Direção de cremalheira e pinhão

A direção de cremalheira e pinhão é o mecanismo que traduz a rotação do volante no movimento lateral necessário para virar as rodas dianteiras de um automóvel. Tornou-se o sistema de direção dominante nos automóveis ligeiros a partir da década de 1970 por ser compacto, leve, mecanicamente simples e por oferecer uma diretividade que os sistemas mais antigos dificilmente igualavam. Onde as conceções anteriores dependiam de um parafuso sem-fim a atuar através de uma série de varões, a arquitetura de cremalheira e pinhão cumpre a tarefa com muito menos peças móveis, o que é uma das razões pelas quais suplantou por completo a caixa de direção de esferas recirculantes na maioria dos automóveis.

O coração do sistema é uma engrenagem circular, o pinhão, fixado na extremidade inferior da coluna de direção. Este pinhão engrena com uma barra longa e plana, a cremalheira, que apresenta uma fila de dentes ao longo de parte do seu comprimento. Quando o condutor roda o volante, o pinhão gira e os seus dentes percorrem a cremalheira, empurrando-a para a esquerda ou para a direita dentro do seu alojamento. Cada extremidade da cremalheira liga-se, através de uma rótula axial, ao braço de direção no cubo da roda, pelo que o deslocamento lateral da cremalheira faz oscilar ambas as rodas dianteiras em conjunto. A relação de desmultiplicação, determinada pelo diâmetro do pinhão e pelo passo dos dentes, define quantas voltas do volante são necessárias de batente a batente; muitos sistemas usam uma cremalheira de relação variável, mais rápida junto ao centro e mais lenta perto do batente.

Para o condutor, o atrativo reside no tato e na resposta. Como a ligação entre o volante e a cremalheira é curta e praticamente sem folgas, pequenas ações no volante produzem alterações imediatas de direção, e os esforços devolvidos pela coluna transmitem uma noção clara da aderência e do estado do piso. Esta precisão melhora simultaneamente a confiança e a segurança, sobretudo em mudanças de faixa rápidas ou em manobras evasivas, e é grande parte da razão pela qual o sistema serve tanto um citadino como um automóvel desportivo.

Quase todos os sistemas modernos de cremalheira e pinhão são assistidos, já que o esforço bruto para virar um automóvel pesado a velocidades de estacionamento seria de outro modo considerável. A primeira assistência foi hidráulica, recorrendo a um pistão alimentado por bomba integrado na cremalheira para acrescentar força; a maioria dos automóveis novos usa agora direção assistida elétrica, na qual um motor atua na coluna ou na cremalheira e a assistência pode ser afinada eletronicamente e variar com a velocidade. A mesma arquitetura sustenta também a direção às quatro rodas, em que um segundo atuador dirige o eixo traseiro em concertação com o dianteiro.

Os principais pontos de desgaste são os casquilhos da cremalheira, o rolamento do pinhão e as rótulas axiais e esféricas, que com o tempo podem desenvolver folgas e produzir ruídos secos ou uma direção vaga. Os foles de proteção que mantêm a sujidade e a água afastadas das extremidades da cremalheira são uma falha comum que, se ignorada, conduz a corrosão interna. Apesar destas considerações de manutenção, a durabilidade e a precisão do sistema mantêm-no como a escolha por defeito em todo o setor.