Tipos, diseño y principio de funcionamiento del mecanismo de dirección.

El cambio de dirección del automóvil se realiza girando las ruedas direccionales con el volante. Sin embargo, entre él y las ruedas hay un dispositivo que convierte el esfuerzo de las manos del conductor y su dirección para aplicar fuerza directamente a los brazos oscilantes. Se llama el mecanismo de dirección.

¿Para qué sirve el mecanismo de dirección?

En el esquema general de dirección, el mecanismo realiza las siguientes tareas:

• convierte la rotación del eje de entrada, al que está conectada la columna de dirección, en rotación de traslación para las barras trapezoidales de dirección;
• coordina la fuerza que el conductor puede crear con la fuerza necesaria en las palancas conectadas a los muñones de dirección del tren de rodaje, utilizando la transmisión mecánica disponible en el diseño con una determinada relación de transmisión;
• en la mayoría de los casos, proporciona trabajo conjunto con dirección asistida;
• protege las manos del conductor de los golpes de la carretera.

Con cierto grado de precisión, este dispositivo puede considerarse una caja de cambios, como suele llamarse.

Variedades de mecanismos de dirección.

Hay tres esquemas de engranajes más populares:

• rodillo helicoidal;
• cremallera y piñón;
• tipo husillo de bolas.

Cada uno de ellos tiene sus propias ventajas y áreas de uso.

Mecanismo de tornillo sinfín

Este tipo fue ampliamente utilizado en el pasado en todos los automóviles, pero ahora tiene un uso limitado debido a muchas desventajas en comparación con otros esquemas.

El principio de funcionamiento del engranaje helicoidal es hacer funcionar un rodillo dentado de sector con una rueda helicoidal helicoidal en el eje de la columna de dirección. El eje de entrada del reductor está fabricado en una sola pieza con tornillo sin fin moleteado de radio variable, y está equipado con un conector ranurado o cuña para la conexión con el eje de la columna. El sector dentado del rodillo se encuentra en el eje de salida del bípode, con la ayuda de la cual la caja de cambios se conecta a las varillas de dirección.

Toda la estructura está colocada en un alojamiento rígido, también llamado cárter debido a la presencia de lubricación en el mismo. Este suele ser un aceite líquido de tipo transmisión. Las salidas del eje del cárter están selladas con prensaestopas. El cárter está atornillado al bastidor o al mamparo del motor de la carrocería.

La rotación del eje de entrada en la caja de cambios se convierte en una punta de bola de bípode de rotación y traslación. Las varillas están unidas a las ruedas y palancas trapezoidales adicionales.

El mecanismo es capaz de transmitir fuerzas significativas y es bastante compacto con grandes relaciones de transmisión. Pero al mismo tiempo, es difícil organizar el control con un juego mínimo y poca fricción. De ahí el alcance: camionetas y SUV, en su mayoría de diseño conservador.

Cremalleras de dirección

El mecanismo más utilizado para turismos. El piñón y cremallera es mucho más preciso, proporciona una buena retroalimentación y se adapta bien al automóvil.

El mecanismo de cremallera consta de:

• cascos con sujeción al mamparo del cuerpo;
• cremallera dentada sobre los cojinetes lisos;
• engranaje impulsor conectado al eje de entrada;
• mecanismo de empuje, proporcionando una holgura mínima entre el engranaje y la cremallera.

Los conectores mecánicos de salida de la cremallera están conectados a las rótulas de las barras de dirección, que trabajan a través de las puntas directamente con los brazos oscilantes. Este diseño es más liviano y compacto que un varillaje de dirección de engranaje helicoidal. De aquí es de donde proviene la alta precisión de control. Además, la holgura del engranaje impulsor es mucho más precisa y estable que la forma compleja del rodillo y el tornillo sinfín. Y el mayor retorno al volante se compensa con modernos amplificadores y amortiguadores.

Tornillo con tuerca de bola

Una caja de engranajes de este tipo es similar a una caja de engranajes helicoidales, pero se introducen elementos importantes en forma de un segmento de cremallera con un sector de engranajes que se mueve a lo largo del tornillo del eje de entrada a través de bolas de metal que circulan. El sector del riel está conectado a los dientes en el eje del bípode.

Debido al uso de un riel corto, que en realidad es una tuerca con bolas a lo largo de la rosca, la fricción se reduce significativamente bajo cargas elevadas. Es decir, este fue el factor determinante a la hora de utilizar el mecanismo en camiones pesados ​​y otros vehículos similares. Al mismo tiempo, se observan la precisión y las holguras mínimas, por lo que estas mismas cajas de cambios han encontrado aplicación en grandes turismos premium.

Holguras y fricción en los mecanismos de dirección

Todas las cajas de cambios requieren ajustes periódicos en diversos grados. Debido al desgaste, los espacios en las articulaciones de los engranajes cambian, aparece un juego en el volante, dentro del cual el automóvil es incontrolable.

Los engranajes helicoidales se controlan moviendo el sector del engranaje en una dirección perpendicular al eje de entrada. Es difícil garantizar el mantenimiento de la holgura en todos los ángulos de dirección, ya que el desgaste se produce a diferentes velocidades en la dirección de desplazamiento en línea recta que se usa con frecuencia y, más raramente, en las curvas en varios ángulos. Este es un problema común en todos los mecanismos, los rieles también se desgastan de manera desigual. Con un desgaste severo, las piezas deben reemplazarse; de ​​lo contrario, cuando se gira el volante, el espacio se convertirá en una interferencia con una mayor fricción, que no es menos peligrosa.