Rack de direção: o que é e como funciona

Qualquer carro consiste em vários sistemas principais, sem os quais sua operação é proibida ou o motorista não terá sucesso. Entre esses sistemas está a direção. O principal componente deste sistema é a cremalheira da direção.

Vamos considerar com mais detalhes sua estrutura, princípio de operação, tipos de amplificadores, bem como alguns defeitos comuns do mecanismo.

A história da criação da direção hidráulica

Os primeiros representantes dos veículos de quatro rodas tinham direção primitiva. As rodas giratórias eram fixadas em uma viga, que era fixada ao corpo apenas na parte central por uma dobradiça - de acordo com o princípio do transporte puxado por cavalos.

Esse mecanismo não permitia que carrinhos autopropelidos fossem manobráveis, e o raio de viragem era tão grande que o carro poderia girar completamente em algum lugar da praça. Além disso, nenhuma direção hidráulica foi necessária para completar a curva.

Com o tempo, ajustes foram feitos no sistema de direção para minimizar o ângulo de direção do carro. Para tornar mais fácil para o motorista (cada vez que a invenção fazia o volante girar mais apertado), várias opções foram desenvolvidas, que vão desde o aumento do diâmetro do próprio volante até a introdução de diferentes tipos de marcha no sistema.

Como resultado de muitos anos de tentativa e erro, os engenheiros concluíram que o layout da cremalheira da direção é um meio de ouro entre simplicidade, disponibilidade e maior torque do volante. Além disso, tal dispositivo é compatível com direção hidráulica.

Como funciona

A cremalheira da máquina apresenta-se em forma de barra dentada. Ele é conectado ao mecanismo giratório do volante. É acionado pelo eixo da coluna de direção por meio de uma engrenagem ou engrenagem helicoidal.

Quando o volante é girado, a engrenagem da coluna move a barra dependendo da direção em que o volante é girado. Nas bordas da faixa, barras de direção são fixas, que por sua vez são conectadas ao mecanismo de articulação giratória de cada uma das rodas de direção.

Muitas barras de direção modernas são equipadas adicionalmente com um amplificador para tornar o volante mais fácil. Graças à introdução de tal mecanismo, o conforto e a segurança nos carros aumentaram.

Dispositivo e componentes principais

Na maioria das vezes, uma modificação de direção de cremalheira e pinhão é usada em carros. O dispositivo de tal mecanismo inclui:

• Volante - localizado na cabine do carro. Com sua ajuda, o motorista define a direção enquanto o carro está se movendo;
• Coluna de direção - parece uma haste de metal por meio da qual o torque é transmitido do volante. Por questões de segurança, este elemento possui uma ou mais juntas cardan (em caso de colisão frontal, a coluna de direção dobra-se em vários pontos, evitando lesões no peito do motorista);
• Cremalheira de direção serrilhada. Esses dentes são engatados pelo eixo sem-fim da coluna de direção. A construção é em uma caixa de metal;
• Barra de direção - hastes fixadas em ambas as extremidades do trilho com uma conexão roscada. Há uma rosca nas pontas das hastes, nas quais as pontas com dobradiças são aparafusadas;
• As pontas de direção são um tubo oco, de um lado do qual é feita uma rosca interna (a haste de direção é aparafusada) e, do outro lado, uma dobradiça conectada à junta de direção do volante.

Algumas modificações da cremalheira da direção são equipadas com um amortecedor. Ele está localizado entre o corpo do rack e as hastes. O objetivo desta parte é amortecer as vibrações provenientes das rodas quando o carro é dirigido em superfícies irregulares. Na maioria das vezes, esse elemento é instalado nos trilhos de SUVs.

Tipos e versões

Como mencionado anteriormente, os elementos-chave da cremalheira da direção não mudaram por muitas décadas. Apenas pequenos ajustes são feitos no mecanismo, mas o princípio permanece o mesmo.

A única coisa que distingue todas as unidades deste tipo é o acionamento do amplificador. Existem três modificações no total. Vamos considerar as características de cada um deles.

Cremalheira de direção mecânica

Essa modificação é clássica. Todos os carros foram equipados com ele até o momento em que foram criados os amplificadores hidráulicos e elétricos. Uma cremalheira de direção mecânica é o tipo de dispositivo mais simples. Graças aos dentes pequenos e ao volante grande em comparação com eles, o motorista não precisa fazer muita força para virar o carro.

Existem cremalheiras de direção com diferentes relações de transmissão. Uma transmissão de engrenagem de menor amplitude é feita no centro da barra, e este indicador aumenta nas pontas. Isso torna ainda mais fácil para o motorista girar o volante ao começar a dirigir ou ao fazer curvas em alta velocidade. E nos estacionamentos, quando as rodas precisam estar totalmente viradas, o motorista não precisa girar o volante muitas vezes.

Cremalheira de direção hidráulica

Esta modificação difere da anterior pelo fato de seu dispositivo possuir um mecanismo adicional, que se deve à ação hidráulica. Leia mais sobre o princípio de funcionamento do booster hidráulico. aqui.

O reforço hidráulico garante suavidade e, ao mesmo tempo, nitidez da resposta da cremalheira da direção, tanto ao dirigir em velocidades diferentes quanto em um carro parado. Este reforço também oferece mais segurança quando o carro está em uma rotina. Neste caso, as chances de que ao bater em um desnível o volante se solte das mãos do motorista são muito menores.

Cremalheira de direção elétrica

O trilho elétrico é um amplificador semelhante. Em vez de um acionamento hidráulico, um motor elétrico é instalado em seu design, o que aprimora o movimento da barra de direção.

Nas modificações orçamentárias do booster elétrico, o motor fica na coluna de direção. A opção mais segura são consideradas opções com um amplificador elétrico instalado no próprio trilho. Esta modificação está incluída no pacote de carros premium.

A primeira opção é a mais insegura, pois se o amplificador falhar, será quase impossível continuar a operar o carro.

Em comparação com uma direção hidráulica, um trilho elétrico tem várias vantagens:

• Maior eficiência;
• Menos recursos do veículo são consumidos - o fluido de trabalho circula na direção hidráulica constantemente, uma vez que o acionamento da bomba está conectado à polia do virabrequim e é desligado somente quando o motor é desligado. O impulsionador elétrico funciona apenas quando o volante é girado;
• O funcionamento do mecanismo não depende da temperatura do ar (não é necessário aquecer o líquido para aumentar sua fluidez)
• É necessária menos atenção para a manutenção - não há necessidade de monitorar o nível de óleo, pois o mecanismo funciona em um princípio diferente;
• O dispositivo inclui menos vedações diferentes e não há mangueiras, vedações que podem suportar alta pressão. Graças a isso, o mecanismo é mais confiável do que a direção hidráulica.

Os principais problemas de funcionamento da cremalheira da direção

Os seguintes sinais indicam um mau funcionamento da cremalheira da direção:

• Ao dirigir em uma estrada com cobertura insuficiente, uma batida aparece, que desaparece quando o volante é girado mais;
• Redução ou ausência de esforços ao girar o volante ou em sua posição central;
• O volante gira sozinho;
• Depois de virar, o volante volta firmemente à sua posição original ou, em geral, deve ser girado com força;
• Com uma pequena amplitude de volante, as próprias rodas giram muito mais do que antes;
• Maior jogo de direção;
• Maior recuo do volante ao dirigir sobre lombadas;
• Se o carro estiver equipado com um impulsionador hidráulico, o fluido flui por baixo do retentor de óleo, a bagageira ou outros elementos do mecanismo estão contaminados com óleo.

Se pelo menos um dos sintomas listados aparecer, você deve diagnosticar imediatamente o dispositivo e repará-lo. Muitas vezes, basta adquirir um kit de reparo e substituir todas as vedações, juntas e anteras para que o dispositivo comece a funcionar corretamente.

Aqui estão as avarias da cremalheira de direção e opções de reparo mais comuns:

Mau funcionamento	Como consertar
Trabalhar nos dentes da barra ou no eixo do sem-fim	A recuperação de tais elementos é impossível, então eles são substituídos por novos.
Quebra da carcaça do trilho	O mecanismo foi completamente substituído
Destruição de anteras (sujeira e areia entram no mecanismo, o que leva ao desenvolvimento ou ferrugem das peças metálicas)	Substituição de materiais de vedação do kit de reparo
Deformação ou quebra de tirantes ou pontas	As peças danificadas são substituídas
A bucha está desgastada ou quebrada, causando um jogo na coluna de direção	Substituindo a bucha

Além disso, o vídeo fala sobre avarias e opções de reparo para barras de direção:

Cremalheira da direção: o que quebra e como é reparado?

Prevenção de mau funcionamento

A cremalheira da direção é um mecanismo bastante confiável e estável. As suas avarias ocorrem na maioria das vezes devido ao mau funcionamento do veículo ou como resultado do não cumprimento dos regulamentos de manutenção de rotina.

Para estender a vida útil desse mecanismo, você deve seguir regras simples:

• Ao dirigir em estradas irregulares, reduza a velocidade do veículo para que menos choques sejam recebidos na caixa de direção;
• Deixe um carro estacionado com rodas retas;
• Não gire o volante totalmente (se houver direção hidráulica, será ouvido um rangido ou zumbido da bomba do amplificador) e não o segure nesta posição por mais de 5 segundos;
• Troque o óleo no reservatório da direção hidráulica a tempo, controle o nível desse fluido;
• Faça uma inspeção visual periódica das anteras e selos;
• Aqueça a direção hidráulica girando o volante algumas vezes em ambas as direções antes de dirigir.

O funcionamento correto da cremalheira da direção afeta diretamente a segurança enquanto o carro está em movimento, portanto, os sinais de alarme que indicam mau funcionamento do mecanismo não podem ser ignorados.

Perguntas e Respostas:

O que é uma cremalheira de direção? É o mecanismo pelo qual o torque é transferido do volante para a articulação dos volantes. A coluna de direção converte o movimento rotativo em movimento linear.

O que acontece se a cremalheira da direção quebrar? O mau funcionamento da cremalheira da direção leva a uma folga excessiva da direção, o que pode causar uma emergência na estrada. Com uma cremalheira de direção defeituosa, a manobrabilidade da máquina é perdida.

Quanto tempo dura a cremalheira da direção? Depende de seu projeto: que tipo de amplificador está nele, que tipo de transmissão é usada. Alguns deles atendem para 70-80 mil, enquanto outros trabalham regularmente para 150.