Realização: Parceria:
Curso de Especialização em Engenharia Automotiva
Módulo: Transmissões
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
João Dias3
Transmissões
03/2011
Caixa de Câmbio – Dual Clutch
João Dias4
Transmissões
03/2011
Caixa de Câmbio – Dual Clutch
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
João Dias6
Transmissões
03/2011
Caixa de Câmbio – Dual Clutch
João Dias7
Transmissões
03/2011
Caixa de Câmbio – Dual Clutch – BMW M3
João Dias8
Transmissões
03/2011
• Dentes Retos – Marcha ré
• Dentes Helicoidais
– Pinhão fixo / pinhão louco
Engrenagens
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
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
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
João Dias12
Transmissões
03/2011
Engrenagens - escalonamento
• Geométrico: mais comum em veículos comercias pesados
• Progressivo: fortemente utilizado em carros de passeio
João Dias13
Transmissões
03/2011
Passo (p)
Diâmetro (d)
Dentes (Z)
zdp ×
=π
Engrenagens
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
João Dias15
Transmissões
03/2011
« Bombado »« Bombado »
Correção do perfil : Cα Correção da hélice : Cβ
Engrenagens – Correção de perfil dente
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
João Dias17
Transmissões
03/2011
USINAGEM
SHAVING
TRAT. TÉRMICO
RETÍFICA OU HONING
JATO DE GRANALHA
FOSFATO
Engrenagens - Acabamento
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
João Dias19
Transmissões
03/2011
Direção de avanço
Engrenagens – Usinagem (fresa)
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
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
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
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
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
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
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
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
João Dias28
Transmissões
03/2011
Fluxo de força
João Dias29
Transmissões
03/2011
Pinhãolouco
Pinhãolouco
sincronizadorsincronizador LuvaLuva cubocubo Armamento: junta e molas
Armamento: junta e molas
BORG-WARNERBORG-WARNER
Sincronização
João Dias30
Transmissões
03/2011
BORG-WARNERBORG-WARNER
PinhãoPinhão
Superfíciescônicas
Superfíciescônicas
cubocubo
luvaluva
sincronizadorsincronizador
Sincronização
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
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
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
João Dias34
Transmissões
03/2011
Contato anel / pinhão
Contato anel / pinhãoContato trava
/anelContato trava
/anel
Sincronização - Armamento
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
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
João Dias37
Transmissões
03/2011
Sincronização - Sincronização
João Dias38
Transmissões
03/2011
Sincronização – Início do Engate
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
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
João Dias41
Transmissões
03/2011
Sincronização - Engate
http://static.howstuffworks.com/flash/transmission.swf
João Dias42
Transmissões
03/2011
Engate das marchas
João Dias43
Transmissões
03/2011
Engate das marchas Animação
João Dias44
Transmissões
03/2011
Seleção das marchas
João Dias45
Transmissões
03/2011
Seleção das marchas
João Dias46
Transmissões
03/2011
Engate das marchas
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
João Dias48
Transmissões
03/2011
SincronizaçãoPr
essã
o
Rotação
Chanfros para facilitar o engate
Ânguloanti-escape
João Dias49
Transmissões
03/2011
Tipos de sincronizadores
Cone simples Duplo cone
João Dias50
Transmissões
03/2011
Tipos de sincronizadores
Lamelas
Capa
Cubo
Anel
Cone
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
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
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