Piñón-cremallera

Dirección de cremallera

Aunque hay varios tipos de sistemas de dirección utilizados en el mercado, los dos principales son la dirección de recirculación de bolas, que se utiliza sobre todo en vehículos pesados, camiones y todoterrenos de mayor tamaño, y la dirección de cremallera, que suele encontrarse en coches, camiones pequeños y todoterrenos.
La dirección de cremallera utiliza un conjunto de engranajes para convertir el movimiento circular del volante en el movimiento lineal necesario para hacer girar las ruedas. También proporciona una reducción del engranaje, por lo que girar las ruedas es más fácil.
Funciona encerrando el conjunto de engranajes de cremallera y piñón en un tubo metálico, con cada extremo de la cremallera sobresaliendo del tubo y conectado a una varilla axial. El engranaje de piñón está unido al eje de dirección, de modo que cuando se gira el volante, el engranaje gira, moviendo la cremallera. La varilla axial de cada extremo de la cremallera se conecta al extremo de la barra de acoplamiento, que está unido al eje.
La mayoría de los coches necesitan de tres a cuatro vueltas completas del volante para ir de bloqueo a bloqueo (de la extrema derecha a la extrema izquierda). La relación de la dirección indica hasta qué punto hay que girar el volante para que las ruedas giren una determinada cantidad. Una relación más alta significa que hay que girar más el volante para que las ruedas giren una determinada cantidad y las relaciones más bajas dan a la dirección una respuesta más rápida.

Sustitución del piñón y la cremallera

Un piñón y cremallera es un tipo de actuador lineal que consta de un engranaje circular (el piñón) que se acopla a un engranaje lineal (la cremallera), que funcionan para traducir el movimiento de rotación en movimiento lineal. El accionamiento del piñón en rotación provoca el accionamiento lineal de la cremallera. El accionamiento de la cremallera de forma lineal hace que el piñón entre en rotación. Un accionamiento de cremallera puede utilizar tanto engranajes rectos como helicoidales. Se prefieren los engranajes helicoidales por su funcionamiento más silencioso y su mayor capacidad de carga. La fuerza máxima que se puede transmitir en un mecanismo de cremallera viene determinada por el paso de los dientes y el tamaño del piñón.
La cremallera soporta directamente toda la carga del actuador, por lo que el piñón de arrastre suele ser pequeño, de modo que la relación de transmisión reduce el par necesario. Esta fuerza, y por tanto el par, puede seguir siendo considerable, por lo que es habitual que haya un engranaje de reducción inmediatamente antes de éste, ya sea mediante una reducción de engranaje o de tornillo sin fin. Los engranajes de cremallera tienen una relación más alta, por lo que requieren un mayor par de accionamiento, que los actuadores de tornillo.

Diseño de piñón y cremallera

La mayoría de los coches que circulan hoy en día utilizan un sistema de dirección de cremallera con dirección asistida. La dirección asistida facilita la dirección, pero añade complejidad al sistema compacto de cremallera y piñón, lo que puede dificultar (y encarecer) su reparación.
Añadir la dirección asistida a un sistema de dirección de cremallera cambia ligeramente el diseño. Se coloca un cilindro con un pistón en la cremallera y se añade líquido a ambos lados del pistón. La adición de presión al líquido en un lado del pistón obliga al pistón a moverse, girando la cremallera y ayudando a la dirección.
Aunque su sistema de dirección asistida podría empezar a tener fugas en los puntos de conexión o a través de grietas en las mangueras y líneas de goma flexibles, es más probable que empiece a tener fugas desde uno de los sellos de su cremallera y piñón. Las condiciones ambientales y el estilo de conducción pueden hacer que las juntas se sequen, se encojan, se agrieten o se despeguen.
Como alternativa, si tiene un gato, soportes de gato o una rampa, puede comprobar directamente el sistema de cremallera y piñón en busca de fugas. Una vez que esté debajo de su coche, es relativamente fácil comprobar las mangueras, las conexiones y las juntas.

Engranaje

Si te sumerges en esto te confundirás con términos y fórmulas que hacen la situación muy compleja. Por eso intentamos explicarte en este artículo cómo puedes hacer ese cálculo de la forma más fácil.
Un principio importante es que te des cuenta de que el cálculo y la selección (cremallera, piñón, caja de cambios y motor) se hace por ensayo y error: tienes muchas posibilidades de tener que volver a hacer los cálculos con otros parámetros, como el diámetro del piñón o la calidad (léase en este caso: dureza) de la cremallera.
Las tablas se pueden encontrar en nuestro catálogo, después del sector de piñones, aquí se dan los F2T y T2B para los diferentes piñones y cremalleras. En base a esto y a las especificaciones del servomotor se puede calcular el engranaje.
Dado que el piñón y la cremallera son a menudo de prueba y error, nos gusta quitarle estos cálculos de las manos. Cuando recibimos la información correcta de la aplicación, nuestros clientes -a menudo en el mismo día- reciben una hoja de cálculo, un presupuesto y dibujos STP de todos los elementos: cremallera, piñón y caja de cambios.