Consultor OB - Diogo Vieira

Sistemas de direção: avanços tecnológicos proporcionam mais controle, segurança e conforto

Problemas na direção de um veículo exigem conhecimentos que envolvem componentes mecânicos, sistemas hidráulicos, elétricos e eletrônicos tornando os reparadores mais competentes para fazer a manutenção

Desde que o homem inventou a roda ele vem buscando soluções para proporcionar, além do movimento, a dirigibilidade aos primeiros veículos criados. Os primitivos sistemas de direção conhecidos e aplicados em carruagens e vagões da época eram pouco eficientes, mas funcionavam. Esse sistema, semelhante ao leme de um barco, constituía-se em utilizar uma haste de metal para movimentar a roda que estava em contato com o piso, determinando a direção a ser seguida. Com a evolução dos veículos, houve também uma elevação da velocidade de rodagem, e consequentemente surgiu a necessidade de um sistema de direção mais eficiente. Por volta de 1817, Rudolf Akermann criou o projeto de um sistema ousado, no qual as rodas dianteiras possuíam movimentação em vários ângulos, independente do eixo dianteiro.

Comportamento Direcional

Os requisitos em termos de comportamento direcional, em síntese, são:

1. Choques resultantes das irregularidades da pista devem ser retransmitidos ao volante com o máximo de amortecimento, entretanto sem fazer o motorista perder o contato com a pista.

2. A concepção básica da direção deve satisfazer as condições de Ackermann: o prolongamento dos eixos das rodas dianteiras esquerda e direita quando em ângulo devem interceptar um prolongamento do eixo traseiro.

3. Através da rigidez adequada do sistema (principalmente quando empregados elementos elásticos de ligação), o veículo deve reagir à mínima correção do volante.

4. Quando o volante é liberado as rodas devem retornar automaticamente à posição central e permanecerem estáveis nesta posição (em trajetória retilínea).

Com os passar dos anos, esse sistema evoluiu e novos componentes foram introduzidos, proporcionando atualizações nos projetos, por exemplo, a inserção da assistência ao esterço, que promoveu melhorias consideráveis à dirigibilidade, segurança e conforto.

A partir de agora, você será apresentado aos tipos de assistência ao esterço no mercado, segundo a ordem de complexidade, destacando que neste capítulo iremos nos aprofundar na Assistência ao esterço – Elétrica.

Assistência ao esterço - hidráulica

Como o próprio nome diz, ele trabalha com um sistema hidráulico que auxilia o condutor a acionar o sistema mecânico, ou seja, é um sistema de direção mecânica, com um sistema hidráulico para auxiliar.

Assistência ao esterço – Elétrica

A assistência elétrica em um sistema de direção tem a mesma função que a assistência hidráulica, porém no caso dos sistemas atuais de assistência elétrica dispensa-se o uso de circuito hidráulico com bomba e mangueiras, pois opera por meio de um motor elétrico acoplado na caixa ou coluna de direção. Além disso, a assistência elétrica não requer o uso de potência do motor, tornando-o mais eficiente. Além dos itens já conhecidos do sistema de direção, tais como volante, coluna de direção, eixo intermediário e caixa de direção, o sistema de direção elétrica também é composto por sensor angular, sensor de torque, módulo de controle eletrônico e motor elétrico, cada um com as seguintes funções descritas abaixo:

Sensores angular e de torque: Monitoram e enviam ao módulo de controle eletrônico informações sobre a posição e torque do volante respectivamente;

 • Módulo de controle eletrônico: Recebe e calcula as informações enviadas pelos sensores de posição e torque e determina a quantidade necessária de assistência que será enviada ao motor elétrico. O módulo de controle eletrônico também monitora a temperatura do motor elétrico para acionar o modo de emergência quando superaquecido, com o intuito de preservar o motor elétrico e uma possível perda de assistência;

Motor elétrico: Recebe comando do módulo de controle eletrônico e gera o torque necessário, provendo a assistência na caixa ou na coluna de direção.

O módulo de controle eletrônico é programado com um software que também mede constantemente o torque aplicado pelo motorista para manter o curso do veículo. Quando o módulo detecta esforço extra sendo aplicado, envia um sinal ao motor elétrico que por sua vez, acrescenta torque na direção para evitar que o motorista tenha que fazer correções para manter o veículo no curso e auxilia em manobras em baixa velocidade. A ajuda de torque reduz o cansaço, esforço do motorista e torna a direção mais fácil.

Benefícios:

 • Baixo índice de manutenção comparado à direção hidráulica;

• Maior economia de combustível;

• Redução de peso do veículo;

• Melhor controle da assistência;

• Maior conforto.

Tipos de Sistemas de Assistência ao Esterço

1. Motor acoplado na coluna de direção.

Motor elétrico e módulo de controle eletrônico localizados na coluna de direção. O torque do motor elétrico é aplicado diretamente na coluna de direção através de uma engrenagem. Para esta versão não é possível substituir o módulo ou motor separadamente.

Funcionamento: Como pudemos verificar na figura, o conjunto de motor elétrico e módulo de controle está fixado na coluna de direção.

O módulo de controle recebe as informações de rotação do volante bem como a velocidade do veículo e demais informações de comportamento da carroceria e comanda a ação do motor elétrico que está acoplado à coluna de direção através de um pinhão, o qual possui uma relação de 20:1, ou seja, para um deslocamento de 10 no volante, ocorre um deslocamento de 200 na roda.

Quando a direção é virada, o sensor de torque do eixo de direção detecta a quantidade de torque e sentido da direção, sendo aplicado ao eixo da coluna de direção e gerencia a quantidade apropriada de corrente ao motor da direção elétrica.

Em velocidades baixas, mais auxílio é fornecido para facilitar o esterço durante as manobras de estacionamento. Em altas velocidades, menos auxílio é fornecido para melhor sensação de estrada e estabilidade direcional.

Ao lado está indicado o esquema funcional do sistema.

2. Motor acoplado na Caixa de direção com acionamento por duplo pinhão.

Módulo de controle eletrônico localizado na carcaça da caixa de direção. O torque do motor elétrico é aplicado diretamente na cremalheira através de um segundo pinhão ligado à cremalheira. Para esta versão é possível substituir o módulo ou motor separadamente.

Alguns cuidados são necessários ao realizar procedimentos em componentes relacionados à caixa de direção elétrica:

Aprendizado do sensor de ângulo de direção:

• Substituição do sensor de ângulo de direção;

• Substituição da caixa de direção;

• Substituição do motor da direção assistida;

• Substituição da coluna de direção;

• Substituição dos terminais de direção;

• Substituição do eixo intermediário;

• Alinhamento do veículo – Ajuste de convergência.

A- Sensor de posição e torque do volante;
B- Módulo de controle de direção elétrica;
1- Sinal do sensor de posição e torque do volante;
2- Alimentação do sensor de posição e torque do volante;
3- Comando do motor elétrico;
4- Medição de posição do motor elétrico;
5- Transferência de dados na rede CAN: velocidade, estado, sinais;
6- Ligação com o painel de instrumentos;
7- Alimentação do módulo de controle de direção elétrica

Programação do módulo de controle eletrônico

• Substituição da caixa de direção, quando o motor e módulo equipados na caixa de direção;

• Substituição da coluna de direção, quando o motor e módulo equipados na coluna de direção;

• Substituição do motor da direção assistida.

Reprogramação do módulo de controle da direção elétrica

 Não programe e nem reprograme o módulo de controle da direção elétrica, a menos que orientado por um procedimento de manutenção ou por um boletim técnico emitido pela fabricante.

3. Motor acoplado na Caixa de direção com acionamento por correia.        

Nesse modelo de assistência, o conjunto é fixado paralelamente à caixa de direção, porém os componentes que fornecem as informações, ou seja, sensor de torque, o módulo ECU, com as informações da velocidade do veículo e demais informações são as mesmas, entretanto, temos um novo sistema de transmissão da assistência do motor elétrico para a caixa de direção, ou seja, através de uma correia e de um eixo sem fim, conforme figura abaixo.

O motor elétrico e módulo de controle eletrônico localizados na carcaça da caixa de direção. O torque do motor elétrico é aplicado diretamente na cremalheira por meio de uma correia. Para esta versão é possível substituir o módulo e motor separadamente.

Funcionamento: O sistema de eletrônica acionada por correia consiste nos seguintes componentes:

• A unidade de direção eletromecânica integrada, contendo o módulo de controle da direção, seus sensores, o motor elétrico e o acionamento por correia e um mecanismo de porca esférica.

• O cavalete da correia de transmissão elétrica e o pinhão da engrenagem da direção que contém o sensor de ângulo da direção e o sensor de torque da barra de direção elétrica

Esse novo sistema de assistência requer a uma ferramenta especial de ajuste da tensão da correia do motor. A ferramenta especial é necessária porque é recomendada a medição da tensão da correia com frequência para obter um ajuste preciso.

Temos potenciais problemas ao montarmos o motor sem nenhum ajuste de tensão da correia, ou seja:

- Tensão maior do que a especificada: A fricção será aumentada e pode afetar a capacidade de retorno do volante do veículo, além de provocar o ruído no funcionamento.

- Tensão menor do que a especificada: Pode fazer o deslizamento da correia e perda de assistência da direção, além de poder ocorrer algum ruído de fricção durante o deslizamento da correia.

O sistema da direção com assistência elétrica acionado por correia reduz o esforço necessário para dirigir o veículo utilizando o módulo de controle da direção, também conhecido como (PSCM), do inglês, Power Steering Control Module, que significa Módulo de Controle da Direção Assistida, que controla o motor elétrico a fim de realizar a manobra, como também usa uma combinação de sensor de torque, sensor do motor rotacional, circuito de voltagem da bateria e circuito de dados seriais para executar as funções do sistema. Além disso, monitora a velocidade do veículo e a velocidade do motor a partir do módulo de controle do motor (UCE) pelo circuito de dados seriais com o propósito de determinar a quantidade necessária de assistência da direção para dirigir o veículo. Em velocidades baixas, mais auxílio é fornecido para facilitar a calibração durante as manobras de estacionamento. Em velocidades mais altas, é fornecida menos assistência para melhorar a sensação da estrada e a estabilidade direcional.

O módulo de controle da direção utiliza uma combinação de entradas do sensor de torque, sensor do motor rotacional, velocidade do veículo e temperatura calculada do sistema para determinar a quantidade necessária de assistência, além disto monitora continuamente o torque a partir da leitura do sensor de torque digital e os sinais de corrente do indicador. Conforme a direção é girada e o giro torsional é aplicado no eixo de direção, os eixos de entrada e saída da direção são monitorados pelo circuito de sinal do torque e, em seguida, processados pelo módulo de controle da direção para calcular o torque da direção. Os sinais de voltagem do sensor de posição do motor e o sinal de corrente do indicador do sensor de torque digital são ambos processados pelo módulo de controle da direção para detectar e calcular o ângulo da direção.

Este módulo responde à mudança nos sinais do sensor de torque digital, bem como nos sinais de voltagem do sensor rotacional, comandando corrente para o motor da direção. Controla também o circuito de acionamento do motor para acionar o motor com corrente alternada. O módulo PSCM e o conjunto do motor estão presos à base do alojamento da engrenagem da direção e aplicam assistência elétrica à caixa com o acionamento da correia e o mecanismo de porca esférica para manobrar a cremalheira lateralmente, dependendo da direção em que a direção é girada.

O Módulo de Controle da Direção Assistida tem a capacidade de calcular uma temperatura interna do sistema para protegê-lo contra danos causados pela alta desta. Para reduzir a temperatura alta do sistema, ele diminuirá a quantidade de corrente comandada para o motor elétrico, o que reduz a quantidade de assistência da direção. Este módulo tem a capacidade de detectar funcionamento incorreto dentro do sistema. Qualquer funcionamento incorreto detectado que desative a assistência da direção elétrica fará com que a mensagem SERVICE POWER STEERING (REPARAR DIREÇÃO) seja exibida no centro de informações do motorista.

Diagnóstico do sistema

Se por ventura ocorrer falha em algum sistema monitorado pelo módulo de controle da direção elétrica, por exemplo, torque do sensor de torque digital e os sinais de corrente do indicador; a temperatura do sistema da direção; sensor de ângulo do volante de direção; dente outros, é gerado um código de falha, conhecido também como DTC (Diagnostic Trouble Codes) que são códigos que identificam a falha que está ocorrendo no sistema, esse código só será  acessado com uma ferramenta de diagnóstico, facilitando o procedimento de diagnóstico do reparador.

Por todas estas ideias apresentadas, observamos que o sistema de direção com assistência elétrica ao esterço facilita e muito a vida do motorista, tanto no que diz respeito a manobras de estacionamento, bem como a segurança que proporciona em altas velocidades, reduzindo o auxílio ao esterço, promovendo segurança, conforto e dirigibilidade, facilitando também o trabalho do reparador, em virtude de sua integração com os outros sistemas do veículo através da rede de comunicação de dados, sinalizando uma possível anomalia do sistema através do painel de instrumentos e códigos de falha, que serão lidas pela ferramenta de diagnóstico.

Até a próxima!

comentários
Avaliar:

Comentários