La dirección de piñón y cremallera ha llegado silenciosamente a dominar el mundo del automóvil. Hoy en día, es equipamiento de serie en todos los vehículos, desde los coches urbanos compactos hasta los grandes SUV. Este sistema es elegante en su simplicidad. El tubo metálico protector contiene una serie de piñones que convierten los movimientos de la mano en movimientos físicos.
El corazón del sistema es el conjunto de engranajes de piñón y cremallera. La cremallera es un piñón alargado cuyos dientes tienen la misma longitud. Está ubicado dentro de un tubo de metal del que sobresalen ambos extremos. A estos extremos se adjuntan tirantes. Estas varillas actúan como vínculo entre el mecanismo interior y el mundo exterior.
La acción comienza desde arriba. El piñón está unido al eje de dirección que se extiende hacia abajo desde el volante. Cuando gira la rueda, el eje hace girar el piñón. El piñón engancha los dientes de la cremallera y empuja la cremallera de un lado a otro. Este movimiento lineal se transmite a través de los tirantes a los brazos de dirección, que están conectados al eje de la rueda.
Este mecanismo realiza dos funciones importantes simultáneamente. Primero, convierta el movimiento de rotación del volante en el movimiento lineal necesario para girar el volante. En segundo lugar, proporciona reducción del piñón. Esta reducción es clave. Hace que girar la rueda sea mucho más fácil que fijar la rueda directamente al eje.
La mayoría de los vehículos modernos requieren tres o cuatro giros del volante para pasar de una cerradura a otra. Ese es el rango desde el giro más a la izquierda hasta el giro más a la derecha. Este rango está definido por la relación de dirección.
Comprender la relación de dirección
La relación de dirección es una relación matemática simple. Compare el giro del volante con la cantidad de cambios de dirección que realmente cambian las ruedas del automóvil. Si una rotación del volante (360 grados) hace que las ruedas del automóvil giren 20 grados, la relación es 18:1.
Un número mayor significa que se requieren más revoluciones de la rueda para un ángulo determinado. Pero también significan menos trabajo físico. La reducción de engranajes hace el trabajo pesado.
Aquí es donde entra en juego la preferencia del conductor. Los vehículos más ligeros y deportivos suelen tener una relación de dirección más baja. Cuanto menor sea la relación (por ejemplo, 12:1), más rápido reaccionará el coche. Haces un pequeño movimiento y las ruedas reaccionan inmediatamente. Esto es esencial para la agilidad en los coches de alto rendimiento. Estos vehículos son lo suficientemente livianos como para permitir a los conductores manejar el mayor estrés sin sentir que están flotando sin asistencia eléctrica.
Las camionetas más grandes y los sedanes familiares suelen utilizar proporciones más altas. La prioridad aquí es la estabilidad y una menor carga de trabajo al circular por autopista. No necesitas una respuesta nerviosa; Se requiere un control constante.
Algunos fabricantes han encontrado un término medio razonable con la dirección de relación variable. Este sistema modifica el conjunto de engranajes de piñón y cremallera. Los dientes de la cremallera no están espaciados uniformemente. En el medio, el espacio entre los dientes se vuelve más detallado. Esto proporciona la respuesta rápida necesaria al iniciar un giro. A medida que el volante se acerca a su límite de rotación, la separación del piñón se vuelve más gruesa. Esto reduce el esfuerzo necesario para bloquear completamente las ruedas, lo que reduce el estacionamiento y las maniobras cerradas.
Sistemas eléctricos de piñón y cremallera
Agregar asistencia eléctrica a la ecuación cambia un poco el diseño. La mayoría de los conductores dependen de sistemas de energía de piñón y cremallera. Estas unidades integran asistencia hidráulica o eléctrica directamente en el conjunto del bastidor. El principio básico sigue siendo el mismo. El piñón todavía mueve la cremallera. Pero hoy en día, los motores hidráulicos y eléctricos proporcionan el músculo.
Esta ayuda es variable. Varía según la velocidad del vehículo. La mayor asistencia se proporciona al conducir a baja velocidad, como al estacionar en paralelo. Puedes girar una rueda pesada con un dedo. La asistencia eléctrica disminuye cuando se conduce a altas velocidades. Esto evita que el automóvil se sienta confuso o demasiado sensible a pequeños movimientos de la dirección. La retroalimentación se vuelve más intensa y afecta al conductor.
Mecanismo auxiliar
Esto no es magia. Los sistemas hidráulicos dirigen el levantamiento de objetos pesados.
Hay un cilindro dentro de la carcasa del bastidor. En el centro del cilindro hay un pistón. El pistón está bloqueado en la propia cremallera. Por tanto, cuando el pistón se mueve, la cremallera también se mueve. Período.
El fluido entra por dos puertos. Está a la izquierda. Está a la derecha.
Aquí está el truco: bombee fluido a mayor presión en un lado del pistón. La diferencia de presión obliga al pistón a deslizarse. El tobogán empuja la rejilla. De repente, el volante ya no tiene la sensación de girar una piedra de molino.
Este es un sistema que ayuda a la presión hidráulica. Sólo diles eso.
¿Pero cómo llega el líquido hasta allí? ¿Cómo sabe el sistema en qué dirección desea girar incluso antes de haber movido mucho la rueda? Más adelante profundizaremos en la bomba, las válvulas y la lógica detrás del flujo.
Primero, dejemos de lado los trapos hidráulicos y miremos a otro actor importante en el campo de la dirección.
