Para que um comando ou input no volante feito pelo condutor de um veículo chegue à extremidade do eixo direcional, tem-se no meio desse caminho um setor ou caixa de direção, que é o conjunto mecânico responsável por transformar o giro proveniente do volante em movimento lateral, que através das barras e terminais de direção, rotaciona a manga de eixo e por consequência as rodas.
Entre os mais comuns estão os setores derivados de um mecanismo de pinhão e cremalheira. Como o nome diz, há uma engrenagem chamada de pinhão conectada à coluna de direção, que movimenta uma cremalheira axialmente. Esse sistema é montado geralmente dentro de uma carcaça de alumínio, que protege e isola os componentes do ambiente externo, mantendo-os lubrificados.
Figura 1: Pinhão e cremalheira RPB01.
Convencional:
Chamado popularmente de “mecânico”, o que não está certo, visto que todos são componentes mecânicos. É a configuração mais difundida nos veículos em geral, devido a facilidade de se projetar, fabricar, de modularidade no monobloco ou chassi, além da confiabilidade, que quando bem construído possui folga mínima.
Essas características são atestadas pela preferência de adoção nas equipes de baja SAE, ainda que proibidos os sistemas assistidos, dentre os operados somente pelo piloto, é o mais utilizado.
Figura 2: Funcionamento pinhão e cremalheira.
Possibilita uma grande liberdade de escolha de relações do ângulo no volante com o ângulo nas rodas, porém notou-se que para certas aplicações, principalmente de uso civil, a direção iria se tornar pesada, surgindo as variações a seguir.
Com assistência hidráulica:
A função do sistema assistido é reduzir o esforço necessário para esterçar o volante, mantendo então o conforto, não sendo necessário relações tão longas, que invariavelmente trariam uma reação muito lenta aos comandos.
Figura 3: Conjunto direção hidráulica.
Esse modelo faz isso através de uma bomba hidráulica conectada ao motor, pressurizando um fluido especifico, que através de válvulas aciona um pistão que auxilia o movimento do sistema.
A desvantagem desse conjunto está na maior complexidade, pela quantidade de componentes, tornando sua manutenção mais caras por estar suscetível a vazamentos e desgaste de mais itens. Além do fato da bomba consumir, ainda que pouco, parte da energia produzida pelo motor.
Com assistência elétrica:
O setor automobilístico em busca de maior eficiência, tanto em consumo para atender normais mais rígidas, quanto dos sistemas embarcados, tem-se o pinhão e cremalheira com assistência elétrica. Ele dispensa a bomba hidráulica conectada ao motor e todos seus periféricos como correia, reservatório, tubulações e mangueiras, substituindo-os por um motor elétrico conectado à coluna de direção, que junto a sensores no volante e nas rodas, atua na caixa de direção.
Figura 4: Conjunto direção elétrica.
Esse sistema permite a variação da relação da direção conforme o giro, bem como aumenta a carga em velocidades mais altas, evitando a sensação desagradável que teria uma direção mais leve. Mais além, com a interação dos sistemas eletrônicos atuais, já existem diversos veículos semiautônomos ou com algum tipo de auxílio para realizar pequenas manobras, possibilitadas ela direção elétrica.
Por outro lado, além do custo mais alto dessa tecnologia, outro ponto negativo em geral é o baixo feedback que esse conjunto trás para o piloto ou motorista. Até mesmo na assistência hidráulica, esses componentes acabam filtrando parte das excitações que chegariam ao volante, que dependendo da aplicação são importantes para o piloto manter a consciência situacional do comportamento do carro.
Com assistência eletro-hidráulica:
Como nome diz, mescla os dois conjuntos. O setor de direção tem o mesmo principio de funcionamento do modelo assistido hidraulicamente, porém sem a bomba conectada por uma correia ao motor. Nesse caso um motor elétrico aciona a bomba sob demanda, com a vantagem desse sistema parasitar menos potência, já que ao invés de ter uma bomba e um alternador, têm-se apenas esse último conectado ao motor.
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