Finalidade e dispositivo de uma coluna de direção de um carro
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A direção está incluída no dispositivo de qualquer carro. Este sistema permite definir a direção de um veículo em movimento girando as rodas dianteiras. Em alguns modelos modernos de automóveis de passageiros, o sistema de direção é capaz de alterar ligeiramente a posição das rodas traseiras. Como resultado, o raio de giro é reduzido significativamente. Você pode descobrir o quão importante é este parâmetro. de um artigo separado.
Agora vamos nos concentrar no mecanismo principal, sem o qual o carro não gira. Esta é a coluna de direção. Vamos considerar quais modificações esse mecanismo pode ter, como ele é regulado e também como repará-lo ou substituí-lo.
O que é uma coluna de direção de carro
O mecanismo de direção é acionado pelo motorista usando o volante localizado no compartimento do passageiro. Ele transmite torque ao acionamento das rodas giratórias. A facilidade de manutenção deste dispositivo afeta diretamente a segurança durante a condução. Por isso, as montadoras prestam muita atenção à qualidade desse mecanismo, o que minimiza sua falha repentina. Apesar da sua fiabilidade, a coluna também está sujeita a desgastes e desgastes, pelo que o condutor é obrigado a monitorizar o estado técnico deste dispositivo.
Além de sua finalidade direta - transmitir torque do volante para os mecanismos de giro do carro - a coluna de direção também serve de suporte para vários interruptores, que devem estar sempre à mão. Esta lista inclui um interruptor para luz, lava-vidros e outras funções necessárias durante a condução. Em muitos modelos, a fechadura da ignição também está localizada aqui (em alguns carros, o botão de partida do motor é usado, e pode estar localizado no painel central).
Este elemento também garante uma direção segura e seu dispositivo evita lesões em caso de impacto frontal. O design de um alto-falante moderno é composto por vários segmentos (pelo menos dois), devido aos quais uma colisão frontal provoca deformação do mecanismo, e não danifica o peito do motorista em um acidente grave.
Este mecanismo funciona em conjunto com uma caixa de engrenagens mecânica que converte o movimento rotativo em movimento linear. Falaremos sobre as variedades deste nó um pouco mais tarde. Na terminologia relativa à direção, é encontrada a expressão "relação de transmissão da RU". Esta é a relação entre o ângulo de direção e os volantes. Esta caixa de engrenagens é conectada ao chamado trapézio. Sua funcionalidade é sempre a mesma, apesar das diferentes modificações de design.
Este elemento de controle, através do sistema de articulação de direção, gira as rodas em um ângulo diferente dependendo da velocidade do volante. Em alguns veículos, esse sistema também inclina os volantes, o que melhora a capacidade de manobra do veículo em seções estreitas da estrada.
A tarefa da direção não é apenas a capacidade de girar confortavelmente as rodas dianteiras. Um fator importante é a capacidade de devolvê-los à posição original. Em alguns modelos de carro, são instalados sistemas que alteram a relação de marcha da cremalheira da direção. Entre as variedades - AFS de direção ativa... Mesmo nos atuadores, sempre há uma ligeira folga. Sobre por que é necessário, como eliminar seu excesso e qual é o valor permitido para este parâmetro, leia aqui.
Dispositivo de coluna de direção
Inicialmente, o carro antigo recebeu uma direção bastante primitiva. O volante foi montado em um eixo articulado. Toda a estrutura estava em um invólucro (geralmente também era de metal). O princípio de operação e a função da coluna de direção não mudaram por cerca de cem anos. O único problema é que as montadoras estão constantemente aprimorando esse mecanismo, fazendo algumas alterações em seu design, aumentando o conforto de controle e a segurança durante um acidente.
O RK moderno consiste em:
- Direção e eixo intermediário;
- Manga de montagem;
- Grupo de contato (ativa a ignição do sistema de bordo do carro, que é discutido em detalhes em outro artigo) Embora não faça parte do próprio falante, este nó está associado a ele;
- Engrenagens (guiadas e acionadas);
- Invólucro;
- Bloco de montagem da trava de ignição (se um botão separado de partida do motor não for usado);
- Bloco de montagem de interruptores localizado sob o volante;
- Tronco;
- Pylnikov;
- Amortecedor;
- Bloqueador de eixo;
- Fixadores (parafusos, porcas, molas, suportes, etc.);
- Transmissão por cardan (para quais outras partes do carro este elemento mecânico é usado, leia em outra revisão).
A qualidade das anteras é de grande importância. Eles evitam que partículas estranhas e detritos entrem nos mecanismos, o que causaria o bloqueio do controle. Enquanto o veículo estiver em movimento, isso levará inevitavelmente a um acidente. Por esse motivo, a manutenção programada do veículo deve incluir o diagnóstico do estado desses elementos.
Para que a carga do peso da coluna não seja imposta aos atuadores, ela é fixada ao painel frontal por meio de um suporte resistente. Esta parte também deve ser forte, pois não só suporta o peso da estrutura do RC, mas também impede que ela se mova devido às forças do motorista.
No centro da coluna de direção, várias juntas de dobradiça (feitas de aço de alta liga) são usadas, localizadas em caixas de plástico. A utilização deste material garante o correto funcionamento do mecanismo e evita quebras repentinas. Além disso, em comparação com os primeiros desenvolvimentos, os RCs modernos são feitos de forma que durante uma colisão frontal o eixo dobre, de modo que um golpe poderoso não seja tão perigoso.
Os principais requisitos para uma coluna de direção são:
- O volante deve estar firmemente fixado nele;
- Em caso de acidente, deve garantir a redução dos ferimentos do condutor;
- A capacidade de facilitar o movimento do carro devido à facilidade de manobra em seções sinuosas da estrada;
- Transmissão precisa das forças do motorista do volante para os volantes.
RK funciona na seguinte seqüência. O motorista gira o volante. O torque é transmitido ao eixo e através das engrenagens cardan é fornecido à engrenagem motriz. Esta parte, em conjunto com a engrenagem acionada, determina o número de voltas do volante para mover totalmente as rodas. Para facilitar ao motorista o giro de rodas grandes de um carro pesado, esse par é pequeno, o que aumenta o esforço no trapézio. Em carros modernos, diferentes tipos de amplificadores são usados para isso (leia sobre isso em detalhes aqui).
Neste momento, a cremalheira da direção é ativada. Não entraremos em detalhes sobre a operação desta unidade. Detalhes sobre o dispositivo, o princípio de operação e várias modificações do elemento já estão disponíveis artigo separado... Este mecanismo movimenta as barras de direção de acordo com a direção que o próprio motorista determina.
O movimento linear atua na junta de direção de cada roda, fazendo-as girar. Além de outras funções da articulação de direção, consulte separadamente... Uma vez que a segurança de qualquer carro depende da coluna de direção, ela foi projetada para que as avarias sejam extremamente raras.
O valor de usar um amortecedor de direção
Nem todos os modelos de coluna de direção usam amortecedor. É mais um equipamento adicional que proporciona maior conforto ao dirigir um carro. A utilização deste elemento deve-se à má qualidade da superfície da estrada, devido à qual é gerada vibração na direção em alta velocidade. Esse mecanismo certamente estará em veículos todo-o-terreno, mas também pode ser equipado com automóveis de passageiros.
O amortecedor de direção amortece as vibrações que ocorrem quando as rodas batem em solavancos ou buracos. É mais provável que uma estrada secundária se encaixe nessa descrição. Apesar de o RC com amortecedor custar mais caro do que a modificação clássica, neste caso o fim justifica os meios. Há várias razões para isso:
- Quando o volante vibra durante a direção, o motorista fica tenso e precisa ajustar constantemente a posição do volante, pois parece que o carro está saindo do caminho.
- Como o chassi e a direção são capazes de alterar os ângulos de alguns elementos ao longo do tempo, eles precisam ser ajustados periodicamente. Esse procedimento é chamado de ajuste de alinhamento da roda (para saber como é realizado, leia em outra revisão) Normalmente esse procedimento é realizado em um intervalo de 15 a 30 mil quilômetros, dependendo do modelo do carro. Se um elemento amortecedor for usado na direção, esse ajuste pode ser feito muito mais tarde.
No entanto, esse mecanismo tem uma desvantagem. Normalmente, quando um recuo aparece no volante, o motorista percebe que o carro entrou em uma estrada instável e, para a segurança das rodas, ele diminui a velocidade. Uma vez que o amortecedor amortece as vibrações nas hastes de direção, o conteúdo das informações de direção é reduzido e o motorista deve se concentrar em outros parâmetros que indicam dirigir em uma superfície de estrada ruim. Mas você se acostuma rapidamente, então esse fator não é crítico, por isso essa modificação do RC não deve ser usada.
Características da unidade e design
O design de uma coluna de direção moderna pode ter elementos adicionais. A lista inclui:
- Bloqueador de direção;
- Mecanismos de ajuste.
À custa da trava de direção - este é um dispositivo externo que permite ao proprietário do carro bloquear o eixo da coluna para que ninguém mais possa roubar o carro. Este elemento refere-se ao sistema de segurança do carro (para mais detalhes sobre quais outros meios podem proteger o carro contra roubo, leia aqui) O dispositivo bloqueador inclui uma rolha com uma trava de disco. O bloqueador não é removido, mas é preso ao eixo durante a montagem do carro na esteira. O desbloqueio ocorre com a chave de ignição inserida na fechadura de ignição e pequenas voltas do volante.
O dispositivo do RC moderno também inclui mecanismos que permitem alterar a posição do alto-falante. Na maioria dos casos, a inclinação da estrutura é ajustada, mas em alguns carros há também um ajuste da saída do volante. A versão do orçamento tem um princípio mecânico de operação. Mas em modelos mais avançados, esse processo é controlado por eletrônicos (depende da configuração do veículo).
Se o sistema de bordo do carro tem uma memória da posição do RK, bancos e retrovisores laterais, então com um sistema de ignição ativo, o motorista ajusta a posição de todos esses elementos de acordo com seus parâmetros. Depois que o motor é desligado e o motorista desativa a ignição, os acionamentos elétricos de todos esses elementos os trazem para a posição padrão. Essa configuração automática torna mais fácil para o motorista entrar e sair. Assim que a chave for inserida e a ignição for ativada, o sistema eletrônico definirá o último valor.
Como mencionado um pouco antes, a transmissão de torque pode ser realizada de várias maneiras. Considere três tipos de conexões entre o eixo RK e o trapézio de direção. Cada tipo de estrutura tem seu próprio valor de eficiência.
"Gear-rack"
Essa modificação é considerada ótima e é mais frequentemente usada em carros modernos. Este projeto é usado em veículos com suspensão independente da roda pivotante. O mecanismo de direção de cremalheira e pinhão inclui a caixa da cremalheira de direção e a transmissão mecânica do pinhão para a cremalheira. O sistema funciona da seguinte maneira.
A engrenagem é fixada ao eixo da coluna de direção. É permanentemente acoplado aos dentes da cremalheira. Quando o motorista gira o volante, a engrenagem gira com o eixo. A conexão cremalheira permite a transformação dos movimentos rotacionais em lineares. Graças a isso, a pauta se move para a esquerda / direita. As hastes de direção são fixadas à cremalheira de direção, que são fixadas às juntas de direção das rodas por meio de dobradiças.
Entre as vantagens desse mecanismo estão:
- Alta eficiência;
- Simplicidade de construção;
- O projeto possui um pequeno número de hastes e juntas;
- Dimensões compactas;
- Custo acessível do novo mecanismo;
- Confiabilidade do trabalho.
As desvantagens incluem a forte sensibilidade do mecanismo às características da superfície da estrada. Qualquer inchaço ou buraco certamente transmitirá vibração ao volante.
"Worm-roller"
Este projeto foi usado em carros mais antigos. Em comparação com a modificação anterior, esse mecanismo tem uma eficiência menor e um design mais complexo. Ele pode ser encontrado nos mecanismos de direção de modelos de automóveis nacionais, caminhões leves e ônibus. O projeto de tal transmissão consiste em:
- Vala;
- Transmissão por sem-fim e rolo;
- Carter;
- Bipé de direção.
Tal como acontece com a modificação mencionada anteriormente, o rolo e o sem-fim do eixo estão permanentemente engatados. A parte inferior do eixo é feita na forma de um elemento sem-fim. Um rolo é instalado em seus dentes, preso ao eixo do braço de direção. Essas peças estão localizadas no cárter do mecanismo. Os movimentos rotacionais do eixo são convertidos em translacionais, devido aos quais as peças trapezoidais alteram o ângulo de rotação das rodas.
O design do worm tem os seguintes pontos positivos:
- As rodas podem ser giradas em um ângulo maior em comparação com a marcha anterior;
- Ao dirigir em estradas irregulares, os choques são amortecidos;
- O motorista pode fazer grandes esforços para virar as rodas, e a transmissão não será afetada (especialmente importante para caminhões e outros veículos grandes);
- Devido ao grande ângulo de direção, o carro tem boa manobrabilidade.
Apesar dessas vantagens, a direção do tipo sem-fim tem várias desvantagens significativas. Em primeiro lugar, esse design consiste em um número maior de peças que precisam ser ajustadas. Em segundo lugar, devido à complexidade do dispositivo, esta modificação da direção é muito mais cara em comparação com o análogo anterior.
Tipo de parafuso
De acordo com o princípio de operação, o mecanismo de parafuso é semelhante à versão sem-fim. O design desta modificação consiste em:
- Eixo de direção roscado;
- Nozes;
- Cremalheira de engrenagem;
- Braço de direção com setor dentado.
No momento de girar o volante, os dentes da hélice giram. Uma noz se move ao longo deles. Para reduzir o atrito entre os dentes dessas duas peças, rolos são colocados entre elas. Graças a isso, o par de parafusos tem uma longa vida útil. O movimento da porca aciona o setor dentado do braço de direção, que está conectado com os dentes externos da porca. Isso move as barras de direção e gira as rodas.
Esta transmissão oferece a mais alta eficiência. Normalmente, essa transmissão pode ser encontrada na direção de caminhões, ônibus, bem como em carros executivos.
Como e onde a coluna de direção está conectada
Como mencionado anteriormente, a coluna de direção não é apenas capaz de transmitir diferentes quantidades de torque do volante para os volantes. Também deve resistir ao estresse mecânico significativo das mãos do motorista. Cada motorista tem sua própria força física, e as montadoras realizam a fixação mais forte possível na caixa do mecanismo. A razão para isso é o hábito de muitos motoristas de abandonar o carro, utilizando o volante como apoio de braço ou como alça para se segurar.
Para que a estrutura permaneça no lugar no caso de um proprietário de carro fisicamente forte, ela não é montada no painel, mas no painel frontal da carroceria usando um suporte poderoso. Este nó não precisa ser verificado periodicamente. Mas se o motorista notar uma folga da própria estrutura (não do volante), então você deve prestar atenção à sua fixação para que no momento errado a estrutura não caia, embora isso aconteça extremamente raramente, e então após reparos desatentos .
Ajuste da coluna de direção
Se o carro tiver uma coluna de direção ajustável, até um iniciante pode fazer o ajuste do volante. Para fazer isso, você precisa assumir uma posição confortável no banco do motorista e ajustá-la primeiro (para saber como fazer isso corretamente, leia aqui) Em seguida, a trava de ajuste é puxada para fora e a coluna é movida para uma posição confortável. O fator chave aqui é a posição da mão.
Se você colocar as duas mãos no topo do volante, em um estado estendido eles não devem tocar o volante com as palmas, mas com a junta do punho. Nesse caso, o motorista se sentirá confortável ao dirigir o veículo. Para obter mais informações sobre como segurar o volante corretamente (isso se aplica a iniciantes), há artigo separado.
Ao ajustar a posição do RK, é imprescindível que a máquina esteja parada. Em nenhum caso você deve fazer isso com o carro em movimento. Após o ajuste, você deve se certificar de que a estrutura está bem fixada. Para isso, basta empurrar levemente o volante e puxá-lo em sua direção. Nos modelos elétricos, este procedimento é ainda mais fácil pressionando a tecla adequada.
Como consertar a coluna de direção?
Apesar de o RC ser um mecanismo confiável, às vezes ocorrem malfuncionamentos, que em nenhum caso devem ser ignorados. O primeiro sinal de advertência é o aparecimento de uma maior folga axial ou folga no avião. No primeiro caso, isso é um sinal de mau funcionamento da conexão do spline ou do desenvolvimento de dobradiças. No segundo, há problemas de fixação ao suporte.
Além do aumento da reação, os sintomas de direção defeituosa incluem:
- Rotação pesada do volante;
- Range ao dirigir um carro;
- Vazamento de graxa.
Se o volante ficar tenso durante a condução (quando o carro está parado, nos modelos sem direção hidráulica o volante sempre fica tenso), você deve procurar o motivo em:
- Ajuste incorreto do alinhamento das rodas;
- Deformação de uma parte específica da força transmissora do mecanismo (pode ser trapézio, cremalheira de direção ou cardan de coluna);
- Instalação de peças inadequadas (se começou a ser observado volante apertado após a reparação da direção);
- Aperte bem a porca do braço oscilante.
O vazamento de graxa geralmente se deve ao fato de os retentores terem sua vida útil esgotada. O mesmo mau funcionamento ocorre quando o reparo é negligente (os parafusos do cárter estão mal apertados) ou quando a goma da tampa do cárter está desgastada.
O aparecimento de guinchos pode ser devido a:
- Maior folga nos rolamentos das rodas;
- Má fixação dos pinos da barra de direção;
- Maior folga de buchas e pêndulo;
- Rolamentos esgotados;
- Má fixação dos braços oscilantes.
Em alguns casos, a direção não pode ser reparada sem a remoção da coluna de direção. Vamos considerar a sequência desse procedimento.
Como remover uma coluna
Para desmontar a coluna de direção, você precisa:
- Desconecte os terminais da bateria (para saber como fazer isso corretamente e com segurança, consulte em outro artigo);
- Desmonte o volante e remova a tampa da coluna;
- Desaparafuse a porca da parte inferior da coluna conectando as hastes a ela (isso exigirá uma boa alavanca);
- Desaparafuse a fixação da estrutura à longarina. Para maior comodidade, desparafuse o volante do lado do motorista (frente);
- Desmonte o parafuso de aperto na conexão estriada;
- Desaparafuse a vedação do eixo e o eixo em si é removido para o compartimento do passageiro.
Depois que a coluna for desmontada com sucesso, procedemos ao seu reparo. Em alguns casos, as peças podem ser substituídas ou toda a estrutura terá que ser mudada completamente. Durante o processo de substituição, também vale a pena adquirir novas vedações e fixadores (parafusos e porcas).
Ao substituir o mancal, deve-se aderir à mesma desmontagem da coluna. Além disso, o conjunto do eixo com o suporte é preso em um torno. Você pode liberar o rolamento batendo o eixo para fora do suporte. Embora os golpes sejam eficazes com um martelo, é importante ter cuidado para não derramar a ponta do eixo. Para fazer isso, você pode usar um espaçador de madeira, por exemplo, um bloco de carvalho grosso.
Novos rolamentos são instalados com a parte estreita para fora. Em seguida, os produtos são pressionados até que encostem na rolha. O segundo rolamento é pressionado da mesma forma, só que desta vez o próprio eixo é fixado no torno e não no suporte. Se a cruz da junta universal for quebrada, toda a estrutura muda completamente.
No final da revisão, oferecemos um pequeno vídeo com instruções sobre como desmontar a coluna de direção em um VAZ 2112:
Perguntas e Respostas:
Onde está localizada a coluna de direção? Esta é a parte da direção, que está localizada entre o volante e a cremalheira da direção (localizada no compartimento do motor e conecta as rodas giratórias ao mecanismo por meio de hastes).
Como a coluna de direção está organizada? O eixo no qual o volante está montado. A carcaça na qual os interruptores da coluna de direção e a chave de ignição estão fixados. Eixo cardan com travessa. Dependendo da modificação, amortecedores, ajustes, bloqueio.
