Direction à crémaillère : tout ce que vous devez savoir
Direction à crémaillèreIl s'agit d'une méthode de direction largement utilisée dans la technologie automobile moderne. Elle est simple, compacte et réactive, offrant aux conducteurs une expérience de contrôle fiable. Bien que ce système soit devenu un équipement standard dans de nombreux véhicules, le conducteur moyen peut ne pas comprendre complètement comment il fonctionne et à quoi il sert.
Cet article examinera de plus près les éléments fondamentaux de la direction à crémaillère, son fonctionnement et pourquoi il s’agit d’une méthode de direction si importante.
Qu'est-ce qu'une direction à crémaillère ?
Un système de direction à crémaillère est un système de direction mécanique qui utilise l'interaction d'une crémaillère et d'un pignon pour convertir le mouvement de rotation du volant en mouvement latéral des roues. Cette conception relativement simple est très efficace et a été largement utilisée dans de nombreux véhicules, notamment les voitures, les SUV et les camions légers.
Le système est constitué de plusieurs éléments clés : le volant, les engrenages, la crémaillère, les bielles et les roues. Lorsque le conducteur tourne le volant, l'engrenage (également appelé pignon) situé sur l'arbre du volant tourne et s'engrène avec la crémaillère. La crémaillère est une longue tige métallique dentée qui se déplace latéralement lorsque les engrenages tournent. Ce mouvement est transmis aux roues par l'intermédiaire d'une bielle, qui fait finalement tourner les roues.
Bien que la direction à crémaillère soit utilisée par les constructeurs automobiles américains depuis moins de 50 ans, le concept existe dans d'autres pays depuis près d'un siècle. Dans les années 1930, BMW a produit la première transmission à crémaillère, selon Hemmings Motor News. Le premier constructeur automobile américain à utiliser la direction à crémaillère en production était Ford, qui l'a utilisée dans la Mustang II de 1974 et la Pinto de 1974. Alors qu'AMC a adopté le système peu de temps après dans la Pacer de 1975, GM et Chrysler n'ont pas produit de voitures avec direction à crémaillère avant les années 1980.
Comment fonctionne une direction à crémaillère ?
Selon un article de Moog Parts, la direction à crémaillère fonctionne en utilisant un système d'engrenages pour convertir le mouvement circulaire du volant en mouvement linéaire nécessaire pour faire tourner les roues. Les engrenages sont assemblés à l'intérieur d'un tube métallique. Le tube comporte des ouvertures aux deux extrémités afin que la crémaillère puisse être fixée à un arbre. Le pignon est relié à l'arbre de direction de sorte que lorsque le volant est tourné, le pignon tourne et déplace la crémaillère.
Plus précisément, lorsque le conducteur tourne le volant, le mouvement de rotation est transmis au pignon par l'intermédiaire de l'arbre du volant. Ce pignon s'engrène avec la crémaillère, convertissant le mouvement de rotation en mouvement linéaire. Lorsque le pignon tourne, la crémaillère est entraînée pour se déplacer sur sa voie. La distance et la direction de ce mouvement latéral sont directement liées à la quantité et à la direction de la rotation du volant. Un angle de braquage plus grand entraîne un déplacement de la crémaillère sur une plus grande distance, ce qui permet d'obtenir un angle de braquage de roue plus grand.
Le mouvement de la crémaillère est transmis à la fusée d'essieu de la roue par l'intermédiaire d'une bielle. La fonction de la bielle est de convertir le mouvement latéral de la crémaillère en rotation de la roue, contrôlant ainsi la direction du véhicule. En fin de compte, le mouvement latéral de la crémaillère est converti en direction de la roue. La direction et l'angle de braquage de la roue sont entièrement déterminés par l'interaction du pignon et de la crémaillère, ce qui permet un contrôle précis du véhicule.
Quels sont les avantages d’un système de direction à crémaillère ?
La conception d'un système de direction à crémaillère est très simple et se compose d'un nombre réduit de composants clés. Cette conception simplifiée réduit non seulement les coûts de production et de maintenance, mais réduit également les risques de panne. Les systèmes de direction à crémaillère offrent une réponse de direction extrêmement sensible grâce à l'action directe du mécanisme et de la crémaillère. Cela permet au véhicule de réagir rapidement pendant la conduite, notamment pour maintenir une bonne stabilité à grande vitesse.
De plus, les systèmes de direction à crémaillère sont plus légers que d'autres systèmes de direction complexes. Cette caractéristique permet de réduire le poids total du véhicule, d'améliorer l'économie de carburant et d'améliorer la maniabilité du véhicule.
Quels sont les types de systèmes de direction à crémaillère ?
Bien que le principe de base des systèmes de direction à crémaillère soit le même, les systèmes de direction à crémaillère peuvent être divisés en types suivants en fonction des différents besoins du véhicule et des objectifs de conception :
Système de direction à crémaillère manuelle
Le système de direction à crémaillère manuelle est le type le plus basique, qui repose sur la puissance du conducteur pour actionner le volant et contrôler la direction du véhicule. Ce système ne dispose pas d'un dispositif d'assistance électrique supplémentaire, le conducteur doit donc appliquer plus de force pour tourner le volant lorsqu'il conduit à basse vitesse. Les systèmes manuels sont généralement utilisés dans les véhicules plus légers ou plus anciens, et sont largement utilisés en raison de leur structure simple et de leur faible coût.
Système de direction à crémaillère à assistance hydraulique
Lesystème de direction à crémaillère à assistance hydrauliqueLe système manuel est complété par un dispositif d'assistance hydraulique. Le système fournit une pression hydraulique via la pompe de direction assistée, ce qui permet au conducteur d'utiliser plus facilement le volant. Ce système est largement utilisé dans la plupart des véhicules modernes car il fournit de la puissance tout en conservant la directivité et la sensibilité du système à crémaillère.
Système de direction à crémaillère et pignon à assistance électrique
Le système de direction à crémaillère électrique utilise un moteur électrique au lieu d'une pompe hydraulique pour fournir de la puissance. Ce système présente les avantages d'une réponse rapide, d'une économie d'énergie et d'une protection de l'environnement, et peut également ajuster la puissance en fonction de la vitesse du véhicule pour offrir une expérience de conduite plus adaptée. Les systèmes de direction assistée électrique deviennent progressivement des équipements standard dans de nombreux nouveaux véhicules, en particulier dans les véhicules électriques et hybrides.
Système de direction à crémaillère et pignon à rapport variable
Le système de direction à crémaillère à rapport variable se distingue par la conception de la crémaillère, qui utilise une conception à pas variable. Le pas de ce système est plus grand aux extrémités de la crémaillère et plus petit au milieu. Cette conception permet au véhicule de fournir un angle de braquage plus grand à basse vitesse et un angle de braquage plus petit à grande vitesse, améliorant ainsi la maniabilité et la stabilité du véhicule.
Problèmes courants avec les systèmes de direction à crémaillère
Bien que les systèmes de direction à crémaillère puissent offrir des performances fiables dans la plupart des cas, certains problèmes courants peuvent survenir pendant l'utilisation. Voici quelques problèmes courants :
Usure de la crémaillère ou du pignon
Après une utilisation prolongée, la surface de la crémaillère et du pignon peut s'user, provoquant un bruit anormal ou un fonctionnement irrégulier lors de la direction. Lorsque l'usure est importante, elle peut également affecter la précision de la direction et entraîner une direction imprécise du véhicule.
Fuite d'huile hydraulique
Dans les systèmes de direction à crémaillère hydraulique, les fuites d'huile hydraulique sont un problème courant. Une fuite peut se produire dans les conduites hydrauliques, les joints ou les pompes de direction, se manifestant généralement par une réduction de la puissance de direction ou une panne totale.
Résistance accrue à la direction
Lorsque les pièces internes du système de direction à crémaillère sont usées, mal lubrifiées ou que le système hydraulique tombe en panne, la résistance de la direction augmente considérablement. Le conducteur aura l'impression que le volant est devenu lourd, surtout lorsqu'il tourne à basse vitesse.
