Qual é o sistema de direção automotiva mais usado no mundo?
O sistema de direção é um dos componentes mais críticos de um carro, que está diretamente relacionado ao desempenho de manuseio do veículo e à segurança de direção. Do primeiro sistema de direção mecânica ao modernosistema de direção elétrica, a tecnologia de direção automotiva passou por muitas inovações. Vários sistemas de direção automotiva são amplamente utilizados em todo o mundo. Diferentes sistemas têm suas próprias vantagens e desvantagens, mas alguns sistemas de direção se tornaram os sistemas mais comumente utilizados no mundo devido ao seu excelente desempenho e ampla aplicabilidade.
Este artigo explorará os sistemas de direção automotiva mais comumente usados no mundo hoje, analisará seus princípios de funcionamento, vantagens e desvantagens e os motivos de sua ampla aplicação.
O que é um sistema de direção automotiva?
O sistema de direção é uma parte importante do sistema de controle do veículo. Sua principal função é transmitir com precisão as instruções de direção do motorista para as rodas para atingir a direção do veículo. Seja um carro compacto, SUV ou caminhão comercial, todos os veículos dependem do sistema de direção para manter a direção correta e executar operações de direção quando necessário.
O desempenho do sistema de direção automotiva afeta diretamente a estabilidade de manuseio do veículo, o conforto de direção e a segurança. Portanto, projetar um sistema de direção eficiente e confiável sempre foi um tópico importante no campo da engenharia automotiva.
Quais são os principais tipos de sistemas de direção automotiva?
Atualmente, os tipos comuns de sistemas de direção na indústria automotiva incluem principalmente os seguintes:
● Sistema de direção mecânica: o primeiro tipo de sistema de direção, uma estrutura puramente mecânica, composta por coluna de direção, cremalheira de direção, barra de direção e outros componentes.
● Sistema de direção hidráulica (HPS): fornece potência por meio de uma bomba hidráulica para reduzir a força necessária para o motorista girar o volante.
● Sistema de direção elétrica assistida (EPS): usa um motor elétrico para fornecer energia à direção e gradualmente substituiu o sistema de energia hidráulica e se tornou a escolha principal.
● Sistema de direção hidráulica eletrônica (EHPS): combina as características dos sistemas de direção hidráulica e elétrica e otimiza o efeito da direção hidráulica por meio do controle eletrônico.
● Sistema de direção nas quatro rodas (4WS): um sistema equipado em alguns modelos de ponta, as rodas dianteiras e traseiras podem ser direcionadas, o que melhora o manuseio e a estabilidade.
Sistema de direção hidráulica (HPS)
O princípio de funcionamento do sistema de direção hidráulica:
O sistema de direção hidráulica (HPS) já foi o sistema de direção mais amplamente usado no mundo, especialmente no mercado automotivo da década de 1990 até o início do século XXI. O princípio de funcionamento do sistema de energia hidráulica é gerar pressão por meio da bomba hidráulica acionada pelo motor, e a bomba hidráulica fornece óleo hidráulico de alta pressão para o cilindro de energia em ambas as extremidades da cremalheira da direção. Quando o motorista gira o volante, a válvula de energia controla o óleo hidráulico para entrar no lado esquerdo ou direito do cilindro de energia de acordo com a direção de rotação e amplitude do volante, fornecendo assim assistência de energia e facilitando a direção.
Vantagens do sistema de direção hidráulica:
● Feedback de força de direção real: O feedback de força do sistema de energia hidráulica é relativamente linear, e o motorista pode sentir claramente o contato entre o volante e o solo, o que ajuda a aumentar a confiança ao dirigir.
● Tecnologia madura e custo relativamente baixo: Desde seu nascimento, a direção hidráulica passou por décadas de desenvolvimento e melhoria. Sua tecnologia é muito madura e seu custo de produção é relativamente baixo.
● Ampla gama de aplicações: O sistema de energia hidráulica é adequado para vários tipos de veículos, desde carros pequenos até caminhões pesados.
Desvantagens do sistema de direção hidráulica:
● Alto consumo de energia: O sistema de energia hidráulica requer que o motor forneça energia para acionar a bomba hidráulica. Mesmo quando não está dirigindo, a bomba hidráulica ainda funciona, resultando em desperdício de energia.
● Alto custo de manutenção: a direção hidráulica precisa substituir o óleo hidráulico regularmente, e as vedações são propensas ao envelhecimento e vazamento de óleo, o que aumenta a complexidade e o custo da manutenção.
● Peso pesado: a bomba hidráulica, o cilindro de potência, o tubo de óleo e outros componentes do sistema de potência hidráulica são relativamente pesados, o que não contribui para o design leve do veículo.
Aplicação do sistema de direção hidráulica:
O sistema de direção hidráulica já foi amplamente utilizado em vários carros de passeio e veículos comerciais, especialmente no final do século XX, quase todos os veículos de médio a alto padrão eram equipados com sistema de direção hidráulica. No entanto, com o surgimento do sistema de direção elétrica (EPS), a aplicação do sistema de direção hidráulica diminuiu gradualmente, mas em alguns veículos pesados e veículos especiais, o sistema de direção hidráulica ainda tem um lugar.
Sistema de direção elétrica assistida (EPS)
Princípio de funcionamento do sistema de direção elétrica:
O sistema de direção elétrica (EPS) é um dos tipos de sistema de direção mais comumente usados no mundo. Ao contrário do sistema de energia hidráulica tradicional, o sistema de direção elétrica fornece assistência de direção diretamente por meio do motor elétrico. O princípio de funcionamento do sistema de direção elétrica é que, quando o motorista gira o volante, o sensor detecta o ângulo de direção e a força de direção e transmite o sinal para a unidade de controle eletrônico (ECU). A ECU controla a operação do motor de acordo com o sinal e, em seguida, fornece energia para a cremalheira de direção por meio de um mecanismo de engrenagem ou um sistema de transmissão por correia.
Vantagens do sistema de direção elétrica assistida:
● Alta eficiência energética: O sistema de direção elétrica só liga o motor para fornecer energia quando o motorista faz uma curva e, ao dirigir em linha reta, o motor fica em modo de espera e não consome energia. Portanto, o sistema de direção elétrica é mais eficiente em termos de energia e pode reduzir efetivamente o consumo de combustível do veículo.
● Peso leve: Comparado com o sistema de direção hidráulica, o sistema de direção elétrica não requer bomba hidráulica, tubo de óleo e cilindro de força, por isso é mais leve e ajuda a atingir o design leve do veículo.
● Alta programabilidade: como o sistema de direção elétrica assistida é gerenciado pela unidade de controle eletrônico, o tamanho e as características da assistência de direção podem ser ajustados por software para se adaptar a diferentes condições de direção e preferências do motorista.
● Manutenção simples: O sistema de direção elétrica não utiliza óleo hidráulico, portanto não há necessidade de substituição do óleo hidráulico e não há problemas de vazamento no sistema hidráulico, o que reduz os custos e a complexidade da manutenção.
Desvantagens do sistema de direção elétrica:
● Falta de feedback realista: embora o sistema de direção elétrica possa simular um certo feedback de força por meio da programação, seu feedback de força não é tão realista quanto o do sistema de direção hidráulica tradicional, o que às vezes pode fazer com que o motorista sinta falta de conexão com a estrada.
● Risco de falha de componente eletrônico: O sistema de direção elétrica depende da operação precisa de componentes eletrônicos. Se a unidade de controle eletrônico ou o motor falhar, a direção elétrica pode falhar.
Aplicação do sistema de direção elétrica:
Atualmente, o sistema de direção elétrica se tornou a configuração principal no mercado automotivo global, especialmente no campo de carros de passeio. Quase todos os modelos recém-lançados usam sistemas de direção elétrica. Ele não é usado apenas em carros pequenos e SUVs, mas também entrou gradualmente no campo de alguns veículos comerciais e veículos pesados. A ampla aplicação do sistema EPS se deve à sua alta eficiência energética, leveza e fácil manutenção, e também atende aos padrões cada vez mais rigorosos de emissão e economia de combustível dos carros modernos.
Sistema de direção hidráulica eletrônica (EHPS)
O princípio de funcionamento do sistema de direção hidráulica eletrônica:
O sistema de direção hidráulica eletrônica (Electro-Hydraulic Power Steering, EHPS) é uma combinação de direção hidráulica e sistema de direção elétrica. Seu princípio de funcionamento é acionar a bomba hidráulica por meio de um motor elétrico para fornecer assistência hidráulica. Este sistema otimiza o consumo de energia por meio de controle eletrônico, mantendo as vantagens do sistema de assistência hidráulica.
Vantagens do sistema de direção hidráulica eletrônica:
● Combinando as vantagens dos sistemas hidráulico e elétrico: A direção hidráulica eletrônica não apenas mantém as boas características de feedback de força do sistema de direção hidráulica, mas também melhora a eficiência energética do sistema por meio da unidade de controle eletrônico, reduzindo o consumo desnecessário de energia.
● Ampla aplicabilidade: O sistema de direção hidráulica eletrônica pode ser aplicado a vários tipos de veículos, especialmente aqueles veículos grandes com alta demanda de assistência de direção, como caminhões e SUVs.
Desvantagens do sistema de direção hidráulica eletrônica:
● Estrutura complexa e alto custo: O sistema eletrônico de energia hidráulica combina os sistemas hidráulico e elétrico, resultando em uma estrutura mais complexa e custos de fabricação e manutenção relativamente altos.
● Peso elevado: Comparado com o sistema de direção hidráulica puramente elétrica, o sistema de direção hidráulica eletrônica tem um peso total maior devido à retenção da parte hidráulica, o que não é propício ao design leve do veículo.
Aplicação do sistema de direção hidráulica eletrônica:
O sistema de direção hidráulica eletrônica é usado principalmente em veículos com alta demanda por assistência de direção, como caminhões pesados, SUVs e alguns carros esportivos de alto desempenho. Esses veículos geralmente exigem maior assistência de direção, e o sistema de direção hidráulica eletrônica pode fornecer forte assistência, mantendo boa eficiência energética.
O sistema de direção mais usado no mundo
Em geral, osistema de direção elétrica(EPS) se tornou o sistema de direção mais comumente usado no mundo. Com sua alta eficiência, peso leve e fácil manutenção, esse sistema gradualmente substituiu o sistema de energia hidráulica tradicional e se tornou a primeira escolha das principais montadoras.
Embora os sistemas de direção hidráulica e os sistemas de direção hidráulica eletrônica ainda tenham um lugar em certas áreas específicas, sua faixa de aplicação tem se estreitado gradualmente. As vantagens dos sistemas de direção elétrica em eficiência energética, controlabilidade e adaptabilidade os tornaram amplamente reconhecidos e usados em todo o mundo.
Portanto, o sistema EPS é, sem dúvida, o sistema de direção mais utilizado no mundo, garantindo a segurança e o conforto ao dirigir milhões de veículos ao redor do mundo.
