Cremalheira de direção - princípio de operação e design

Entre todos os tipos de caixas de direção, cremalheira e pinhão ocupam um lugar especial, mesmo porque é mais comum em projetos de carros de passeio. Possuindo uma série de vantagens, o trilho, e é assim que é comumente chamado brevemente com base no uso da parte principal, praticamente suplantou todos os outros esquemas.

Características do uso de trilhos

O trilho em si é uma haste de aço deslizante com um entalhe dentado. Do lado dos dentes, uma engrenagem de acionamento é pressionada contra ele. O eixo da coluna de direção é estriado no eixo do pinhão. A engrenagem helicoidal é geralmente usada, pois é silenciosa e capaz de transmitir cargas significativas.

Ao girar o volante, o motorista, atuando em conjunto com a direção hidráulica, movimenta a cremalheira na direção desejada. As extremidades do trilho através das juntas esféricas atuam nas hastes de direção. Na seção das hastes, são instalados acoplamentos rosqueados para ajuste da biqueira e pontas das esferas de direção. Em última análise, a força motriz é transmitida através do braço pivô para a articulação, cubo e roda de direção em cada lado. A configuração é projetada de tal forma que a borracha não escorregue na área de contato e cada roda se move ao longo de um arco de raio desejado.

A composição da direção de cremalheira e pinhão

Um mecanismo típico inclui:

• uma carcaça onde todas as peças estão localizadas, equipada com olhais para fixação em uma blindagem ou carcaça do motor;
• cremalheira de engrenagem;
• mancais lisos do tipo bucha sobre os quais o trilho repousa ao se mover;
• eixo de entrada, geralmente colocado em rolamentos de rolos (agulhas);
• um dispositivo para ajustar a folga no engate de um cracker com mola e uma porca de ajuste;
• botas de tirantes.

Às vezes, o mecanismo é equipado com um amortecedor externo, projetado para minimizar uma das desvantagens do mecanismo de cremalheira e pinhão - uma transmissão excessivamente forte de choques ao volante de rodas caindo em rodas irregulares. O amortecedor é um amortecedor telescópico montado horizontalmente, semelhante ao instalado nas suspensões. Em uma extremidade ele está conectado ao trilho e na outra extremidade ao chassi auxiliar. Todos os impactos são amortecidos pelo sistema hidráulico do amortecedor.

Os mecanismos mais simples usados ​​nos carros mais leves são desprovidos de direção hidráulica. Mas a maioria dos trilhos tem isso em sua composição. O atuador de reforço hidráulico é integrado na carcaça da cremalheira, apenas os encaixes para conectar as linhas hidráulicas nos lados direito e esquerdo do pistão saem.

O distribuidor na forma de uma válvula de carretel e uma seção da barra de torção é embutido no alojamento do eixo de entrada do mecanismo de cremalheira e pinhão. Dependendo da magnitude e direção do esforço aplicado pelo motorista, girando a barra de torção, o carretel se abre em direção às conexões do cilindro hidráulico esquerdo ou direito, criando ali pressão e auxiliando o motorista a movimentar o trilho.

Às vezes, os elementos de um amplificador elétrico também são incorporados ao mecanismo de rack, se ele não estiver localizado na coluna de direção. Acionamento ferroviário direto é o preferido. Neste caso, a cremalheira possui um motor elétrico com redutor e uma segunda engrenagem motriz. Funciona em paralelo com o principal ao longo de um entalhe de engrenagem separado no trilho. A direção e a magnitude da força são determinadas pela unidade de controle eletrônico, que recebe um sinal do sensor de torção de torção do eixo de entrada e gera uma corrente de energia para o motor elétrico.

Vantagens e desvantagens de um mecanismo com trilho

Entre as vantagens estão:

• direção de alta precisão;
• facilidade de garantir a transparência do volante, mesmo equipado com amplificador;
• a compacidade da montagem e a simplicidade do layout do projeto na área da blindagem do motor;
• peso leve e custo relativamente baixo;
• boa compatibilidade com impulsionadores hidráulicos antigos e EUR modernos;
• manutenção satisfatória, kits de reparo são produzidos;
• pouco exigente para lubrificação e manutenção frequente.

Também existem desvantagens:

• transparência fundamentalmente alta do volante em caso de uso em estradas irregulares, na ausência de amortecedores e amplificadores de alta velocidade, o motorista pode ser ferido;
• ruído na forma de batidas ao trabalhar com uma folga aumentada, quando o desgaste ocorre de forma desigual, a folga não pode ser ajustada.

A combinação de prós e contras na operação do mecanismo de cremalheira e pinhão determina seu escopo - são carros, incluindo carros esportivos, operados principalmente em boas estradas em alta velocidade. Neste caso, o rack tem o melhor desempenho e está à frente de todos os outros esquemas de direção em termos de qualidades de consumo.

A manutenção do mecanismo às vezes é realizada para reduzir a folga quando aparecem batidas. Infelizmente, pelos motivos de desgaste irregular descritos acima, isso nem sempre é possível. Nesses casos, o mecanismo será substituído como um conjunto, geralmente por um restaurado de fábrica. O uso de kits de reparo elimina apenas batidas nos rolamentos e buchas de suporte, mas não o desgaste do par de engrenagens. Mas, em geral, a vida útil do mecanismo é bastante alta e o custo de novas peças é bastante aceitável.