Sei curioso di sapere cosa succede quando giri il volante della tua auto? Normalmente, ci sono molti tipi di meccanismi per lo sterzo, come ad esempio quello a ricircolo di sfere o elettrico. Pignone e cremagliera è anche un sistema di sterzo che potresti aver sentito prima
Un sistema di sterzo a pignone e cremagliera è composto da un pignone (ingranaggio circolare) e una cremagliera (ingranaggio lineare). Il sistema converte il movimento rotatorio in movimento lineare. La maggior parte delle auto, dei piccoli camion e dei SUV ha un sistema di sterzo a pignone e cremagliera, al contrario dello sterzo a ricircolo di sfere che si trova nei camion più grandi, SUV e altri veicoli pesanti.
Sebbene lo sterzo a pignone e cremagliera sia relativamente nuovo nella storia delle automobili negli Stati Uniti, non è un concetto nuovo. I primi cambi a pignone e cremagliera furono sviluppati dalla BMW negli anni '30, ma non furono venduti negli Stati Uniti fino alla MG del 1951 e non furono utilizzati nella produzione di modelli americani fino alla Ford Mustang II e Pinto del 1974. AMC ha utilizzato pignone e cremagliera nei Pacers dal 1975 in poi, ma GM e Chrysler non li hanno utilizzati fino all'inizio degli anni '80 X-body e K-Cars.
I produttori negli Stati Uniti consideravano logico il pignone e la cremagliera. Era stato utilizzato per molti anni dai costruttori di automobili europei e asiatici ed era un design più semplice rispetto ai cambi sterzanti a ricircolo di sfere, quindi era meno costoso da produrre. Lo sterzo a pignone e cremagliera è anche molto più leggero di un cambio tradizionale, il che significa una migliore resa chilometrica del gas. I bracci folli, i collegamenti centrali, i manicotti dei tiranti e i bracci del pitman non sono necessari con il design a pignone e cremagliera. Questo, oltre ai benefici per la perdita di peso. Cremagliera e pignoni sono molto più facili da integrare in un sistema di trazione anteriore perché possono essere montati vicino alla trasmissione trasversale. I rapporti del cambio potrebbero anche essere adattati a ciascun passo, nonché ai pacchetti di maneggevolezza e opzioni. I cambi a pignone e cremagliera offrono anche al guidatore una sensazione più solida al volante, che si traduce in una migliore maneggevolezza generale.
I sistemi a pignone e cremagliera vengono utilizzati non solo per sterzare auto e piccoli camion, ma anche per una varietà di altri scopi. I sistemi a pignone e cremagliera non vengono utilizzati solo per assistere i treni nella salita su pendenze ripide, ma forniscono anche un migliore controllo dei freni, soprattutto in condizioni di neve e ghiaccio. Sono caratteristiche standard nella maggior parte dei montascale. Il meccanismo a pignone e cremagliera è spesso alimentato da energia idraulica o elettrica.
Arthur Ernest Bishop ha inventato il rack variabile negli anni '70. La sua cremagliera variabile è stata utilizzata per migliorare la manovrabilità del veicolo in combinazione con un pignone standard.
Per passare da una serratura all'altra, la maggior parte delle auto richiede da tre a quattro giri completi del volante (dall'estrema destra all'estrema sinistra). Il rapporto di sterzata indica di quanto devi girare il volante affinché le ruote sterzino di una certa quantità. Un rapporto più alto indica che devi girare di più il volante per girare le ruote di una certa quantità, mentre un rapporto più basso indica che lo sterzo risponde più rapidamente.
Lo sterzo a rapporto variabile è utilizzato in alcuni veicoli. Il centro di questo sistema di sterzo a pignone e cremagliera ha un numero di denti per cm (passo dente) diverso rispetto alle estremità. Di conseguenza, quando il volante è girato verso la serratura, è più sensibile rispetto a quando è vicino alla sua posizione centrale, rendendo l'auto più manovrabile.
Esistono due tipi principali di sistemi di sterzo a pignone e cremagliera:
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Lo sterzo a pignone e cremagliera funziona convertendo il movimento circolare del volante nel movimento lineare necessario per girare le ruote tramite un sistema di ingranaggi. Il cambio è alloggiato in un tubo di metallo. Il tubo ha aperture su entrambe le estremità che consentono di fissare il rack a un'asta assiale. Il pignone è collegato all'albero dello sterzo in modo che quando si gira il volante, l'ingranaggio ruoti e muova la cremagliera. Le aste assiali sono collegate a un'estremità del tirante, che è fissata al mandrino.
Il set di pignoni e cremagliere ha due scopi:
Poiché la cremagliera e il pignone sono fondamentalmente meccanismi a ingranaggi, si usurano e si guastano nel tempo. Proprio come quasi tutti gli altri componenti della tua auto. Ecco i segnali a cui i Consigli per la manutenzione pensano che dovresti prestare attenzione:
Il tuo volante dovrebbe sentirsi "teso" quando lo aziona. Cioè, quando giri il volante, puoi sentire le ruote anteriori girare. Se la tua cremagliera e pignone si guastano, noterai che il volante inizierà a allentarsi o c'è un gioco eccessivo sul volante. Spesso ti sembrerà che la tua auto sia lenta a rispondere quando giri il volante. L'auto risulterà anche più difficile da controllare e potrà vagare ad alta velocità.
Ad un certo punto, potresti anche sentire un punto insensibile. Questo è quando giri il volante, ma le ruote anteriori non girano finché non lo giri di una certa angolazione. Ciò accade perché la cremagliera e il pignone non si afferrano tra loro, il che significa che la cremagliera non si muove effettivamente quando giri la ruota.
La tua auto potrebbe anche emettere un rumore sordo quando giri il volante. Una cremagliera e un pignone usurati potrebbero non essere lubrificati a sufficienza e urtare e macinare l'uno contro l'altro, facendo rumore durante il processo.
Tieni presente che questi rumori possono provenire dai tiranti o da altri componenti della sospensione. La differenza è che se il rumore deriva da una cattiva cremagliera e pignone, lo sentirai quasi ogni volta che giri la ruota. Nel frattempo, i rumori sferraglianti che provengono dal gruppo delle sospensioni di solito si verificano solo quando si superano dossi o si effettua una svolta stretta.
Se hai un servosterzo idraulico nella tua auto, potresti iniziare a vedere una perdita di fluido del servosterzo quando la cremagliera e il pignone si guastano. Se vedi una pozza di liquido rosso sotto la tua auto, può trattarsi di una perdita di servosterzo o di una perdita di fluido di trasmissione. Controlla da dove proviene la perdita per verificare se si tratta del fluido del servosterzo o del fluido della trasmissione.
Tieni presente che una perdita del servosterzo può verificarsi a causa di una pompa del servosterzo difettosa, di un serbatoio difettoso o di linee che perdono. La tua cremagliera e pignone potrebbero non essere la causa in primo luogo. Inoltre, se la tua auto ha il servosterzo elettrico, non vedrai questo problema. Questo perché il servosterzo elettrico non richiede liquidi per funzionare.
Una sostituzione di pignone e cremagliera avrà un costo compreso tra $ 1.000 e $ 1.900 inclusa la manodopera, a seconda della marca e del modello del veicolo. La cremagliera e il pignone stessi sono generalmente di circa $ 700 - $ 1.500, mentre i costi di manodopera ti riporteranno a un massimo di $ 400. Ad esempio, la cremagliera e il pignone per una Toyota Corolla del 2015 ti costeranno $ 717, aggiungi un costo di manodopera di $ 400 e stai guardando una fattura di riparazione di $ 1.117.
Naturalmente, queste sono solo stime approssimative e stiamo prendendo la fascia più alta dello spettro. La sostituzione di pignone e cremagliera per la tua auto potrebbe essere più economica del nostro preventivo. Inutile dire che è probabile che le auto di lusso e ad alte prestazioni costino di più. La buona notizia è che pignone e cremagliera di solito durano abbastanza a lungo. Di solito dureranno per circa 100.000 miglia e possono facilmente durare di più. La mia Mitsubishi Pajero Sport ad esempio ha percorso 120.000 miglia e non presenta problemi di sterzo.
Con un lavoro sostitutivo così costoso, probabilmente ti starai chiedendo, ne vale davvero la pena? Prima di dare il via libera al tuo meccanico, sarebbe saggio controllare il valore di rivendita della tua auto nel mercato dell'usato. Se il valore della tua auto è ancora ben al di sopra del lavoro di riparazione, allora diremmo che ne vale la pena.
Ad esempio, se la sostituzione di pignone e cremagliera ti costerà $ 1.200, ma la tua auto può ancora essere venduta a circa $ 10.000, allora il lavoro di riparazione vale sicuramente la pena. Tuttavia, se il valore di rivendita della tua auto è solo di circa $ 3.000, non ne vale la pena. È quasi la metà del valore della tua auto! In questo caso, probabilmente faresti meglio a vendere la tua auto così com'è.
Un'altra opzione sarebbe quella di rottamare la tua auto. Puoi portarlo in un deposito di rottami o in una società di rottamazione che pagherà per il valore del metallo della tua auto. Oppure puoi anche smontare la tua auto e vendere singole parti e accessori. Quest'ultima è un'opzione che richiede tempo, ma è probabile che tu guadagni più soldi dalla tua auto. In conclusione, non procedere con le riparazioni se il valore di mercato della tua auto non è lontano dal costo della riparazione.
Quindi, per riassumere, la cremagliera e il pignone sono il cuore del sistema di sterzo della tua auto. La cremagliera è un ingranaggio lineare che si collega ai tiranti che sono infine collegati alle ruote anteriori. Mentre il pignone è un ingranaggio rotondo che si trova sopra la cremagliera e si collega al volante tramite un piantone dello sterzo.
La cremagliera e il pignone dureranno fino a circa 100.000 miglia. Ma possono consumarsi e quando iniziano a fallire, vedrai alcuni sintomi evidenti. Alcuni sintomi includono rumori sferraglianti quando si gira il volante, perdite di fluido del servosterzo e un volante allentato con molto gioco. Questo ovviamente rende più difficili lo sterzo e il controllo dell'auto. Questo è il motivo per cui non dovresti guidare un'auto con una cremagliera e un pignone difettosi poiché ciò potrebbe causare un grave incidente.
