Projeto Conceitual – Sistemas de Direção

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Com este conceito era necessário que o eixo dianteiro girasse parcialmente em torno de um ponto central (pivô). Nesta condição, se fazia necessário um grande movimento angular do eixo dianteiro. Para resolver o problema, segundo o princípio Ackermann, o eixo direcional (dianteiro) passou a trabalhar fixo e os movimentos de esterçamentos passaram a ser individuais, por roda, usando as conhecidas mangas de eixo independentes no eixo dianteiro. Esta solução com a geometria do trapézio da direção, fez com que uma roda esterçasse mais do que a outra ao descrever curvas, dando concentricidade aos diâmetros de giros, segundo os princípios de Ackermann, que foi aplicado num automóvel francês em 1878 por Jeantaud.

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Ângulos de direção

É importante conhecer os ângulos de direção que devem ser medidos na verificação da geometria de direção. Os ângulos de direção são definidos no projeto do veículo para proporcionar uma boa direção, que seja leve nas manobras, fácil de controlar, fácil de manter em linha reta na estrada, e que proporcione um contato uniforme dos pneus com a estrada e desgaste uniforme. Alterações na suspensão podem alterar os ângulos e prejudicar a direção. O uso de rodas e pneus diferentes dos estabelecidos no projeto podem prejudicar o funcionamento do sistema de direção porque os ângulos de direção serão definidos no projeto levando em consideração o tamanho das rodas e pneus pré-estabelecidos. Um teste prático para verificar problemas óbvios no alinhamento da direção é soltar com muito cuidado o volante de direção numa estrada plana e verificar se o veículo anda reto sem puxar para os lados. Uma direção que "puxa" sempre para um lado ou que seja difícil de controlar provavelmente tem problemas de alinhamento de direção.

Ângulo de “Caster”

O ângulo de caster é o ângulo do pino mestre em relação à linha vertical que passa pelo centro da roda olhando-se o veículo de lado, conforme o desenho abaixo

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O ângulo de caster proporciona firmeza e estabilidade à direção permitindo dirigir em linha reta com esforço mínimo. Um ângulo de caster exagerado torna a direção pesada. O ângulo de caster é definido no projeto do veículo e normalmente não sofre alterações durante a vida do veículo. Pancadas fortes nas rodas dianteiras e empenamentos nos feixes de molas podem eventualmente alterar o ângulo de caster. Alterações na suspensão como instalação de jumelos maiores pode girar o eixo e alterar o ângulo de caster. Existem cunhas de aço especiais que podem ser utilizados para aumentar ou diminuir o ângulo de caster quando instalados entre o eixo e a fixação no feixe de molas. Em um conjunto de suspensão independente o ângulo de caster pode ser regulado através de espaçadores na montagem dos braços da suspensão.

Este é considerado como positivo quando sua intersecção com o solo determina um ponto à frente do centro de contato do pneu dianteiro, como na figura acima.

Caster positivo:

- Melhora a estabilidade direcional

- Provoca efeito de rolamento ou “roll”. Este efeito é indesejável, pois se soma ao efeito do rolamento gerado pela força centrífuga nas curvas

- Tende a convergência das rodas dianteiras para dentro, também chamado de convergência fechada (″toe in″), conforme ilustrado na figura abaixo

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Portanto Caster positivo e eixo do pino mestre positivo aumentam o esforço de esterçamento, pois ambos geram momentos com a tendência a manter o veículo em trajetória de linha reta. Existe uma tendência em se utilizar o Caster negativo, com objetivo de reduzir este efeito do aumento do esforço. A retornabilidade do sistema de direção fica determinada apenas a partir do ângulo do pino mestre.

Ângulo de Camber das rodas

O ângulo de Camber é o ângulo de inclinação das rodas em relação à vertical quando visto de frente conforme o desenho abaixo.

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Este ângulo é definido no projeto do veículo e não tem regulagem nos veículos com eixo rígido. Em um conjunto de suspensão independente você pode fazer pequenos ajustes no ângulo de Camber através de espaçadores utilizados na montagem dos braços de suspensão dianteiro. O ângulo de Camber tem a finalidade de proporcionar um desgaste uniforme dos pneus, maior contato do pneu com o piso, maior aderência, compensar a ondulação normal das estradas, contrapor o peso do veículo, e poupar os rolamentos das rodas. O ângulo de Camber é considerado cambagem positiva quando a parte de cima das rodas estão mais afastadas e a roda fica inclinado para fora conforme o desenho acima, e negativa quando a parte de baixo das rodas estão mais afastadas.

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Na condição A, onde o ponto de intersecção apresenta-se abaixo da superfície da pista, verifica-se o desalinhamento das forças de resistência de rolagem do pneu (Road Resistance at Tire) e a força que move o veículo (Forward Push) que gera o momento que determina a tendência da convergência aberta. O fenômeno oposto ocorre em B, onde o momento gerado determina a convergência fechada. Se a intersecção se desse exatamente na superfície as forças estariam alinhadas e nenhuma tendência de convergência seria verificada.

Ângulo do pino mestre ou Kingpin

Grande fator de influência no desempenho do sistema de direção, o eixo de rotação de esterçamento das rodas. Este eixo é chamado historicamente de eixo do Pino Mestre ou Kingpin e é definido em alguns casos pela articulação inferior e a articulação superior ou rolamento nas torres do amortecedor.

Na maioria das aplicações este eixo possui uma inclinação, convergente para o centro do veículo, que é chamada inclinação do pino mestre.

A intersecção do eixo do Pino Mestre com o solo é chamada Scrub e é considerada positiva quando é interior ao centro da intersecção do solo com a roda. Esta variação de distância é utilizada visando a acomodação dos componentes dos sistemas de freios, suspensão e direção. A variação do Scrub também resulta na alteração da sensibilidade do motorista em relação à estrada, como também a redução