A direção de cremalheira e pinhão é exatamente o que parece – uma cremalheira e um pinhão. O rack é uma barra plana e ranhurada que se estende horizontalmente na parte inferior do compartimento do motor, conectando as rodas dianteiras esquerda e direita uma à outra. O rack é conectado às rodas por meio de extremidades de tirantes internas e externas.
O pinhão consiste em uma engrenagem na extremidade do eixo de direção, que se conecta à cremalheira por meio de ranhuras verticais, ou dentes, na cremalheira. Quando o pinhão gira, ele move a cremalheira de um lado para o outro, controlando a direção das rodas. Essencialmente, quando você gira o volante para a esquerda, o pinhão também gira para a esquerda, o que por sua vez empurra a cremalheira para a direita. Isso empurra a parte traseira do pneu direito para fora e puxa a parte traseira do pneu esquerdo para dentro, de forma que as rodas apontem para a direita. O oposto ocorre quando você gira o volante para a esquerda.
A cremalheira e o pinhão, que são um tipo muito comum de direção hidráulica usada em veículos hoje, funcionam da mesma maneira. Tecnicamente, não é uma direção totalmente hidráulica, mas sim uma direção hidráulica, já que a cremalheira e o pinhão são simplesmente auxiliados pela bomba de direção hidráulica. Essencialmente, o fluido hidráulico pressurizado auxilia o pinhão a mover a cremalheira para frente e para trás, tornando mais fácil para o operador girar a roda.
Outro tipo de direção hidráulica é chamada de direção por esfera recirculante. Este é um sistema muito mais complicado com uma engrenagem helicoidal em vez de um pinhão, e um braço pitman e um braço intermediário para fazer o trabalho da cremalheira. No entanto, como o sistema de esferas recirculantes tem mais peças e ligações, também tem mais peças que podem dar errado.
A direção de cremalheira e pinhão é o sistema de direção mais comum usado em veículos hoje. Uma das vantagens desse tipo de sistema é que ele é simples, o que significa que há menos peças que podem falhar ou precisar de conserto. Outra vantagem é que os princípios usados neste tipo de sistema são facilmente modificados para uso em sistema de pinhão e rack de força.
A direção por cremalheira e pinhão é possível com ou sem assistência hidráulica, pois permite uma alta relação de direção. Quanto maior a relação de direção, mais longe você terá que girar o volante para fazer as rodas girarem; isso diminui a quantidade de força necessária para girar as rodas. Como resultado, ao utilizar uma relação de direção mais alta, os fabricantes de automóveis podem tornar mais fácil girar o volante, mesmo sem direção hidráulica.