SISTEMAS
AUTOMOTIVOS
Sistemas de Direção

Sistemas de direção
• O sistema de direção tem por função
transmitir o movimento e força do
volante até as rodas e pneus, fazendo
com que eles rodem adequadamente e
movimentem o carro.
• Esses sistemas evoluíram ao longo do
tempo em segurança e, sobretudo, em
conforto de condução.
• Seus principais componentes são:
volante, coluna de direção, caixa de
direção, barra de direção e terminal de
direção.

COMPONENTES

Volante
• Tem por função converter o movimento rotacional
em um movimento deslizante das hastes. Está no
final da coluna de direção e é a ligação do
condutor com a pista.
• O movimento rotacional gerado pelo motorista
permite, além da rotação da coluna de direção, um
movimento linear para a caixa de direção e
portanto, ao mesmo tempo, um movimento linear
das rodas motrizes do veículo
• Fonte: https://grabcad.com/library/basic-
ackerman-steering-rack-1:

Volante
• Os primeiros carros não tinham
volante de direção. Para fazer curvas,
era necessário mexer em uma
alavanca ou manivela.
• O primeiro volante de direção teve
sua estreia em 1894, na primeira
corrida de automóveis do mundo. O
engenheiro francês Alfred Vacheron é
considerado o inventor do volante de
direção.
Considerado o primeiro automóvel do mundo, o Benz-
Patent Motorwagen de 1886, não tinha volante
Fonte: Mercedes-Benz / Divulgação

Volante
• Os primeiros volantes geralmente
tinham uma cora feita em madeira
maciça e mantida unidade por raios
de metal. Com o tempo, a madeira foi
cada vez mais substituída por
materiais plásticos com grãos de
madeira.
• Por causa da melhor aderência, os
volantes cobertos com couro ou
imitação do couro se tornaram
populares e logo se tornaram padrão.
O primeiro carro com volante de direção: Vacheron ( ou Panhard 4 hp
de 1993 equipado com volante)
Fonte: https://www.evoindia.com/features/the-evolution-of-the-
steering-wheel-a-la-mercedes-benz

“A Ford divulgou uma mostra
diferenciada que conta a história
da evolução dos volantes de
direção. Através do Mustang,
apresenta padrões de design
com fotos dos volantes mais
representativos do modelo
clássico e sempre inovador da
marca. [...] mais que um item
fundamental na condução e
segurança do veículo, a direção
se tornou um elemento de
conveniência, beleza e
interatividade.”
Fonte:
http://www.memoriamotor.com.br/f
ord-mostra-a-evolucao-dos-
volantes-nos-ultimos-50-anos/

Volante
• Os volantes representam um risco em
significativo em lesões para o
motorista. Vários dispositivos
técnicos foram utilizados no decorrer
da história para tentar reduzir esse
risco.
• Os volantes atuais são em sua maioria
espumados com um material macio e
coberto adicionalmente com coro.
• Atualmente um componente
importantíssimo nos volante é o
airbag.
Em 1981, o Airbag chega na Daimler AG
Fonte: https://www.evoindia.com/features/the-evolution-of-the-steering-
wheel-a-la-mercedes-benz

Coluna de Direção
• A coluna de direção é responsável por
levar o movimento do volante até a caixa
de direção. Em alguns modelos de veículo
esta peça permite um ajuste do volante
em relação ao motorista, trazendo mais
conforto para o ato de dirigir.
• Trata-se de um mecanismo de biela entre
o volante e o mecanismo de direção, que
transmite o torque exercido pelo
motorista a caixa. Geralmente é um
suporte tubular ou em forma de haste que
é conectado na parte superior ao volante
Coluna de Direção
Fonte:https://slideplayer.com.br/slide/42913/1/images/5/COLUNA+DE+DI
RE%C3%87%C3%83O.jpg

Componentes da Coluna de Direção
Fonte: https://innovationdiscoveries.space/all-about-steering-columns/

Coluna de Direção e Acidentes
• Em um acidente, a direção
deve ser capaz de desmoronar
de ambas as extremidades. Isso
evita que a coluna de direção e
o eixo empalem o peito do
motorista e ajuda a absorver a
energia cinética do corpo do
motorista.
Segurança em um automóvel
Fonte:https://slideplayer.com.br/slide/8855072/26/images/4/Num+autom%C3%B3vel+mo
derno%2C+s%C3%A3o+v%C3%A1rios+os+sistemas+de+seguran%C3%A7a.jpg

Caixa de Direção
• A caixa de direção é um dispositivo que faz
parte de um sistema combinado de peças e
de engrenagens responsável por converter o
movimento rotativo produzido pelo volante
em um movimento linear. A caixa de direção
permite entrada de fluido sob pressão para
uma das suas duas câmaras, auxiliando na
rotação das rodas com o mínimo esforço do
condutor. . É de fácil manutenção e possui
baixos custos de produção.
• Existem quatro tipos: Hidráulica, Mecânica,
Eletro-hidráulica e Elétrica.
Caixa de Direção ComAssistência Eletromecânica
https://www.canaldapeca.com.br/blog/montagem-da-caixa-de-direcao-
hidraulica/

Caixa de Direção
• Um importante componente presente na
caixa de direção é a engrenagem de direção.
Sua função é converter os movimentos
rotacionais do volante por meio de uma
translação mecânica através da coluna de
direção, da junta universal e do pinhão em um
movimento de empurrão axial da cremalheira
e, portanto, dos tirantes, movendo assim as
rodas do veículo.
• As rodas são giradas por meio de tirantes
axiais. Os tirantes são empurrados para fora
da caixa. A cremalheira é acionada pelo
pinhão de direção. O pinhão de direção é
guiado pela coluna de direção e pela junta
universal. A coluna é movida pelo volante.
• Entre os sinais de que uma caixa de direção
precisa de reparo ou substituição estão o
esforço de direção aumentado ou irregular e a
direção ficando frouxa e mostrando folga
excessiva.
Steering Gearbox
https://www.cars.com/auto-repair/glossary/steering-gearbox//

Barra de Direção
• Também conhecidas como Braço de Direção
ou Braço Pitman, as barras de direção são as
responsáveis pela transmissão dos
movimentos do sistema de direção ou
suspensão diretamente às rodas do veículo.
• Além de permitir que a roda vire para ambos
os lados, também garante o seu movimento
de subida e descida, causado pelas
imperfeições da pista de rolamento.
• É um componente fabricado para ter longa
durabilidade sendo um item crítico para a
segurança veicular.
Barra DireçãoVolkswagen Kombi 1.6 97 a 2013
https://fortbras.vteximg.com.br/arquivos/ids/212279-800-800/barra-de-
direcao-volkswagen-kombi-1-6-97-a-2013-motorista-
3.jpg?v=637281272023370000

Sinais de desgaste nas barras de direção
Ruídos Trepidação Vazamentos
Em veículos de direção mecânica –
mais raros atualmente -, identificar
problemas nas barras de direção se
torna uma tarefa mais fácil. Ao virar
o volante, é possível identificar
ruídos, como se alguma peça
estivesse solta: indício de que as
barras estão desgastadas e
precisam ser verificadas.
Sentir o volante tremendo, situação
causada pelo desgaste acentuado
das barras. Nesse cenário, caso não
seja feita a manutenção, as
articulações podem se romper,
fazendo o veículo perder a direção.
É possível notar os tremores com
maior frequência ao realizar curvas,
pois o volante tenta estabilizar o
movimento das rodas.
Vazamentos podem ser indícios de
que as barras de direção
apresentam problemas e
necessitam de manutenção. O
critério para identificar o problema,
no caso do óleo, é observar se ele
está com uma coloração
avermelhada – variando para o
castanho claro – e viscosidade fina.
Apesar de serem itens de longa durabilidade, isso não significa que as barras de direção não estejam sujeitas a
imprevistos e a consequente necessidade de manutenção antes do prazo. Assim, é importante se atentar aos
sinais para evitar problemas em seu veículo:

Terminal de Direção
• O terminal de direção tem a função de
interligar a articulação axial com a roda do
veículo, possibilitando os movimentos
angulares do carro. Essa peça é fundamental
para a segurança do veículo, afinal age
diretamente no seu comportamento,
garantindo a correta dirigibilidade e
estabilidade do veículo.
Conceito de um terminal de direção antigo
https://omecanico.com.br/escola-de-restauracao-terminal-de-direcao/

PRINCIPAIS SISTEMAS
DE DIREÇÃO

Direção Mecânica
• Esse modelo era comum nos automóveis antigos.
A direção totalmente mecânica não conta com
nenhum tipo de assistência e depende da força
dos braços dos condutores. O sistema é bem
simples e constituído basicamente por: coluna,
árvore, caixa de direção, barra de direção e
terminal.
• Ao virar o volante, o movimento é transferido à
caixa de direção por meio da coluna. A rotação é,
então, convertida e passada para os braços que,
por sua vez, controlam o posicionamento das
rodas.
• Na direção de pinhão e cremalheira, a barra de
direção se conecta a cada extremidade da
cremalheira (a barra de direção está conectada
também ao braço de direção na manga de eixo) e
o pinhão é fixado à árvore da direção. Ao virar o
volante, o pinhão gira e movimenta a cremalheira.
Vantagens: Por ser o tipo de mecanismo mais
simples que existe hoje em dia, seu custo de
produção tende a ser bem mais barato que os
demais. Isso significa que o valor pago pelo
cliente final também tende a ser menor. A
manutenção também tem custo reduzido, pois
todo o esforço depende do motorista. O
sistema é bem robusto, não costuma apresentar
grandes problemas — quando acontecem, é
relativamente mais fácil detectá-los e resolvê-
los.
Desvantagens: Não é tão recomendada
quando o condutor busca certo conforto extra
numa condução, pois ele ficará totalmente
encarregado de realizar as manobras com a sua
própria força física, sem qualquer auxílio.

Direção Hidráulica
• Diferentemente do modelo mecânico, a direção
hidráulica usa alguns elementos para tornar a
condução mais leve. Além dos itens citados na
direção mecânica, os principais componentes
desse sistema são: bomba hidráulica, fluido,
válvula de rotação, tubulações e reservatório.
• Ao ligar o motor, a bomba hidráulica é acionada
por meio de correias e polias, pressurizando o
fluido. Uma vez que isso acontece, ele é
enviado à válvula de rotação, que distribui esse
material a pistões, responsáveis por auxiliar no
movimento das rodas. Com isso, chegamos à
grande vantagem desse sistema: a sua maciez
ao dirigir..
Componentes da direção hidráulica
https://i2.wp.com/blog.carlider.com.br/wp-content/uploads/2018/05/caixa-
de-direcao-funcionando.jpg?w=800

Direção Hidráulica
• Vantagens: O tipo hidráulico é uma das
tecnologias mais populares justamente por
resolver o principal problema da direção
mecânica: o peso colocado no motorista..
• Desvantagens: Para instalar esse tipo de
sistema é necessário inserir novas peças, o que
aumenta os custos no processo de fabricação e
se reflete na hora da venda para o cliente final.
O tempo e gastos de manutenção também são
maiores. Outro fato é que esse sistema pode
consumir recursos do motor para girar o
compressor, o que pode aumentar o consumo
de combustível e reduzir a potência do
automóvel. Vazamentos de fluidos também
podem ser um problema conforme o carro vai
envelhecendo.
Componentes da direção hidráulica
http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/bitstream/1/19807/1/CT_CESEB_II_
2014_01.pdf

Direção Elétrica
• Em 1988, o modelo elétrico foi usado pela
primeira vez no Suzuki Cervo. Atualmente, ele
vem se popularizado bastante e equipa boa
quantidade de veículos nacionais. Diferentemente
da versão hidráulica, não é preciso nenhum tipo de
fluido ou bomba para auxiliar no movimento das
rodas. Em geral, esse sistema utiliza uma série de
sensores que detectam o posicionamento do
volante e das rodas, bem como força e velocidade
aplicadas.
• Neste caso, há um pequeno motor elétrico
posicionado na barra de direção, na coluna de
direção ou na cremalheira, dotado de sensores
que conseguem detectar o movimento efetuado
pelo motorista no volante. Então, eles transferem
os sinais para um modo eletrônico que aciona a
unidade elétrica, auxiliando no movimento da
direção e, consequentemente, diminuindo ainda
mais o esforço do condutor.
Direção Elétrica C-EPS
http://www.jtekt.com.br/jtekt/Portugues/linha/index.php?
acao=detalhar&cod=5

Direção Elétrica
• Vantagens: A direção elétrica somente
consome energia quando o sistema é acionado,
podendo deixar a direção do veiculo mais fácil
de movimentar em baixas velocidades e
endurecer em altas velocidades, dificultando a
movimentação do volante. Como não é
necessário usar a força do motor para conduzir
o processo, você também há economia de
combustível.
• Desvantagens: Caso ocorra uma pane elétrico, um
curto ou outro problema que afete a fiação o sistema
perde força. Ele simplesmente torna a direção mais
pesada como num sistema convencional. Por isso,
esse modelo exige maior recorrência de manutenção
preventiva quando comparada aos demais.
Sistema de direção com assistência elétrica daTRW.
https://quatrorodas.abril.com.br/auto-servico/as-
vantagens-e-poucas-desvantagens-da-direcao-eletrica/

Direção eletro-hidráulica
• A direção eletro-hidráulica tem uma maior
semelhança com o sistema hidráulico do que com
o elétrico. Assim com no sistema hidráulico o
volante fica mais leve graças ao óleo bombeado
que circula pela caixa de direção. Entretanto, a
diferença desse tipo de direção para a direção
hidráulica convencional é que a bomba funciona
por um sistema elétrico e não pelo motor do
veículo o que acaba evitando perda de potência.
• A chamada unidade de bomba motor combina um
motor elétrico, uma bomba de engrenagem, um
tanque de expansão para o líquido e a unidade de
controle associada em um único compartimento.
Com a ajuda de vários sensores, a unidade de
controle calcula a assistência de direção
necessária, levando em consideração a velocidade
de direção, o torque de direção controlando a
bomba de acordo com a necessidade. Direção Eletro-hidráulica
http://pdf.blucher.com.br.s3-sa-east-
1.amazonaws.com/engineeringproceedings/simea2016/PA
P78.pdf

Direção eletro-hidráulica
• Vantagens: O principal benefício aqui é eficiência. É difícil usar a direção hidráulica em veículos de baixa
potência, pois o sistema consome bastante força do motor. Nesses casos, é válido ressaltar que até
mesmo os automóveis potentes podem ter problemas com a direção eletro-hidráulico em baixas
rotações. Ao adicionar o componente elétrico, é possível manter sua eficácia em velocidades menores.
Embora seja mais cara quando comparada às versões mecânicas ou totalmente hidráulicas, se
analisarmos sua parte elétrica, existe uma redução no preço de peças e mão de obra.

Referências
• MACIEL, Paulo Fernando F. Sistemas de Suspensão e
Direção. https://classroom.google.com/c/MzU0NTA4NjgxNjM1/m/NTExNjAyMD
AzNzMz/details
• https://www.noticiasautomotivas.com.br/diferencas-entre-direcao-mecanica-
hidraulica-e-eletrica/
• https://www.tecfil.com.br/direcao-eletro-hidraulica-por-que-ela-e-o-sistema-do-
futuro/
• https://blog.nakata.com.br/guia-completo-conheca-os-4-principais-tipos-de-
direcao-veicular/
• https://innovationdiscoveries.space/all-about-steering-columns/
• https://www.tecfil.com.br/barras-de-direcao-o-que-sao-e-como-funcionam/