A direção de cremalheira e pinhão passou silenciosamente a dominar o mundo automotivo. Hoje, é equipamento padrão em todos os veículos, desde carros urbanos compactos até grandes SUVs. Este sistema é elegante em sua simplicidade. O tubo de metal protetor contém uma série de engrenagens de pinhão que convertem os movimentos das mãos em movimentos físicos.
O coração do sistema é o conjunto de engrenagens de pinhão e cremalheira. A cremalheira é uma engrenagem de pinhão alongada cujos dentes têm o mesmo comprimento. Ele está localizado dentro de um tubo de metal com ambas as extremidades para fora. Presos a essas extremidades estão tirantes. Essas hastes atuam como um elo entre o mecanismo interno e o mundo externo.
A ação começa de cima. O pinhão é preso ao eixo de direção que se estende para baixo a partir do volante. Quando você gira a roda, o eixo gira o pinhão. A engrenagem do pinhão engata nos dentes da cremalheira e empurra a cremalheira de um lado para o outro. Este movimento linear é transmitido através dos tirantes aos braços de direção, que estão conectados ao eixo da roda.
Este mecanismo desempenha duas funções importantes simultaneamente. Primeiro, converta o movimento rotacional do volante no movimento linear necessário para girar o volante. Em segundo lugar, proporciona redução do pinhão. Essa redução é fundamental. Isso torna o giro da roda muito mais fácil do que fixá-la diretamente no eixo.
A maioria dos veículos modernos exige três ou quatro voltas do volante para passar de uma fechadura para outra. Esse é o intervalo entre a curva mais à esquerda e a curva mais à direita. Esta faixa é definida pela relação de direção.
Compreendendo a relação de direção
A relação de direção é uma relação matemática simples. Compare o giro do volante com o quanto as rodas do carro realmente mudam de direção. Se uma rotação do volante (360 graus) fizer com que as rodas do carro girem 20 graus, a proporção será de 18:1.
Um número maior significa que são necessárias mais rotações da roda para um determinado ângulo. Mas também significam menos trabalho físico. A redução de marcha faz o trabalho pesado.
É aqui que a preferência do motorista entra em jogo. Veículos mais leves e esportivos normalmente têm uma relação de direção mais baixa. Quanto menor for a relação (por exemplo, 12:1), mais rapidamente o carro reage. Você faz uma pequena entrada e as rodas reagem imediatamente. Isto é essencial para a agilidade em carros de alto desempenho. Esses veículos são leves o suficiente para permitir que os motoristas lidem com o aumento do estresse sem sentir que estão flutuando sem assistência elétrica.
Caminhões maiores e sedãs familiares costumam usar proporções mais altas. A prioridade aqui é a estabilidade e menor carga de trabalho ao dirigir em rodovias. Você não precisa de uma resposta nervosa; É necessário um controle constante.
Alguns fabricantes encontraram um meio-termo razoável com direção de relação variável. Este sistema modifica o conjunto de engrenagens de cremalheira e pinhão. Os dentes da cremalheira não estão espaçados uniformemente. No meio, o espaço entre os dentes fica mais detalhado. Isso fornece a resposta rápida necessária ao iniciar uma curva. À medida que o volante se aproxima do seu limite de rotação, o espaçamento do pinhão torna-se mais grosseiro. Isto reduz o esforço necessário para bloquear totalmente as rodas, reduzindo o estacionamento e as manobras apertadas.
Sistemas de cremalheira e pinhão
Adicionar assistência de energia à equação muda um pouco o design. A maioria dos drivers depende de sistemas de cremalheira e pinhão. Estas unidades integram assistência hidráulica ou elétrica diretamente na montagem do chassi. O princípio básico permanece o mesmo. O pinhão ainda move a cremalheira. Mas hoje, a hidráulica e os motores elétricos fornecem a força.
Essa ajuda é variável. Varia de acordo com a velocidade do veículo. A maior assistência é fornecida ao dirigir em baixas velocidades, como no estacionamento paralelo. Você pode girar uma roda pesada com um dedo. A assistência elétrica diminui ao dirigir em altas velocidades. Isso evita que o carro fique confuso ou muito sensível a pequenos comandos de direção. O feedback fica mais pesado e afeta o motorista
Mecanismo auxiliar
Isso não é mágica. Sistemas hidráulicos volante o trabalho pesado.
Há um cilindro dentro da caixa do rack. No centro do cilindro há um pistão. O pistão está travado na própria cremalheira. Portanto, quando o pistão se move, a cremalheira também se move. Período.
O fluido entra através de duas portas. Está à esquerda. É à direita.
Aqui está o truque: bombeie fluido de alta pressão em um lado do pistão. A diferença de pressão força o pistão a deslizar. O slide empurra o rack. De repente, o volante não parece mais girar uma pedra de moinho.
Este é um sistema que auxilia na pressão hidráulica. Apenas diga isso a eles.
Mas como o líquido chega lá? Como o sistema sabe para que lado você deseja virar antes mesmo de mover muito o volante? Mais tarde, examinaremos a bomba, as válvulas e a lógica por trás do fluxo.
Primeiro, vamos nos afastar dos trapos hidráulicos e olhar para outro participante importante na área de direção.
