrem de sensibil al direcției datorită acțiunii directe a angrenajului și cremalierei. Acest lucru permite vehiculului să reacționeze rapid în timpul conducerii, în special pentru a menține o stabilitate bună la viteze mari.
În plus, sistemele de direcție cu cremalieră și pinion sunt mai ușoare decât alte sisteme complexe de direcție. Această caracteristică ajută la reducerea greutății totale a vehiculului, la îmbunătățirea economiei de combustibil și la îmbunătățirea manevrabilitatii vehiculului.
Care sunt tipurile de sisteme de direcție cu cremalieră și pinion?
Deși principiul de bază al sistemelor de direcție cu cremalieră și pinion este același, sistemele de direcție cu cremalieră și pinion pot fi împărțite în următoarele tipuri în funcție de diferitele nevoi ale vehiculului și obiective de proiectare:
Sistem manual de direcție cu cremalieră și pinion
Sistemul manual de direcție cu cremalieră și pinion este cel mai elementar tip, care se bazează pe puterea șoferului pentru a acționa volanul și a controla direcția vehiculului. Acest sistem nu are un dispozitiv suplimentar de asistență electrică, așa că șoferul trebuie să aplice mai multă forță pentru a roti volanul atunci când conduce la viteze mici. Sistemele manuale sunt utilizate de obicei în vehicule mai ușoare sau vehicule mai vechi și sunt utilizate pe scară largă datorită structurii lor simple și a costului redus.
Sistem hidraulic de direcție cu cremalieră și pinion
Thesistem hidraulic de direcție cu cremalieră și pinionadaugă un dispozitiv hidraulic de asistență la sistemul manual. Sistemul asigură presiune hidraulică prin pompa de servodirecție, facilitând manevrarea volanului de către șofer. Acest sistem a fost utilizat pe scară largă în majoritatea vehiculelor moderne, deoarece oferă putere, păstrând în același timp directitatea și sensibilitatea sistemului de cremalieră și pinion.
Sistem de direcție electric cu cremalieră și pinion
Sistemul de direcție electric cu cremalieră și pinion folosește un motor electric în loc de o pompă hidraulică pentru a furniza energie. Acest sistem are avantajele răspunsului rapid, economisirii energiei și protecției mediului și, de asemenea, poate regla puterea în funcție de viteza vehiculului pentru a oferi o experiență de condus mai potrivită. Sistemele electrice de servodirecție devin treptat echipament standard în multe vehicule noi, în special în vehiculele electrice și hibride.
Sistem de direcție cu cremalieră și pinion cu raport variabil
Sistemul de direcție cu cremalieră și pinion cu raport variabil este diferit în designul cremalierei, folosind un design cu pas variabil. Pasul acestui sistem este mai mare la capetele raftului și mai mic la mijloc. Acest design permite vehiculului să ofere un unghi de virare mai mare la viteze mici și un unghi de virare mai mic la viteze mari, îmbunătățind astfel manevrabilitatea și stabilitatea vehiculului.
Probleme comune cu sistemele de direcție cu cremalieră și pinion
Deși sistemele de direcție cu cremalieră și pinion pot oferi performanțe fiabile în majoritatea cazurilor, unele probleme comune pot apărea în timpul utilizării. Iată câteva probleme comune:
Uzura cremalierei sau pinionului
După o utilizare îndelungată, suprafața cremalierei și pinionului se poate uza, provocând zgomot anormal sau funcționare neuniformă la volan. Atunci când uzura este severă, aceasta poate afecta, de asemenea, precizia direcției și poate duce la viarea incorectă a vehiculului.
Scurgeri de ulei hidraulic
În sistemele hidraulice de direcție cu cremalieră și pinion, scurgerea uleiului hidraulic este o problemă comună. Scurgerile pot apărea în liniile hidraulice, etanșările sau pompele de direcție, manifestându-se de obicei ca putere redusă de direcție sau defecțiune completă.
Rezistență crescută la direcție
Când părțile interne ale sistemului de direcție cu cremalieră și pinion sunt uzate, lubrifiate prost sau sistemul hidraulic defectează, rezistența la direcție va crește semnificativ. Șoferul va simți că volanul a devenit greu, mai ales atunci când conduce la viteze mici.
