L'appareil, les types et le principe de fonctionnement de la crémaillère de direction
Teneur
La crémaillère de direction est la base de la direction du véhicule, avec laquelle le conducteur dirige les roues de la voiture dans la direction souhaitée. Même si vous n'allez pas réparer vous-même votre voiture, il vous sera utile de comprendre le fonctionnement de la crémaillère de direction et de ce mécanisme, car connaissant ses forces et ses faiblesses, vous pourrez conduire une voiture de tourisme ou une jeep plus prudemment, en étendant sa durée de vie jusqu'à la réparation.
Le moteur est le cœur de la voiture, mais c'est le système de direction qui détermine où il va. Par conséquent, chaque conducteur devrait au moins en termes généraux comprendre comment la crémaillère de direction de sa voiture est disposée et quel est son objectif.
De la pagaie au rack - l'évolution de la direction
Dans les temps anciens, alors que l'homme venait de commencer à explorer la terre et l'eau, mais que la roue n'était pas encore devenue la base de sa mobilité, les radeaux et les bateaux sont devenus le principal moyen de déplacer des marchandises sur de longues distances (dépassant une journée de trajet). Ces véhicules sont restés sur l'eau, se déplaçant sous l'effet de diverses forces, et pour les contrôler, ils ont utilisé le premier dispositif de direction - une rame descendue dans l'eau, située à l'arrière du radeau ou du bateau. L'efficacité d'un tel mécanisme était légèrement supérieure à zéro, et une force physique et une endurance importantes étaient nécessaires pour diriger l'engin dans la bonne direction.
Au fur et à mesure que la taille et le déplacement des navires augmentaient, travailler avec un aviron de direction nécessitait de plus en plus de force physique, il a donc été remplacé par un volant qui faisait tourner la lame du gouvernail à travers un système de poulies, c'est-à-dire que c'était le premier mécanisme de direction en l'histoire. L'invention et la diffusion de la roue ont conduit au développement du transport terrestre, mais sa principale force motrice était les animaux (chevaux ou taureaux), donc au lieu d'un mécanisme de contrôle, la formation a été utilisée, c'est-à-dire que les animaux ont tourné dans la bonne direction pour certains geste du conducteur.
L'invention de la centrale à vapeur et du moteur à combustion interne a permis de se débarrasser des animaux de trait et de vraiment mécaniser les véhicules terrestres, après quoi il a fallu immédiatement leur inventer un système de direction fonctionnant sur un principe différent. Au départ, ils utilisaient les appareils les plus simples, c'est pourquoi le contrôle des premières voitures nécessitait une force physique énorme, puis ils sont progressivement passés à diverses boîtes de vitesses, ce qui augmentait la puissance de la force de rotation sur les roues, mais obligeait le volant à tourner plus intensivement.
Un autre problème avec le mécanisme de direction qui a dû être surmonté est la nécessité de tourner les roues à des angles différents. La trajectoire de la roue située à l'intérieur, par rapport au virage du côté, passe le long d'un rayon plus petit, ce qui signifie qu'elle doit être tournée plus fortement que la roue à l'extérieur. Sur les premières voitures, ce n'était pas le cas, c'est pourquoi les roues avant s'usaient beaucoup plus vite que les arrières. Ensuite, il y avait une compréhension de l'angle de pincement, de plus, il était possible de le fournir en utilisant le principe de la déviation initiale des roues les unes par rapport aux autres. Lors de la conduite en ligne droite, cela n'a presque aucun effet sur le caoutchouc, mais dans les virages, cela augmente la stabilité et la contrôlabilité de la voiture, et réduit également l'usure de la bande de roulement des pneus.
Disposition générale
Voici les principaux détails qui constituent la base de la disposition de la crémaillère de direction :
- engrenage d'entraînement;
- rail;
- accent (mécanisme de serrage);
- le corps
- phoques, douilles et anthères.
Crémaillère de direction en coupe
Ce schéma est inhérent aux rails de toute voiture. Par conséquent, la réponse à la question «comment fonctionne la crémaillère de direction» commence toujours par cette liste, car elle montre la structure générale de l'unité. De plus, de nombreuses photos et vidéos ont été publiées sur Internet montrant à la fois l'apparence du bloc et son intérieur, qui sont inclus dans la liste.
pignon
Cette pièce est un arbre avec des dents obliques ou droites taillées dessus, équipé de roulements aux deux extrémités. Cette configuration permet d'obtenir une position constante par rapport à la caisse et à la crémaillère dans n'importe quelle position du volant. L'arbre à dents obliques fait un angle avec le rail, grâce auquel ils s'engagent clairement avec les dents droites sur le rail, l'arbre à dents droites a été installé sur des machines des années 80 et 90 du siècle dernier, une telle pièce est plus facile à fabriquer, mais ses services de durée sont beaucoup moins. Bien que le principe de fonctionnement des engrenages droits et hélicoïdaux soit le même, ce dernier est plus fiable et moins sujet au blocage, c'est pourquoi il est devenu le principal dans les mécanismes de direction.
Sur toutes les voitures produites depuis la dernière décennie du siècle dernier, seuls des arbres hélicoïdaux sont installés, cela réduit la charge sur les surfaces de contact et prolonge la durée de vie de l'ensemble du mécanisme, ce qui est particulièrement important pour les racks qui ne sont pas équipés de un servomoteur hydraulique (direction assistée) ou électrique (EUR). L'engrenage à entraînement droit était populaire en URSS et en Fédération de Russie, il a été mis sur les premières versions des engrenages de direction des véhicules à traction avant, cependant, au fil du temps, ce choix a été abandonné au profit d'un engrenage hélicoïdal, car un tel une boîte de vitesses est plus fiable et demande moins d'effort pour tourner le volant.
Le pignon d'entraînement est relié à la colonne de direction par un arbre composé de cardans, qui est un élément de sécurité, son but est de protéger le conducteur lors d'une collision contre les chocs avec le volant dans la poitrine. Lors d'un choc, un tel arbre se plie et ne transmet pas de force à l'habitacle, ce qui était un problème sérieux dans les voitures de la première moitié du siècle dernier. Par conséquent, sur les machines pour droitiers et gauchers, cet engrenage est situé différemment, car la crémaillère est au milieu et l'engrenage est sur le côté du volant, c'est-à-dire sur le bord même de l'unité.
Reika
La crémaillère elle-même est une barre ronde en acier trempé, à une extrémité de laquelle se trouvent des dents correspondant à l'engrenage d'entraînement. En moyenne, la longueur de la partie engrenage est de 15 cm, ce qui est suffisant pour faire tourner les roues avant de l'extrême droite à l'extrême gauche et inversement. Aux extrémités ou au milieu du rail, des trous filetés sont percés pour la fixation des barres de direction. Lorsque le conducteur tourne le volant, le pignon d'entraînement déplace la crémaillère dans la direction appropriée et, grâce à un rapport de vitesse assez important, le conducteur peut corriger la direction du véhicule à une fraction de degré près.
Crémaillère
Pour le fonctionnement efficace d'un tel mécanisme, le rail est fixé avec un manchon et un mécanisme de serrage, ce qui lui permet de se déplacer à gauche et à droite, mais l'empêche de s'éloigner du pignon d'entraînement.
Mécanisme de serrage
Lors de la conduite sur terrain accidenté, la boîte de direction (couple crémaillère/pignon) subit des charges qui ont tendance à modifier la distance entre les deux éléments. Une fixation rigide de la crémaillère peut entraîner son coincement et l'impossibilité de tourner le volant, et donc, d'effectuer une manœuvre. Par conséquent, une fixation rigide n'est autorisée que sur un côté du corps de l'unité, éloigné du pignon d'entraînement, mais il n'y a pas de fixation rigide de l'autre côté, et la crémaillère peut "jouer" un peu en se déplaçant par rapport au pignon d'entraînement. Cette conception fournit non seulement un petit jeu qui empêche le mécanisme de se coincer, mais crée également une rétroaction plus forte, permettant aux mains du conducteur de mieux sentir la route.
Le principe de fonctionnement du mécanisme de serrage est le suivant - un ressort avec une certaine force presse la crémaillère contre l'engrenage, assurant un engrènement serré des dents. La force transmise par les roues, qui presse la crémaillère contre l'engrenage, est facilement transférée par les deux pièces, car elles sont en acier trempé. Mais la force dirigée dans l'autre sens, c'est-à-dire éloignant les deux éléments l'un de l'autre, est compensée par la rigidité du ressort, de sorte que la crémaillère s'éloigne légèrement de l'engrenage, mais cela n'affecte pas l'engagement des deux parties.
logement
Le corps de l'unité est en alliage d'aluminium et est également équipé de raidisseurs, grâce auxquels il a été possible de réduire le poids autant que possible sans perdre en résistance et en rigidité. La résistance de la carrosserie est suffisante pour garantir que les charges qui se produisent pendant la conduite, même sur un terrain accidenté, ne l'endommagent pas. Dans le même temps, le schéma de l'espace interne du corps assure le fonctionnement efficace de l'ensemble du mécanisme de direction. De plus, la carrosserie a des trous pour la fixation à la carrosserie de la voiture, grâce auxquels elle rassemble tous les éléments de direction, assurant leur travail coordonné.
Joints, douilles et anthères
Les douilles installées entre le corps et le rail ont une résistance élevée à l'usure et permettent également un mouvement facile de la barre à l'intérieur du corps. Les joints d'huile protègent la zone lubrifiée du mécanisme, c'est-à-dire l'espace autour du pignon d'entraînement, empêchant la perte de lubrifiant, et l'isolent également de la poussière et de la saleté. Les anthères protègent les zones exposées du corps à travers lesquelles passent les tirants. Selon le modèle de la machine, ils sont fixés aux extrémités ou au milieu du rail, dans tous les cas, ce sont les anthères qui protègent les zones ouvertes du corps de la poussière et de la saleté.
Modifications et types
Malgré le fait qu'à l'aube de son apparition, le râteau était le meilleur type de mécanisme de direction, le développement de la technologie a incité les fabricants à modifier davantage cet appareil. Étant donné que les principaux mécanismes depuis l'apparition de l'unité, ainsi que la conception et le schéma de son fonctionnement n'ont pas changé, les fabricants ont dirigé leurs efforts pour augmenter l'efficacité en installant divers dispositifs d'amplification.
Le premier était un surpresseur hydraulique, dont le principal avantage était la simplicité de conception avec une extrême précision pour un bon fonctionnement, car les crémaillères de direction avec direction assistée ne toléraient pas de tourner à l'angle maximal à des régimes moteur élevés. Le principal inconvénient de la direction assistée était la dépendance au moteur, car c'est à lui que la pompe d'injection est connectée. Le principe de fonctionnement de ce dispositif est que lorsque le volant est tourné, le distributeur hydraulique alimente en fluide l'une des deux chambres, lorsque les roues atteignent le virage correspondant, l'alimentation en fluide s'arrête. Grâce à ce schéma, la force nécessaire pour faire tourner les roues est réduite sans perte de rétroaction, c'est-à-dire que le conducteur dirige et sent efficacement la route.
L'étape suivante a été le développement d'une crémaillère de direction électrique (EUR), cependant, les premiers modèles de ces appareils ont suscité de nombreuses critiques, car de fausses alarmes se produisaient souvent, à cause desquelles la voiture tournait spontanément pendant la conduite. Après tout, le rôle du distributeur était joué par un potentiomètre qui, pour diverses raisons, ne donnait pas toujours des informations correctes. Au fil du temps, ce défaut a été presque complètement éliminé, grâce à quoi la fiabilité du contrôle de l'EUR n'est en aucun cas inférieure à la direction assistée. Certains constructeurs automobiles utilisent déjà la direction assistée électrique, qui combine les avantages des dispositifs électriques et hydrauliques, ainsi que dépourvue de leurs inconvénients.
Par conséquent, aujourd'hui, la division suivante en types de crémaillères de direction a été adoptée :
- simple (mécanique) - presque jamais utilisé en raison d'une faible efficacité et de la nécessité de déployer de grands efforts pour faire tourner les roues en place;
- avec surpresseur hydraulique (hydraulique) - sont l'un des plus populaires en raison de leur conception simple et de leur grande facilité d'entretien, mais le surpresseur ne fonctionne pas lorsque le moteur est éteint ;
- avec surpresseur électrique (électrique) - ils sont également l'un des plus populaires, remplaçant progressivement les unités avec direction assistée, car ils fonctionnent même lorsque le moteur est éteint, bien que le problème du fonctionnement aléatoire n'ait pas encore été complètement éliminé;
- avec un surpresseur hydraulique électrique, qui combinent les avantages des deux types précédents, c'est-à-dire qu'ils fonctionnent même lorsque le moteur est éteint et ne "plaire" pas au conducteur avec des trajets aléatoires.
crémaillère de direction avec EUR
Ce principe de classification permet au propriétaire ou à l'acheteur potentiel d'une voiture particulière d'évaluer immédiatement tous les avantages et inconvénients de la direction d'un modèle particulier.
Interchangeabilité
Les constructeurs automobiles ne produisent presque jamais de mécanismes de direction à pignon et crémaillère, l'exception était AvtoVAZ, mais même là, ce travail a été transféré à des partenaires, par conséquent, en cas de défauts graves de cette unité, lorsque les réparations ne sont pas rentables, il est nécessaire de choisir non seulement le modèle, mais aussi le fabricant de ce mécanisme. L'un des leaders de ce marché est ZF, spécialisé dans la production de toutes sortes d'unités, des transmissions automatiques aux mécanismes de direction. Au lieu du rail ZF, vous pouvez prendre un analogue chinois bon marché, car leur circuit et leurs dimensions sont les mêmes, mais cela ne durera pas longtemps, contrairement à l'appareil d'origine. Souvent, les voitures dont l'âge a dépassé 10 ans sont équipées d'un rail d'autres constructeurs, ce qui est confirmé par des photos de leurs marquages postées sur Internet.
Souvent, les artisans du garage installent des crémaillères de direction de voitures étrangères, par exemple divers modèles Toyota, sur des voitures nationales. Un tel remplacement nécessite une modification partielle de la paroi arrière du compartiment moteur, mais la voiture reçoit une unité beaucoup plus fiable qui surpasse les produits AvtoVAZ à tous égards. Si le rail du même "Toyota" est également équipé d'un servomoteur électrique ou hydraulique, alors même l'ancien "Nine" du coup, en termes de confort, se rapproche fortement des voitures étrangères de la même période.
Défauts majeurs
Le dispositif de la crémaillère de direction est tel que ce mécanisme est l'un des plus fiables de la voiture, et la plupart des dysfonctionnements sont associés soit à l'usure (endommagement) des consommables, soit aux accidents de la circulation, c'est-à-dire des accidents ou des accidents. Le plus souvent, les réparateurs doivent changer les anthères et les joints, ainsi que les crémaillères et les engrenages d'entraînement usés, dont le kilométrage dépasse des centaines de milliers de kilomètres. Vous devez également serrer périodiquement le mécanisme de serrage, ce qui est dû au schéma du mécanisme de direction, mais cette action ne nécessite aucun remplacement de pièces. Beaucoup moins souvent, le corps de cette unité, qui s'est fissuré à la suite d'un accident, doit être remplacé, auquel cas le rail, l'engrenage et le mécanisme de serrage en bon état sont transférés au corps du donneur.
Les raisons courantes pour réparer ce nœud sont :
- jeu de direction ;
- frapper en conduisant ou en tournant;
- direction excessivement légère ou serrée.
Ces défauts sont liés à l'usure des principaux composants qui composent la crémaillère de direction, ils peuvent donc également être attribués à des consommables.
Où est l'
Pour comprendre où se trouve la crémaillère de direction et à quoi elle ressemble, placez la voiture sur un ascenseur ou un viaduc, puis ouvrez le capot et tournez les roues dans n'importe quelle direction jusqu'à ce qu'elles s'arrêtent. Suivez ensuite où mènent les biellettes de direction, c'est là que se trouve ce mécanisme, semblable à un tube en aluminium nervuré, auquel s'adapte l'arbre à cardan de l'arbre de direction. Si vous n'avez aucune expérience en réparation automobile et que vous ne savez pas où se trouve ce nœud, regardez les photos et les vidéos où les auteurs montrent l'emplacement du rail dans leurs voitures, ainsi que les moyens les plus pratiques d'y accéder : cela vous évitera de nombreuses erreurs, dont le nombre entraînant des blessures.
Quels que soient le modèle et l'année de fabrication, ce mécanisme est toujours situé sur la paroi arrière du compartiment moteur, de sorte qu'il peut être vu du côté de la roue inversée. Pour une réparation ou un remplacement, il est plus pratique d'y accéder par le haut, en ouvrant le capot, ou par le bas, en retirant la protection du moteur, et le choix du point d'accès dépend du modèle et de la configuration de la voiture.
Conclusion
La crémaillère de direction est la base de la direction du véhicule, avec laquelle le conducteur dirige les roues de la voiture dans la direction souhaitée. Même si vous n'allez pas réparer vous-même votre voiture, il vous sera utile de comprendre le fonctionnement de la crémaillère de direction et de ce mécanisme, car connaissant ses forces et ses faiblesses, vous pourrez conduire une voiture de tourisme ou une jeep plus prudemment, en étendant sa durée de vie jusqu'à la réparation.
