direção
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DIREO
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0004BA0104704 - DIREO
Qualificao SENAI - PR, 2004
0004BA0104704
Elaborao Tcnica SENAI CuritibaReviso Tcnica SENAI Curitiba
Equipe de editorao
Coordenao Luiz Henrique BuccoDiagramao Virtual Grafic Design
Ilustrao Virtual Grafic DesignCapa Ricardo Mueller de Oliveira
Direitos reservados aoSENAI Servio Nacional de Aprendizagem IndustrialDepartamento Regional do ParanAvenida Cndido de Abreu, 200 - Centro CvicoTelefone: (41) 350-7000Telefax: (41) 350-7101E-mail: [email protected] 80530-902 Curitiba - PR
S474d SENAI. PRDireo / SENAI. PR. -- Curitiba, 2004.
70 p.
1. Sistema de Direo.
CDU: 629.05
Ficha CatalogrficaNIT - Ncleo de Informao TecnolgicaDiretoria de Tecnologia SENAI - DR/PR
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SUMRIOSUMRIOSUMRIOSUMRIOSUMRIO
INTRODUO ........................................................................................................................ 5HISTRIA ................................................................................................................................ 7CAIXA DE DIREO ............................................................................................................. 11CAIXA DE DIREO COM PINHO E CREMALHEIRA ....................................................... 13COLUNA DE DIREO ........................................................................................................ 15RVORE INFERIOR ............................................................................................................. 17BARRA ESTABILIZADORA ................................................................................................... 19O VOLANTE .......................................................................................................................... 21ROLAMENTOS ..................................................................................................................... 23A DIREO HIDRULICA ..................................................................................................... 25BOMBA HIDRULICA ............................................................................................................ 27FLUIDO HIDRULICO........................................................................................................... 29NOES SOBRE FLUIDO E REA .................................................................................... 31NOES SOBRE FORA E PRESSO............................................................................. 33AS FORAS NOS SISTEMAS DE DIREO COM PINHO E CREMALHEIRA ................. 37SISTEMA DE DIREO HIDRULICA .................................................................................. 41TIPOS DE DIREO ............................................................................................................ 51DIAGNSTICOS E CUIDADOS............................................................................................ 53DIAGNSTICOS/MANUTENO ......................................................................................... 69
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INTRODUOINTRODUOINTRODUOINTRODUOINTRODUO
Nesta apostila voc aprender sobre direo, um importantemecanismo presente nos veculos.
A exigncia do mercado foi, e ainda , um fator de grandeinfluncia para o desenvolvimento e para o aperfeioamentodesse mecanismo, ou seja, desde as alavancas de comandoat o moderno sistema de direo hidrulica.
Voc ter oportunidade de saber como funciona a direomecnica e a direo hidrulica, seus componentes, vantagense as principais caractersticas desses sistemas.
Aproveite!
O Treinamento Assistencial FIAT desenvolveu esse trabalhoespecialmente para voc.
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HISTRIAHISTRIAHISTRIAHISTRIAHISTRIA
No incio, os automveis eram dirigidos atravs de umconjunto de alavancas.
Era um sistema simples, com tudo, exigia do motoristaum esforo muito grande ao realizar as manobras.
Em uma bicicleta, a direo comandada diretamentepelo guidom...
... o mesmo no poderia acontecer com as rodas doautomvel, pois se estivessem ligadas diretamente ao volan-te, o motorista no teria fora suficiente para gir-lo
Consideremos ainda que com o passar dos tempos, osveculos foram aumentando o peso e tambm a velocidade...
... tornando necessria uma direo mais leve e precisa.
Ento, foi desenvolvido um sistema de direo commecanismo de reduo de foras, que multiplicava o esforoque o motorista aplicava no volante.
Esse mecanismo utilizava a caixa de direo como oprincipal componente para a reduo de esforo no volante.
A necessidade de desenvolver novos mecanismos eracrescente...
... pois um veculo leve exigia um comando muito maisrpido para corrigir as derrapagens que uma automvel maispesado.
J o automvel mais pesado necessitava de uma assis-tncia mecnica para melhor descrever uma curva e uma ve-locidade mais baixa.
Rudolf Ackermann, inventor alemo, foi quem contribuiu paraos estudos e o desenvolvimento dos mecanismos de direo.
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Segundo o Princpio de Ackermann a direo utiliza mangasde eixo independentes para que as rodas descrevamcircunferncias concntricas.
Assim, a roda dianteira do lado de dentro da curva deve serdesviada segundo uma ngulo maior que a outra.
Lembre-se que quando o veculo transita em linha reta, oparalelismo das rodas ser mantido se o valor de divergnciae convergncia for diferente para cada modelo, a fim de evitarpossveis arrastamentos dos pneus.
Para melhor entender sobre convergncia e divergncia, bemcomo a importncia do alinhamento e balanceamento para adireo, consulte a apostila Alinhamento e Balanceamento deRodas.
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Ao longo dos anos foram desenvolvidos vrios componentespara o sistema de direo, dentre eles alguns modelos de cai-xas de direo como as sem-fim e roletes ou as esferascirculantes.
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CAIXA DE DIREOCAIXA DE DIREOCAIXA DE DIREOCAIXA DE DIREOCAIXA DE DIREO
A caixa de direo que constitui o sistema, um conjunto depeas que funcionam transformando o movimento rotativoproduzido pelo motorista no volante, em movimento linear.
O funcionamento por meio de um engrenamento, quetransmite o movimento do volante s barras de direo.
O sistema de pinho e cremalheira o que melhor atende sexigncias da direo podendo ser mecnico ou hidrulico.
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CAIXA DE DIREO COM PINHO ECAIXA DE DIREO COM PINHO ECAIXA DE DIREO COM PINHO ECAIXA DE DIREO COM PINHO ECAIXA DE DIREO COM PINHO ECREMALHEIRACREMALHEIRACREMALHEIRACREMALHEIRACREMALHEIRA
um sistema de engrenamento entre um pinho e uma cre-malheira.
A caixa de direo com pinho e cremalheira utilizada noscarros mais leves.
Esse modelo possui boa absoro de vibraes da roda e noapresenta folga quando as rodas esto esteradas.
Quando o volante de direo acionado pelo motorista, o pinhogira e aciona a cremalheira, que comanda as barras de dire-o e as rodas atravs dos tirantes.
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A cremalheira a parte central da barra de direo e est liga-da por articulaes esfricas.
Assim, o movimento linear da cremalheira se transforma emmovimentos angulares das rodas.
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COLUNA DE DIREOCOLUNA DE DIREOCOLUNA DE DIREOCOLUNA DE DIREOCOLUNA DE DIREO
o elemento de ligao entre o volante e o mecanismo dedireo.
A coluna de direo foi muito estudada por exigncia de suaposio. Alguns modelos possuem regulagens de altura e dis-tncia, para que em caso de acidentes, a coluna seja desvia-da do motorista...
... alm do conforto que proporcionado quando o veculo pos-sui esse mecanismo.
Com o avano tecnolgico visando maior segurana, foi cria-do dispositivos como a coluna retrtil que, em caso de impac-to frontal se deforma impedindo que o motorista seja atingidopelo volante.
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A rvore inferior faz a ligao entre a coluna e o mecanismode direo.
utilizada nos casos em que ocorre um desalinhamento en-tre a extremidade inferior da coluna e o pinho de acionamento,com o objetivo de corrigir esta falha.
RRRRRVVVVVORE INFERIORORE INFERIORORE INFERIORORE INFERIORORE INFERIOR .......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
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uma barra transversal antiderrapagens, vinculada carroceria que liga os elementos das suspenses para man-ter o paralelismo entre o eixo da roda e o chassi, corrigindo avariao de aderncia das rodas.
Quando o veculo faz uma curva sua carroceria se inclinapara o lado de fora desta. Essa inclinao depende da veloci-dade do veculo e do grau de abertura da curva.
Para evitar possveis acidentes, a barra estabilizadora vai sendotorcida medida que o veculo se inclina na curva.
Como essa barra de ao tratado, resiste toro impedindoque a carroceria se incline demasiadamente.
Como o estabilizador muito exigido nas curvas, ele se apoiaem suportes com mancais de borracha (coxins) braadeirase arruelas, que envolvem a borracha...
... e auxiliam na tarefa de estabilizar o veculo amortecendo osimpulsos transmitidos pelas rodas.
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BBBBBARRA ESTARRA ESTARRA ESTARRA ESTARRA ESTABILIZADORAABILIZADORAABILIZADORAABILIZADORAABILIZADORA
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Os volantes so construdos sob rigorosas normas de qualidade.
A exigncia do mercado fez com que os volantes no fossemapenas bem delineados, mas que proporcionassem seguran-a direo e ao motorista no caso de colises.
Para isso, a fabricao dos volantes se desenvolveu deste aconstruo dos anis metlicos, at os mais modernos mate-riais de revestimento, como a espuma de poliuretano.
A relao do dimetro do volante, com o nmero de voltas ecaixa de direo foram variveis importantes para o desenvol-vimento do sistema de direo.
Atualmente o volante aloja, alm da buzina e do dispositivo desetas, componentes modernos como o Air Bag.
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O O O O O VVVVVOLANTEOLANTEOLANTEOLANTEOLANTE
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RRRRROLAMENTOLAMENTOLAMENTOLAMENTOLAMENTOSOSOSOSOS
Desde a inveno da roda o homem aprendeu que o atrito menor quando o corpo em movimento rola ao invs de serarrastado.
O mancal de rolamento foi desenvolvido para suprir essa defi-cincia, ou seja, apoiar eixos ou peas utilizando os corposrolantes.
So os rolamentos que permitem o giro das rodas em altasvelocidades diminuindo o atrito, sem superaquecer e propor-cionando melhor rendimento.
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a direo que combina um sistema mecnico com um auxi-liar hidrulico.
O sistema hidrulico composto de uma caixa de direoservo-assistida tipo pinho e cremalheira que auxilia o siste-ma mecnico.
Esse sistema reduz o esforo fsico do motorista em mano-bras, alm de reduzir o nmero de voltas do volante.
A bomba acionada pelo motor. O sistema hidrulico funcio-nar quando o motorista girar o volante.
De acordo com a toro transmitida pelo volante o leo da bom-ba enviado ao reservatrio ou a uma das cmaras do cilindrooperador, determinando o deslocamento do pisto e da cre-malheira. Esta est ligada a um mbolo que desliza, sob pres-
A DIREO HIDRULICAA DIREO HIDRULICAA DIREO HIDRULICAA DIREO HIDRULICAA DIREO HIDRULICA................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
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Para confirmar se a falha no sistema hidrulico ou no siste-ma mecnico, utilizar o analisador de vazo.
E lembre-se que a direo hidrulica foi desenvolvida para pro-porcionar maior segurana e conforto ao motorista...
... e sua aplicao passou pelos mais rigorosos testes nasfbricas.
A tendncia que no futuro todos os veculos venham equipa-dos com esse tipo de direo.
so do fluido, dentro do cilindro de trabalho.
importante ressaltar e acabar de vez com a histria, de quequando o sistema hidrulico falha o veculo perde completa-mente a direo.
Quando o veculo apresentar um defeito no sistema hidruli-co, a caixa de direo continuar a atuar mecanicamente, exi-gindo um esforo maior do motorista para girar o volante semqualquer perigo para a conduo do veculo.
So vrios os componentes do sistema hidrulico como re-servatrio, mangueiras, vlvulas, cilindros e um outro impor-tantssimo que a bomba hidrulica.
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A bomba hidrulica compe-se de um grupo rotativo que exe-cuta a compresso do leo.
Possui tambm a zona de controle com a vlvula de alvio depresso, evitando que a bomba continue comprimindo leo, ea vlvula de controle de vazo que determina o volume fluidofornecido ao sistema.
Alguns modelos possuem vlvulas controladoras que propor-cionam aos veculos uma direo com maior sensibilidade.
A bomba hidrulica tem a funo de gerar vazo e pressopara suprir o sistema.
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BOMBA HIDRULICABOMBA HIDRULICABOMBA HIDRULICABOMBA HIDRULICABOMBA HIDRULICA
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Seu funcionamento muito simples, ou seja, quando o motorest funcionando um eixo aciona o rotor onde esto as palhetasdeslizantes, alojadas em ranhuras radiais.
O leo do reservatrio passa pelas palhetas e enviado sobpresso para o sistema e depois retorna para o reservatrio.
Ao girar o volante estamos dirigindo o fluxo de leo atravsdas vlvulas para as cmaras dos cilindros, fazendo com quea direo vire para a direita ou para a esquerda.
Cuide para que a direo no fique virada por muito tempopois a vlvula de restrio fechada por mais de cinco segun-dos pode danificar a bomba hidrulica.
Quando o volante no for mais acionado, a bomba deixar deenviar o leo para a cmara restabelecendo o equilbrio e fa-zendo o leo circular livremente no sistema.
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Lembre-se que o leo utilizado deve ter caractersticasque permitam diminuir a formao de espumas...
... manter viscosidade para ampla faixa de temperaturade trabalho...
... ter compatibilidade com vedaes...
... e ser um bom inibidor de ferrugem e corroso.Quando mantemos o sistema de direo em condies
recomendadas pelo fabricante estamos garantindo seguran-a, conforto e dirigibilidade, e isso mais do que nunca, apreocupao da FIAT.
um importante componente do sistema, pois toda adireo depende da manuteno adequada do fluido.
O fluido apropriado para a direo hidrulica especial.Deve possuir estabilidade a cargas mecnicas e ndices deviscosidade elevado.
O nvel de fluido, indicado por marcas no reservatrio devolume mximo e mnimo, deve ser sempre observado.
Quando trocar ou completar o fluido do reservatrio, uti-lize somente leos recomendados.
Caso haja algum vazamento de fluido, cheque os se-guintes componentes para uma possvel manuteno:
a) Gaxeta;b) Conexo da mangueira de pressoc) Regulador de presso.
FLUIDO HIDRULICOFLUIDO HIDRULICOFLUIDO HIDRULICOFLUIDO HIDRULICOFLUIDO HIDRULICO
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NOES SOBRE FLUIDO E REANOES SOBRE FLUIDO E REANOES SOBRE FLUIDO E REANOES SOBRE FLUIDO E REANOES SOBRE FLUIDO E REA
Fluido
Indica todas as substncias que no esto no estado slido,isto , lquidos e gazes.
Por isso, o ar da atmosfera terrestre, a gua dos rios, comotambm o leo que lubrifica uma engrenagem so considera-dos fludos.
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Pois a rea de um retngulo calculada multiplicando-se ocomprimento pela largura.
As unidades de medida mais usadas para rea so: o m (metroquadrado) e o cm (centmetro quadrado).
rea a medida de uma superfcie plana.
Por exemplo, uma superfcie retangular com 5cm de largura e10cm de comprimento possui uma rea de 50cm.
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NOES SOBRE FORA E PRESSONOES SOBRE FORA E PRESSONOES SOBRE FORA E PRESSONOES SOBRE FORA E PRESSONOES SOBRE FORA E PRESSO
Fora
Define-se fora como sento qualquer agente que produz oumodifica o movimento de um corpo, ou capaz de atribuir umaacelerao a um corpo.
Geralmente, quanto maior a fora aplicada a um corpo, maisintenso ser o movimento por ele adquirido.
As unidades de medida de fora so, geralmente, expressasem: quilograma-fora (kgf) e Newton (N).
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Assim, quando empurramos uma caixa, ou quando desloca-mos o volante para esquerda ou direita, est sendo exercidauma fora que altera o movimento desses corpos.
Duas foras iguais aplicadas, sob o mesmo ponto, em sentidoscontrrio, equilibram-se e no produzem nenhum movimento.
Presso
o ato ou efeito de comprimir, ou seja, a fora aplicada con-tra uma superfcie.
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A presso nos lquidos obedece Lei de Pascal:
A presso exercida em um ponto qualquer num lquido estti-co a mesma em todas as direes e, exerce fora igual emreas iguais.
Neste outro exemplo, a fora exercida pelo leo sobre a reado pisto, gera uma presso que vai movimentar esse pistodentro do cilindro.
As unidades de medida de presso, em geral, so expressasem kgf/ cm, atmosfera fsica (atm) e bria (bar).
Por exemplo, a fora de um kgf aplicada sobre o leo numarea de 1cm gera uma presso de 1kgf/ cm em todos ospontos dessa rea. Portanto presso igual ao quociente deuma fora pela rea da superfcie que ela atinge.
Presso = Forarea
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AS FORAS NOS SISTEMAS DE DIREOAS FORAS NOS SISTEMAS DE DIREOAS FORAS NOS SISTEMAS DE DIREOAS FORAS NOS SISTEMAS DE DIREOAS FORAS NOS SISTEMAS DE DIREOCOM PINHO E CREMALHEIRACOM PINHO E CREMALHEIRACOM PINHO E CREMALHEIRACOM PINHO E CREMALHEIRACOM PINHO E CREMALHEIRA
Esses sistema consiste em transformar o movimento rotativodo pinho em linear na cremalheira.
Dessa forma, a cada volta do pinho corresponder, a um de-terminado deslocamento da cremalheira.
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Nesse mecanismo, para diminuir os esforos do motoristadurante manobras, necessrio reduzir o dimetro do pinhopara elevar a altura dos dentes da cremalheira e/ou aumentaro dimetro do volante.
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Outra forma de reduzir o esforo exigido do motorista apli-cando-se, no sistema de direo uma fora auxiliar.
Porm, esses recursos, tornam o dirigir cansativo edesconfortvel em funo do grande nmero de voltas a se-rem dadas no do volante para se realizar um determinado n-gulo de esteramento nas rodas.
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Na prtica isto significa muito maior agilidade do veculo nomomento em que por um imprevisto qualquer, tornar-se ne-cessrio desviar o veculo com extrema rapidez.
O sistema de direo com pinho e cremalheira servo-assitidohidraulicamente, produz essa fora auxiliar reduzindo o esfor-o solicitado motorista em at 80%.
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Assim, com ajuda do sistema hidrulico e menor movimenta-o no volante de direo, o motorista possui melhor domniosobre o veculo.
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SISTEMA DE DIREO HIDRULICASISTEMA DE DIREO HIDRULICASISTEMA DE DIREO HIDRULICASISTEMA DE DIREO HIDRULICASISTEMA DE DIREO HIDRULICA
O sistema que serve-assite o mecanismo de direo da FamliaBX, compe um conjunto hidrulico compacto em funo dabomba de palhetas possuir integrado a si, o reservatrio comm permanente e vareta de controle do nvel do leo ATF.
Essa integrao dos conjuntos bomba e reservatrio eliminaa necessidade da mangueira de suco diminuindo, ainda mais,as possibilidades de vazamentos e entradas de ar no sistemafacilitando as manutenes.
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A caixa de direo hidrulica fabricada pela Trinter S.A. dotipo pinho e cremalheira com controle do fluxo hidrulico atra-vs de vlvulas rotativas acionadas por uma barra de toro.
Esse mecanismo proporciona ao motorista preciso, sensibi-lidade e segurana durante as manobras.
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Mecanismo de acionamento da bomba da direohidrulica
O acionamento da bomba feito atravs de uma correia epolias de transmisso Poly V.
A tenso de trabalho da correia Poly V mantida constanteatravs de uma roda tensora auto-ajustvel.
Este sistema assim denominado em funo da correia esuas polias possurem mltiplos Vs para o atrito de trao.
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Dessa forma, independente dos desgastes normais proveni-entes do trabalho, a tenso da correia corrigida automatica-mente dispensando os ajustes peridicos.
Correia Poly VConsiste numa correia de transmisso com mltiplos Vs em40 que proporcionam maior rea de trao, melhor dissipaode calor e durabilidade.
Nos veculos com climatizador o acionamento do compres-sor e bomba da direo hidrulica feito por uma nica cor-reia Poly V facilitando as manutenes.
Tensionador da correiaConsiste numa roda tensora com ao permanente de molaque atua nas costas da correia Poly V mantendo constantesua tenso conforme desgastes normais de trabalho.
Ateno
Em funo dos ngulos de abraamento e comprimentos dife-rentes das correias, existem dois tipos de tensionadores quese diferenciam pela sua carga de mola. Eles so identificadosda seguinte maneira:
- Veculos somente com direo hidrulica:
Tensionador zincado incolor.
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- Veculos com direo hidrulica e climatizador:Tensionador preto fosco.
Polias Poly VConsiste numa polia com mltiplos Vs que possibilitam maiorrea de trao, melhor dissipao de calor e menor desgastesdos flancos de trao dos Vs.
Nos veculos com climatizador, a embreagem eletromagnticado compressor dotada de polia Poly V em virtude doacionamento ser combinado com a bomba da direo hidrulica.
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Bomba de palhetas
A ao hidrulica gerada na bomba de palhetas que possuios seguintes itens principais:
1. Carcaa da bomba;
2. Rotor que o centro rotativo da bomba;
3. Palhetas que possuem tolerncias precisas que permi-tam deslizar dentro dos rasgos do rotor;
4. Anel que um cilindro fixo com perfil interno oval.
Para geral essa ao hidrulica, as palhetas atravs da foracentrfuga, deslizam livremente nos rasgos do rotor e mantmum contato constante com a superfcie interna do anel.
Com o movimento das palhetas para dentro e para fora, ocor-re a admisso e a compresso do fluido ATF, gerando assim apresso e a vazo da bomba que sero controladas por duasvlvulas.
So elas:
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Vlvula de alvio de presso
Ao esterar o volante at o final do curso, ocorre uma reduona vazo de fluido e elevao na presso da bomba. Comessa condio de trabalho, a vlvula de alvio descarrega par-te dessa presso atravs de uma esfera para o furo de des-carga.
Vlvula de controle de presso
Em altas rotaes a vazo da bomba se eleva.
Isso diminui a sensibilidade do sistema de direo em altasvelocidades. Para evitar esse efeito, ocorre uma reduo daao hidrulica atravs da vlvula de controle da vazo quereduz o fluxo de fluido ATF para a caixa de direo.
Ateno!Ao manter o volante totalmente esterado para um dos lados,ocorre uma elevao da presso e recirculao de umapequena quantidade de leo. Isso pode superaquecer a bombae provocar danificaes.
Nunca manter o volante nos batentes de esteramento pormais de cinco segundos.
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Sistema de direo hidrulica
* Novo Gol/Nova Parati
Do tipo pinho e cremalheira com carcaa em liga de alumnio,acionamento hidrulico controlado por vlvulas rotativas queproporcionam conforto e segurana em qualquer condio detrabalho.
A caixa de direo hidrulica possui trs conjuntos principais:
- Pinho com vlvulas rotativas e barra de toro;
- Cremalheira com pisto hidrulico;
Carcaa da caixa de direo com cilindro hidrulico.
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Importante
O conjunto dispensa o uso de amortecedor de direo, por-que os circuitos internos da bomba de palhetas e do conjuntode vlvulas da caixa de direo absorvem os impactos e mo-vimentos dos pneus em pistas irregulares.
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