Direção hidráulica: o que é e como funciona? - Portal Automóveis
A direção hidráulica tornou-se hoje um equipamento padrão em quase todos os veículos que vemos nas estradas. Ela fornece manobrabilidade mais fácil e um melhor grau de controle sobre o veículo, o que torna a condução ainda mais livre de esforço.
O termo direção assistida é derivado de 'sistema de direção assistida'. Embora os sistemas de direção elétrica tenham se tornado comuns na maioria dos veículos atualmente, inicialmente, o sistema básico de direção assisstida era hidráulico, que funcionava graças ao funcionamento preciso de várias peças mecânicas pequenas e grandes. Nas seções seguintes, aprenderemos sobre o funcionamento da direção hidráulica básica. Mas antes disso, vamos dar uma olhada em como funciona a direção em um veículo.
Dirigir um veículo envolve fazer girar as rodas dianteiras de forma sincronizada, para a esquerda ou para a direita. Isto é conseguido com a ajuda de diferentes sistemas de engrenagens. Os dois principais tipos de sistemas de direção são a cremalheira e o pinhão, o tipo de esfera recirculante; dos quais o primeiro é encontrado na maioria dos carros. A seguir, é apresentada uma descrição do sistema de engrenagens de cremalheira e pinhão.
Sistema de direção de cremalheira e pinhão
O sistema de cremalheira e pinhão são um dos sistemas de direção mais usados ​​atualmente na maioria dos carros. Em comparação com outros sistemas, fornece um feedback melhor (sensação de estrada) para o motorista, o que o torna adequado para terrenos difíceis.
O mecanismo de cremalheira e pinhão compreende os seguintes componentes principais, que estão localizados dentro do alojamento da caixa de direção: cremalheira, engrenagem de pinhão e tirantes.
A cremalheira é uma engrenagem linear com dentes retos, enquanto o pinhão é a engrenagem redonda normal que é colocada em um ângulo sobre ela. Normalmente, o pinhão tem um corte helicoidal, projetado para fornecer uma malha mais suave entre ele e o rack.
O volante do carro é preso ao pinhão através de um eixo de direção. Quando você gira o volante, o pinhão gira e arrasta o rack, movendo-o para a esquerda ou para a direita, dependendo da direção da curva.
O rack atribui aos braços de direção das rodas através de tirantes. Quando o rack se move, ele empurra uma roda enquanto puxa a outra, fazendo o carro girar.
Assim, o arranjo de cremalheira e pinhão é capaz de converter o movimento rotacional do volante em um movimento linear, permitindo que as rodas girem.
Este mecanismo de engrenagem também é projetado para fornecer uma redução de engrenagem, o que torna possível girar as rodas com muito menos esforço, considerando o peso do veículo.
Normalmente, a relação de transmissão é escolhida de modo a exigir que você faça até quatro rotações completas do volante para fazer as rodas girarem de trava a trava.
Entenda como funciona a direção hidráulica de um veículo e veja os benefícios que ela trouxe para a segurança e estabilidade. (Foto: Real Criticism)
O básico do sistema de direção hidráulica
Um sistema típico de direção assistida utiliza o mesmo mecanismo da direção normal, com a adição de um sistema hidráulico que gera a 'potência' necessária para auxiliar no esforço de direção. A seguir descreve-se como funciona um sistema de direção básico de cremalheira e pinhão.
Para fornecer assistência de energia hidráulica, uma pequena modificação é feita no sistema típico de cremalheira e pinhão descrito na seção anterior.
Tudo sobre direção hidráulica: componentes
Na seção anterior, cobrimos o funcionamento básico do sistema de direção hidráulica. No entanto, existem alguns aspectos importantes do projeto que são essenciais para que esse sistema seja praticamente utilizável.
Como a bomba é acionada pelo motor do carro, ela continua a bombear fluido pressurizado para o sistema, independentemente de ser necessário ou não. Além disso, como a quantidade de pressão gerada é diretamente proporcional à velocidade do motor, uma grande quantidade de fluido é bombeada em altas velocidades. Para evitar que uma ruptura ocorra, a bomba compreende uma válvula de liberação de pressão que se abre quando a pressão fica muito alta.
Assistente de direção variável
Normalmente, é necessário mais esforço de direção para virar um carro quando ele está em repouso ou em baixa velocidade, em comparação com velocidades mais altas. O sistema de direção hidráulica deve, portanto, auxiliar o motorista somente quando a assistência é necessária. Para este propósito, um dos seguintes métodos é empregado.
Sistema de Barra de Torção: Este método emprega um elemento mecânico, conhecido como barra de torção, para detectar a quantidade de torque aplicada pelo motorista ao volante. A barra de torção está presente na extremidade inferior da coluna de direção e é acoplada ao sistema de pinhão. Quando o volante gira, o mesmo acontece com a coluna de direção junto com a extremidade da barra de torção que está presa a ela. No entanto, uma vez que a barra de torção é relativamente fina e flexível, sua extremidade presa ao sistema de pinhão resiste a ser girada. Assim, uma extremidade da barra de torção gira, enquanto a outra não, efetivamente fazendo com que ela se torça. A diferença entre as posições das extremidades da barra de torção é usada para controlar um sistema de válvula rotativo preciso, que direciona o fluxo de fluido pressurizado para dentro do cilindro. Quanto maior a torção, maior será o fluxo e, portanto, a assistência de direção que é fornecida.
Sistema progressivo de direção assistida (PPS): O PPS compreende um sensor que detecta a velocidade do veículo e, consequentemente, ajusta a pressão do fluido. Assim, quando o veículo está se movendo em baixa velocidade ou em repouso, a pressão do fluido é aumentada para aliviar a direção, e quando ela está se movendo em velocidades mais altas, a pressão do fluido é diminuída para diminuir a quantidade de assistência gerada.
Considerando os aspectos práticos do sistema hidráulico, observou-se que o acionamento da bomba de palhetas rotativas, acoplando-a ao motor, consome uma quantidade significativa de combustível do carro, tornando o sistema ineficiente. Para melhorar isso, um sistema híbrido foi projetado, que usa um motor elétrico para pressurizar o fluido, enquanto o restante do sistema hidráulico funciona como está. Como o motor elétrico funciona com a bateria do veículo, acaba economizando muito no combustível do veículo, tornando esse sistema eletro-hidráulico de direção hidráulica muito mais eficiente.
Assim, o sistema básico de direção hidráulica em um veículo utiliza energia hidráulica para fornecer a assistência necessária para girar o veículo. Usando este sistema, é possível manobrar o veículo de forma suave e confortável, independentemente do seu tamanho ou peso. Hoje, este sistema foi atualizado bastante, com a adição de vários sensores que aumentam sua precisão e eficiência. Também foi desenvolvido um sistema completo de direção assistida elétrica, que compreende um módulo de computador de bordo para detectar a magnitude e a direção do torque aplicado pelo motorista na coluna de direção e, portanto, usar um motor elétrico para fornecer a assistência de direção necessária .