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Realização: Parceria:
Curso de Especialização em Engenharia Automotiva
Módulo: Transmissões
João Dias2
Transmissões
03/2011
CVT (Continuous Variable Transmission)
• Com a tecnologia CVT o torque do motor é transmitido a uma polia motriz ligada a uma polia movida geralmente por uma correia em aço, obtendo infinitas relações de transmissão ajustando simultaneamente os diâmetros das 2 polias.
• Não há ruptura do torque transmitido e o cliente não sente a troca de marchas dando uma sensação agradável de condução.
• Consumo: tende a ser mais econômico que um veículo com caixa de câmbio manual.
• Este princípio permite que um grande número de relações de marchas, limitado pelas aberturas mínima e máxima, seja feito por meio da variação dos diâmetros efetivos das polias primária e secundária.
• A variação contínua das relações elimina os trancos nas mudanças permitindo uma condução mais confortável.
João Dias3
Transmissões
03/2011
CVT (Continuous Variable Transmission)
• 2 tipos de CVT:
– Com conversor de torque (ex. Nissan/Renault)
– Com embreagem
• seca, úmida ou magnética (ex. Honda Fit)
João Dias4
Transmissões
03/2011
CVT (Continuous Variable Transmission)
Variador e Correia de CVT – Fonte NISSAN
João Dias5
Transmissões
03/2011
• Definições técnicas caixa Jatco (Nissan/Renault):
– Torque máximo: 195 Nm
– Peso FK0: 92 kg
• Fontes de perda de eficiência (aumento de consumo);
– Bomba de óleo : pressão de funcionamento de 50 a 70 bar
– Distribuidor hidráulico : funciona com altas pressões de trabalho
– Correia: atrito, esforço aplicado
– Conversor de torque
Caixa de Câmbio – CVT - Exemplo
João Dias6
Transmissões
03/2011
Modelo 3DEsquema AP / AS / Dif.
João Dias7
Transmissões
03/2011
Secção FK0
João Dias8
Transmissões
03/2011
Vista traseira sem tampa:
João Dias9
Transmissões
03/2011
CVT - Esquema de funcionamento
Caixa Jatco - Fonte NISSAN
João Dias10
Transmissões
03/2011
CVT - Conversor de Torque (Nissan)• O conversor de torque num CVT tem a mesma função de um conversor utilizado em caixas de câmbio automáticas convencionais. Permite o acoplamento e a transferência de torque do motor à polia primária e também é responsável por movimentar a corrente da bomba de óleo.
João Dias11
Transmissões
03/2011
CVT - Bomba de óleo• A bomba de óleo fornece a pressão de óleo suficiente para o funcionamento e a lubrificação do CVT. Esta pressão é superior à de uma caixa manual convencional, uma vez que deve ser suficientemente alta para manter a tensão da correia de transmissão e suportar o torque do motor.
João Dias12
Transmissões
03/2011
CVT - Inversor• O inversor consiste em um sistema de Trem Epicicloidal simples também chamado de trem planetário, uma embreagem, um freio e éutilizado para alternar entre marcha à frente e marcha à ré.
João Dias13
Transmissões
03/2011
CVT - Embreagem e Freio• A embreagem e o freio do CVT são do tipo multi-discos. Uma das eletroválvulas distribui a pressão de óleo na face traseira do pistão. Por meio da aplicação progressiva da força do pistão sobre o disco inicial, o bloqueio e a liberação dos discos de acionamento ocorrem de forma suave evitando trancos.
João Dias14
Transmissões
03/2011
CVT - Correia Metálica• A correia metálica possui aproximadamente 400 elos metálicos e 02 cintas metálicas cada uma com 12 camadas.
Mesmo ângulo dos discos daspolias variáveis
João Dias15
Transmissões
03/2011
CVT - Correia Metálica• A correia metálica transfere a potência por meio da força de compressão das faces das polias. A pressão hidráulica é transmitida às polias e as faces dos discos destas acionam os elos.
• Quando o elo é firmemente mantido entre as polias, é produzida uma força de fricção e o elo é elevado na direção de rotação da polia. Um dos elos é pressionado contra o elo seguinte que comprime a peça adjacente assim sucessivamente transferindo a potência solicitada,
João Dias16
Transmissões
03/2011
Correia metálica
Caixa de Câmbio - CVT
João Dias17
Transmissões
03/2011
CVT - Correia Metálica
João Dias18
Transmissões
03/2011
CVT - Polias (Variador de Relações)• O conjunto do variador de relações possui uma polia primária e uma polia secundária. A polia primária é a polia principal, pois é a que recebe o torque do motor. A polia secundária é a polia de acionamento, a que transfere a potências às rodas motrizes.
João Dias19
Transmissões
03/2011
CVT - Polias (Variador de Relações)
João Dias20
Transmissões
03/2011
CVT - ECU (Electronic Control Unit)
João Dias21
Transmissões
03/2011
CVT - Pressão do Fluído Hidráulico
João Dias22
Transmissões
03/2011
CVT - Relações Virtuais• Assim como nas caixas de câmbio automatizadas, dupla-embreagem e caixas de câmbio automáticas, no CVT também é possível efetuar mudanças de relações manualmente. Quando posicionada a alavanca de mudanças na posição M (manual), o condutor dispões de cinco a oito relações pré-definidas.
João Dias23
Transmissões
03/2011
CVT - Relações Virtuais
João Dias24
Transmissões
03/2011
Exemplo de CVT Audi Multitronic
Corrente
CVT – Multitronic (AUDI)
João Dias25
Transmissões
03/2011
CVT – Multitronic (AUDI) - Inovações
• substituição da correia metálica por uma corrente específica
• desacoplamento do circuito hidráulico de fechamento das polias
• embreagem multi-disco concêntrica
• um atuador de torque que regula diretamente a pressão de fechamento das polias
• bomba de óleo com baixa vazão intersticial.
João Dias26
Transmissões
03/2011
CVT – Multitronic – Corrente Metálica• A corrente oferece uma superior capacidade de transmissão de torque, um melhor rendimento e permite um raio de enrolamento inferior ao de uma correia metálica. A corrente é composta de 75 eixos e 1025 elos dispostos em fileiras de 13 e 14 elos por uma largura de 37mm.
• Para garantir um deslocamento o mais silencioso possível da correia, são utilizados elos de dois comprimentos diferentes.
João Dias27
Transmissões
03/2011
CVT – Multitronic – Corrente Metálica
João Dias28
Transmissões
03/2011
CVT – Correia x Corrente
João Dias29
Transmissões
03/2011
• I-Shift é nome comercial das transmissões automatizadas Volvo.
Caixa de Câmbio - Automatizada
João Dias30
Transmissões
03/2011
• Transmissões Automáticas:
– São transmissões baseadas no sistema de planetárias múltiplas e embreagens atuadas hidraulicamente;
– Normalmente utilizam conversores de torque no acoplamento com o motor;
– Exemplos: transmissões Volvo Powertronic, ZF Ecomat, Voith Turbo, Allison.
Caixa de Câmbio - Automatizada
João Dias31
Transmissões
03/2011
• Transmissões Automatizadas:
– São transmissões com os mesmos conceitos de construção de caixas manuais: com eixo de entrada, eixo principal, contra-eixo, eixo de saída;
– Normalmente utilizam embreagens convencionais;
– Exemplos: transmissões Volvo I-Shift, ZF AS Tronic, Scania Opticruise.
Caixa de Câmbio - Automatizada
João Dias32
Transmissões
03/2011
• Vantagens das Transmissões Automáticas sobre as Automatizadas
– Permitem deslocamentos baixas velocidades com elevado torque, sem solavancos, e sem desgaste de embreagem;
– São mais adequadas em aplicações com muitas paradas:
• Ônibus urbano;
• Caminhões de lixo.
Caixa de Câmbio - Automatizada
João Dias33
Transmissões
03/2011
• Vantagens das Transmissões Automatizadas sobre as Automáticas.
– São mais leves;
– São de construção mais simples;
– São mais baratas;
– Menor consumo de combustível.
Caixa de Câmbio - Automatizada
João Dias34
Transmissões
03/2011
Transmissões Automatizadas Volvo - Histórico• 2002: Nasce a primeira I-Shift, a
AMT-B;
• Não foi baseada em uma transmissão manual já existente;
• Otimizada para aplicações de caminhões rodoviários até 44 toneladas;
• 2007: Nasce a I-Shift, a AMT-C
Caixa de Câmbio - Automatizada
João Dias35
Transmissões
03/2011
• Inovações
– Aumento de capacidade de torque, para atender motores de até 16 litros;
– Aumento da capacidade de carga;
– Maior gama de aplicações.
Caixa de Câmbio - Automatizada
João Dias36
Transmissões
03/2011
• Redução do consumo de combustível.
– Menos perdas por atrito;
– Algoritmo avançado de estratégia de troca de marcha;
• Funções avançadas de economia de combustível: Ecoroll, SmartCruise Control;
• Menos trocas de marchas;
• Marcha de arrancada de acordo com a necessidade;
• Trocas de marcha mais rápidas.
Caixa de Câmbio - Automatizada
João Dias37
Transmissões
03/2011
• Menor desgaste embreagem;
• Menor de desgaste dos freios;
• Redução do peso;
– 271 kg contra 334 kg de uma transmissão VT2214B;
• Redução do nível de ruído;
– Dentes helicoidais no grupo redutor;
• Facilidade de condução;
• Proteção do trem de força.
Caixa de Câmbio - Automatizada
João Dias38
Transmissões
03/2011
ComponentesPrincipais
João Dias39
Transmissões
03/2011
Alavanca de Mudanças
• A: GECU, Gearshift ECU.
• B: Alavanca.
Posições:
R - Marcha a ré
N - Neutro
A - Modo Automático
M - Modo Manual
L - Modo de Segurança
João Dias40
Transmissões
03/2011
Alavanca de Mudanças
• Modos de Condução:
– Econômico: posição padrão
– Performance: aumenta as rotações de troca.
• O modo de condução não tem influência no desempenho do motor.
João Dias41
Transmissões
03/2011
Sistema de Embreagem
Consiste de uma unidade de controle e um atuador concêntrico, com sensor de posicionamento.
Sistema é puramente eletro-pneumático.
Unidade de controle
Atuador concêntri
Sensorde posicionamen
c
João Dias42
Transmissões
03/2011
Sistema de Transmissão
ComponentesPrincipais
Grupo redutor (Range).
Caixa básica não sincronizada
Unidade de Controle Integrada
Freio do contra-eixoGrupo desmultiplicador(split) sincronizado.
João Dias43
Transmissões
03/2011
Sistema de Transmissão
Corte
João Dias44
Transmissões
03/2011
Sistema de Transmissão
Engrenamentos
LS HS 3 2 1 R Range (HR/LR)
João Dias45
Transmissões
03/2011
Sistema de Transmissão
Fluxo de Força
João Dias46
Transmissões
03/2011
SENTIDOS
ConhecimentoPrévio
Softwares,
Datasets,
Parâmetros
SENSORES
Externos: velocidade do motor, velocidade das rodas, posição dos pedais
Internos: posição dos garfos, velocidade do contra-eixo.
Mudar da 12ª para a 11ª marcha.
Analogia com o Cérebro Humano –unidade de controle
Informações
Informações
Decisão
João Dias47
Transmissões
03/2011
Estratégia de Troca
• Baseada em parâmetros como inclinação, peso do veículo, posição do pedal do acelerador
• Tem como objetivo maximizar a performance e reduzir o consumo de combustível:
– Se não é necessário arrancar em primeira marcha, uma marcha mais alta é usada para economizar combustível.
– Se é possível “pular” marchas, isso é feito. Tanto na aceleração quanto na desaceleração.
João Dias48
Transmissões
03/2011
Troca de Marchas
Seqüência de acontecimentos típica
• Torque do motor é limitado;• Embreagem é acionada;• Transmissão vai para a posição neutra;• Velocidade do motor é reduzida;• Embreagem é liberada até o ponto de escorregamento;• Quando ocorre a sincronização acontece o acoplamento;• Embreagem e torque do motor são liberados.
Tempo total transcorrido: 1 segundo.
João Dias49
Transmissões
03/2011
E o Futuro?
• Aumentar a gama de aplicações
– Ônibus Urbano;
– Mineração;
– Aplicações com tomada de forças de alta potência: caminhões betoneiras.
• Reduzir ainda mais o consumo de combustível;
• Utilização em sistemas híbridos: Diesel + Elétrico.
