O que é a direção de cremalheira e pinhão e em que é que é diferente dos sistemas de direção tradicionais?

O mecanismo de direção de pinhão e cremalheira de um automóvel utiliza uma engrenagem de pinhão que se encaixa em dentes maquinados numa haste de aço (denominada cremalheira). Quando se roda o volante, A engrenagem do pinhão roda contra a cremalheira para a deslocar em movimentos lineares para a esquerda e para a direita. Cada extremidade da cremalheira está ligada às rodas através de um tirante e de terminais de tirantes.

O braço pitman tradicional ou as caixas de direção de esferas recirculantes utilizam um mecanismo de engrenagem sem-fim e "porca" e uma ligação de direção do tipo paralelogramo. Neste sistema, rodar o volante faz rodar a engrenagem sem-fim, movendo a porca para cima e para baixo, o que faz rodar o braço pitman num arco. O braço pitman liga-se a uma barra de ligação central, a um braço de polia e a dois tirantes ligados às rodas.Há muito mais peças móveis num mecanismo de direção de esferas recirculantes e muito mais componentes e articulações móveis na articulação da direção no sistema de direção de paralelogramo. Eis uma explicação mais aprofundada de cada sistema.

Mecanismo de direção de esferas recirculantes e articulação de direção em paralelogramo

Esta imagem mostra o interior de uma engrenagem de direção com recirculação de esferas. Os fabricantes concebem as ranhuras na engrenagem sem-fim para aceitar rolamentos de esferas e incluem um tubo de recirculação como caminho de retorno para as esferas. A rotação dos rolamentos de esferas contra as roscas da engrenagem sem-fim resulta em muito menos fricção do que a mesma configuração sem os rolamentos de esferas.É necessário menos esforço mecânico para dirigir com uma caixa de direção de esferas recirculantes do que com um sistema de cremalheira e pinhão.

Em contrapartida, as engrenagens de direção de esferas recirculantes pesam mais do que um sistema de direção de cremalheira e pinhão, custam mais a fabricar e a instalar e reparar. Além disso, as juntas móveis adicionais num sistema de direção de paralelogramo reduzem a sensação de estrada e atrasam ligeiramente a intervenção do condutor.

Clique na imagem para ver a animação em vídeo de uma caixa de direção de esferas recirculantes

Sistemas de direção de cremalheira e pinhão

Como pode ver nos diagramas, os sistemas de direção de cremalheira e pinhão têm menos peças móveis no interior da engrenagem em comparação com os sistemas de direção de esferas recirculantes. Além disso, têm menos articulações na ligação da direção. O movimento da direção é transferido diretamente para a cremalheira e depois para as rodas, pelo que a direção é mais precisa e muito mais reactiva. A ligação direta às rodas proporciona uma maior sensação de estradaO sistema custa menos para fabricar e instalar e pesa menos, o que melhora o consumo de combustível.

Onde estão localizados os terminais do tirante interior e do tirante exterior numa caixa de direção de cremalheira e pinhão

No entanto, os mecanismos de direção de cremalheira e pinhão têm algumas desvantagens. Uma vez que a cremalheira tem de se deslocar para a esquerda e para a direita, o comprimento da cremalheira é limitado com base na largura do veículo e no espaço do compartimento do motor. Estes sistemas são também mais susceptíveis de sofrerem choques, que são causados pela entrada de revestimento para trás na engrenagem quando a roda bate e recupera dos choques da estrada.Uma vez que o comprimento do tirante é fixo, o movimento da roda para cima a partir do ponto morto força o tirante para dentro ou para fora do conjunto da caixa de direção, fazendo com que o volante se mova.

O que é que acontece com as caixas de direção de cremalheira e pinhão?

A primeira geração de caixas de velocidades R&P do início dos anos 80 sofria de "enjoo matinal", em que o condutor não tinha assistência à direção assistida quando arrancava logo pela manhã. A assistência à direção assistida regressava à medida que o fluido da direção assistida aquecia e os componentes metálicos se expandiam, impedindo a infiltração de fluido de alta pressão entre os orifícios.

Cremalheira e pinhão da direção com fugas

Hoje em dia, a falha mais comum de R&P é a fuga dos vedantes das extremidades. Pode detetar esta falha examinando cada fole para ver se há sinais de fuga de fluido ou rasgões. Se um fole se rasgar, a sujidade da estrada pode entrar e moer os vedantes das extremidades, provocando a sua falha. No entanto, os vedantes também se podem desgastar devido à utilização normal. A maioria das lojas não instala vedantes novos porque o trabalho envolvido é superior ao tempo que demoraNão se preocupe em tentar um produto para estancar fugas - não vai funcionar porque a cremalheira está constantemente a mover-se para dentro e para fora do vedante. Os produtos para estancar fugas não funcionam quando há movimento no vedante. Eis o aspeto das fugas na cremalheira.

As mudanças R&P também podem desenvolver fugas de fluido na área do distribuidor perto da entrada do veio de direção. Estas fugas são normalmente causadas por fluido de direção assistida sujo, contaminado ou inadequado.

Para mais informações sobre o fluido da direção assistida, leia esta publicação

Para mais informações sobre os tirantes, leia esta publicação

Para mais informações sobre o custo de substituição dos tirantes, leia esta publicação

Para mais informações sobre o custo de substituição da cremalheira e do pinhão, leia esta publicação

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