¿Tienes curiosidad por saber qué sucede cuando giras el volante de tu coche? Normalmente, existen muchos tipos de mecanismos de dirección, como una bola de recirculación o una dirección eléctrica, por ejemplo. La cremallera y el piñón también son un sistema de dirección del que quizás ya hayas oído hablar. Un sistema de dirección de cremallera y piñón está compuesto por un piñón (engranaje circular) y una cremallera (engranaje lineal). El sistema convierte el movimiento rotacional en movimiento lineal. La mayoría de los coches, camionetas pequeñas y SUV tienen un sistema de dirección de cremallera y piñón, a diferencia de la dirección de bola de recirculación que se encuentra en camiones grandes, SUV y otros vehículos pesados.
Historia de la cremallera y el piñón
Aunque la dirección de cremallera y piñón es relativamente nueva en la historia del automóvil en Estados Unidos, no es un concepto nuevo. Las primeras cajas de dirección de cremallera y piñón fueron desarrolladas por BMW en la década de 1930, pero no se vendieron en Estados Unidos hasta el MG de 1951, y no se utilizaron en la producción de modelos estadounidenses hasta el Ford Mustang II y Pinto de 1974. AMC utilizó la cremallera y piñón en los Pacer a partir de 1975, pero GM y Chrysler no los usaron hasta principios de los años 80 para los X-body y los K-Car.
Los fabricantes en Estados Unidos vieron la cremallera y piñón como lógica. Había sido utilizada durante muchos años por fabricantes de automóviles europeos y asiáticos, y su diseño era más simple que las cajas de dirección de bola de recirculación, por lo que era más barata de fabricar. La dirección de cremallera y piñón también es mucho más ligera que una caja de dirección tradicional, lo que significa un mejor consumo de combustible. No se necesitan brazos de acoplamiento, enlaces centrales, manguitos de la barra de acoplamiento ni brazos Pitman con el diseño de cremallera y piñón. Esto, además de los beneficios de la reducción de peso. La cremallera y piñón son mucho más fáciles de integrar en un sistema de tracción delantera porque pueden montarse cerca de la transmisión transversal. Las relaciones de la caja de dirección también podrían adaptarse a cada distancia entre ejes, así como a los conjuntos de manejo y opciones. Las cajas de dirección de cremallera y piñón también ofrecen al conductor una sensación más firme en el volante.
Los sistemas de cremallera y piñón se utilizan no solo para dirigir coches y camionetas pequeñas, sino también para diversos otros propósitos. Los sistemas de cremallera y piñón no solo se utilizan para ayudar a los trenes a subir pendientes pronunciadas, sino que también ofrecen un mejor control de frenado, especialmente en condiciones de nieve y hielo. Son características estándar en la mayoría de los montacargas. El mecanismo de cremallera y piñón suele ser accionado por energía hidráulica o eléctrica.
Arthur Ernest Bishop inventó la cremallera variable en la década de 1970. Su cremallera variable se utilizó para mejorar la maniobrabilidad del vehículo cuando se combinaba con un piñón estándar.
Relaciones de cremallera y piñón
Para ir de tope a tope, la mayoría de los coches requieren de tres a cuatro giros completos del volante (de extremo a extremo). La relación de dirección indica cuánto debes girar el volante para que las ruedas giren una cierta distancia. Una relación más alta indica que debes girar más el volante para que las ruedas giren una cierta cantidad, mientras que una relación más baja indica que la dirección responde más rápidamente.
La dirección de relación variable se utiliza en algunos vehículos. El centro de este sistema de dirección de cremallera y piñón tiene un número de dientes por cm (paso de diente) diferente al de los extremos. Por lo tanto, cuando el volante se gira hacia el tope, es más sensible que cuando está cerca de su posición central, lo que hace que el coche sea más maniobrable.
Existen dos tipos principales de sistemas de dirección de cremallera y piñón:
- Salida en extremo: las barras de acoplamiento se fijan al extremo de la cremallera de dirección a través de las barras axiales internas.
- Salida central: pernos fijan las barras de acoplamiento al centro de la cremallera de dirección.
Cómo funciona este sistema
La dirección de cremallera y piñón funciona convirtiendo el movimiento circular del volante en movimiento lineal necesario para girar las ruedas a través de un sistema de engranajes. El tren de engranajes está alojado en un tubo metálico. El tubo tiene aberturas en ambos extremos que permiten fijar la cremallera a una barra axial. El piñón está conectado al eje de dirección de modo que cuando se gira el volante, el engranaje gira y mueve la cremallera. Las barras axiales están conectadas a un extremo de la barra de acoplamiento, que está fijado al pivote.
El juego de engranajes de cremallera y piñón sirve para dos propósitos:
- Convertir el movimiento rotacional del volante en movimiento lineal necesario para que giren las ruedas del vehículo
- Reducción de velocidades, lo que facilita girar las ruedas mediante el volante
Señales de problemas
Dado que la cremallera y el piñón son básicamente mecanismos de engranaje, se desgastarán y fallarán con el tiempo. Como casi cualquier otro componente de tu coche. Aquí están las señales a las que Consejos de mantenimiento cree que deberías prestar atención:
Juego excesivo o dirección suelta
Tu volante debe estar “ajustado” cuando lo accionas. Es decir, cuando giras el volante, puedes sentir que las ruedas delanteras giran. Si tu cremallera y piñón están fallando, notarás que el volante comienza a aflojarse o que hay un juego excesivo en el volante. A menudo sentirás que tu coche responde lentamente cuando giras el volante. El coche también se sentirá más difícil de controlar y puede desviarse a alta velocidad.
En algún momento, también puedes sentir un punto muerto. Esto ocurre cuando giras el volante, pero las ruedas delanteras no giran hasta que lo giras a un cierto ángulo. Esto sucede porque la cremallera y el piñón no están ajustados, lo que significa que la cremallera no se mueve realmente cuando giras la rueda.
Ruido al girar
Tu coche también puede hacer un ruido de golpeteo cuando giras el volante. Una cremallera y piñón desgastados pueden no estar suficientemente lubricados y chocar y rozarse entre sí, lo que produce ruido.
Ten en cuenta que estos ruidos pueden provenir de las barras de acoplamiento u otros componentes de la suspensión. La diferencia es que si el ruido proviene de un piñón y cremallera en mal estado, escucharás el ruido casi cada vez que gires la rueda. Mientras tanto, los ruidos de golpeteo provenientes del conjunto de suspensión generalmente solo ocurren cuando pasas por baches o realizas un giro cerrado.
Fuga de líquido de dirección asistida
Si tienes dirección asistida hidráulica en tu coche, puedes comenzar a ver una fuga de líquido de dirección asistida cuando la cremallera y el piñón fallan. Si ves un charco de líquido rojo debajo de tu coche, podría ser una fuga de dirección asistida o una fuga de líquido de transmisión. Verifica de dónde proviene la fuga para comprobar si es líquido de dirección asistida o líquido de transmisión.
Ten en cuenta que una fuga de dirección asistida puede ocurrir debido a una bomba de dirección asistida defectuosa, un depósito dañado o tuberías con fugas. Tu cremallera y piñón pueden no ser la causa en primer lugar. Además, si tu coche tiene dirección asistida eléctrica, no verás este problema. Esto se debe a que la dirección asistida eléctrica no requiere ningún líquido para funcionar.
Costos de reemplazo
Un reemplazo de cremallera y piñón costará entre $1,000 y $1,900, mano de obra incluida, dependiendo de la marca y modelo de tu vehículo. La cremallera y piñón en sí mismos generalmente cuestan entre $700 y $1,500, mientras que los costos de mano de obra te costarán hasta $400. Por ejemplo, la cremallera y piñón para un Toyota Corolla 2015 te costará $717, agrega un costo de mano de obra de $400 y obtendrás una factura de reparación de $1,117.
Por supuesto, estas son solo estimaciones aproximadas, y estamos tomando el extremo superior del espectro. El reemplazo de la cremallera y piñón para tu coche puede ser más barato que nuestra estimación. Huelga decir que los coches de lujo y alto rendimiento probablemente costarán más. La buena noticia es que la cremallera y piñón suelen durar bastante tiempo. Generalmente durarán alrededor de 100,000 millas y pueden durar fácilmente más que eso. Mi Mitsubishi Pajero Sport, por ejemplo, ha recorrido 120,000 millas y no tiene problemas de dirección.
Con un trabajo de reemplazo tan caro, probablemente te preguntes si realmente vale la pena. Antes de dar luz verde a tu mecánico, sería prudente verificar el valor de reventa de tu coche en el mercado de segunda mano. Si el valor de tu coche todavía es mucho mayor que el trabajo de reparación, diríamos que el costo vale la pena.
Por ejemplo, si el reemplazo de la cremallera y piñón te costará $1,200, pero tu coche aún puede venderse por alrededor de $10,000, entonces el trabajo de reparación realmente vale la pena. Sin embargo, si el valor de reventa de tu coche es de solo about $3,000, no vale la pena. ¡Es casi la mitad del valor de tu coche! En este caso, probablemente sería mejor vender tu coche tal como está.
Otra opción sería desguazar tu coche. Puedes llevarlo a un desguace o a una empresa de chatarra que pagará el valor en metal de tu coche. O también puedes desmontar tu coche y vender piezas y accesorios individuales. Esta última opción lleva tiempo, pero probablemente obtendrás más dinero de tu coche. En última instancia, no procedas con las reparaciones si el valor de mercado de tu coche no está muy por encima del costo de la reparación.
Conclusión
Así que, para resumir, la cremallera y el piñón son el corazón del sistema de dirección de tu coche. La cremallera es un engranaje lineal que se conecta a las barras de acoplamiento que finalmente están conectadas a las ruedas delanteras. Mientras que el piñón es un engranaje redondo que se apoya sobre la cremallera y se conecta al volante a través de una columna de dirección. La cremallera y el piñón durarán hasta about 100,000 millas. Pero pueden desgastarse y cuando comienzan a fallar, verás síntomas perceptibles. Algunos síntomas incluyen ruidos de golpeteo cuando giras el volante, fugas de líquido de dirección asistida y un volante suelto con mucho juego. Obviamente, esto hace que dirigir y controlar el coche sea más difícil. Por eso no debes conducir un coche con una cremallera y piñón defectuosos, ya que puede provocar un accidente grave.