Direcție cu pinion și cremalieră

Direcția cu pinion și cremalieră este mecanismul care transformă rotația volanului în mișcarea laterală necesară orientării roților din față ale unei mașini. A devenit sistemul de direcție dominant pe autoturisme începând cu anii 1970, pentru că este compact, ușor, simplu mecanic și oferă o directețe pe care sistemele mai vechi nu o puteau egala. Acolo unde soluțiile anterioare se bazau pe un mecanism cu melc și roată care acționa printr-o înlănțuire de bare, ansamblul cu pinion și cremalieră îndeplinește aceeași sarcină cu mult mai puține piese în mișcare, ceea ce explică în mare parte de ce a înlocuit aproape complet caseta de direcție cu bile recirculante pe majoritatea mașinilor.

Inima sistemului este o roată dințată circulară, pinionul, fixat la capătul inferior al coloanei de direcție. Pinionul angrenează cu o bară lungă și plată, numită cremalieră, care are o porțiune dințată pe lungimea ei. Când șoferul rotește volanul, pinionul se învârte, iar dinții săi avansează de-a lungul cremalierei, împingând-o lateral, la stânga sau la dreapta, în interiorul casetei. Fiecare capăt al cremalierei se leagă printr-o bară de direcție de fuzeta unei roți, astfel încât translația laterală a cremalierei rotește simultan ambele roți din față. Raportul de demultiplicare, determinat de diametrul pinionului și de pasul dinților, stabilește câte rotații de volan sunt necesare de la un cap la altul; multe sisteme folosesc o cremalieră cu raport variabil, mai rapidă în zona centrală și mai lentă spre limite.

Pentru șofer, atracția stă în feedback și în răspunsul direct. Pentru că legătura dintre volan și cremalieră este scurtă și în mare măsură lipsită de joc, comenzi mici la volan produc schimbări imediate de direcție, iar forțele transmise înapoi prin coloană dau o senzație clară a aderenței și a calității asfaltului. Această precizie crește atât încrederea, cât și siguranța, mai ales la schimbări rapide de bandă sau în manevre de evitare, și este în bună măsură motivul pentru care sistemul se potrivește la fel de bine pe hatchback-urile de oraș și pe mașinile sport.

Aproape toate sistemele moderne cu pinion și cremalieră sunt asistate, pentru că efortul brut de a roti o mașină grea la viteză de parcare ar fi altfel considerabil. Primele soluții erau hidraulice, cu un piston alimentat de o pompă, integrat în cremalieră, care adăuga forța necesară; majoritatea mașinilor noi folosesc acum servodirecție electrică, în care un motor acționează pe coloană sau pe casetă, iar nivelul de asistență poate fi reglat electronic și variat cu viteza. Aceeași arhitectură stă și la baza direcției integrale, în care un al doilea actuator orientează puntea spate în acord cu cea față.

Principalele puncte de uzură sunt bucșele cremalierei, rulmentul pinionului și capetele de bară cu articulații sferice, care pot dezvolta în timp joc și pot produce zgomote sau o direcție vagă. Burdufurile de protecție care țin praful și apa departe de capetele cremalierei sunt o sursă frecventă de defecte care, ignorate, duc la coroziune internă — un detaliu verificat de altfel la ITP. În ciuda acestor aspecte de întreținere, durabilitatea și precizia mențin sistemul ca opțiune standard în industrie.