Direção de cremalheira e pinhão: tudo o que você precisa saber
Direção de cremalheira e pinhãoé um método de direção amplamente utilizado na tecnologia automotiva moderna. É simples, compacto e responsivo, proporcionando aos motoristas uma experiência de controle confiável. Embora esse sistema tenha se tornado um equipamento padrão em muitos veículos, pode não estar completamente claro para o motorista comum como ele funciona e o que ele faz.
Este artigo analisará mais detalhadamente os principais elementos da direção de cremalheira e pinhão, como ela funciona e por que é um método de direção tão importante.
O que é direção de cremalheira e pinhão?
Um sistema de direção de cremalheira e pinhão é um sistema de direção mecânica que usa a interação de uma cremalheira e pinhão para converter o movimento rotacional do volante em movimento lateral das rodas. Este design relativamente simples é muito eficiente e tem sido amplamente utilizado em muitos veículos, incluindo carros, SUVs e caminhões leves.
O sistema consiste em vários componentes principais: volante, engrenagens, cremalheira, bielas e rodas. Quando o motorista gira o volante, a engrenagem (também chamada de pinhão) no eixo do volante gira e engrena com a cremalheira. A cremalheira é uma haste de metal longa e dentada que se move lateralmente conforme as engrenagens giram. Esse movimento é transmitido às rodas por meio de uma biela, que, em última análise, faz com que as rodas girem.
Embora a direção de cremalheira e pinhão tenha sido usada por montadoras americanas por menos de 50 anos, o conceito já existe em outros países há quase um século. Na década de 1930, a BMW produziu a primeira transmissão de cremalheira e pinhão, de acordo com a Hemmings Motor News. A primeira montadora americana a usar direção de cremalheira e pinhão na produção foi a Ford, que a usou no Mustang II de 1974 e no Pinto de 1974. Enquanto a AMC adotou o sistema logo depois no Pacer de 1975, a GM e a Chrysler não produziram carros com direção de cremalheira e pinhão até a década de 1980.
Como funciona a direção de cremalheira e pinhão?
De acordo com um artigo da Moog Parts, a direção de cremalheira e pinhão funciona usando um sistema de engrenagens para converter o movimento circular do volante no movimento linear necessário para girar as rodas. As engrenagens são montadas dentro de um tubo de metal. O tubo tem aberturas em ambas as extremidades para que a cremalheira possa ser fixada a um eixo. O pinhão é conectado ao eixo de direção para que, quando o volante é girado, o pinhão gire e mova a cremalheira.
Especificamente, quando o motorista gira o volante, o movimento rotacional é transmitido ao pinhão através do eixo do volante. Este pinhão engrena com a cremalheira, convertendo o movimento rotacional em movimento linear. Conforme o pinhão gira, a cremalheira é acionada para se mover em seu trilho. A distância e a direção deste movimento lateral estão diretamente relacionadas à quantidade e à direção da rotação do volante. Um ângulo de direção maior faz com que a cremalheira se mova uma distância maior, alcançando assim um ângulo de direção do volante maior.
O movimento da cremalheira é transmitido para a junta de direção do volante por meio de uma biela. A função da biela é converter o movimento lateral da cremalheira em rotação do volante, controlando assim a direção do veículo. Por fim, o movimento lateral da cremalheira é convertido em direção do volante. A direção e o ângulo de direção do volante são completamente determinados pela interação do pinhão e da cremalheira, permitindo um controle preciso do veículo.
Quais são as vantagens de um sistema de direção de cremalheira e pinhão?
O design de um sistema de direção de cremalheira e pinhão é muito simples e consiste em um pequeno número de componentes-chave. Este design simplificado não só reduz os custos de produção e manutenção, mas também reduz a possibilidade de falha. Os sistemas de direção de cremalheira e pinhão fornecem uma resposta de direção extremamente sensível devido à ação direta da engrenagem e da cremalheira. Isso permite que o veículo reaja rapidamente durante a condução, especialmente para manter uma boa estabilidade em altas velocidades.
Além disso, os sistemas de direção de cremalheira e pinhão são mais leves do que outros sistemas de direção complexos. Esse recurso ajuda a reduzir o peso geral do veículo, melhora a economia de combustível e melhora o manuseio do veículo.
Quais são os tipos de sistemas de direção de cremalheira e pinhão?
Embora o princípio básico dos sistemas de direção de cremalheira e pinhão seja o mesmo, os sistemas de direção de cremalheira e pinhão podem ser divididos nos seguintes tipos, de acordo com as diferentes necessidades do veículo e objetivos de design:
Sistema de direção manual de cremalheira e pinhão
O sistema de direção manual de cremalheira e pinhão é o tipo mais básico, que depende da força do motorista para operar o volante e controlar a direção do veículo. Este sistema não tem um dispositivo de assistência elétrica adicional, então o motorista precisa aplicar mais força para girar o volante ao dirigir em baixas velocidades. Os sistemas manuais são geralmente usados em veículos mais leves ou veículos mais antigos, e são amplamente usados devido à sua estrutura simples e baixo custo.
Sistema de direção hidráulica de pinhão e cremalheira
Osistema de direção hidráulica de pinhão e cremalheiraadiciona um dispositivo de assistência hidráulica ao sistema manual. O sistema fornece pressão hidráulica através da bomba de direção hidráulica, facilitando a operação do volante pelo motorista. Este sistema tem sido amplamente utilizado na maioria dos veículos modernos porque fornece potência enquanto retém a franqueza e a sensibilidade do sistema de cremalheira e pinhão.
Sistema de direção elétrica de cremalheira e pinhão
O sistema de direção elétrica de cremalheira e pinhão usa um motor elétrico em vez de uma bomba hidráulica para fornecer energia. Este sistema tem as vantagens de resposta rápida, economia de energia e proteção ambiental, e também pode ajustar a potência de acordo com a velocidade do veículo para fornecer uma experiência de direção mais adequada. Os sistemas de direção elétrica estão gradualmente se tornando equipamentos padrão em muitos veículos novos, especialmente em veículos elétricos e híbridos.
Sistema de direção de cremalheira e pinhão de relação variável
O sistema de direção de cremalheira e pinhão de relação variável é diferente no design da cremalheira, usando um design de passo variável. O passo deste sistema é maior nas extremidades da cremalheira e menor no meio. Este design permite que o veículo forneça um ângulo de direção maior em baixas velocidades e um ângulo de direção menor em altas velocidades, melhorando assim o manuseio e a estabilidade do veículo.
Problemas comuns com sistemas de direção de cremalheira e pinhão
Embora os sistemas de direção de cremalheira e pinhão possam fornecer desempenho confiável na maioria dos casos, alguns problemas comuns podem ocorrer durante o uso. Aqui estão alguns problemas comuns:
Desgaste da cremalheira ou pinhão
Após uso prolongado, a superfície da cremalheira e do pinhão pode se desgastar, causando ruído anormal ou operação irregular ao dirigir. Quando o desgaste é severo, também pode afetar a precisão da direção e fazer com que o veículo vire de forma imprecisa.
Vazamento de óleo hidráulico
Em sistemas de direção de pinhão e cremalheira hidráulica, vazamento de óleo hidráulico é um problema comum. Vazamentos podem ocorrer em linhas hidráulicas, vedações ou bombas de direção, geralmente manifestados como potência de direção reduzida ou falha completa.
Maior resistência da direção
Quando as partes internas do sistema de direção de cremalheira e pinhão estão gastas, mal lubrificadas ou o sistema hidráulico falha, a resistência da direção aumentará significativamente. O motorista sentirá que o volante ficou pesado, especialmente ao dirigir em baixas velocidades.
