Princípio de funcionamento do volante
Nos automóveis, são normalmente as rodas da frente que são dirigidas. Para tal, o volante é rodado na direção a ser dirigida. O movimento de rotação é transmitido à caixa de direção através da coluna de direção ou do veio de direção. Na maioria dos veículos actuais, esta transmissão é assistida hidraulicamente, eletricamente ou electro-hidraulicamente. A caixa de direção é montada transversalmente. Está ligada através dos tirantes. No exterior dos tirantes, as extremidades dos tirantes formam uma ligação flexível à roda.
Que tipos de cremalheira de direção existem?
No caso das caixas de direção, tem havido desenvolvimentos significativos em termos de expansão, dependendo do sistema de direção assistida. Os tipos de caixas de direção mais utilizados são:
- Volante de parafuso sem-fim
- Direção de cremalheira
- Direção de parafuso
- Direção de esferas recirculantes (desenvolvimento posterior da direção de fuso de parafuso)
A direção por parafuso sem-fim
A direção de parafuso sem-fim foi o mecanismo de direção padrão durante décadas. Funciona exatamente como uma engrenagem sem-fim. O sem-fim move uma roda sem-fim firmemente ligada ao braço do pitman, uma alavanca de inversão. A principal desvantagem é que existe alguma folga entre o eixo sem-fim e a roda sem-fim. Esta folga pode aumentar. Além disso, um conjunto de tirantes relativamente complexo é movido através do braço pitman.
A direção Ross (finger steering) e a direção Bishop baseiam-se no princípio de direção da roda sem-fim. O tirante é composto por três partes e, por isso, é sensível. O VW Beetle é um exemplo típico de direção de roda sem-fim em produção em larga escala. Mais tarde, porém, a direção de cremalheira também foi instalada aqui. Devido à folga relativamente grande no sem-fim, os sistemas de direção sem-fim são geralmente equipados com um amortecedor de direção.
Sistema de direção com fuso e pista de esferas
O sistema de direção de fuso move uma porca de fuso como a mandíbula exterior de um torno. Mais tarde, em vez de uma rosca que engata num segmento do fuso, foram utilizadas esferas. Estas esferas também correm num segmento e circulam na sua gaiola. O desgaste é muito reduzido e o sistema pode ser reforçado hidraulicamente. Por conseguinte, este sistema de direção de esferas recirculantes é utilizado principalmente em veículos comerciais. Este sistema de direção foi instalado em muitos modelos Mercedes na década de 1950. Um dos últimos carros com direção de esferas para serviço pesado foi o Mercedes SLK R120 (1996 a 2004).
A direção de cremalheira e pinhão
A direção de cremalheira foi inventada relativamente tarde, na década de 1930. No entanto, só na década de 1970 é que os processos de fabrico parecem ter sido optimizados ao ponto de poderem ser produzidas ligas metálicas resistentes e duradouras para os componentes individuais pesados. Isto explica a tendência para a direção de cremalheira e pinhão nessa altura. Na extremidade do veio de direção encontra-se uma pequena engrenagem (pinhão). Uma cremalheira está ligada ao exterior dos tirantes. Ao dirigir, toda a cremalheira é deslocada para a esquerda ou para a direita. Esta direção tem um atrito relativamente elevado e, por isso, praticamente não há folga na direção.
Os sistemas de direção de fuso, parafuso sem-fim e fuso de esferas são reconhecíveis pelo seu design compacto (arredondado, retangular) com braço de pitman, enquanto a direção de cremalheira, por outro lado, é alongada e ocupa cerca de metade da largura entre as rodas. Esta engrenagem é normalmente fixada na antepara.
O que fazer se a cremalheira da direção tiver demasiada folga?
Para os sistemas de direção de cremalheira e pinhão dos veículos modernos em particular, a folga da direção não é um problema real para a maioria dos carros. Essas transmissões são duráveis (exceto nos modelos de carros em que as fraquezas típicas devido a falhas de projeto devem ser levadas em consideração).
A caixa de direção com esfera de recirculação também é relativamente menos propensa a falhas em termos de folga de direção. Mas a direção de parafuso sem-fim e a direção de fuso simples são ainda mais. No entanto, a folga também pode ocorrer na direção de cremalheira e pinhão se, por exemplo, houver permanentemente muito pouco óleo hidráulico no sistema (o óleo então espuma e perde suas propriedades lubrificantes) ou se a cremalheira de direção tiver sido usada por muito tempo e possivelmente sob condições particularmente severas.
As engrenagens de direção podem ser ajustadas se a folga for demasiado grande. Para o efeito, devem ser seguidas rigorosamente as instruções do manual de oficina do fabricante para o respetivo modelo de veículo. Por isso, o ajuste da caixa de direção só deve ser efectuado por uma oficina especializada.
Como é que se verifica a caixa de direção?
Antes de o fazer, a direção deve ser verificada. Não há necessariamente muita folga na caixa de direção. Dependendo da construção da direção e do eixo dianteiro, as extremidades da haste da esteira, as hastes da esteira dobradas, os braços transversais e de arrasto e, em veículos mais antigos com eixos rígidos, o pino mestre também podem ser a causa. O problema é que uma caixa de direção gasta ou uma peça gasta (as peças mencionadas) nem sempre são fáceis de detetar. Por isso, é aconselhável mandar uma oficina especializada verificar se o dano não pode ser localizado.
Como é que se reconhece o defeito?
O defeito na direção pode ser feito por inspeção visual, mas com a experiência também pode ser ""sentido"". O veículo deve inicialmente ficar com as duas rodas dianteiras no chão, um ajudante move o volante para a frente e para trás em movimentos rápidos. Entretanto, a segunda pessoa verifica se existem peças partidas por baixo do veículo. Os mesmos testes são efectuados com as rodas para cima.
Aqui, as rodas são seguradas levemente para que a folga possa ser sentida. Assim, é possível sentir diretamente com a mão no volante se algo caiu. Esta alavanca de inversão é um ponto particularmente fraco em todas as engrenagens de direção com um braço pitman. Além disso, é claro, as extremidades da haste da trilha extinta também podem ser descartadas, o que também é feito por ""sentimento"" e inspeção visual.
Que outros danos podem ocorrer na caixa de direção?
As falhas de direção afectam hoje em dia principalmente as extremidades da barra de via. Uma caixa de direção com fugas é muito mais comum. Em primeiro lugar, as fugas levam à perda de óleo hidráulico. Este, em seguida, espuma e pode promover um desgaste significativo. O filtro da direção, que muitas vezes está atrasado na manutenção (muitos proprietários de automóveis nem sequer sabem que o filtro do servo existe porque está localizado no tanque de expansão), também pode promover um maior desgaste devido a inúmeras partículas.
É por isso que o sistema de direção hidráulica deve ser sempre verificado quanto a fugas e o filtro substituído nos períodos pré-especificados. Para vedar a cremalheira da direção, também oferecemos vários kits de vedação. No entanto, é também uma questão de custos de reparação, se uma nova caixa de velocidades ou a vedação da caixa de direção faz mais sentido.
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