El dispositivo, tipos y principio de funcionamiento de la cremallera de dirección.
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La cremallera de dirección es la base de la dirección del vehículo, con la que el conductor dirige las ruedas del coche en la dirección deseada. Incluso si no va a reparar su automóvil usted mismo, será útil comprender cómo funciona la cremallera de dirección y cómo funciona este mecanismo, porque al conocer sus fortalezas y debilidades, podrá conducir un automóvil de pasajeros o jeep con más cuidado, extendiendo su vida útil hasta la reparación.
El motor es el corazón del automóvil, pero es el sistema de dirección el que determina hacia dónde se dirige. Por lo tanto, todo conductor debe comprender, al menos en términos generales, cómo está dispuesta la cremallera de dirección de su automóvil y cuál es su propósito.
Del remo al portaequipajes: la evolución de la dirección
En la antigüedad, cuando el hombre recién comenzaba a explorar la tierra y el agua, pero la rueda aún no se había convertido en la base de su movilidad, las balsas y los barcos se convirtieron en el principal medio de transporte de mercancías en largas distancias (superiores a un día de viaje). Estos vehículos se mantuvieron en el agua, moviéndose debido a varias fuerzas, y para controlarlos usaron el primer dispositivo de dirección: un remo sumergido en el agua, que se encuentra en la parte trasera de la balsa o bote. La eficacia de dicho mecanismo era ligeramente superior a cero, y se requería una gran fuerza física y resistencia para dirigir la nave en la dirección correcta.
A medida que crecía el tamaño y el desplazamiento de los barcos, trabajar con un remo de dirección requería cada vez más fuerza física, por lo que se sustituyó por un timón que hacía girar la pala del timón a través de un sistema de poleas, es decir, fue el primer mecanismo de dirección en historia. La invención y distribución de la rueda propició el desarrollo del transporte terrestre, pero su principal fuerza motriz eran los animales (caballos o toros), por lo que en lugar de un mecanismo de control se utilizó el adiestramiento, es decir, los animales giraban en la dirección correcta durante unos minutos. acción del conductor.
La invención de la planta de vapor y el motor de combustión interna hizo posible deshacerse de los animales de tiro y realmente mecanizar los vehículos terrestres, después de lo cual inmediatamente tuvieron que inventar un sistema de dirección que funciona con un principio diferente. Inicialmente, usaban los dispositivos más simples, por lo que el control de los primeros autos requería una enorme fuerza física, luego fueron cambiando gradualmente a varias cajas de cambios, que aumentaban la potencia de la fuerza de giro en las ruedas, pero obligaban a girar más el volante. intensamente
Otro problema con el mecanismo de dirección que tuvo que superarse es la necesidad de girar las ruedas en diferentes ángulos. La trayectoria de la rueda situada en el interior, en relación con el giro del lateral, transcurre en un radio menor, lo que significa que debe girar con más fuerza que la rueda del exterior. En los primeros coches no era así, por lo que las ruedas delanteras se desgastaban mucho más rápido que las traseras. Luego hubo una comprensión del ángulo de convergencia, además, fue posible proporcionarlo utilizando el principio de la desviación inicial de las ruedas entre sí. Al conducir en línea recta, esto casi no tiene efecto sobre el caucho, pero al tomar una curva, aumenta la estabilidad y el control del automóvil, y también reduce el desgaste de la banda de rodadura de los neumáticos.
Diseño general
Estos son los detalles principales que forman la base del diseño de la cremallera de dirección:
- engranaje impulsor;
- carril;
- énfasis (mecanismo de sujeción);
- vivienda
- sellos, casquillos y anteras.
Cremallera de dirección en sección
Este esquema es inherente a los rieles de cualquier automóvil. Por lo tanto, la respuesta a la pregunta "cómo funciona la cremallera de dirección" siempre comienza con esta lista, porque muestra la estructura general de la unidad. Además, en Internet se han colgado muchas fotos y vídeos que muestran tanto el aspecto del bloque como su interior, que se incluyen en la lista.
engranaje de piñón
Esta parte es un eje con dientes oblicuos o rectos, equipado con cojinetes en ambos extremos. Esta configuración proporciona una posición constante con respecto a la carrocería y la cremallera en cualquier posición del volante. El eje con dientes oblicuos está en ángulo con el riel, por lo que encajan claramente con los dientes rectos en el riel, el eje con dientes rectos se instaló en máquinas de los años 80 y 90 del siglo pasado, tal parte es más fácil de fabricar, pero su duración en servicios es mucho menor. A pesar de que el principio de funcionamiento de los engranajes rectos y helicoidales es el mismo, este último es más confiable y no propenso a atascarse, por lo que se ha convertido en el principal en los mecanismos de dirección.
En todos los automóviles producidos desde la última década del siglo pasado, solo se instalan ejes helicoidales, esto reduce la carga en las superficies de contacto y prolonga la vida útil de todo el mecanismo, lo que es especialmente importante para los bastidores que no están equipados con un refuerzo hidráulico (dirección asistida) o eléctrico (EUR). El engranaje de transmisión recto fue popular en la URSS y la Federación Rusa, se colocó en las primeras versiones de los engranajes de dirección de los vehículos con tracción delantera, sin embargo, con el tiempo, esta elección se abandonó en favor de un engranaje helicoidal, porque tal una caja de cambios es más confiable y requiere menos esfuerzo para girar la rueda.
El engranaje impulsor está conectado a la columna de dirección por un eje compuesto con cardanes, que es un elemento de seguridad, su propósito es proteger al conductor durante una colisión de golpear el volante en el pecho. Durante un impacto, dicho eje se pliega y no transmite fuerza al habitáculo, lo que supuso un grave problema en los automóviles de la primera mitad del siglo pasado. Por lo tanto, en las máquinas para diestros y zurdos, este engranaje está ubicado de manera diferente, porque la cremallera está en el medio y el engranaje está en el costado del volante, es decir, en el borde de la unidad.
Reika
La cremallera en sí es una barra redonda de acero endurecido, en un extremo de la cual hay dientes correspondientes al engranaje impulsor. En promedio, la longitud de la parte del engranaje es de 15 cm, que es suficiente para girar las ruedas delanteras desde la posición extrema derecha a la extrema izquierda y viceversa. En los extremos o en el medio del riel, se perforan orificios roscados para unir las barras de dirección. Cuando el conductor gira el volante, el engranaje impulsor mueve la cremallera en la dirección adecuada y, gracias a una relación de transmisión bastante grande, el conductor puede corregir la dirección del vehículo en fracciones de grado.
Cremallera de dirección
Para el funcionamiento efectivo de dicho mecanismo, el riel se fija con un manguito y un mecanismo de sujeción, lo que le permite moverse hacia la izquierda y hacia la derecha, pero evita que se aleje del engranaje impulsor.
Mecanismo de sujeción
Al circular por terrenos irregulares, la caja de cambios de la dirección (par piñón/cremallera) experimenta cargas que tienden a modificar la distancia entre ambos elementos. La fijación rígida de la cremallera puede provocar su acuñamiento y la imposibilidad de girar el volante y, por lo tanto, de realizar una maniobra. Por lo tanto, la fijación rígida solo se permite en un lado del cuerpo de la unidad, alejado del engranaje impulsor, pero no hay fijación rígida en el otro lado, y el bastidor puede "jugar" un poco, moviéndose en relación con el engranaje impulsor. Este diseño proporciona no solo una pequeña holgura que evita que el mecanismo se atasque, sino que también crea una respuesta más fuerte, lo que permite que las manos del conductor sientan mejor el camino.
El principio de funcionamiento del mecanismo de sujeción es el siguiente: un resorte con cierta fuerza presiona la cremallera contra el engranaje, asegurando un engrane apretado de los dientes. La fuerza transmitida por las ruedas, que presiona la cremallera contra el engranaje, es fácilmente transferida por ambas partes, ya que están hechas de acero templado. Pero la fuerza dirigida en la otra dirección, es decir, alejando ambos elementos entre sí, es compensada por la rigidez del resorte, por lo que la cremallera se aleja ligeramente del engranaje, pero esto no afecta el enganche de ambas partes.
viviendas
El cuerpo de la unidad está hecho de aleación de aluminio y también está equipado con refuerzos, gracias a los cuales fue posible reducir el peso lo más posible sin perder fuerza y rigidez. La fuerza de la carrocería es suficiente para garantizar que las cargas que se producen durante la conducción, incluso en terrenos irregulares, no la dañen. Al mismo tiempo, el esquema del espacio interno del cuerpo asegura el funcionamiento eficiente de todo el mecanismo de dirección. Además, la carrocería dispone de unos orificios de fijación a la carrocería del coche, gracias a los cuales recoge todos los elementos de dirección entre sí, asegurando su trabajo coordinado.
Sellos, bujes y anteras
Los bujes instalados entre el cuerpo y el riel tienen una alta resistencia al desgaste y también facilitan el movimiento de la barra dentro del cuerpo. Los retenes de aceite protegen la zona lubricada del mecanismo, es decir, el espacio alrededor del engranaje impulsor, evitando la pérdida de lubricante, y además lo aíslan del polvo y la suciedad. Las anteras protegen las áreas expuestas del cuerpo a través de las cuales pasan los tirantes. Según el modelo de la máquina, se fijan en los extremos o en la mitad del riel, en cualquier caso, son las anteras las que protegen las áreas abiertas del cuerpo del polvo y la suciedad.
Modificaciones y tipos
A pesar de que en los albores de su aparición, el rastrillo era el mejor tipo de mecanismo de dirección, el desarrollo de la tecnología llevó a los fabricantes a modificar aún más este dispositivo. Dado que los mecanismos principales desde la aparición de la unidad, así como el diseño y el esquema de su funcionamiento, no han cambiado, los fabricantes han dirigido sus esfuerzos a aumentar la eficiencia mediante la instalación de varios dispositivos amplificadores.
El primero fue el servomotor hidráulico, cuya principal ventaja era la simplicidad del diseño con exigencias extremas para un funcionamiento correcto, porque las cremalleras de dirección con dirección asistida no toleraban girar al ángulo máximo a altas velocidades del motor. La principal desventaja de la dirección asistida era la dependencia del motor, porque es a él a quien se conecta la bomba de inyección. El principio de funcionamiento de este dispositivo es que cuando se gira el volante, el distribuidor hidráulico suministra fluido a una de las dos cámaras, cuando las ruedas alcanzan el giro correspondiente, el suministro de fluido se detiene. Gracias a este esquema, la fuerza requerida para girar las ruedas se reduce sin pérdida de retroalimentación, es decir, el conductor dirige y siente el camino de manera efectiva.
El siguiente paso fue el desarrollo de una cremallera de dirección eléctrica (EUR), sin embargo, los primeros modelos de estos dispositivos causaron muchas críticas, porque a menudo ocurrían falsas alarmas, por lo que el automóvil giraba espontáneamente mientras conducía. Después de todo, el papel del distribuidor lo desempeñó un potenciómetro que, por varias razones, no siempre proporcionó la información correcta. Con el tiempo, este defecto se eliminó casi por completo, por lo que la confiabilidad del control del EUR no es inferior a la dirección asistida. Algunos fabricantes de automóviles ya están utilizando la dirección asistida eléctrica, que combina las ventajas de los dispositivos eléctricos e hidráulicos, además de carecer de sus desventajas.
Por ello, hoy se ha adoptado la siguiente división en tipos de cremalleras de dirección:
- simple (mecánico): casi nunca se usa debido a la baja eficiencia y la necesidad de hacer un gran esfuerzo para girar las ruedas en su lugar;
- con reforzador hidráulico (hidráulico): son uno de los más populares debido a su diseño simple y alta facilidad de mantenimiento, pero el reforzador no funciona cuando el motor está apagado;
- con refuerzo eléctrico (eléctrico): también son uno de los más populares, reemplazando gradualmente las unidades con dirección asistida, porque funcionan incluso cuando el motor está apagado, aunque el problema de la operación aleatoria aún no se ha eliminado por completo;
- con servomotor hidráulico eléctrico, que combinan las ventajas de los dos tipos anteriores, es decir, funcionan incluso cuando el motor está apagado y no “complacen” al conductor con operaciones aleatorias.
Cremallera de dirección con EUR
Este principio de clasificación permite al propietario o posible comprador de un automóvil de pasajeros evaluar de inmediato todas las ventajas y desventajas de la dirección de un modelo en particular.
Intercambiabilidad
Los fabricantes de automóviles casi nunca producen mecanismos de dirección de piñón y cremallera, la excepción fue AvtoVAZ, pero incluso allí este trabajo se transfirió a los socios, por lo tanto, en caso de defectos graves en esta unidad, cuando las reparaciones no son rentables, es necesario elegir no solo el modelo, sino también el fabricante de este mecanismo. Uno de los líderes en este mercado es ZF, que se especializa en la producción de todo tipo de unidades, desde transmisiones automáticas hasta mecanismos de dirección. En lugar del riel ZF, puede tomar un análogo chino barato, porque su circuito y dimensiones son los mismos, pero no durará mucho, a diferencia del dispositivo original. A menudo, los automóviles cuya antigüedad supera los 10 años están equipados con un riel de otros fabricantes, lo que se confirma con fotos de sus marcas publicadas en Internet.
A menudo, los artesanos del garaje colocan cremalleras de dirección de automóviles extranjeros, por ejemplo, varios modelos de Toyota, en automóviles nacionales. Tal reemplazo requiere una alteración parcial de la pared trasera del compartimiento del motor, pero el automóvil recibe una unidad mucho más confiable que supera los productos de AvtoVAZ en todos los aspectos. Si el riel del mismo "Toyota" también está equipado con un refuerzo eléctrico o hidráulico, incluso el viejo "Nine" de repente, en términos de comodidad, se acerca bruscamente a los automóviles extranjeros del mismo período.
Fallas mayores
El dispositivo de la cremallera de dirección es tal que este mecanismo es uno de los más confiables en el automóvil, y la mayoría de las fallas están asociadas con el desgaste (daño) de los consumibles o con accidentes de tráfico, es decir, accidentes o accidentes. En la mayoría de los casos, los reparadores tienen que cambiar las anteras y los sellos, así como las cremalleras desgastadas y los engranajes impulsores, cuyo kilometraje supera los cientos de miles de kilómetros. También debe apretar periódicamente el mecanismo de sujeción, que se debe al esquema del mecanismo de dirección, pero esta acción no requiere ningún reemplazo de piezas. Con mucha menos frecuencia, el cuerpo de esta unidad que se ha agrietado debido a un accidente requiere reemplazo, en cuyo caso el riel, el engranaje y el mecanismo de sujeción reparables se transfieren a la caja donante.
Las razones comunes para reparar este nodo son:
- juego de dirección;
- golpear mientras conduce o gira;
- dirección excesivamente ligera o apretada.
Estos defectos están asociados al desgaste de los principales componentes que componen la cremallera de dirección, por lo que también pueden atribuirse a los consumibles.
Dónde está
Para comprender dónde se encuentra la cremallera de dirección y cómo se ve, coloque el automóvil en un elevador o en un paso elevado, luego abra el capó y gire las ruedas en cualquier dirección hasta que se detengan. Luego sigue por donde llevan las barras de dirección, aquí es donde se encuentra este mecanismo, similar a un tubo de aluminio acanalado, en el que encaja el eje cardánico del eje de dirección. Si no tiene experiencia en reparación de automóviles y no sabe dónde se encuentra este nodo, mire las fotos y videos donde los autores muestran la ubicación del riel en sus automóviles, así como las formas más convenientes de acceder a él: esto lo salvará de muchos errores, incluido el número que conduce a lesiones.
Independientemente del modelo y año de fabricación, este mecanismo siempre se encuentra en la pared trasera del compartimiento del motor, por lo que se puede ver desde el lado de la rueda invertida. Para su reparación o sustitución, es más cómodo acceder desde arriba, abriendo el capó, o desde abajo, quitando la protección del motor, y la elección del punto de acceso depende del modelo y configuración del coche.
Conclusión
La cremallera de dirección es la base de la dirección del vehículo, con la que el conductor dirige las ruedas del coche en la dirección deseada. Incluso si no va a reparar su automóvil usted mismo, será útil comprender cómo funciona la cremallera de dirección y cómo funciona este mecanismo, porque al conocer sus fortalezas y debilidades, podrá conducir un automóvil de pasajeros o jeep con más cuidado, extendiendo su vida útil hasta la reparación.
