Universidade São Judas Tadeu - Engenharia Mecânica
A parte do veículo mais importante, do ponto de vista de segurança é considerada, por quase todos os técnicos, como o sistema de direção. Qualquer falha neste sistema, por menor que seja, em geral, acarreta sérios problemas ou danos para os ocupantes.
Nos primeiros automóveis inventados, a direção era bastante simples parecendo-se mais com um guidão de bicicleta do que com o sistema de direção que conhecemos atualmente. Mas, à medida que a técnica foi evoluindo e cada vez mais os veículos foram ficando mais velozes o sistema de direção foi se aperfeiçoando, até atingir o grau de precisão que existe hoje em dia.
Um bom sistema de direção é vital. Deve ser fácil de ser operado, caso contrário, logo cansará o motorista, colocando-o em risco de algum acidente. O sistema também deve ser capaz de amortecer os choques das rodas, não transmitindo-os aos braços do motorista. Deve ainda contribuir para amortecer as vibrações das rodas dianteiras.
Engrenagem - Sistema Convencional
A função básica da direção é transformar o movimento de rotação da coluna de direção, num movimento de vaivém para as rodas. Isto é cumprido essencialmente por duas peças: um parafuso sem-fim e um setor dentado.
Essas duas peças ficam no interior de uma carcaça chamada caixa de direção, que possibilita a lubrificação das engrenagens e, ao mesmo tempo, constitui uma proteção contra poeira.
Quando a coluna de direção gira, gira também o parafuso sem-fim. Ele é um dispositivo que possui uma rosca semelhante às roscas dos parafusos.
O setor circular, por sua vez, é como se fosse um pedaço de engrenagem. Quando o parafuso gira, obriga o setor dentado a acompanhá-lo. Nesse movimento, há um braço que é obrigado a seguí-lo.
Esse braço é conhecido pelo nome de "pitman", ou simplesmente braço de direção, ou ainda, pendural. O movimento dele é transmitido por meio de ligações até às rodas e estas o acompanham.
Conforme o lado para o qual se vira o braço "pitman", as rodas tomam uma posição diferente, fazendo o veículo seguir a curva desejada.
Outro sistema do mecanismo de direção é o que utiliza um parafuso sem-fim e uma cremalheira, ao invés do setor dentado.
A cremalheira nada mais é do que um eixo sobre o qual se entalham dentes iguais aos de engrenagem. Quando a coluna da direção gira, o parafuso sem-fim obriga a cremalheira a deslocar-se para um lado ou para o outro. Por sua vez, os braços de ligação vão presos à cremalheira e, à medida que ela se desloca, força os braços de ligação e estes obrigam as rodas dianteiras tomar outra posição.
Um terceiro sistema ainda faz uso de esferas que podem rolar no interior da rosca do parafuso sem-fim, mas de uso bastante restrito.
Amortecedor de direção
Para evitar que os choques das rodas contra o solo sejam transmitidos aos volante da direção e, por conseguinte, ao motorista, os sistemas de direção podem vir montados com um amortecedor.
Ajustes
Apesar de o sistema de direção possuir uma vida muito longa, também está sujeito a desgastes. Isto ocorre após vários anos de uso. Antes de verificar se o desgaste está ocorrendo na caixa; deve-se verificar as folgas dos braços, cujos terminais também se desgastam.
A caixa possui parafusos excêntricos que possibilitam a regulagem da posição do setor em relação ao parafuso sem-fim.
Ligações da Direção
Já vimos, que o braço da direção se liga às rodas por meio de barras e terminais. Na figura 4, são mostradas as ligações das barras de direção, desde a caixa de direção até as rodas.
Apenas a título de comentário, porque não faz parte dessa lição, observe o aluno também a existência de uma barra estabilizadora, que melhora ainda mais a suavidade da direção.
Tradicionalmente, nos veículos pesados, tem-se usado um sistema de direção que reforce o movimento do motorista. Têm sido empregados sistemas a ar comprimido, mecanismo eletrônico, direções hidráulicas.
Este último sistema foi o que mostrou melhores resultados e é o que tem sido usado mais largamente. Mais recentemente passou também a ser empregado em veículos mais leves, em alguns casos como item opcional.
Evidentemente o sistema possui um custo mais elevado e, por isso, tem sido reservado aos veículos pesados, tais como caminhões, e aos veículos de luxo, onde o que importa é o conforto.
O princípio é bastante simples. Um sistema com óleo sob pressão exerce a maior parte do esforço necessário para girar as rodas. A pressão do óleo é aplicada pelo sistema, justamente no instante em que o motorista vira o volante da direção.
No sistema de direção hidráulica há uma bomba que continuamente está operando e que fornece a pressão hidráulica, quando desejada.
Há uma válvula especial que se abre ou fecha, quando se gira o volante. Ao abrir, ela permite que o óleo sob pressão seja aplicado a um pistão que, por sua vez, aciona a barra de direção.
Da bomba de óleo saem duas tubulações, uma que leva o óleo até a caixa de direção e outra que o traz de volta. Na caixa de direção estão incluídas a caixa propriamente dita e a válvula.
Enquanto isso o motor está funcionando, a bomba cria pressão no óleo. As posições da válvula é o que determinam por onde deve caminhar o óleo e qual o efeito que ele vai exercer.
O corpo da válvula possui internamente três câmaras. Em cada câmara há um orifício. As duas câmaras externas são ligadas ao reservatório de óleo e a câmara central está ligada à bomba.
O sistema é montado de maneira tal que, mesmo em caso de acidente e perda do óleo, ainda assim a direção possa funcionar. Passando então a funcionar manualmente, como os sistemas comuns de direção.
Todos os sistemas hidráulicos, em caso de acidente, se transformam em sistemas convencionais e o veículo pode continuar a trafegar até que se possa pará-lo para o conserto.
A bomba de óleo pode ser uma bomba de engrenagem semelhante às usadas no sistema de lubrificação. Na figura abaixo é ilustrada um dos tipos mais comuns de bombas usadas para o sistema de direção.
O óleo entra pelo lado onde é maior a câmara e é expulso pelo lado onde é menor. No nosso exemplo, a bomba possui duas engrenagens, sendo uma no interior da outra. A engrenagem de dentro fica ligeiramente fora de centro em relação à externa e tem um dente a menos. Quando gira a interna, faz a externa girar também.
Em suma, os sistemas de direção existentes no país são melhores projetados. Atualmente são usados os sistemas de direção semi-servo-assistida, que proporciona aos veículos de grande porte por exemplo, muito mais segurança e aderência nas curvas em alta velocidade, tornando a direção hidráulica literalmente macia, um pouco dura para que se tenha melhor controle do carro. Nos veículos mais novos existe também a direção servo-eletrônica, ou seja, há um controle eletrônico (microcomputadorizado) da força exercida sob a direção combinando com um sistema de suspensão também eletrônico.
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