Êtes-vous curieux de savoir ce qui se passe lorsque vous tournez le volant de votre voiture ? Normalement, il existe de nombreux types de mécanismes de direction, comme une bille à recirculation ou une alimentation électrique, par exemple. La crémaillère et le pignon sont également un système de direction dont vous avez peut-être déjà entendu parler
. Un système de direction à crémaillère et pignon est composé d’un pignon (engrenage circulaire) et d’une crémaillère (engrenage linéaire). Le système convertit le mouvement de rotation en mouvement linéaire. La plupart des voitures, des petits camions et des VUS ont un système de direction à crémaillère et pignon, par opposition à la direction à recirculation de billes que l’on trouve dans les gros camions, les VUS et autres véhicules lourds.
Histoire de la crémaillère et du pignon
Bien que la direction à pignon et crémaillère soit relativement nouvelle dans l’histoire de l’automobile aux États-Unis, ce n’est pas un nouveau concept. Les premières boîtes de vitesses à pignon et crémaillère ont été développées par BMW dans les années 1930, mais elles n’ont été vendues aux États-Unis qu’avec la MG de 1951, et elles n’ont été utilisées dans la production de modèles américains qu’avec les Ford Mustang II et Pinto de 1974. AMC a utilisé la crémaillère et le pignon dans les Pacers à partir de 1975, mais GM et Chrysler ne les ont utilisés qu’au début des années 1980 pour les X-bodies et les K-Cars.
Les fabricants aux États-Unis ont vu la crémaillère et le pignon comme logique. Il était utilisé depuis de nombreuses années par les constructeurs automobiles européens et asiatiques, et sa conception était plus simple que les boîtes de vitesses de direction à recirculation de billes, il était donc moins coûteux à fabriquer. La direction à pignon et crémaillère est également beaucoup plus légère qu’une boîte de vitesses traditionnelle, ce qui signifie une meilleure consommation d’essence. Les bras de renvoi, les maillons centraux, les manchons de biellette et les bras pitman ne sont pas nécessaires avec la conception à crémaillère et pignon. Ceci, en plus des avantages de perte de poids. La crémaillère et les pignons sont beaucoup plus faciles à intégrer dans un système de traction avant car ils peuvent être montés à proximité de la transmission transversale. Les rapports de boîte de vitesses pourraient également être adaptés à chaque empattement ainsi qu’aux ensembles de maniabilité et d’options. Les boîtes de vitesses à pignon et crémaillère offrent également au conducteur une sensation plus ferme dans le volant,
Les systèmes à pignon et crémaillère sont utilisés non seulement pour diriger les voitures et les petits camions, mais également à diverses autres fins. Les systèmes à crémaillère et pignon ne sont pas seulement utilisés pour aider les trains à gravir des pentes raides, mais ils offrent également un meilleur contrôle des freins, en particulier dans des conditions enneigées et verglacées. Ce sont des caractéristiques standard dans la majorité des monte-escaliers. Le mécanisme à pignon et crémaillère est fréquemment alimenté par de l’énergie hydraulique ou électrique.
Arthur Ernest Bishop a inventé le rack variable dans les années 1970. Sa crémaillère variable a été utilisée pour améliorer la maniabilité du véhicule lorsqu’elle est combinée avec un pignon standard.
Rapports de crémaillère et pignon
Pour aller de serrure en serrure, la plupart des voitures nécessitent trois à quatre tours complets de volant (de l’extrême droite à l’extrême gauche). Le rapport de braquage indique jusqu’où vous devez tourner le volant pour que les roues tournent d’une certaine distance. Un rapport plus élevé indique que vous devez tourner davantage le volant pour faire tourner les roues d’une certaine quantité, tandis qu’un rapport plus faible indique que la direction répond plus rapidement.
La direction à rapport variable est utilisée dans certains véhicules. Le centre de ce système de direction à pignon et crémaillère a un nombre de dents par cm (pas de dent) différent de celui des extrémités. Par conséquent, lorsque le volant est tourné vers le verrou, il est plus sensible que lorsqu’il est proche de sa position centrale, ce qui rend la voiture plus maniable.
Il existe deux principaux types de systèmes de direction à crémaillère et pignon :
- Prise d’extrémité – les tirants sont fixés à l’extrémité de la crémaillère de direction via les tiges axiales intérieures.
- Décollage central – des boulons fixent les tirants au centre de la crémaillère de direction.
Comment fonctionne ce système
La direction à pignon et crémaillère fonctionne en convertissant le mouvement circulaire du volant en mouvement linéaire nécessaire pour faire tourner les roues via un système d’engrenage. Le train d’engrenages est logé dans un tube métallique. Le tube a des ouvertures aux deux extrémités qui permettent de fixer la crémaillère à une tige axiale. Le pignon est relié à l’arbre de direction de sorte que lorsque le volant est tourné, l’engrenage tourne et déplace la crémaillère. Les bielles axiales sont reliées à un embout de tirant, qui est fixé à la broche.
Le jeu d’engrenages à pignon et crémaillère sert à deux fins :
- Conversion du mouvement de rotation du volant en mouvement linéaire nécessaire pour que les roues du véhicule tournent
- Réduction des vitesses, ce qui facilite la rotation des roues par le volant
Signes de problèmes
Étant donné que la crémaillère et le pignon sont essentiellement des mécanismes d’engrenage, ils s’useront et tomberont en panne avec le temps. Comme presque tous les autres composants de votre voiture. Voici les signes auxquels les Conseils de maintenance pensent que vous devriez prêter attention :
Jeu excessif ou direction lâche
Votre volant doit être “serré” lorsque vous l’actionnez. C’est-à-dire que lorsque vous tournez le volant, vous pouvez sentir les roues avant tourner. Si votre crémaillère et votre pignon sont défaillants, vous remarquerez que le volant commence à se desserrer ou qu’il y a un jeu excessif sur le volant. Vous aurez souvent l’impression que votre voiture est lente à réagir lorsque vous tournez le volant. La voiture se sentira également plus difficile à contrôler et peut errer à grande vitesse.
À un moment donné, vous pouvez également ressentir un point engourdi. C’est lorsque vous tournez le volant, mais les roues avant ne tournent pas jusqu’à ce que vous le tourniez à un certain angle. Cela se produit parce que la crémaillère et le pignon ne se serrent pas, ce qui signifie que la crémaillère ne bouge pas réellement lorsque vous tournez la roue.
Bruit en tournant
Votre voiture peut également faire un bruit de claquement lorsque vous tournez le volant. Une crémaillère et un pignon usés peuvent ne pas être suffisamment lubrifiés et se cogner et se frotter les uns contre les autres, ce qui fait du bruit.
Gardez à l’esprit que ces bruits peuvent provenir des tirants ou d’autres composants de la suspension. La différence est que si le bruit provient d’un mauvais pignon et crémaillère, vous entendrez le bruit presque à chaque fois que vous tournerez la roue. Pendant ce temps, les bruits de cliquetis provenant de l’ensemble de suspension ne se produisent généralement que lorsque vous franchissez des bosses ou effectuez un virage serré.
Fuite de liquide de direction assistée
Si vous avez une direction assistée hydraulique dans votre voiture, vous pouvez commencer à voir une fuite de liquide de direction assistée lorsque la crémaillère et le pignon sont défaillants. Si vous voyez une flaque de liquide rouge sous votre voiture, cela peut être une fuite de direction assistée ou une fuite de liquide de transmission. Vérifiez d’où vient la fuite pour vérifier s’il s’agit du liquide de direction assistée ou du liquide de transmission.
Gardez à l’esprit qu’une fuite de direction assistée peut survenir à cause d’une mauvaise pompe de direction assistée, d’un réservoir défectueux ou de conduites qui fuient. Votre crémaillère et votre pignon n’en sont peut-être pas la cause en premier lieu. De plus, si votre voiture est équipée d’une direction assistée électrique, vous ne verrez pas ce problème. En effet, la direction assistée électrique ne nécessite aucun liquide pour fonctionner.
Coûts de remplacement
Un remplacement de pignon et crémaillère coûtera entre 1 000 $ et 1 900 $, main-d’œuvre comprise, selon la marque et le modèle de votre véhicule. La crémaillère et le pignon eux-mêmes coûtent généralement entre 700 $ et 1 500 $, tandis que les coûts de main-d’œuvre vous coûteront jusqu’à 400 $. Par exemple, la crémaillère et le pignon d’une Toyota Corolla 2015 vous coûteront 717 $, ajoutez un coût de main-d’œuvre de 400 $ et vous obtenez une facture de réparation de 1 117 $.
Bien sûr, ce ne sont que des estimations approximatives, et nous prenons l’extrémité supérieure du spectre. Le remplacement de la crémaillère et du pignon pour votre voiture peut être moins cher que notre estimation. Inutile de dire que les voitures de luxe et de haute performance sont susceptibles de coûter plus cher. La bonne nouvelle est que la crémaillère et le pignon durent généralement assez longtemps. Ils dureront généralement environ 100 000 miles et ils peuvent facilement durer plus que cela. Ma Mitsubishi Pajero Sport, par exemple, a parcouru 120 000 miles et ne présente aucun problème de direction.
Avec un travail de remplacement aussi cher, vous vous demandez probablement si cela en vaut vraiment la peine ? Avant de donner le feu vert à votre mécanicien, il serait judicieux de vérifier la valeur de revente de votre voiture sur le marché de l’occasion. Si la valeur de votre voiture est encore bien supérieure au travail de réparation, nous dirions que le coût en vaut la peine.
Par exemple, si le remplacement de la crémaillère et du pignon vous coûtera 1 200 $, mais que votre voiture peut toujours être vendue à environ 10 000 $, alors le travail de réparation en vaut vraiment la peine. Cependant, si la valeur de revente de votre voiture n’est que d’environ 3 000 $, cela n’en vaut pas la peine. C’est presque la moitié de la valeur de votre voiture ! Dans ce cas, vous feriez probablement mieux de vendre votre voiture telle quelle.
Une autre option serait de mettre votre voiture à la ferraille. Vous pouvez soit l’apporter à une casse, soit à une entreprise de mise au rebut qui paiera la valeur en métal de votre voiture. Ou vous pouvez également démonter votre voiture et vendre des pièces et accessoires individuels. Cette dernière option prend du temps, mais vous tirerez probablement plus d’argent de votre voiture. En fin de compte, ne procédez pas aux réparations si la valeur marchande de votre voiture n’est pas très éloignée du coût de la réparation.
Conclusion
Donc, pour résumer, la crémaillère et le pignon sont au cœur du système de direction de votre voiture. La crémaillère est un engrenage linéaire qui se connecte aux tirants qui sont finalement connectés aux roues avant. Alors que le pignon est un engrenage rond qui repose sur le dessus de la crémaillère et se connecte au volant via une colonne de direction.
La crémaillère et le pignon dureront jusqu’à environ 100 000 milles. Mais ils peuvent s’user et lorsqu’ils commencent à tomber en panne, vous verrez des symptômes perceptibles. Certains symptômes incluent des bruits de cliquetis lorsque vous tournez le volant, une fuite de liquide de direction assistée et un volant desserré avec beaucoup de jeu. Cela rend évidemment la direction et le contrôle de la voiture plus difficiles. C’est pourquoi vous ne devriez pas conduire une voiture avec une crémaillère et un pignon défectueux, car cela peut entraîner un accident majeur.
