Mancais de deslizamento leves e livres de manutenção no sistema de direção de um protótipo de carro de corrida

Na competição Formula SAE, da qual participam universidades de todo o mundo, são criadas soluções técnicas de corrida para competir entre si. A Formula Seven, uma pequena empresa formada por ex-membros de uma equipe da competição, comercializa as soluções técnicas mais bem-sucedidas e eficazes apresentadas nessa competição.
Uma das soluções técnicas que emergiu da competição foi uma caixa de direção com pinhão helicoidal e cremalheira de engrenagem para um protótipo de carro de corrida de um só lugar. Como parte da Fórmula SAE, havia vários requisitos que precisavam ser atendidos ao criar o componente. Em primeiro lugar, todo o sistema de direção tinha que ser particularmente leve para manter o peso total do carro de corrida o mais baixo possível e, assim, permitir que o veículo fosse mais dinâmico. Os materiais tinham que ser particularmente confiáveis, ou seja, eles tinham que permitir que o carro de corrida dirigisse de forma segura e correta a longo prazo e, ao mesmo tempo, fosse exposto às altas tensões das corridas. É particularmente importante que seja necessário o mínimo possível de manutenção. E, por fim, era preciso encontrar uma solução econômica, razão pela qual o conceito se concentrou no uso de componentes padrão.

As especificações da caixa de direção do carro de corrida são atendidas pelos rolamentos iglidur ® em vários pontos. Eles são usados, por exemplo, para o alinhamento correto da cremalheira da engrenagem e permitem o deslizamento axial com menos rotação.
Foi dada atenção especial ao dimensionamento do assento e à usinagem do eixo, pois é necessário garantir atrito de travamento suficiente para evitar que o assento se solte. As buchas tiveram de ser cuidadosamente calibradas e tratadas na superfície para evitar o atrito de deslizamento e impedir a gripagem. O par amarelo mais externo (Fig. 1) deve absorver as forças fora do eixo transmitidas pelos garfos conectados às hastes de direção, enquanto o par azul mais interno deve suportar a pressão de empuxo gerada entre a cremalheira e o pinhão. A Figura 2 mostra mais duas buchas nas quais o pinhão está alojado: Nesse caso, são usadas buchas de flange (de cor magenta aqui), que permitem que o pinhão gire. Também são úteis as arruelas, de cor verde aqui, que são usadas como espaçadores para evitar o desgaste das duas buchas de cor magenta, que, de outra forma, entrariam em contato com as bordas afiadas dos dentes.