Quando o condutor assume o controlo do volante, utiliza o sistema de direcção para traçar o caminho que seu veículo deve seguir. À direcção são atribuídas várias características: segurança, suavidade, precisão e irreversibilidade. Se o sistema funcionar correctamente, esses recursos ajudam o condutor a conduzir o veículo segundo as suas necessidades.
A segurança do funcionamento do sistema é determinada pela fiabilidade dos mecanismos que o compõem. A suavidade, necessária para conseguir comodamente respostas ágeis é dada pela facilidade de uso que nos oferece a direcção em si. A precisão necessária para um bom trajecto das rotas designadas pelo condutor é baseada na precisão dos mecanismos que compõem o sistema. Por fim, a irreversibilidade é a capacidade que o sistema deve ter em função dos factores externos que poderiam afectar o volante, como um pavimento em ruína.
Embora a revisão periódica seja conveniente de se realizar por um especialista, mas como este sistema é utilizado durante o dia-a-dia, deve manter as condições depende de bom funcionamento, sem as quais não podemos garantir a segurança activa do veículo. Talvez seja bom estar atento à quantidade de medidas calculadas que se realizam para que a direcção funcione correctamente. Será uma maneira de ter uma ideia exacta do quão preciso é e deve ser o sistema.
Ackerman, Jeantaud e o alinhamento das rodas
Para que um veículo percorra uma curva é necessário respeitar uma condição geométrica, conhecida como o princípio de Ackerman e que explica que, quando um veículo gira em todos os eixos das rodas isso deve ocorrer no mesmo ponto, o que chamamos de centro instantâneo de rotação .
Como pode ser visto na imagem acima, a roda que fica para dentro na curva fechada fecha-se mais do que a roda do lado de fora. Visto de outra forma, em uma curva, cada uma das rodas directrizes se fecha de forma diferente.
O ângulo que, em uma curva, é formando pela roda exterior com o eixo traseiro (identificado ?) é menor do que o ângulo que a roda interior forma com o eixo traseiro (identificado como ß). Se isso não for respeitado, as rodas iriam arrastar-se e acabavam destruídas. Para obter estes ângulos, é dada à parte do eixo das rodas direccionais, chamadas de barras de controlo, uma certa inclinação. Quando o veículo está em linha recta, a extensão destas hastes vai para o centro do eixo traseiro do veículo. É o que é chamado de trapézio de Jeantaud, marcado a rosa nesta imagem.
E, para que todo o sistema funcione adequadamente, cada uma das rodas direccionais deve seguir um conjunto de condições geométricas, que chamamos de dimensões de sentido e que veremos em seguida, de forma abreviada:
Ângulo de saída (kin-pin inclination)
É o ângulo que forma a extensão do eixo de rotação, sobre o qual gira a roda para se orientar, com o prolongamento do eixo vertical que passa pelo centro da roda de apoio. Na imagem surge identificado como ?. Está geralmente compreendido entre 5 e 10°, sendo o habitual entre 6 e 7°. Quando as rodas giram, é necessário para ultrapassar a resistência que resulta da multiplicação de R por C. Ao inclinar o eixo, você conseguirá que a distância C seja menor, pelo que levará também menos esforço para obter a rotação desejada. É importante ter em mente os com a pressão errada afectam a distância C, de modo que o esforço necessário para girar as rodas pode ser aumentado.
Ângulo de queda (camber)
É o ângulo que forma o prolongamento do eixo de simetria da roda com a vertical que passa pelo centro do suporte de roda. Na imagem é identificado como ?. Este ângulo é conseguido dando o eixo do fuso uma certa inclinação em relação ao plano horizontal. Assim se desloca o peso do veículo, que pesa em torno deste eixo no suporte e reduz o rolamento de impulso lateral, que repousa sobre a roda. Normalmente, deve estar compreendido entre 30 minutos e um grau.
Ângulo de inclinação
É a soma dos ângulos de saída e queda e determina a inclinação que a roda tem sobre o terreno, na parte superior. Um ângulo de inclinação bem calculado resultaré numa boa aderência do pneu à estrada. Um ângulo demasiado negativo ou positivo vai dar origem à deformação do pneu, ao aumento da temperatura interna e à fadiga dos flancos, podendo mesmo chegar até a ruptura das bandas que compõem o chassis.
Ângulo de avanço (caster)
É o ângulo que forma a prolongação da articulação com o eixo vertical que passa pelo centro da roda no sentido da marcha. A ideia é que a extensão da articulação toque no solo na parte da frente da roda, no ponto de contacto. Assim, existe um deslocamento de reboque sobre rodas, uma vez que as forças envolvidas (marcado a vermelho na imagem) puxam a partir de diferentes pontos de aplicação, quando a roda está em rotação completa. Isso ajuda a colocar as rodas em linha recta quando se acaba de virar e quando encontramos irregularidades no terreno.
O ângulo de avanço deve geralmente estar entre 0 e 4º para veículos de tracção e de 6 a 12° para os veículos de propulsão, para combater a instabilidade vivida pelo eixo quando é empurrado para a frente do eixo traseiro do veículo.
Convergência e divergência das rodas (toe-in, toe-out)
Ao combinar as diferentes medidas de direcção, pode-se chegar à conclusão que as rodas dianteiras não estão completamente paralelas, pelo que convergem ou divergem dependendo das necessidades dinâmicas do veículo em termos de suspensões, as forças do motor nas rodas e resistência ao avanço.
Por exemplo, um automóvel turismo de propulsão, pelo efeito de empurrar do eixo traseiro, vai ter tendência a que as rodas da frente divirjam. Por esta razão, o fabricante procura por ângulos para que as rodas dianteiras fiquem na direcção de convergência. A ideia é que, quando o veículo se move, as rodas devem estar o mais paralelas possíveis, para evitar a instabilidade da direcção e assegurar a estabilidade do veículo. A convergência ou divergência excessivas se manifestariam pela própria ingovernabilidade do veículo e pelo desgaste irregular das bandas de rodagem dos pneus.
O papel do condutor em tudo isto
Mas, afinal, qual é o papel ativo do condutor na manutenção destes níveis? Parece claro que com dimensões tão precisas, o melhor aliado da direcção é a boa utilização das rodas no dia-a-dia. Bordas de passeios, ressaltos a alta velocidade e buracos do pavimento, conduzindo como um se estivesse num videojogo só vai arruinar todos os cálculos que você fez com o fabricante do veículo aquando do dimensionamento do sistema de direcção,
Manter a pressão adequada também é vital. Ao definir as dimensões da direcção deve-se contar com rodas de dimensões muito específicas. E para que essas rodas mantenham essas dimensões, os seus pneus devem ter a pressão necessária, nem mais, nem menos do que fabricante designa para cada caso.
E, por outro lado, nunca é demais, ocasionalmente, levar o nosso veículo a um mecânico para verificar se está com as dimensões corretas. As alterações que sofre o sistema de direcção nem sempre são imediatamente perceptíveis, mas o condutor irá se acostumar com a nova condição do seu veículo, pelo que uma revisão regular nunca é demais. Caso contrário, estas características de segurança, suavidade, precisão e irreversibilidade atribuídas ao sistema de direcção pode não ajudar muito em um momento menos oportuno.
