Crémaillère de direction - principe de fonctionnement et conception

Parmi tous les types de boîtes de direction, la crémaillère occupe une place particulière, ne serait-ce que parce qu'elle est la plus courante dans les conceptions de voitures particulières. Possédant un certain nombre d'avantages, le rail, et c'est ainsi qu'on l'appelle communément brièvement en fonction de l'utilisation de la partie principale, a pratiquement supplanté tous les autres schémas.

Caractéristiques de l'utilisation des rails

Le rail lui-même est une tige d'acier coulissante avec une encoche dentée. Du côté des dents, un engrenage d'entraînement est pressé contre celle-ci. L'arbre de la colonne de direction est cannelé sur l'arbre du pignon. L'engrenage hélicoïdal est généralement utilisé, car il est silencieux et capable de transmettre des charges importantes.

Lorsque le volant est tourné, le conducteur, agissant conjointement avec la direction assistée, déplace la crémaillère dans la direction souhaitée. Les extrémités du rail à travers les rotules agissent sur les biellettes de direction. Dans la section des tiges, des raccords filetés pour le réglage du pincement et des pointes de boule de direction sont installés. En fin de compte, la force motrice est transmise par le bras pivotant à la fusée, au moyeu et à la roue directrice de chaque côté. La configuration est conçue de manière à ce que le caoutchouc ne glisse pas dans la zone de contact et chaque roue se déplace le long d'un arc du rayon souhaité.

La composition de la direction à crémaillère

Un mécanisme typique comprend :

• un boîtier où se trouvent toutes les pièces, équipé de pattes de fixation sur un blindage ou un châssis de moteur ;
• crémaillère;
• paliers lisses de type douille sur lesquels repose le rail lors du déplacement ;
• arbre d'entrée, généralement placé dans des roulements à rouleaux (aiguilles);
• un dispositif pour ajuster l'espace en prise avec un craqueur à ressort et un écrou de réglage ;
• bottes à tirants.

Parfois, le mécanisme est équipé d'un amortisseur externe, conçu pour minimiser l'un des inconvénients du mécanisme à pignon et crémaillère - une transmission excessivement forte des chocs au volant provenant de roues tombant sur des roues inégales. L'amortisseur est un amortisseur télescopique monté horizontalement, similaire à celui installé dans les suspensions. À une extrémité, il est relié au rail et à l'autre extrémité au faux-châssis. Tous les chocs sont amortis par l'hydraulique de l'amortisseur.

Les mécanismes les plus simples utilisés sur les voitures les plus légères sont dépourvus de direction assistée. Mais la plupart des rails l'ont dans leur composition. L'actionneur de surpression hydraulique est intégré dans le boîtier de la crémaillère, seuls les raccords de raccordement des conduites hydrauliques sur les côtés droit et gauche du piston sortent.

Le distributeur sous la forme d'un distributeur à tiroir et d'une section de la barre de torsion est intégré dans le boîtier de l'arbre d'entrée du mécanisme à pignon et crémaillère. En fonction de l'ampleur et de la direction de l'effort appliqué par le conducteur, en tordant la barre de torsion, la bobine s'ouvre vers les raccords du vérin hydraulique gauche ou droit, y créant une pression et aidant le conducteur à déplacer le rail.

Parfois, des éléments d'un amplificateur électrique sont également intégrés au mécanisme à crémaillère s'il n'est pas situé sur la colonne de direction. L'entraînement direct au rail est préférable. Dans ce cas, la crémaillère comporte un moteur électrique avec une boîte de vitesses et un deuxième pignon d'entraînement. Il fonctionne en parallèle avec le principal le long d'une encoche d'engrenage séparée sur le rail. La direction et l'amplitude de la force sont déterminées par l'unité de commande électronique, qui reçoit un signal du capteur de torsion de l'arbre d'entrée et génère un courant d'alimentation vers le moteur électrique.

Avantages et inconvénients d'un mécanisme à rail

Parmi les avantages, citons :

• direction de haute précision;
• facilité d'assurer la transparence du volant, même équipé d'un amplificateur;
• la compacité de l'ensemble et la simplicité de l'agencement de conception au niveau du blindage moteur ;
• poids léger et coût relativement faible;
• bonne compatibilité avec les surpresseurs hydrauliques vieillissants et les EUR modernes ;
• une maintenabilité satisfaisante, des kits de réparation sont produits ;
• peu exigeant en matière de lubrification et d'entretien fréquent.

Il y a aussi des inconvénients :

• transparence fondamentalement élevée du volant en cas d'utilisation sur des routes accidentées, en l'absence d'amortisseurs et d'amplificateurs à grande vitesse, le conducteur peut être blessé;
• bruit sous forme de coups lors du travail avec un écart accru, lorsque l'usure se produit de manière inégale, l'écart ne peut pas être ajusté.

La combinaison des avantages et des inconvénients dans le fonctionnement du mécanisme à crémaillère et pignon détermine sa portée - ce sont des voitures, y compris des voitures de sport, exploitées principalement sur de bonnes routes à grande vitesse. Dans ce cas, le rack fonctionne de la meilleure façon et est en avance sur tous les autres schémas de direction en termes de qualités de consommation.

Un entretien du mécanisme est parfois effectué afin de réduire l'écart lors de l'apparition de chocs. Malheureusement, pour les raisons d'usure inégale décrites ci-dessus, cela n'est pas toujours possible. Dans de tels cas, le mécanisme sera remplacé en tant qu'ensemble, souvent par un mécanisme restauré en usine. L'utilisation de kits de réparation élimine uniquement les chocs dans les roulements et les bagues de support, mais pas l'usure de la paire d'engrenages. Mais en général, la durée de vie du mécanisme est assez élevée et le coût des pièces neuves est tout à fait acceptable.