53
Realização: Parceria: Curso de Especialização em Engenharia Automotiva Módulo: Transmissões

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Realização: Parceria:

Curso de Especialização em Engenharia Automotiva

Módulo: Transmissões

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João Dias2

Transmissões

03/2011

• Graças às embreagens independentes inseridas entre o virabrequim do motor e as engrenagens de uma caixa a cubos e luvas sobre árvores paralelas se obtém uma transmissão na qual as relações ímpares de 1ª, 3ª e 5ª dependem de uma embreagem e as relações pares 2ª, 4ª e 6ª dependem da outra.

• Quando o motor despeja sua potência sobre uma relação a seguinte jáestá pré-selecionada e inserida.

• A mudança para a próxima relação então será executada sem interrupção da força de tração, comutando de uma embreagem àoutra.

• Diversas arquiteturas são possíveis, porém a mais simples e lógica consiste em montar uma dupla embreagem formando um bloco em torno de duas árvores primárias em montagem coaxial, ou seja, uma árvore dentro da outra.

Caixa de Câmbio – Dual Clutch

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João Dias3

Transmissões

03/2011

Caixa de Câmbio – Dual Clutch

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João Dias4

Transmissões

03/2011

Caixa de Câmbio – Dual Clutch

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João Dias5

Transmissões

03/2011

• Dois tipos de embreagem podem ser utilizadas: – embreagem úmida - montada dentro do cárter mecanismo

acionadas por pistões pilotados eletro-hidraulicamente– embreagem seca - montada dentro do cárter embreagem

acionadas por garfos pilotados também eletro-hidraulicamente.• Uma embreagem a seco é inadaptada a um escorregamento

prolongado porque as superfícies de fricção se desgastam e podem ser danificadas ou até mesmo destruídas em caso de superaquecimento.

• As embreagens úmidas são refrigeradas pelo fluído hidráulico e em certas condições de funcionamento, como o das caixas automáticas, resulta na combinação de um débito de óleo inutilmente elevado sobre uma pressão também inutilmente alta o que significa uma redução no rendimento da caixa.

Caixa de Câmbio – Dual Clutch

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João Dias6

Transmissões

03/2011

Caixa de Câmbio – Dual Clutch

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João Dias7

Transmissões

03/2011

Caixa de Câmbio – Dual Clutch – BMW M3

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João Dias8

Transmissões

03/2011

• Dentes Retos – Marcha ré

• Dentes Helicoidais

– Pinhão fixo / pinhão louco

Engrenagens

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João Dias9

Transmissões

03/2011

Relações de marchas

15

30

1:21530

==i

30

15

12

1:21512

1230

=⋅=i

1000 rpm

300 Nm

500 rpm

600 Nm

Engrenagens

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João Dias10

Transmissões

03/2011

1:2=i 1:3=i

1:6=ki

1200 rpm

500 Nm200 rpm

3000 Nm

Relações de marchas

R123456

Engrenagens

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João Dias11

Transmissões

03/2011

Relações de marchas e stepRelação % Step

1a. Marcha 6,07872

2a. Marcha 3,53469

3a. Marcha 2,09155

4a. Marcha 1,34835

5a. Marcha 1,00026

6a. Marcha 0,792

Marcha à ré 5,431

(%)10011

⋅⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛−=

+k

k

iiStep

onde: k=1,2,...,n

n é o número de marchas

Engrenagens

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João Dias12

Transmissões

03/2011

Engrenagens - escalonamento

• Geométrico: mais comum em veículos comercias pesados

• Progressivo: fortemente utilizado em carros de passeio

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João Dias13

Transmissões

03/2011

Passo (p)

Diâmetro (d)

Dentes (Z)

zdp ×

Engrenagens

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João Dias14

Transmissões

03/2011

Relações de marchas e stepRelação % Step

1a. Marcha 6,07872

2a. Marcha 3,53469

3a. Marcha 2,09155

4a. Marcha 1,34835

5a. Marcha 1,00026

6a. Marcha 0,792

Marcha à ré 5,431

(%)10011

⋅⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛−=

+k

k

iiStep

onde: k=1,2,...,n

n é o número de marchas

Engrenagens

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João Dias15

Transmissões

03/2011

« Bombado »« Bombado »

Correção do perfil : Cα Correção da hélice : Cβ

Engrenagens – Correção de perfil dente

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João Dias16

Transmissões

03/2011

fH : valor de variaçãode direção do perfil

C : Valor de Bombadodo perfil

Direção do perfil de referência

Engrenagens – Medida de perfil dente

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João Dias17

Transmissões

03/2011

USINAGEM

SHAVING

TRAT. TÉRMICO

RETÍFICA OU HONING

JATO DE GRANALHA

FOSFATO

Engrenagens - Acabamento

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João Dias18

Transmissões

03/2011

Princípio : usinagem dos dentes por uma ferramenta pinhão ou fresamãe.

Princípio : usinagem dos dentes por uma ferramenta pinhão ou fresamãe.

Fresa mãeFerramentapinhão

Engrenagens - Usinagem

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João Dias19

Transmissões

03/2011

Direção de avanço

Engrenagens – Usinagem (fresa)

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João Dias20

Transmissões

03/2011

Princípio : « barbeamento » do flanco do dente já usinado. Usinagemde cerca de 0,03 mm.

Princípio : « barbeamento » do flanco do dente já usinado. Usinagemde cerca de 0,03 mm.

Objetivo : melhorar a qualidade da superfície do dente.Objetivo : melhorar a qualidade da superfície do dente.

Fundo do dente permaneceusinado

Engrenagens - Shaving

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João Dias21

Transmissões

03/2011

Princípio : temperatura em torno de 900°C, adição de carbono e azoto na superfície e resfriamento rápido em óleo.

Exemplo: carbonitretado

Princípio : temperatura em torno de 900°C, adição de carbono e azoto na superfície e resfriamento rápido em óleo.

Exemplo: carbonitretado

Dur

eza

HV

Objetivo : Aumento da dureza superficial para reduzir a fadiga dos dentes (800HV na superfície)

Objetivo : Aumento da dureza superficial para reduzir a fadiga dos dentes (800HV na superfície)

mm

Engrenagens – Tratamento Térmico

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João Dias22

Transmissões

03/2011

Princípio : A retífica é feita após tratamento térmico. Pode substituir a operação de shaving para peças que necessitam de maior precisão. Usinagem de 0,1 mm.

Princípio : A retífica é feita após tratamento térmico. Pode substituir a operação de shaving para peças que necessitam de maior precisão. Usinagem de 0,1 mm.

Objetivo : corrige a deformação gerada peloprocesso de tratamento térmico (t.t. de carbonitretação profunda)

Objetivo : corrige a deformação gerada peloprocesso de tratamento térmico (t.t. de carbonitretação profunda)

Engrenagens - Retífica

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João Dias23

Transmissões

03/2011

Princípio : realizado após tratamento térmico e, da mesma forma que a retífica, pode substituir o shaving em peças que necessitam de maiorprecisão.

Usinagem de 0,03 a 0,06mm.

Princípio : realizado após tratamento térmico e, da mesma forma que a retífica, pode substituir o shaving em peças que necessitam de maiorprecisão.

Usinagem de 0,03 a 0,06mm.

usinagem 2 flancosusinagem 2 flancos

Vantagem : similar a retíficaVantagem : similar a retífica

Engrenagens - Honing

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João Dias24

Transmissões

03/2011

Princípio : projeção de pequenas esferas de aço (granalhas) no perfildo dente da engrenagem

Princípio : projeção de pequenas esferas de aço (granalhas) no perfildo dente da engrenagem

Objetivo : aumentar a tensão residual superficial para assim, aumentar a resistência a fadiga em flexão no pé do dente das engrenagens ( multiplica por 2 a duração da vida do componente em fadiga). Depende da granalha (dureza, tamanho a material), fluxo, pressão e inclinação do jato.

Objetivo : aumentar a tensão residual superficial para assim, aumentar a resistência a fadiga em flexão no pé do dente das engrenagens ( multiplica por 2 a duração da vida do componente em fadiga). Depende da granalha (dureza, tamanho a material), fluxo, pressão e inclinação do jato.

Engrenagens – Jato de Granalha

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João Dias25

Transmissões

03/2011

Princípio : ataque ácido do metal e criação de cavidades na superfície (gravagem) gerando um núcleo de material não-metálico constituídos de cristais de fosfato de manganês.

Princípio : ataque ácido do metal e criação de cavidades na superfície (gravagem) gerando um núcleo de material não-metálico constituídos de cristais de fosfato de manganês.

Objetivo: Melhorar as propriedades de atrito mecânico sob lubrificação de superfiícies em contato. Observa-se um melhora sensível em termos de tribologia a resistência à pressão superficial aumenta em até 4x a vida útil do componente.

Objetivo: Melhorar as propriedades de atrito mecânico sob lubrificação de superfiícies em contato. Observa-se um melhora sensível em termos de tribologia a resistência à pressão superficial aumenta em até 4x a vida útil do componente.

Engrenagens - Fosfato

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João Dias26

Transmissões

03/2011

Carcaça de Embreagem

Torre de Controle

Eixo Piloto

Rolamentos

Sincronizadores

Engrenagens

Garfo da Embreagem

Eixo Intermediário

Flange

Resfriadorde óleo

Cilindro do Grupo redutor

Carcaça do Grupo redutor

Carcaça principal

Cilindro de Embreagem

Eixo Principal

Sensor de velocidade

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João Dias27

Transmissões

03/2011

Eixo piloto

Eixoprincipal

Capa(solidária ao cubo)

Rolamento do pocket

Rolamentos de agulhas

Cubo(solidário ao eixo principal)

Contra-eixo

Anel sincronizador

Nomenclatura

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João Dias28

Transmissões

03/2011

Fluxo de força

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João Dias29

Transmissões

03/2011

Pinhãolouco

Pinhãolouco

sincronizadorsincronizador LuvaLuva cubocubo Armamento: junta e molas

Armamento: junta e molas

BORG-WARNERBORG-WARNER

Sincronização

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João Dias30

Transmissões

03/2011

BORG-WARNERBORG-WARNER

PinhãoPinhão

Superfíciescônicas

Superfíciescônicas

cubocubo

luvaluva

sincronizadorsincronizador

Sincronização

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João Dias31

Transmissões

03/2011

BORG-WARNER multiconesBORG-WARNER multicones

Permite melhorar o conforto no engate de marchas : suavidade e

menos esforço de engate

PinhãoloucoAnel

inferior

cubo

luva

junta

Anel intermediário

Anel superior

Sincronização

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João Dias32

Transmissões

03/2011

Ponto morto

armamento

indexagem

interdição

sincronização

Início de engate

Vôo livre

choque

engate

Sequên

ciade e

ngatede m

archas

Sincronização - Fases

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João Dias33

Transmissões

03/2011

TravaTrava

Rampa de armamentoRampa de

armamento LuvaLuvaAnel

SincronizadorAnel

Sincronizador

Dentes do pinhão loucoDentes do

pinhão louco

CuboCubo

Sincronização – Ponto Morto

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João Dias34

Transmissões

03/2011

Contato anel / pinhão

Contato anel / pinhãoContato trava

/anelContato trava

/anel

Sincronização - Armamento

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João Dias35

Transmissões

03/2011

Os dentes do anel se

posicionam emfrente aos da luva

Os dentes do anel se

posicionam emfrente aos da luva

O anel entra emcontato com o

cubo

O anel entra emcontato com o

cubo

Sincronização - Indexagem

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João Dias36

Transmissões

03/2011

Os dentes da luva entram emcontato com os

do anel

Os dentes da luva entram emcontato com os

do anel

Sincronização - Interdição

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João Dias37

Transmissões

03/2011

Sincronização - Sincronização

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João Dias38

Transmissões

03/2011

Sincronização – Início do Engate

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João Dias39

Transmissões

03/2011

A luva entra emcontato com os

dentes do pinhão

A luva entra emcontato com os

dentes do pinhão

Sincronização – Vôo Livre

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João Dias40

Transmissões

03/2011

Alinhamento das entradas de dente do pinhão e luva

Alinhamento das entradas de dente do pinhão e luva

Engate da luva no pinhão louco

Engate da luva no pinhão louco

Início do choqueInício do choque Fim do choqueFim do choque

Sincronização - Choque

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João Dias41

Transmissões

03/2011

Sincronização - Engate

http://static.howstuffworks.com/flash/transmission.swf

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João Dias42

Transmissões

03/2011

Engate das marchas

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João Dias43

Transmissões

03/2011

Engate das marchas Animação

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João Dias44

Transmissões

03/2011

Seleção das marchas

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João Dias45

Transmissões

03/2011

Seleção das marchas

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João Dias46

Transmissões

03/2011

Engate das marchas

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João Dias47

Transmissões

03/2011

3000 rpm 500 rpm

1500 rpm

750 rpm

Modelo simplificado: 1a. Marcha engatada

≈ 3000 rpm

1500 rpm

750 rpm

500 rpm

Modelo simplificado: Neutro

500 rpm

1000 rpm

2000 rpm

Modelo simplificado: 2a. marcha engatada

333 rpm

1:2=i 1:3=i

1:2=i

Sincronização

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João Dias48

Transmissões

03/2011

SincronizaçãoPr

essã

o

Rotação

Chanfros para facilitar o engate

Ânguloanti-escape

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João Dias49

Transmissões

03/2011

Tipos de sincronizadores

Cone simples Duplo cone

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João Dias50

Transmissões

03/2011

Tipos de sincronizadores

Lamelas

Capa

Cubo

Anel

Cone

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João Dias51

Transmissões

03/2011

Sincronização – Caixas VT

1. Guide Sleeve

Luva Guia

2. Clutch Sleeve

Luva de Engate

3. Clutch Ring

Anel de Engate

4. Outer Cone

Cone Externo

5. Double Cone

Cone Duplo

6. Inner Cone

Cone Interno

7. Pusher

Placa de Pressão

8. Diaphragm Spring

Mola Diafragma

9. Spring Pins

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João Dias52

Transmissões

03/2011

Engate – fixaçãodo cabo Sensor marcha ré

e PMGarfo

3/4

Eixo de seleção

garfo1/2

garfo5/6

garforé

Eixo e dedo de passagem

luvas

Eixo de garfos

Eixo de garfos

Comando interno

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João Dias53

Transmissões

03/2011

Garra de aço integrada ao garfoGarra de aço integrada ao garfo

Garra soldada no eixoGarra soldada no eixo

Garra integrada ao garfo

Comando Interno