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

[Apostila - UTF-PR] Curso de Especialização em Engenharia Automotiva - Módulo Transmissões I

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Page 1: [Apostila - UTF-PR] Curso de Especialização em Engenharia Automotiva - Módulo Transmissões I

Realização: Parceria:

Curso de Especialização em Engenharia Automotiva

Módulo: Transmissões

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João Dias2

Transmissões

03/2011

Ementa

• Conceitos gerais• Caixa de Câmbio

– manual

– automática

– automatizada / robotizada

– CVT

– “Dual Clutch”

• Componentes internos (engrenagens , sincronizadores, garfos, rolamentos)

• Diferencial• Embreagem• Semi-eixos com juntas homocinéticas

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João Dias3

Transmissões

03/2011

Ementa

• Eixo traseiro para veículos pesados• Comando Externo• Eixo Cardan• PTO / “Retarder”• Aplicações• Durabilidade / Confiabilidade• Testes & Validação• Híbridos / Elétricos• Estudo de casos

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João Dias4

Transmissões

03/2011

Conceitos Gerais

• Definições

• Arranque em aclive

• Dirigibilidade

• Tração

• V1000

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João Dias5

Transmissões

03/2011

Conceitos Gerais - Introdução

• Os componentes do trem de força têm a função de transmitir a potência do motor para as rodas de tração do veículo

• A caixa de câmbio é o componente da transmissão que comanda as mudanças de torque do veículo. O torque é alterado conforme a marcha selecionada na caixa de câmbio

• Se não houvesse caixa de câmbio no veículo, ou seja, o motor fosse conectado diretamente às rodas de tração, a velocidade do veículo não ultrapassaria 8 Km/h. Isto porque as variações no torque do motor seriam insignificantes.

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João Dias6

Transmissões

03/2011

Conceitos Gerais – Definições: TorqueTorque : habilidade de gerar trabalho

Torque em Nm = (Potência Motor (kW) x 9549)) / Rotação Motor (rpm)

Power em kW = (Torque (Nm) x rotação motor (rpm)) / 9549

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João Dias7

Transmissões

03/2011

Conceitos Gerais

• Eficiência do sistema de transmissão completo:

• Para automóveis: 90% a 98%

• Para veículos comerciais: 80 a 95%

• Eficiência de Caixas de Câmbio:

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João Dias8

Transmissões

03/2011

Conceitos Gerais

• Raio de Rodagem Dinâmico(R) e circunferência do pneu (O):

• Raio do pneu com pressão média

• O = 2 π R

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João Dias9

Transmissões

03/2011

v

α

Desempenho do veículoonde:

α = ângulo de inclinação (rampa) da estrada

Ft

Ft = força trativa (aplicada no ponto de contato da roda motora)

Rp

Rp = resistência da rampa

RaCP

Ra = resistência aerodinâmica

Rr1

Rr2 Rr = resistência ao rolamentoCG = centro de gravidadeCP = centro de pressão

Considerando que o veículo se desloca a uma velocidade constante v, deve existir igualdade entre os esforços de tração e os esforços resistivos.

∑ ++== RrRaRpFrFt

CG

P

P = carga total (veículo + carga)

Função básica da transmissão

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João Dias10

Transmissões

03/2011

Conceitos Gerais

• Força de Tração:

• Força F gerada pelo conjunto de transmissão disponível nas rodas do veículo

F = torque motor x relação engren. x relação difer. x eficiência

Raio de rodagem do pneu

Fmax é obtido com a relação mais curta (ex. 1ra marcha)

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João Dias11

Transmissões

03/2011

Conceitos Gerais

• Exemplo – Força de tração máxima F max:

Page 12: [Apostila - UTF-PR] Curso de Especialização em Engenharia Automotiva - Módulo Transmissões I

João Dias12

Transmissões

03/2011

Conceitos Gerais

• Exemplo – Força de atrito máximo Ffmax (no eixo de tração):

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João Dias13

Transmissões

03/2011

Conceitos Gerais

• Exemplo – Esforço de tração máximo:

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João Dias14

Transmissões

03/2011

Conceitos Gerais

• Esforço de tração:

• Força de tração F necessária para vencer a soma de todas as resistências ao movimento

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João Dias15

Transmissões

03/2011

Conceitos Gerais

• Resistência do ar:

• Resistência oferecida pelo ar durante o movimento.

RA = Coeficiente de arrasto (Cd) x V² (km/h) x área frontal A (m²)

21

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João Dias16

Transmissões

03/2011

Conceitos Gerais

• Resistência de rolamento ou rodagem (N):

• Resistência devido a deformação dos pneus e superfície do piso no ponto de contato.

• Fr = Rm (resistência rolamento) (N/ton) x carga (ton)

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João Dias17

Transmissões

03/2011

Conceitos Gerais

• Gradiente:

• Resistência devido a inclinação da superfície da estrada.

• Grad = GCW (ton) x 98 x S

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João Dias18

Transmissões

03/2011

Conceitos Gerais

• Esforço tractivo total:

• Balanço de todas as forças envolvidas.

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João Dias19

Transmissões

03/2011

Aplicação da transmissão

Capacidade de partida em rampa (‘startability’):

STARTABILITY : “É o valor de rampa que o veículo tem capacidade de vencer partindo da condição de repouso”. Ou seja, a máxima rampa na qual o veículo estacionado consegue partir.

Para o cálculo do startabilityconsidera-se o veículo em 1a. Marcha e na condição de torque próximo da marcha lenta do motor, entre 800 a 1000 rpm. (Start orengagement torque).

α

v = 0

Torque de partida

1a. marcha

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João Dias20

Transmissões

03/2011

Aplicação da transmissão

Capacidade de subida em rampa (‘gradeability’):

α

v = constante

Torque máximo

1a. marcha

GRADEABILITY : “É o valor de rampa que o veículo tem capacidade de vencer mantendo uma velocidade constante numa dada marcha”. Éusualmente calculado para condição de torque máximo e potência máxima do motor.

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João Dias21

Transmissões

03/2011

Função básica da transmissãoForças Resistivas

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

Velocidade [km/h]

Forç

a [k

gf]

40%(22O)

30%

20%

10%

0%

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João Dias22

Transmissões

03/2011

0

1000

2000

3000

0 120Velocidade do veículo (km/h)

Forç

a tra

tiva

(kgf

) “ ideal ”

Função básica da transmissão

• Idealmente, deseja-se força em toda a faixa de velocidades do veículo.

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João Dias23

Transmissões

03/2011

Função básica da transmissão

Requisitos de desempenho

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

Velocidade [km/h]

Forç

a [k

gf]

40%(22O)

30%

20%

10%

0%

Rampa máxima

Velocidade máxima

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João Dias24

Transmissões

03/2011

Função básica da transmissão

• Considera-se satisfatória a condição de potência constante.

0

1000

2000

3000

0 120Velocidade do veículo (km/h)

Forç

a tra

tiva

(kgf

)

“ ideal ”

“ Satisfatória”

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João Dias25

Transmissões

03/2011

1 5 0

2 0 0

2 5 0

3 0 0

3 5 0

4 0 0

4 5 0

5 0 0

5 5 0

6 0 0

6 5 0

7 0 0

7 5 0

8 0 0

0 ,8 1 ,0 1 ,2 1 ,4 1 ,6 1 ,8 2 ,0 2 ,2 2 ,4 2 ,6 2 ,8 3 ,0-1 00-9 0-8 0-7 0-6 0-5 0-4 0-3 0-2 0-1 001 02 03 04 05 06 07 08 09 01 0 01 1 01 2 01 3 01 4 01 5 01 6 0

n min.

T T máx.n T máx

.

N N máx.n

Ne máx.

Função básica da transmissão

• Motores à combustão interna trabalham em uma faixa restrita de rotações e possuem curva característica de torque.

D12D380

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João Dias26

Transmissões

03/2011

Função básica da transmissão

• Conseqüentemente, caso uma transmissão não fosse usada, o veículo estaria muito limitado quanto à sua velocidade e força.

0

1000

2000

3000

0 120Velocidade do veículo (km/h)

Forç

a tra

tiva

(kgf

)

“ sem transmissão ”

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João Dias27

Transmissões

03/2011

0

1000

2000

3000

0 120Velocidade do veículo (km/h)

Forç

a tra

tiva

(kgf

) 1a. velocidade

5a. velocidade

2a. velocidade

3a. velocidade4a. velocidade

Função básica da transmissão

• A transmissão “amplia” a faixa de trabalho do motor e permite que o motor opere em condições adequadas (consumo, emissões, ruído).

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João Dias28

Transmissões

03/2011

Conceitos Gerais• Esforço de tração - gráfico:

• O gráfico de esforço de tração mostra uma função da velocidade ao trocar uma marcha. As engrenagens podem ser especificadas individualmente. No gráfico, certas inclinações podem ser também impressas. Elas mostram qual o esforço de tração exigido para mover o veículo a uma velocidade constante.

• As curvas vermelhas são as curvas de força de tração para as várias velocidades de engrenagem da caixa de câmbio. Cada curva representa a curva de torque multiplicada pela razão da engrenagem de caixa de câmbio correspondente, razão de redução de diferencial e o raio dos pneus.

• As linhas azuis mostram a inclinação (em porcentagem) que o veículo pode vencer em cada marcha. Em uma estrada plana (0% inclinação), as curvas de resistência representam só a soma do arrasto aerodinâmico e resistência ao rolamento

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João Dias29

Transmissões

03/2011

Conceitos Gerais• Esforço de tração - gráfico:

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João Dias30

Transmissões

03/2011

2A. M

arch

a

1A. M

arch

a

5A . Marc

ha

3A. M

archa

4A . Marc

ha

Aplicação da transmissão

Gráfico dente de serra (ou ‘split chart’):

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João Dias31

Transmissões

03/2011

Aplicação da transmissão

Gráfico de força trativa:

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

Velocidade [km/h]

Forç

a [k

gf]

40%

30%

20%

10%

0%5a marcha4a marcha

3a marcha

2a marcha

1a marcha

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João Dias32

Transmissões

03/2011

Dados:

it = 1a. 3.86

2a. 2.29

3a. 1.45

4a. 1.00

5a. 0.80

idif = 4.10

n max = 3600 rpm

n Tmax = 1800 rpm

rd = 0.350 m

tdift

máx

iiirdnv 856,115377,0max =⋅

⋅⋅

=

Veloc. Máx.

30 km/h

50 km/h

80 km/h

115 km/h

145 km/h

Aplicação da transmissão

Gráfico dente de serra (ou ‘split chart’):

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João Dias33

Transmissões

03/2011

Rotação de troca de marchas:

1−

⋅=t

tmáxtroca i

innt

2136 rpm

2280 rpm

2483 rpm

2880 rpm

it

2.29

1.45

1.00

0.80

RotaçãoTroca

1a.

2a.

3a.4a.

5a.

3.86

Aplicação da transmissão

Gráfico dente de serra (ou ‘split chart’):

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João Dias34

Transmissões

03/2011

Caixa de Câmbio

• Manual

• Automática

• CVT

• Automatizada / Robotizada

• Dual Clutch

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João Dias35

Transmissões

03/2011

Caixa de Câmbio - Manual

• Longitudinal

• Tração

• Propulsão

• Transversal

• 2 árvores

• 3 árvores

• 4 árvores

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João Dias36

Transmissões

03/2011

Caixa de Câmbio - Manual

Escolha entre 2 ou 3 árvores

Benchmarking

Disposição dos Pinhões

Escolha dos mancais

Entre-eixos primário x secundário

Comprimento da caixa de câmbio

Entre-eixos primário x diferencial

Entre-eixos secundário x diferencial

Implantação do diferencial

Cadeia de cotas - arquitetura

Lubrificação

Tipo de comando interno

Tipo do comando de embreagem

Tipo de juntas de semi-eixo

Pré disposição para 4x4

Page 37: [Apostila - UTF-PR] Curso de Especialização em Engenharia Automotiva - Módulo Transmissões I

João Dias37

Transmissões

03/2011

Caixa de Câmbio - Manual

2 eixos

Page 38: [Apostila - UTF-PR] Curso de Especialização em Engenharia Automotiva - Módulo Transmissões I

João Dias38

Transmissões

03/2011

Caixa de Câmbio - Manual

Mais compacta em comprimento porque os sincronizadores estão

repartidos sobre 2 árvores secundários

Árvore primário

3 eixos

Page 39: [Apostila - UTF-PR] Curso de Especialização em Engenharia Automotiva - Módulo Transmissões I

João Dias39

Transmissões

03/2011

Caixa de Câmbio - Manual

4 eixos

Arquitetura muito compacta em

comprimento devido ao fato de haver 3 árvores

secundários

Os 3 pinhões de ataque engrenam na coroa

Ex. Volvo para motores 6 cilindros

Page 40: [Apostila - UTF-PR] Curso de Especialização em Engenharia Automotiva - Módulo Transmissões I

João Dias40

Transmissões

03/2011

Impacto da posição do motor de partidaImpacto da posição do motor de partida

Comando de embreagemComando de embreagem Comando da caixaComando da caixa

Distância do soloDistância do solo

A posição do motor de partida é um dos

primeiros pontos a serem definidos no

projeto da caixa.Esta posição orienta a

escolha da configuração interna da caixa.

Caixa de Câmbio - Manual

Page 41: [Apostila - UTF-PR] Curso de Especialização em Engenharia Automotiva - Módulo Transmissões I

João Dias41

Transmissões

03/2011

Com performance equivalente, a escolha da caixa de câmbio com

2 ou 3 árvores é orientada por :

CUSTO COMPACTAÇÃO

Caixa de Câmbio - Manual

Page 42: [Apostila - UTF-PR] Curso de Especialização em Engenharia Automotiva - Módulo Transmissões I

João Dias42

Transmissões

03/2011

2 árvores2 árvores

Pontos + :• Massa (1 só árvore secundário)• Custo• Acústica• Escalonamento

Pontos - :• Comprimento (todas as marchas em um só eixo)

Caixa de Câmbio - Manual

Page 43: [Apostila - UTF-PR] Curso de Especialização em Engenharia Automotiva - Módulo Transmissões I

João Dias43

Transmissões

03/2011

3 árvores3 árvores

Pontos + :• comprimento (sincronizadores repartidos em 2 árvores)

Pontos - :• Custo• Massa• Acústica• proximidade dos sincronizadores sobre a linha secundária• escalonamento mais difícil

Caixa de Câmbio - Manual

Page 44: [Apostila - UTF-PR] Curso de Especialização em Engenharia Automotiva - Módulo Transmissões I

João Dias44

Transmissões

03/2011

Proximidade dos sincronizadores sobre

a linha secundária

Caixa de Câmbio - Manual

Page 45: [Apostila - UTF-PR] Curso de Especialização em Engenharia Automotiva - Módulo Transmissões I

João Dias45

Transmissões

03/2011

Arquitetura clássica e interessante do ponto de vista de integração

no veículo

Caixa de Câmbio – Manual (pinhão 1ra.)

Page 46: [Apostila - UTF-PR] Curso de Especialização em Engenharia Automotiva - Módulo Transmissões I

João Dias46

Transmissões

03/2011

Pinhão de 1ra marcha na extremidade do carter de

mecanismo

Pinhão de 1ra marcha na extremidade do carter de

mecanismo

Em princípio limitado aoconceito com 3 árvores

Caixa de Câmbio – Manual (pinhão 1ra)

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João Dias47

Transmissões

03/2011

sincronizada

Sobre árvoreintermediário

sincronizada

Sobre árvoreintermediário

Sincronizada

Sobre árvoresecundário

Sincronizada

Sobre árvoresecundário

Sem sincroSem sincroCom freioCom freio

Caixa de Câmbio – Manual (marcha a ré)

Page 48: [Apostila - UTF-PR] Curso de Especialização em Engenharia Automotiva - Módulo Transmissões I

João Dias48

Transmissões

03/2011

Entre eixos P / SEntre eixos P / S

+ :• Otimização do diâmetro dos eixos• Permite sincronizadores de diâmetro maiores• Permite otimizar a largura do dente e minimizar a fecha dos eixos• Permite implantar rolamento de diâmetro maiores

- :• desvantagem de consumo de material, com custo maior• Pinhões maiores, caixa menos compacta• Massa e inércia de sincronização maiores

Escolha de um entre eixos grande

Caixa de Câmbio - Manual

Page 49: [Apostila - UTF-PR] Curso de Especialização em Engenharia Automotiva - Módulo Transmissões I

João Dias49

Transmissões

03/2011

Rolamento de esferasRolamento de esferas

+ :• Pouco arrasto e tensões

- :• Volume radial importante• custo (a ISO capacidade, o rolamento de esferas é mais caro que o rolamento cônico)

Caixa de Câmbio - Manual

Page 50: [Apostila - UTF-PR] Curso de Especialização em Engenharia Automotiva - Módulo Transmissões I

João Dias50

Transmissões

03/2011

Rolamento de rolos cônicosRolamento de rolos cônicos

+• Rolamento compacto• Montagem simplificada• custo a ISO capacidade -25% que rolamento de esferas

-• arrasto• necessidade de pré-tensão

Caixa de Câmbio - Manual

Page 51: [Apostila - UTF-PR] Curso de Especialização em Engenharia Automotiva - Módulo Transmissões I

João Dias51

Transmissões

03/2011

A escolha do rolamentopode impactar o entre eixos

da caixa de câmbio

Ex. :• mancal muito fraco

• proximidade com o colar de embreagem

Caixa de Câmbio - Manual

Page 52: [Apostila - UTF-PR] Curso de Especialização em Engenharia Automotiva - Módulo Transmissões I

João Dias52

Transmissões

03/2011

Escolha dos rolamentos – P e SEscolha dos rolamentos – P e S

Caixa de Câmbio - Manual

Para caixas com torque a transmitir <150 Nm utiliza-se geralmente rolamentos de esfera ou rolos cilíndricos para

as duas linhas de eixos

Page 53: [Apostila - UTF-PR] Curso de Especialização em Engenharia Automotiva - Módulo Transmissões I

João Dias53

Transmissões

03/2011

Escolha dos rolamentos – P e SEscolha dos rolamentos – P e SPara caixas com torque entre 150 et 300 Nm, utiliza-se geralmenterolamentos de esfera - rolos cilíndricos ou esfera-esfera sobre o

primário associado a rolamentos cônicos sobre o secundário

Caixa de Câmbio - Manual

Page 54: [Apostila - UTF-PR] Curso de Especialização em Engenharia Automotiva - Módulo Transmissões I

João Dias54

Transmissões

03/2011

Escolha de rolamentos – P e SEscolha de rolamentos – P e S

Para caixas com capacidade de torque > 300 Nm, utiliza-se tão somente rolamentos de rolos cônicos

sobre todos os eixos devido ao volume radial.

Caixa de Câmbio - Manual

Page 55: [Apostila - UTF-PR] Curso de Especialização em Engenharia Automotiva - Módulo Transmissões I

João Dias55

Transmissões

03/2011

Rolamentos – linha do diferencialRolamentos – linha do diferencial

Para caixas comtorque < 120 Nm épossível montar

rolamentos de esfera– rolos cilíndricos

Caixa de Câmbio - Manual

Page 56: [Apostila - UTF-PR] Curso de Especialização em Engenharia Automotiva - Módulo Transmissões I

João Dias56

Transmissões

03/2011

Rolamentos – linha do diferencialRolamentos – linha do diferencial

Para caixos com até 150 Nm utiliza-se montagem

com rolamentos de esfera - esfera

Caixa de Câmbio - Manual

Page 57: [Apostila - UTF-PR] Curso de Especialização em Engenharia Automotiva - Módulo Transmissões I

João Dias57

Transmissões

03/2011

Rolamentos – linha do diferencialRolamentos – linha do diferencial

Para caixas com torque >150 Nm é montado

somente rolamento de rolos cônicos

Caixa de Câmbio - Manual

Page 58: [Apostila - UTF-PR] Curso de Especialização em Engenharia Automotiva - Módulo Transmissões I

João Dias58

Transmissões

03/2011

Grandes impactos pelo volume destinado à

embreagem

Entre eixos primário- diferencial

Caixa de Câmbio - Manual

Page 59: [Apostila - UTF-PR] Curso de Especialização em Engenharia Automotiva - Módulo Transmissões I

João Dias59

Transmissões

03/2011

Primário - DiferencialPrimário - Diferencial

Volume embreagem

Posição da carcaçado diferencial

Diâmetro do rolamentodireito do diferencial

Caixa de Câmbio - Manual

Proximidade da juntasemi-eixo com o

carter

Page 60: [Apostila - UTF-PR] Curso de Especialização em Engenharia Automotiva - Módulo Transmissões I

João Dias60

Transmissões

03/2011

Definição do comprimento da caixa segundo o empilhamento axial dos pinhões

Definição do comprimento da caixa segundo o empilhamento axial dos pinhões

Proximidade de 2 pinhões ou pinhão – garra sobre 2 linhasdiferentes: 1.5

Folga entre 2 pinhões loucos sobre a mesma linha com um peçaintermediária: 1

Folga entre 2 pinhões loucosapoiados: 0.5

Recobrimento puro : 1.5

Caixa de Câmbio - Manual

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João Dias61

Transmissões

03/2011

Lubrificação por centrifugaçãoLubrificação por centrifugação

Formas naturais defletor

Caixa de Câmbio - Manual

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João Dias62

Transmissões

03/2011

Boîte JTrajeto de óleo

Canal de alimentação

defletor

Caixa de Câmbio - Manual

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João Dias63

Transmissões

03/2011

Comando externo a barra – saída inferiorComando externo a barra – saída inferior

+• comando externo simples (monobarra)• Custo reduzido

-• Performance limitada do comando interno e externo

Caixa de Câmbio - Manual

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João Dias64

Transmissões

03/2011

Comando a cabo – saída superiorComando a cabo – saída superior

2 tipos : vertical e horizontal

Arquiteturaveículo Legislação

Passagem de barra sobo painel não autorizada

Adaptação saída superior

Caixa de Câmbio - Manual

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João Dias65

Transmissões

03/2011

Comando a cabo – saída alta verticalComando a cabo – saída alta vertical

+ :• Confiabilidade, sem estanqueidade na parte baixa• Custo (difícil em versão a barra)• Rigidez (comando externo a cabo)• Instalação do comando a cabo

- :• Custo (comando externo a cabo)• NVH média e alta frequência

Caixa de Câmbio - Manual

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João Dias66

Transmissões

03/2011

Comando a cabo – saída alta horizontalComando a cabo – saída alta horizontal

+ :• Confiabilidade, sem estanqueidade na parte baixa• Custo• NVH alta frequência• Fluidez

- :• Instalação

Proximidade da alavanca de câmbio com o suporte do GMP

Orientação dos cabos – raios de curvatura dos cabos

Caixa de Câmbio - Manual

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João Dias67

Transmissões

03/2011

Comandos internos modularesComandos internos modulares

+ :• Facilidade de montagem na fábrica da caixa• Facilidade no pós-venda• Facilidade para eventual robotização

- :• Custo

Caixa de Câmbio - Manual

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João Dias68

Transmissões

03/2011

Comandos internos montados na caixaComandos internos montados na caixa

+ :• Custo

- :• Montagem na fábrica da caixa de câmbio mais delicada• Intervenção complicada no pós-venda

Caixa de Câmbio - Manual

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João Dias69

Transmissões

03/2011

Comando de embreagem a caboComando de embreagem a cabo

+ :• conceito econômico

- :• rendimento medíocre• instalação ( garfo em chapa)

Tamanho do cárter de embreagem é função do deslocamento do garfo

Caixa de Câmbio - Manual

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João Dias70

Transmissões

03/2011

Comando hidráulico – pistão fixo no carterComando hidráulico – pistão fixo no carter

+ :• permite instalar o conjunto colar/garfo do comando a cabo• melhor performance comparando-se com o comando a cabo

- :• custo elevado• Instalação

volume importante necessário para fixaro acionamento no cárter

O pistão de acionamento éfixo no cárter de embreagem e age diretamente sobre o garfo

O pistão de acionamento éfixo no cárter de embreagem e age diretamente sobre o garfo

Caixa de Câmbio - Manual

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João Dias71

Transmissões

03/2011

Comando hidráulico com pistão concêntricoComando hidráulico com pistão concêntrico

+ :• Rendimento de bom nível• Custo menor com relação aoexemplo anterior• compacto, permite otimizar o cárter de embreagem• instalação: possível na versão2 ou 3 eixos

O acionamento está incorporado na função « colar »O acionamento está incorporado na função « colar »

- :• Fragilidade do sistema• Implantação delicada

Caixa de Câmbio - Manual

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João Dias72

Transmissões

03/2011

Caixa de Câmbio – Manual - Pesados

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João Dias73

Transmissões

03/2011

Caixa de Câmbio Volvo – Principais partes• Alojamento da embreagem

(C) - Este alojamento liga a caixa de câmbio ao motor e protege a embreagem.

• Grupo Desmultiplicador (S) -O grupo desmultiplicador divide as marchas possibilitando o usode marchas altas e baixas(Split).

• Caixa Básica (B) - A caixabásica possui engrenagens de marchas básicas, engrenagemdas marchas reduzidas e engrenagens das marchas à ré.

• Grupo Redutor (R) - O gruporedutor é composto por um conjunto de engrenagensplanetárias que dobram o número de marchas da caixabásica (B).

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João Dias74

Transmissões

03/2011

Caixa Básica

• Eixo de entrada (1)

• Eixo principal (2)

• Eixo intermediário (3)

• Eixo da ré (4)

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João Dias75

Transmissões

03/2011

Grupo Redutor• Grupo redutor de duas velocidades.

– Grupo Redutor Alto

– Grupo Redutor Baixo

• Com o grupo redutor, as engrenagensbásicas da caixa de câmbio são duplicadas, atendendo as exigências de um caminhãomoderno.

• O grupo redutor é constituído por um sistema planetário que transmite a potênciado eixo principal diretamente para as engrenagens de acionamento:

1. Engrenagem Satélite

2. Engrenagem Anelar

3. Anel de Engate

4. Engrenagem Solar

5. Suporte de Planetários

As mudanças no grupo redutor são feitasatravés de um cilindro pneumático (6)

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João Dias76

Transmissões

03/2011

Caixa Volvo – VT2214B

vídeo

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João Dias77

Transmissões

03/2011

MECÂNICA

HIDRÁULICA

ELETRÔNICA

Caixa de Câmbio - Automática

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João Dias78

Transmissões

03/2011

FunçõesAssegurar várias relações de velocidade incluindo marcha a réTransmistir o torque de acordo com a marcha engatadaCompatibilidade com as faixas de regime motor

VantagensCapacidade de torque elevada

Cinemática compatível com a lógica da demultiplicação

Inércia com relação às marchas

Torque ininterrupto

Caixa de Câmbio - Automática

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João Dias79

Transmissões

03/2011

Caixa de Câmbio - Automática

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João Dias80

Transmissões

03/2011

Conversor de TorqueConversor de Torque

Conversor turbina reator impulsor= + +

Caixa de Câmbio - Automática

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João Dias81

Transmissões

03/2011

Caixa de Câmbio - Automática

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João Dias82

Transmissões

03/2011

Princípo de funcionamento: impulsor e turbinaPrincípo de funcionamento: impulsor e turbina

Caixa de Câmbio - Automática

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João Dias83

Transmissões

03/2011

Impulsor e turbinaImpulsor e turbina

impulsor turbina

Caixa de Câmbio - Automática

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João Dias84

Transmissões

03/2011

Forte diferença de velocidade

Média diferença de velocidade

Pequena diferençade velocidade

Caixa de Câmbio - Automática

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João Dias85

Transmissões

03/2011

ReatorReator

Reator = defletor posicionado entre o impulsor e a turbina

1ra. função: reorientar os filetesde óleo para nãoparar o impulsor

2da. função: aumentar o torque do motor. De fato, na saída do reator háainda energia e estaajuda também na rotação do impulsor

Caixa de Câmbio - Automática

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João Dias86

Transmissões

03/2011

ReatorReator

Reator = defletor posicionado entre o impulsor e a turbina

Caixa de Câmbio - Automática

O estator fica no centro do conversor de torque e sua função éredirecionar o fluido hidráulico retornando da turbina antes de encontrar o impulsor novamente. Isto aumenta substancialmente a eficiência do conversor de torque.

Note o estriado que é conectado a um sistema de embreagem unidirecional no interior do estator

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João Dias87

Transmissões

03/2011

Conversor de torque: cálculosConversor de torque: cálculos

AL4054D

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50% 55% 60% 65% 70% 75% 80% 85% 90% 95% 100%

200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200

Point de couplage

Rapport de vitesse (i)

Rapport de

couple (K)

Glissement 100% 0%

K R Y

ΔV entre T et I

ηT/ηI

rendement (R)

Invariant (Y)

g e se

x 100=−ω ωω

CeCsK =

R Csx sCex e

=ωω

Y = eCeω

Coupleur

converssor

Ganho do reator

Ponto de parada

Ponto de torque

Coeficiente multiplicadorde torque:

Deslizamento:

Rendimento:

Invariante :

Caixa de Câmbio - Automática

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João Dias88

Transmissões

03/2011

34

5

2

1

a

b

AL4012D

Função Lock Up : melhoria do rendimento global da caixa automáticaeliminando as perdas devido ao patinamanto do converssor (embreamentomecânico do motor com o eixo de entrada da caixa)

Função Lock Up : melhoria do rendimento global da caixa automáticaeliminando as perdas devido ao patinamanto do converssor (embreamentomecânico do motor com o eixo de entrada da caixa)

Conversor desacoplado

AL4013D

Conversor acoplado

acionamentohidráulico

Caixa de Câmbio - Automática

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João Dias89

Transmissões

03/2011

Lock Up : vista detalhadaLock Up : vista detalhada

componentes

estanqueidade

Disco / guarnição

comranhuras

Conjunto embreagem(lock-up)

Caixa de Câmbio - Automática

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João Dias90

Transmissões

03/2011

O trem planetário:O trem planetário:

Caixa de Câmbio - Automática

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João Dias91

Transmissões

03/2011

Do trem simples ao com várias relaçõesDo trem simples ao com várias relaçõesCaixa de Câmbio - Automática

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João Dias92

Transmissões

03/2011

Do trem simples ao com várias relaçõesDo trem simples ao com várias relações

DP0 : 4 marchas, trem Simpson II

Caixa de Câmbio - Automática

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João Dias93

Transmissões

03/2011

Condições: Exemplo : condições de engrenamento para o 1ro. satélite

Condições: Exemplo : condições de engrenamento para o 1ro. satélite

1

2

3

1 : planetário2 : Satélite3 : coroa

D3 = D1 + 2.D2

Z3 = Z1 + 2.Z2

Caixa de Câmbio - Automática

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João Dias94

Transmissões

03/2011

Trem simplesTrem simples

satélite

planetário

coroa

Caixa de Câmbio - Automática

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João Dias95

Transmissões

03/2011

Trem duploTrem duplo

Caixa de Câmbio - Automática

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João Dias96

Transmissões

03/2011

Trem epicicloidal duploTrem epicicloidal duplo

Satélite

planetário

Coroa

Caixa de Câmbio - Automática

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João Dias97

Transmissões

03/2011

Os receptores se dividem em 3 famílias :as embreagens para tornar o elemento do trem planetário

solidário ao motor

os freios para tornar os elementos do trem planetáriosolidários aos cárter

rodas livres (função de freio unidirecional)

Os receptores tem por função liberar ou bloquear os elementos do trem planetário

Sempre estarão acionados 2

receptores

Caixa de Câmbio - Automática

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João Dias98

Transmissões

03/2011

Receptores DP0 4 marchas (Renault)

E1 E2 F1 F2 F3

1

2

3

4

3ème hydraulique refuge

D

1ème imposée

2ème imposée

3ème imposée bouton

P

R

N

Caixa de Câmbio - Automática

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João Dias99

Transmissões

03/2011

Embreagens

Ex : E1 et E2 de TA96

Embreagens

Ex : E1 et E2 de TA96

AL4062P

Etanchéité

E1

Plateau d'appui

Equilibrage

JointJonc

P1

E2Ressortsde rappel

Contrepiston

Chambre decompensation

ClocheMAV-MAR

Contrepiston

Jonc

Chambre decompensation

Denture externemoteur

Arbred'entrée

Liaisonavec PS1

Rondelleplate

Rondelleondulée

JoncAlimentationE1

AlimentationE2Joint

torique

Piston

Butée

Jonc

Cloche MAV

Cloche d'entréede mouvement

Denture internemoteur

Plateaud'appui

Butées à aiguilles

Piston

Etanchéité

Bagues lisses en régul.

Ressortsde rappel

Caixa de Câmbio - Automática

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João Dias100

Transmissões

03/2011

realização das embreagens (discos)realização das embreagens (discos)

Caixa de Câmbio - Automática

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João Dias101

Transmissões

03/2011

sino Colar do diafragma

Caixa de Câmbio - Automática

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João Dias102

Transmissões

03/2011

EmbreagensEmbreagens

Caixa de Câmbio - Automática

discos pistão

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João Dias103

Transmissões

03/2011

EmbreagensEmbreagens

Linha de árvores (conjunto)

Caixa de Câmbio - Automática

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João Dias104

Transmissões

03/2011

EmbreagensEmbreagens

Linha trem duplo sub-conjunto

Linha trem simples sub-conjunto

Caixa de Câmbio - Automática

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João Dias105

Transmissões

03/2011

Réalisation des embrayagesRéalisation des embrayages

Árvore planetário curto

Árvore de entrada

Caixa de Câmbio - Automática

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João Dias106

Transmissões

03/2011

Freios multidiscos:Ex : F1 da DP0 (Renault)

Freios multidiscos:Ex : F1 da DP0 (Renault)

AL4068P

P1

Piston

Carter BVA

Dentureinterne

Plateaud'appui

Ressortsde rappel

Dentureexterne

Funcionamentosemelhante às embreagens

Caixa de Câmbio - Automática

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João Dias107

Transmissões

03/2011

Receptores:

Freios de banda- Simples ou duplos para dobrar a

capacidade de torque transmitido do mesmo volume.

Ex : F2 et F3 de DP0

Receptores:

Freios de banda- Simples ou duplos para dobrar a

capacidade de torque transmitido do mesmo volume.

Ex : F2 et F3 de DP0

A banda é uma guarnição que age diretamente sobre uma parte móvel ligada ao elemento que se quer bloquear: um tambor

AL4069P

Couvercle

Piston

Cale deréglage

Joncd'arrêt

Jointtorique

Tige mobiled'actionnement

Ressortsde rappel

Vis "point fixe"de réaction

(non réglable)

Caixa de Câmbio - Automática

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João Dias108

Transmissões

03/2011

Caixa de Câmbio - Automática

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João Dias109

Transmissões

03/2011

Freio de banda

Caixa de Câmbio - Automática

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João Dias110

Transmissões

03/2011

Função do freio de parkingPermitir a imobilização do veículo pelo bloqueio mecânico da transmissão quandoa alavanca de seleção está na posição P pois não há ligação mecãnica entre o motor e a BV (ligação « hidráulica »)

Função do freio de parkingPermitir a imobilização do veículo pelo bloqueio mecânico da transmissão quandoa alavanca de seleção está na posição P pois não há ligação mecãnica entre o motor e a BV (ligação « hidráulica »)

AL4039D

Etrier à galets

Levier de parc

Bouchon M16x1,5

Vis RLX M16x1-16 (2 fois)Biellette

Roue de parc

Ressortde rappel

Doigtde parc

Palier axesecteur billage

M16x1,5

Levier desélection

Axe decommande

ContacteurmultifonctionFreio de parking =

elemento de

segurança: o freio deve

ser irreversível.

Caixa de Câmbio - Automática

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João Dias111

Transmissões

03/2011

freio de parkingfreio de parking

Ressort RCame

Secteur cranté

Lame debillage

Vis RLX épauléeM16x1-23 CDQ 6,8

AL4040D

Caixa de Câmbio - Automática