19_Pesquisa (Fonte Google) - Sistema de Transmissão

Colecção Formação Modular Automóvel

SISTEMAS DE TRANSMISSÃO

COMUNIDADE EUROPEIA Fundo Social Europeu

Referências

Colecção

Título do Módulo

Coordenação Técnico-Pedagógica

Direcção Editorial

Autor

Formação Modular Automóvel

Sistemas de Transmissão

CEPRA – Centro de Formação Profissional da Reparação Automóvel Departamento Técnico Pedagógico CEPRA – Direcção

CEPRA – Desenvolvimento Curricular

Maquetagem

CEPRA – Núcleo de Apoio Gráfico

Propriedade

Instituto de Emprego e Formação Profissional Av. José Malhoa, 11 - 1000 Lisboa

1ª Edição

Depósito Legal

Portugal, Lisboa, Fevereiro de 2000

148451/00

© Copyright, 2000 Todos os direitos reservados IEFP

“Produção apoiada pelo Programa Operacional Formação Profissional e Emprego, cofinanciado pelo Estado Português, e pela União Europeia, através do FSE” “Ministério de Trabalho e da Solidariedade – Secretaria de Estado do Emprego e Formação”


Índice

ÍNDICE DOCUMENTOS DE ENTRADA OBJECTIVOS GERAIS E ESPECÍFICOS DO MÓDULO

E.1

PRÉ-REQUISITOS E.2

CORPO DO MÓDULO 0 – INTRODUÇÃO 0.1 1 – JUNTAS DE TRANSMISSÃO 1.1 - JUNTAS UNIVERSAIS

1.1

1.1

1.1.1 - JUNTA UNIVERSAL SIMPLES

1.1

1.1.2 - JUNTA UNIVERSAL DUPLA 1.4

1.2 - JUNTAS ELÁSTICAS

1.5

1.3 - JUNTA TELESCÓPICA

1.7

1.4 - JUNTAS HOMOCINÉTICAS

1.7

1.4.1 - JUNTA HOMOCINÉTICA TRACTA 1.8 1.4.2 - JUNTA HOMOCINÉTICA SPICER 1.10

1.5 - JUNTAS HOMOCINÉTICAS DESLIZANTES 1.10 1.5.1 - JUNTA HOMOCINÉTICA BIRFIELD (OU LOBRO) 1.5.2 - JUNTA HOMOCINÉTICA WEISS

1.11

1.12

1.5.3 - JUNTA HOMOCINÉTICA TRIPÓIDE

1.12

2 – VEIO DE TRANSMISSÃO 2.1 3 – EIXO MOTOR

3.1

3.1 - EIXO MOTOR TRASEIRO

3.1

3.2 - EIXO MOTOR DIANTEIRO

3.3

4 – CONJUNTO DIFERENCIAL

4.1

4.1 - GRUPO CÓNICO 4.1 4.2 - GRUPO REDUTOR

4.3

4.3 - GRUPO DIFERENCIAL

4.4

4.4 - BLOQUEIO DO DIFERENCIAL 4.11 4.4.1 - DIFERENCIAL AUTOBLOCANTE (OU DE DESLIZAMENTO LIMITADO) 4.4.2 - DIFERENCIAL TORSEN

4.15

4.4.3 - DIFERENCIAL FERGUSON OU DIFERENCIAL VISCOSO

4.19

4.5 - VERIFICAÇÃO E CONTROLO DO DIFERENCIAL 4.21


4.12

Índice

5 - TRACÇÃO TOTAL

5.1

5.1 - PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO 5.2 - TIPOS DE TRACÇÃO TOTAL

5.1

5.2

5.2.1 - TRACÇÃO TOTAL PERMANENTE 5.3 5.2.2 - TRACÇÃO TOTAL NÃO PERMANENTE

5.3

5.3 - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO INTEGRAL 5.3 5.3.1 - TRANSMISSÃO INTEGRAL NÃO PERMANENTE COM REDUTORAS 5.4 5.3.1.1 - CAIXA DE TRANSFERÊNCIA

5.5

5.3.1.2 - CUBO DE BLOQUEIO DA RODA MANUAL

5.8

5.3.1.3 - CUBO DE BLOQUEIO DA RODA AUTOMÁTICO

5.9

5.3.2 - TRANSMISSÃO INTEGRAL PERMANENTE COM REDUTORAS

5.10

5.3.3 - TRANSMISSÃO INTEGRAL NÃO PERMANENTE SEM REDUTORAS 5.12 5.3.4 - TRANSMISSÃO INTEGRAL PERMANENTE SEM REDUTORAS 5.13

6 - TRANSMISSÃO AUTOMÁTICA 6.1 6.1 - EMBRAIAGEM HIDROCINÉTICA

6.1

6.2 - ACOPLAMENTO HIDROCINÉTICO

6.1

6.3 - CONVERSOR DE BINÁRIO 6.4 - CAIXA AUTOMÁTICA

6.2

6.4

6.4.1 - ENGRENAGENS EPICICLOIDAIS 6.4

BIBLIOGRAFIA

C.1

DOCUMENTOS DE SAÍDA PÓS-TESTE .................................................................................................................. S.1 CORRIGENDA E TABELA DE COTAÇÃO DO PÓS-TESTE ...................................... S.7


Objectivos Gerais e Específicos do Módulo

OBJECTIVOS GERAIS E ESPECÍFICOS No final deste módulo, o formando deverá ser capaz de:

OBJECTIVO GERAL Descrever o funcionamento dos sistemas transmissão manual, integral e automática. Identificar os seus componentes e explicar a sua função.

OBJECTIVOS ESPECÍFICOS

1. Identificar os vários componentes que constituem um sistema de transmissão manual automóvel. 2. Descrever o funcionamento de um sistema de transmissão. 3. Enumerar e caracterizar os tipos de juntas de transmissão. 4. Explicar a necessidade da existência do diferencial. 5. Descrever o principio de funcionamento dos diferenciais. 6. Enumerar os cuidados a ter na montagem e desmontagem dos diferenciais. 7. Enumerar os tipos de diferenciais autoblocantes mais comuns. 8. Explicar o principio de funcionamento dos diferenciais autoblocantes.


E.1

Pré-Requisitos

PRÉ-REQUISITOS COLECÇÃO FORMAÇÃO MODULAR AUTOMÓVEL Const rução da Inst alação Eléct rica

Component es do Sist ema Eléct rico e sua Simbologia

Elect ricidade Básica

M agnet ismo e Elect romagnet ism o - M ot ores e Geradores

Tipos de Bat erias e sua M anut enção

Tecnologia dos Semi- Condut ores Component es

Circ. Int egrados, M icrocont rolador es e M icroprocessado res

Leit ura e Int erpret ação de Esquemas Eléct ricos Aut o

Caract erí st icas e Funcionament o dos M ot ores

Dist ribuição

Cálculos e Curvas Caract erí st icas do M ot or

Sist emas de Admissão e de Escape

Sist emas de Arref eciment o

Lubrif icação de M ot ores e Transmissão

Aliment ação Diesel

Sist emas de Aliment ação por Carburador

Sist emas de Ignição

Sist emas de Carga e Arranque

Sobrealiment ação

Sist emas de Inf ormação

Lâmpadas, Faróis e Farolins

Focagem de Faróis

Sist emas de Aviso Acúst icos e Luminosos

Sist emas de Comunicação

Sist emas de Segurança Passiva

Sist emas de Conf ort o e Segurança

Embraiagem e Caixas de V elocidades

Sist emas de Transmissão

Sist emas de Travagem Hidráulicos

Sist emas de Travagem Ant ibloqueio

Sist emas de Direcção M ecânica e Assist ida

Geomet ria de Direcção

Órgãos da Suspensão e seu Funcionament o

Diagnóst ico e Rep. de Avarias no Sist ema de Suspensão

V ent ilação Forçada e Ar Condicionado

Sist emas de Segurança Act iva

Sist emas Elect rónicos Diesel

Diagnóst ico e Reparação em Sist emas M ecânicos

Unidades Elect rónicas de Comando, Sensores e Act uadores

Sist emas de Injecção M ecânica

Sist emas de Injecção Elect rónica

Emissões Poluent es e Disposit ivos de Cont rolo de Emissões

Análise de Gases de Escape e Opacidade

Diagnóst ico e Reparação em Sist emas com Gest ão Elect rónica

Diagnósico e Reparação em Sist emas Eléct ricos Convencionais

Rodas e Pneus

M anut enção Programada

Termodinâmica

Gases Carburant es e Combust ão

Noções de M ecânica Aut omóvel para GPL

Const it uição e Funcionament o do Equipament o Conversor para GPL

Legislação Especí f ica sobre GPL

Processos de Traçagem e Puncionament o

Processos de Cort e e Desbast e

Processos de Furação, M andrilagem e Roscagem

Noções Básicas de Soldadura

M et rologia

Rede Eléct rica e M anut enção de Ferrament as Eléct ricas

Rede de Ar Comp. e M anut enção de Ferrament as Pneumát icas

Ferrament as M anuais

OUTROS MÓDULOS A ESTUDAR Int rodução ao Aut omóvel

Desenho Técnico

M at emát ica ( cálculo)

Fí sica, Quí mica e M at eriais

Organização Of icinal

LEGENDA

Módulo em estudo

E.2


Pré-Requisito

Introdução

0 - INTRODUÇÃO Como já foi referido nos módulos anteriores sobre transmissão, a posição que cada um dos órgãos ocupa depende fundamentalmente da posição do motor e das rodas de tracção. Na figura 0.1 está representado um sistema clássico de transmissão. O motor é dianteiro, montado longitudinalmente e as rodas motrizes são traseiras. Neste caso, para fazer chegar o movimento produzido pelo motor, da caixa de velocidades às rodas motrizes, é necessário transmiti-lo através de um veio e depois dividi-lo pelas duas rodas traseiras, as motrizes. Surge assim a necessidade de recorrer a alguns órgãos que cumpram esta transmissão de movimento. Esses órgãos são: o veio de transmissão, o conjunto diferencial e os semi-eixos. Nos pontos seguintes deste módulo será explicada a função, constituição e o funcionamento de cada um destes órgãos.

Fig. 0.1 – Sistema convencional de transmissão

O tipo de sistema de transmissão depende de vários factores, a seguir descriminados: Localização e disposição do motor Tipo de tracção Binário a transmitir Velocidade de rotação Tipo de suspensão

Como já vimos, no sistema clássico de transmissão, motor dianteiro e tracção traseira, é necessário utilizar um veio para transmitir o movimento da caixa até ao diferencial (figura 0.1). A utilização deste veio depende da localização do motor e das rodas de tracção. Quando o motor e as rodas de tracção se encontram na mesma extremidade do veículo não é necessária a utilização do veio de trans-


0.1

Introdução missão, sendo o diferencial montado junto à caixa de velocidades. Quando o motor e as rodas de tracção não se encontram nesta situação, tal como no sistema clássico de transmissão, é necessário a utilização de um ou mais veios de transmissão. A grande maioria dos veículos fabricados hoje em dia tem o motor montado à frente e tracção às rodas dianteiras, não sendo utilizado o veio de transmissão e sendo o diferencial montado junto à caixa de velocidades, como se encontra representado na figura 0.2.

Fig. 0.2 – Conjunto de transmissão sem utilização do veio de transmissão

Neste caso, o movimento é transmitido ao diferencial através de um sistema de engrenagens. O movimento chega finalmente às rodas através dos semi-eixos, que fazem a ligação entre o diferencial e cada uma das rodas. Qualquer que seja o sistema de transmissão utilizado, tanto o veio de transmissão como os semieixos serão sujeitos a oscilações, quer estas sejam maiores ou menores para cada tipo de sistema. Por essa razão, estes órgãos terão que estar preparados para absorver essas oscilações, existindo vários tipos de juntas para esse efeito.

0.2


Juntas de Transmissão

1 - JUNTAS DE TRANSMISSÃO De forma a absorver os esforços provocados nos eixos e dar-lhes flexibilidade existem vários tipos de juntas:

Juntas universais

Juntas homocinéticas

Juntas elásticas

Juntas telescópicas

Juntas complexas

1.1 – JUNTAS UNIVERSAIS Dentro deste tipo de juntas, podemos destacar as simples e duplas.

1.1.1 – JUNTA UNIVERSAL SIMPLES

A junta universal ou de Cardan está representada na figura 1.1 e é constituída por uma cruzeta e dois garfos. As extremidades dos pernos da cruzeta estão articulados aos braços dos dois garfos, cada um dos quais, solidário com as extremidades dos eixos a acoplar.


1.1


1 – Garfo condutor; 2 – Garfo conduzido; 3 – Cruzeta; 4 – α ângulo de trabalho da junta Fig. 1.1 – Junta universal ou junta de Cardan

De forma a diminuir o atrito entre as articulações dos pernos e das extremidades das cruzetas, os orifícios nos braços dos garfos possuem normalmente roletes (ou rolamentos de rolos), como a junta representada na figura 1.2.

1 – Forquilha de roletes 2 – Porta-roletes 3 – Roletes cilíndricos 4 – Cruzetas 5 – Junta de vedação 6 – Cavidade para alojamento do anel de fixação do saco portaroletes

Fig. 1.2 – Junta universal simples de roletes

1.2



A lubrificação destes é efectuada através de orifícios existentes na cruzeta, tal como está representado na figura 1.3.

1 – Porta roletes; 2 – Roletes cilíndricos 3 – Juntas de vedação 4 – Tampa do orofício 5 – Cruzeta 6 – Orifício longitudinal para lubrificar os roletes 7 – Orifício transversal para a lubrificação dos roletes 8 – Perno da cruzeta 9 – Anilha de protecção 10 – Depósito de óleo 11 – Tampa

Fig. 1.3 – Cruzeta para a junta universal simples de roletes

Quando os eixos estão alinhados, como na situação 1 da figura 1.4, os braços da cruzeta seguem uma trajectória circular, de forma a que o plano da circunferência formada pelos dois garfos é comum.

α

- Ângulo de trabalho da junta

Fig. 1.4 – Ângulo de trabalho – percurso descrito pelos garfos de cada veio com a variação do ângulo de trabalho


1.3


Quando os eixos apresentam um desalinhamento angular, como na situação 2 da mesma figura, os dois planos formados pelas circunferências descritas por cada um dos garfos são diferentes. Independentemente do alinhamento ou não dos eixos, os planos atrás referidos interceptam-se sempre no centro da cruzeta. O ângulo formado pelos eixos é denominado ângulo de trabalho da junta e está representado por a na figura 1.4-2. O movimento transmitido por este tipo de juntas apresenta o inconveniente de não ser constante ao longo de cada rotação completa da junta quando o ângulo de trabalho é diferente de zero. Na realidade, se o eixo A der uma volta a velocidade constante, B também dará uma volta, mas a velocidade irregular. Efectivamente para 1/4 de volta do eixo A, os braços da cruzeta correspondentes ao eixo B, percorrem um pouco mais de 1/4 de volta. No 2º quarto de volta do eixo A, o B efectua uma rotação de pouco menos de 1/4 de volta, e assim sucessivamente para cada meia volta. Este problema foi observado pelo Físico Hooke em 1690. Quanto maior for o ângulo de trabalho, mais se acentuará esta situação, como se pode entender ao observar a figura 1.4-3 As juntas de cardan, têm assim o inconveniente de não transmitirem movimento a velocidade constante. Este inconveniente é no entanto desprezável se o ângulo entre o veio conduzido e o veio motriz for pequeno, como no caso dos eixos de transmissão. Este ângulo, para este tipo de juntas não deverá exceder cerca de 14º.

1.1.2 - JUNTA UNIVERSAL DUPLA Quando os veios por onde se pretende transmitir o movimento são paralelos, estando assim em eixos paralelos, o acoplamento poderá ser feito utilizando uma junta universal dupla ou de Cardan dupla. A

junta

de

Cardan

dupla é simplesmente a utilização de duas juntas de Cardan simples acopladas por um veio, como se encontra esquematizado na figura 1.5.

1.4

Fig. 1.5 – Junta universal dupla



Teoricamente, com este tipo de junta, junta de Cardan dupla, o efeito de desequilíbrio da transmissão do movimento desapareceria. Como os garfos de cada junta se encontram desfazados 90º um em relação ao outro (i.e., os planos que contêm os garfos de cada junta formam um ângulo de 90o entre si). Quando um percorresse um quarto de volta maior, o outro percorreria um quarto de volta menor, estabelecendo assim um equilíbrio. Na prática tal não acontece devido às variações de posição dos veios, que faz com que os eixos de cada um não sejam realmente paralelos, dando lugar à existência de ângulos de trabalho, não devendo estes exceder cerca de 14º.

1.2 – JUNTAS ELÁSTICAS

Este tipo de juntas é utilizado quando o ângulo formado pelos dois veios a acoplar não excede cerca de 3º. Dentro deste tipo de juntas podemos destacar as juntas elásticas de disco, poligonais, hexagonais ou octogonais. São constituídas por dois garfos ou flanges, em geral com três braços , fixados nas extremidades dos veios a acoplar, transmitindo o movimento através de um intermediário elástico. Normalmente este último é um disco formado por telas de algodão com borracha, sobrepostas e vulcanizadas sob pressão, como aquela representada na figura 1.6. Nas suas faces são aplicadas chapas metálicas de reforço, com orifícios para a fixação. A fixação é feita com parafusos que fixam alternadamente o disco aos braços de cada garfo, sendo em certos casos utilizadas buchas metálicas nos orifícios de fixação.

1 – Flange ou garfo; 2 – Disco de tela com borracha vulcanizada; 3 – Parafuso com porca para fixação dos garfos ao disco; 4 – Buchas metálicas Fig. 1.6 – Junta elástica de disco


1.5


Quando o movimento é transmitido através deste tipo de juntas, diferentes sectores da junta ficam sujeitos a diferentes esforços. Esses sectores são idealmente formados pelos raios que passam pelo centro dos orifícios de alojamento dos parafusos e estão alternadamente sujeitos a esforços de tracção e compressão. Estas juntas permitem atenuar os esforços de torção provocados nos veios por grandes acelerações angulares e compensam pequenas diferenças de alinhamento entre os veios. Por vezes a centragem do disco no garfo pode ser defeituosa devido à inevitável folga entre os parafusos e os orifícios do disco. Como consequência dá origem a vibrações e batimentos durante o funcionamento. Para eliminar este inconveniente, monta-se entre o disco e o garfo uma chapa metálica que se mantém centrada à custa de um elemento esférico, ou por um rolamento de esferas oscilante colocado no centro de simetria dos dois garfos.

1 – Embutidos de borracha 2

– Buchas metálicas para parafusos de fixação da junta ao garfo

Fig. 1.7 – Junta elástica hexagonal

Na figura 1.7 está representada uma junta elástica hexagonal. Estas juntas são constituídas por embutidos cilíndricos de borracha ligados de modo a formarem um hexágono, como no exemplo da figura, podendo no entanto a sua geometria formar um polígono regular ou um octógono. Nos vértices são aplicadas buchas metálicas onde irão passar os parafusos de fixação. Como no caso do disco, esses parafusos são aplicados fixando alternadamente os garfos do veio condutor e do veio conduzido.

1.6



A figura 1.8 mostra outro tipo de junta elástica.

Fig. 1.8 – Junta elástica de cruzeta

1.3 – JUNTA TELESCÓPICA Este tipo de juntas é utilizado para permitir o deslocamento axial dos veios e é também denominada por junta deslizante. A figura 1.9 mostra este tipo de junta.

Fig. 1.9 – Junta telescópica

1.4 – JUNTAS HOMOCINÉTICAS A junta homocinética surgiu devido à necessidade de anular o efeito de desequilíbrio da transmissão e de conseguir ângulos de trabalho maiores. Com este tipo de junta o movimento é transmitido de uma forma mais uniforme, a velocidade constante. Por esta razão, esta junta também é denominada por junta de velocidade constante.


1.7


Na teoria, estas juntas são formadas por duas juntas de Cardan acopladas por um veio, mas cumprindo certos requisitos:

Os garfos do veio intermédio deverão estar no mesmo plano Os eixos dos veios deverão estar permanentemente contidos no mesmo plano O triângulo que se forma pela intercepção do prolongamento dos eixos de cada veio e pelo centro de cada uma das juntas, deverá permanecer constantemente isósceles. A figura 1.10 ilustra o esquema de uma junta satisfazendo todos os requisitos acima enumerados.

Fig. 1.10 – Esquema de uma junta homocinética

Na prática, a junta homocinética é realizada sem a utilização do veio intermédio, de forma que as duas juntas constítuem um todo, dando maior rigidez e menor volume ao conjunto.

1.4.1 - JUNTA HOMOCINÉTICA TRACTA Existem várias juntas deste tipo, tendo a primeira sido denominada junta homocinética Tracta, por ter sido utilizada num automóvel com o mesmo nome e que se encontra representada na figura 1.11.

1.8



Fig. 1.11 – Junta homocinética Tracta

Esta junta é constituída por dois garfos e duas nozes de aço com entalhes onde se alojam os braços dos garfos, de forma a que possam deslizar. Este grupo fica alojado numa caixa esférica limitando-lhe a liberdade de movimentos, como representado na figura 1.12, de forma a definir um centro de rotação do conjunto, formado pelo prolongamento dos eixos dos veios. Este centro de rotação está representado por O na figura.

0 – Centro de rotação C1, C2 – Centros de rotação da cada garfo

Fig. 1.12 – Junta homocinética Tracta – Restrição de movimentos: Centros de rotação


1.9


Desta forma consegue-se que os centros de rotação de cada garfo, representados por C1 e C2, permaneçam equidistantes do centro de rotação O e, consequentemente, o triângulo formado pelo prolongamento dos eixos de cada veio (centro O) e o centro de cada junta (centros C1 e C2) permaneça constantemente isósceles, cumprindo assim, os requisitos acima enumerados e sendo a transmissão de movimento efectuada entre os veios efectuada como pretendido. Esta junta teve um grande sucesso, tendo sido utilizada por diversos fabricantes de automóveis e tendo sido aperfeiçoada, dando origem a muitas outras juntas, donde se podem salientar a Rzeppa e a Bendix-Weiss.

1.4.2 - JUNTA HOMOCINÉTICA SPICER Outra junta homocinética de grande importância é a junta homocinética Spicer representada na figura 1.13.

Fig. 1.13 - junta homocinética Spicer

Esta junta é também constituída por duas juntas universais, sendo estas de rolos. Estas juntas são acopladas por uma caixa externa cuja forma se assemelha a um duplo garfo. Para conseguir o centro de rotação do conjunto existe um dispositivo de centragem de esfera, no centro da qual se forma o centro de rotação pretendido.

1.5 - JUNTAS HOMOCINÉTICAS DESLIZANTES Na realidade, este tipo de juntas não é mais que uma junta homocinética, ou seja, que permite transmitir velocidades constantes, mas em que é possível haver deslocamento axial entre os veios.

1.10



1.5.1 – JUNTA HOMOCINÉTICA BIRFIELD (ou Lobro) A junta homocinética Birfield, também denominada junta homocinética Lobro, permite transmitir velocidades sem flutuações nos veios motriz e conduzido, numa vasta gama de ângulos e permite o deslocamento axial dos veios. Pode ser apresentada como um dos mais bem sucedidos modelos de uniões homocinéticas. Esta junta está representada na figura 1.14. Um dos veios apresenta numa das extremidades, uma esfera oca (alojamento esférico) onde existem seis ranhuras alinhadas com o eixo do

veio.

Gaiol (ou aranha)

Zona estriada Esfera Fig. 1.14 – Junta homocinética Birfield

O outro veio está unido por estrias a outra esfera com ranhuras semelhantes e que se aloja no interior da esfera oca. Na figura 1.15 pode-se observar esta junta representada em corte.

Esfera

Fig. 1.15 – Representação em corte da junta homocinética Birfield

Entre estas duas peças encontra-se uma aranha de aço contendo seis esferas, também de aço, que encaixam em ambos os conjuntos de ranhuras. O movimento é transmitido de um para outro veio por intermédio das esferas.


1.11


Quando os veios saem do alinhamento, devido ao movimento da direcção ou da suspensão, as esferas deslocam-se nas ranhuras.

1.5.2 – JUNTA HOMOCINÉTICA WEISS A junta homocinética Weiss é semelhante à Birfield, mas tem somente quatro esferas, como se pode observar na figura 1.16.

Fig. 1.16 – Junta homocinética Weiss

1.5.3 - JUNTA HOMOCINÉTICA TRIPÓIDE Tal como as juntas Weiss e Lobro, esta junta permite transmitir velocidades para vastos ângulos de trabalho, permitindo simultaneamente o deslocamento axial dos veios. Este tipo de junta, representada na figura 1.17, consiste num trípoide (A) formado por três pernos, onde se acoplam os roletes (B) que estão alojados em três ranhuras cilíndricas (C), que formam uma tulipa, onde podem deslizar. A tulipa por sua vez está ligada por estrias ao diferencial. Na junta trípoide (A) aloja-se o veio (D) estriado, resultando o conjunto numa junta homocinética deslizante.

A – Tripoide; B – Rolete; C – Túlipa; D – Zona estriada do veio Fig. 1.17 – Junta homocinética Tripóide

1.12


Veio de Transmissão

2 - VEIO DE TRANSMISSÃO O veio de transmissão (ou árvore de transmissão) faz a ligação da caixa de velocidades ao diferencial, sendo responsável pela transmissão do movimento entre estes órgãos. Nos sistemas de transmissão em que o diferencial fica junto à caixa de velocidades este veio não tem necessidade de existir. Assim, o veio de transmissão é utilizado nos veículos com motor dianteiro e tracção traseira. Os sistemas de tracção integral também são compostos por um ou mais veios de transmissão, contudo este tipo de tracção será abordado posteriormente. O tipo de fixação do motor e do diferencial são determinantes para o tipo de oscilações que poderão ocorrer no veio de transmissão, dependendo o último fortemente do tipo de suspensão utilizado. O diferencial pode ser fixo ao chassis da viatura ou ser apoiado na suspensão desta. Para absorver essas oscilações são utilizadas juntas de transmissão. Assim, dependendo dos factores referidos e da geometria do sistema de suspensão utilizado, são utilizadas determinadas juntas de transmissão, em função das características destas. Numa grande parte dos veículos em que é utilizado o veio de transmissão, o seu acoplamento é realizado através da utilização de juntas de Cardan ou juntas homocinéticas, ou uma combinação de ambas como se encontra representado na figura 2.1.

1 – Junta homocinética dianteira; 2 – Veio de transmissão dianteira; 3 – Cardan; 4 – Apoio; 5 – Veio de transmissão; 6 – Junta homocinética traseira.

Fig. 2.1 – Eixo de transmissão

Em determinados veículos, consoante o tipo de suspensão utilizada, o eixo traseiro sofre deslocações paralelas a si próprio, tal como se representa no exemplo da figura 2.2. Por esse motivo, o veio de transmissão que faz a ligação ao diferencial, deverá poder alterar o seu comprimento em função dessas deslocações, utilizando para esse efeito uma junta do tipo telescópica.


2.1

Veio de Transmissão

Fig. 2.2 – Junta telescópica

Quando a distância entre a caixa de velocidades e o diferencial é significativa são utilizados dois veios de transmissão. Esta solução também pode ser causada por a caixa de velocidades e o diferencial não se encontrarem sobre o mesmo eixo. Na figura 2.3 está representado um sistema com a utilização de dois veios de transmissão.

Fig. 2.3 – Utilização de dois veios de transmissão

O dimensionamento dos veios de transmissão depende fundamentalmente do binário a transmitir e da velocidade máxima de rotação a que o veio poderá ser sujeito.

2.2


Eixo Motor

3 - EIXO MOTOR O eixo motor é o veio responsável pela transmissão do movimento às rodas. Dependendo do tipo de transmissão utilizado, o eixo motor pode ser traseiro ou dianteiro.

3.1 - EIXO MOTOR TRASEIRO O sistema clássico de transmissão é um sistema de transmissão às rodas traseiras e motor dianteiro. Normalmente, neste tipo de sistemas, o eixo traseiro é rígido e é composto por uma caixa que aloja o conjunto diferencial e os semi-eixos, como se pode observar na figura 3.1. Esta caixa é vulgarmente conhecida pela designação de ponte.

Fig. 3.1 – Eixo motor traseiro

A ponte poderá ser constituída por uma única peça rígida, como representado na figura atrás mencionada ou poderá ser formada por uma parte central, que aloja o diferencial, e por dois tubos por onde passam os semieixos. A ponte é normalmente fixa ao chassis por intermédio da suspensão, sendo por isso movimentada em conjunto. Existem outros casos em que o conjunto diferencial é fixo ao chassis, como representado na figura 3.2, o que obriga à utilização de juntas, de forma a permitir a movimentação das rodas em relação ao conjunto diferencial. Neste caso, os semi-eixos não passam por tubos, ficando a descoberto. As juntas utilizadas são normalmente homocinéticas e ficam protegidas por resguardos denominados foles de transmissão.


3.1

Eixo Motor

Fig. 3.2 – Diferencial fixado ao chassis (Necessidade de juntas)

Os semi-eixos são pequenos veios de aço temperado e resistente à torção que transmitem o movimento do diferencial aos cubos das rodas, onde estas serão fixadas. Nos sistemas em que, para além do eixo motor ser traseiro, o motor é também traseiro, utilizam-se juntas elásticas e deslizantes para permitir a movimentação das rodas. Na figura 3.3 e 3.4, podem-se observar dois semi-eixos e respectivas juntas, para um sistema deste tipo.

A – Veio; B – Fole; C – Veio da roda (deslizante); D – Junta elástica; E – Porca de transmissão; F – Flange; G – Junta elástica

Fig. 3.3 – Eixo de transmissão traseiro, utilizando juntas elásticas

3.2


Eixo Motor

A – Junta de cardan B – Planetário

Fig. 3.4 – Eixo de transmissão traseiro utilizando juntas de Cardan

3.2 - EIXO MOTOR DIANTEIRO Nos sistemas com motor dianteiro e eixo motor dianteiro, as juntas dos semi-eixos, para além terem de suportar os movimentos oscilantes devidos às irregularidades do piso, têm ainda de permitir a orientação das rodas, que neste caso, para além de motoras são também directrizes. Assim, os semi-eixos têm de permitir grandes variações dos ângulos de trabalho sem prejudicar o movimento a transmitir, qualquer que seja a sua orientação. Por esta razão, as juntas utilizadas nestes veios são homocinéticas. Um tipo de juntas utilizado frequentemente é a Spicer, como se encontra representado na figura 3.5, que devido às suas características permite transmitir o movimento às rodas de uma forma uniforme, qualquer que seja a sua orientação.

Fig. 3.5 – Utilização da junta homocinética Spicer num semi-eixo


3.3

Eixo Motor

No outro extremo da transmissão, geralmente do lado da união da caixa de velocidades, é utilizada uma junta tripóide, que para além de transmitir o movimento de uma forma uniforma, permite variações no comprimento da transmissão originados pelos movimentos oscilantes e de orientação das rodas. Na figura 3.6 mostra-se a montagem deste tipo de junta no lado da união à roda. O eixo (1) de união à roda, estriado no lado desta, forma no outro extremo o tripóide, que se aloja na tulipa (4) através dos roletes (3), retidos pela aranha (2). O fole (6), fixado pelas abraçadeiras (5 e 7), protege o conjunto do exterior, protegendo-o do pó e doutras impurezas prejudiciais ao bom funcionamento da junta, impedindo também a fuga da massa de lubrificação do conjunto, necessária para o bom funcionamento do mesmo.

1 – Veio 2 – Roletes 3 – Roletas 4 – Tulipa 5 – Abraçadeira 6 – Fole de protecção 7 – Abraçadeira

Fig. 3.6 – Junta tripóide montada no semi-eixo, do lado da ligação à roda

Na figura 3.7 mostra-se a montagem deste tipo de junta, no lado da ligação à caixa de velocidades. A tulipa (1) é estriada interiormente, de forma a efectuar o acoplamento ao veio que liga ao diferencial. O tripóide é acoplado ao veio que liga às rodas (2). No tripóide ficam montados os roletes (3) que ficam alojados nas ranhuras cilíndricas da tulipa (4), formando a junta homocinética deslizante. Por vezes, a tulipa é formada no próprio diferencial, como se encontra representado na figura 3.8.

3.4


Eixo Motor

1 – Tulipa; 2 – Veio; 3 – Roletes; 4 – Ranhuras da tulipa; 5 – Fole de protecção

Fig. 3.7 – Junta tripóide montada no semi-eixo, do lado da ligação ao diferencial

1 – Veio; 2 – Tripóide; 3 – Roletes 4 – Tulipa embutida do diferencial

Fig. 3.8 – Semi-eixo


3.5

Conjunto Diferencial

4 - CONJUNTO DIFERENCIAL O conjunto diferencial tem várias funções, dependendo do sistema de transmissão adoptado. Podem distinguir-se dois casos:

O caso em que o motor é transversal, os eixos de rotação do motor são paralelos ao eixo de rotação das rodas.

O caso em que o motor é longitudinal, os eixos do motor são perpendiculares ao eixo de rotação das rodas.

Em qualquer dos casos, o conjunto diferencial serve para repartir o movimento pelos semi-eixos e reduzir a velocidade de rotação. No segundo caso, o conjunto diferencial deve ainda desviar o movimento 90º, fazendo-o através do grupo cónico. Assim, a constituição destes conjuntos diferenciais é diferente. Em qualquer dos casos o conjunto diferencial é constituído por um grupo diferencial que tem como função distribuir o movimento produzido pelo motor às rodas. No primeiro caso, para além do grupo diferencial, é também constituído por um grupo redutor, que cumpre a função de reduzir a velocidade de rotação. No segundo caso, para além do grupo diferencial, o grupo cónico é responsável pelo desvio do movimento, como já foi referido e, também, pela redução do movimento de rotação a transmitir às rodas, sendo a função do grupo redutor cumprida por este. Como se trata de conjuntos constituídos por engrenagens, tal como as caixas de velocidades, é de salientar que

4.1 - GRUPO CÓNICO O grupo cónico, também denominado por par cónico, é a parte do diferencial responsável por desviar o sentido de rotação proveniente do veio de transmissão e ao mesmo tempo reduzir a velocidade de rotação a transmitir aos semi-eixos. Existem várias engrenagens que podem cumprir esta função, que são as seguintes: As engrenagens cónicas de dentes direitos, as de dentes helicoidais, as engrenagens torsas com rodas helicoidais ou as engrenagens com roda helicoidal e parafuso sem-fim representadas nas figuras 4.1, 4.2, 4.3 e 4.4, respectivamente.


4.1


No entanto, as engrenagens cónicas são as mais utilizadas, sendo as de dentes helicoidais as que transmitem o movimento de um modo mais suave e produzindo menor ruído.

Fig. 4.1 – Engrenagem cónica de dentes direitos

Fig. 4.3 – Engrenagem torsa com rodas helicoidais

Fig. 4.2 – Engrenagem cónica de dentes helicoidais

Fig. 4.4 – Engrenagem torsa com roda helicoidal e parafuso sem-fim

Como se pode observar, as engrenagens cónicas são constituídas por duas rodas dentadas cónicas, em que a mais pequena é denominada por pinhão de ataque e a maior por roda de coroa. As engrenagens torsas helicoidais são constituídas por duas rodas dentadas helicoidais com determinadas características, de forma a que possam engrenar com os eixos de rotação perpendiculares entre si. As engrenagens com roda helicoidal e parafuso sem-fim permitem transmissões com elevadas relações de transmissão e, em geral, não são reversíveis, dependendo esta característica do ângulo dos filetes. A relação de transmissão neste tipo de engrenagens é dada pela relação do número de filetes da rosca do parafuso sem-fim e do número de dentes da roda de coroa. Para além da engrenagem cónica helicoidal é também muito utilizada a engrenagem cónica hipóide. A diferença entre estas engrenagens, como se pode observar através das figuras 4.5 e 4.6 é que, ao contrário da engrenagem cónica simples, em que os eixos de rotação de cada roda dentada se interceptam, na engrenagem cónica hipóide o eixo de rotação do pinhão de ataque está abaixo do eixo de rotação da roda de coroa, sendo estes eixos paralelos.

4.2



Este tipo de engrenagem cónica permite uma transmissão mais suave e silenciosa, para além de permitir a transmissão do movimento entre eixos que não se encontrem no mesmo plano. Por outro lado, a lubrificação deste grupo é mais delicada, obrigando à utilização de um óleo específico, com determinadas características, sendo por isso designado por óleo hipóide.

Fig. 4.5 – Engrenagem cónica de dentes helicoidais

Fig. 4.6 - Engrenagem cónica hipóide

4.2 - GRUPO REDUTOR O grupo redutor é somente utilizado no caso em que o motor é transversal, os eixos de rotação do motor são paralelos ao eixo de rotação das rodas, como foi atrás referido, e serve somente para reduzir a velocidade de rotação a transmitir aos semieixos. Como neste caso o conjunto diferencial fica junto à caixa de velocidades e os eixos já se encontram paralelos, o grupo redutor é constituído unicamente por um par de rodas dentadas

Fig. 4.7 – Conjunto de transmissão dianteira - grupo redutor

com uma determinada relação de transmissão, como se encontra representado na figura 4.7.


4.3


4.3 - GRUPO DIFERENCIAL Conforme foi referido, a principal função deste grupo é a de distribuir o movimento produzido pelo motor aos semi-eixos de forma a fazê-lo chegar às rodas. Se as rodas motrizes do veículo fossem acopladas directamente à coroa do par cónico (ou da roda mandada, no caso de um grupo redutor), o movimento de rotação do motor seria transmitido desde o pinhão de ataque à coroa, e desta às rodas, como representado na figura 4.8. Neste caso, o diferencial seria unicamente constituído por um grupo cónico (ou redutor), o que implicaria que as rodas tivessem sempre velocidades de rotação iguais entre si. Neste caso, quando o veículo descrevesse uma curva, situação em que a roda exterior tem de fazer um percurso maior do que o anterior, uma das rodas seria obrigada a rodar em falso (patinar), já que teriam a mesma velocidade e distâncias diferentes para percorrer.

Em linha recta as duas rodas precorrem a mesma distância A=B

Em curva, a roda exterior ao centro de curvatura percorre uma distância maior que a interior: A>B.

Fig. 4.8 – Distância percorrida pelas rodas do mesmo eixo em recta e em curva

4.4



Por esta razão é preciso dispor de um mecanismo que permita a rotação das rodas a velocidades diferentes, ao mesmo tempo que transmite às duas o esforço motriz. Isto consegue-se através do diferencial. Este mecanismo permite que nas curvas a roda exterior dê um maior número de voltas do que a roda interior. Na figura 4.9 está representado um esquema do princípio de funcionamento do diferencial.

Fig.4.9 – Princípio de funcionamento do diferencial

O pinhão (A) é engrenado nas cremalheiras (B) e (C) que por sua vez estão ligadas às rodas (D) e (E). Assim, quando se exerce força sobre o eixo (O) do pinhão, se ambas as rodas oferecem a mesma resistência ao arrastamento, o pinhão (A) fica “encravado” movendo com a mesma intensidade ambas as cremalheiras, que por sua vez arrastam as rodas, que efectuam o mesmo percurso. Quando uma das rodas oferece maior resistência ao arrastamento, a tracção exercida sobre o eixo (O) do pinhão, provoca a rotação deste sobre o seu próprio eixo, o que por sua vez desloca mais uma das cremalheiras do que a outra, fazendo com que a roda que oferece menor resistência se desloque mais como se pode observar na figura.


4.5


Com este dispositivo consegue-se um efeito diferencial no arrastamento das rodas, i.e., a velocidade de rotação das rodas depende da resistência à rotação a que estão sujeitas. Na prática este mecanismo não é utilizável, já que o seu funcionamento é limitado pelo comprimento das cremalheiras e porque as rodas não estão alinhadas sobre um eixo. Utilizando este princípio de funcionamento pode-se construir um sistema como o representado na figura 4.10. Este sistema, como se pode observar, é composto por três pinhões cónicos. Dois deles são fixos a cada um dos eixos das rodas e o terceiro é engrenado entre estes, como representado.

Fig. 4.10 – Funcionamento do diferencial

Os pinhões cónicos que são solidários com os eixos das rodas são denominados planetários e aquele que engrena com estes é denominado satélite. Neste sistema, quando se obriga o satélite a rodar, descrevendo uma trajectória circular em torno do eixo formado pelo centro das rodas, devido à engrenagem formada, os planetários rodam em torno do seu eixo de rotação, fazendo as rodas rodar. Considerando que a resistência à rotação de cada uma das rodas e eixos respectivos é igual, a cada volta dada pelo satélite corresponde uma volta de cada planetário. Nesta situação, o sistema comporta-se como se as rodas se encontrassem ligadas rigidamente por um só eixo. Se a resistência à rotação de cada roda e respectivo eixo não for igual, ou numa situação extrema, se uma das rodas estiver impedida de rodar, como a situação representada na figura 4.11, em que a roda acoplada ao eixo P2 está fixa, o comportamento do sistema será diferente. Nesta situação, ao fazer rodar o satélite em torno do eixo formado pelo centro das rodas, como uma das rodas está fixa, e consequentemente o eixo e pinhão cónico respectivos, o satélite é obrigado a rodar sobre o seu próprio eixo.

4.6



Assim, à medida que o satélite roda em torno do eixo formado pelas rodas, roda também em torno do seu próprio eixo, sobre o planetário do eixo fixo e arrastando o planetário do eixo livre. A roda livre terá o dobro da velocidade que teria se ambas as rodas estivessem a rodar e à mesma velocidade, como na situação atrás descrita.

Fig. 4.11 – Funcionamento do diferencial – Efeito diferencial

Na realidade esta situação não é frequente, mas basta que exista uma diferença entre a resistência à rotação de cada roda para que este efeito se verifique. Por exemplo, quando se descreve uma curva, a roda exterior passa a rodar mais depressa, ao contrário da interior. Na prática este sistema é complementado com mais alguns órgãos, de forma a conseguir-se realizar-se. Devido a razões de equilíbrio e dos esforços a transmitir, o diferencial é constituído pelo sistema anterior acrescido de, no mínimo, um satélite. Os satélites ficam rigidamente ligados por um eixo ou cruzeta, designado por eixo dos satélites ou cruzeta dos satélites. As figuras 4.12 nas e 4.13 representam um diferencial, onde se podem observar os elementos que o constituem e a forma como se encontram acoplados.

Fig. 4.12 – Desenho de perspectiva em corte de um diferencial


4.7


Fig. 4.13 – Componentes de um diferencial com quatro satélites

De forma a manter este conjunto solidário e a funcionar como desejado, este é alojado por uma ou duas conchas que formam a caixa do diferencial, como se pode observar figura 4.14. Nesta caixa é montado todo o grupo diferencial, ou seja, a cruzeta (ou eixo dos satélites) e os planetários. A caixa do diferencial é também denominada por porta-satélites, carcaça ou coquilha do diferencial. Todo este conjunto é então montado dentro de uma outra caixa, de forma a cobrir o grupo cónico ou redutor. Esta caixa exterior é denominada por cárter do diferencial ou nariz do diferencial. Muitas vezes, no caso do eixo motor traseiro e motor dianteiro é utilizada uma protecção comum para o diferencial e eixos traseiros, que se designa por ponte e que está representada na figura 4.15.

T – Roda de coroa K – Pinhºão datélite Z – Planetários

Fig. 4.14 – Diferencial com veio de transmissão

4.8



Fig. 4.15 – Ponte traseira

No(s) eixo(s) dos satélites estão montados os satélites em número de 2, 3 ou 4, os quais estão constantemente engrenados aos 2 planetários. A cada um dos planetários estão ligados os semieixos por meio das suas estrias. Desta forma, o movimento de rotação da roda da coroa, recebido do pinhão de ataque, é transmitido à concha, ou meia concha, e aos eixos dos satélites com os quais estão solidários. Quando o veículo avança em linha recta, o eixo dos satélites arrasta no seu movimento de rotação os satélites que, estando engrenados nos planetários, os obrigam a rodar tal como se o conjunto satélites e planetários fosse solidário com a roda de coroa. Os planetários, recebendo movimentos de rotação maiores, e estando ligados aos semi-eixos e rodas motoras, transmitem-lhes um movimento, tal como se as duas rodas estivessem ligadas entre si por um único eixo rígido. Quando uma das rodas tende a rodar mais do que a outra, como acontece nas curvas e desigualdades dos terrenos, o planetário da roda que tende a rodar menos, retarda o seu movimento, obrigando os satélites a rolarem sobre os seus dentes, movimento este que obriga o outro planetário a avançar, obtendo-se assim o efeito diferencial desejado. Quando o veículo automóvel circula em linha recta, os planetários rodam a uma determinada velocidade, e os satélites têm unicamente o movimento de rotação, que é o movimento dos seus eixos. Quando o veículo descreve uma curva, ou devido às desigualdades do terreno, os planetários tomam velocidades de rotação diferentes e os satélites nestas condições rodam em torno do eixo dos planetários e dos seus próprios eixos, percorrendo a coroa dentada dos planetários.


4.9


Na tabela 4.1, mostram-se as relações de movimentos entre cada um dos elementos de um mecanismo diferencial com dois planetários.

COROA

PINHÃO PLANETÁRIO ESQUERDO PINHÃO PLANETÁRIO DIREITO

1 volta

1 volta para a frente


1 volta

0, 5 volta para a frente

1,5 voltas para a frente

1 volta

Imóvel

2 voltas para a frente

Imóvel


1 volta para trás

Tab. 4.1 – Relação dos movimentos dos planetários para cada volta completa da coroa

Nas figuras 4.16 e 4.17 podem observar-se dois conjuntos diferenciais, um composto por grupo cónico e grupo diferencial e o outro por grupo redutor e grupo diferencial, sendo o primeiro utilizado em veículos de tracção dianteira com motor longitudinal dianteiro. O segundo é utilizado em veículos de tracção dianteira e motor transversal dianteiro.

Fig. 4.16 – Conjunto diferencial traseiro

4.10



Fig. 4.17 – Conjunto diferencial dianteiro

4.4 - BLOQUEIO DO DIFERENCIAL Como foi referido, numa situação extrema, em que uma das rodas fica parada (como aquela referida na figura 4.11), o diferencial pode impedir o andamento do veículo. Para não deixar que esta situação ocorra é necessário controlar a actuação do diferencial, pois se na grande maioria das vezes este é benéfico, numa situação extrema pode ser bem prejudicial. As situações extremas ocorrem, na prática em diversas situações, dependendo da aderência do piso e da força que se pretende aplicar. Quanto mais potência se transmite maior é a força aplicada às rodas e consequentemente mais rapidamente se vence as forças de atrito, fazendo com que se perca aderência. Conclui-se assim que em determinadas situações é vantajoso anular o efeito diferencial parcial ou totalmente. Para isso existem vários sistemas, que podem ser de comando manual ou automático. Através da constituição e funcionamento do diferencial pode-se concluir que o bloqueio deste só deverá ser feito em linha recta e durante curtos espaços, pois os esforços provocados nos seus componentes são grandes e caso o bloqueio fosse aplicado em andamento ou em curva, poderiam resultar danos.


4.11


Os sistemas de bloqueio manual do diferencial são mais utilizados nos veículos de tracção às quatro e também em alguns automóveis pesados, sendo o bloqueio efectuado utilizando uma alavanca de comando manual. No sistema representado na figura 4.18, o bloqueio é efectuado através de um canhão montado num dos semi-eixos, que por acção da alavanca é forçado a deslizar sobre estrias ficando acoplado à caixa porta-satélites. Nesta situação, todo o conjunto é obrigado a rodar em conjunto. Normalmente este tipo de bloqueio é total, sendo sempre necessário ter o cuidado de desligar o sistema e de não o utilizar em curva.

Fig. 4.18 – Bloqueio manual do diferencial

Os sistemas de bloqueio de diferencial com comando automático, designados por diferenciais autoblocantes, não chegam a bloquear totalmente o diferencial permitindo sempre diferenças entre as velocidades das rodas, podendo assim a blocagem ser efectuada sempre que uma das rodas perca aderência e, desbloqueado automaticamente assim que a aderência seja recuperada. Devido ao bloqueio não ser total e a ser aplicado apenas temporariamente, a possibilidade de o bloqueio provocar danos é praticamente nula.

4.4.1 - DIFERENCIAL AUTOBLOCANTE (OU DE DESLIZAMENTO LIMITADO) O bloqueio deste tipo de diferenciais é conseguido através da utilização de embraiagens. Estas poderão ser cónicas ou de discos. O diferencial representado na figura 4.19 é autoblocante, sendo o seu bloqueio conseguido à custa de embraiagens de disco.

4.12



Discos com dentado exterior Discos com dentado interior

a do ad fra o tr i t n s e en cha a am eio ro v o c Roda de coroa tra o v da de e d d ria a d de est el o a n R A a id m or o re c t E x de da Anel de travamento Ro

Discos com dentado exterior Discos com dentado interior Planetário

Satélite Planetário

Fig.4.19 – Diferencial autoblocante com embraiagens de disco

Como se pode observar na figura, entre cada planetário e a caixa porta-satélites é montada uma embraiagem de disco. Em circunstâncias normais de aderência, quer em recta quer em curva, este diferencial funciona como um diferencial normal. Quando uma das rodas perde aderência ganha velocidade em relação à outra, assim como o seu planetário respectivo. Como a outra roda continua com aderência, os satélites começam a rodar sobre o planetário desta, provocando uma deslocação dos planetários no sentido de se afastarem. Essa deslocação faz empurrar os discos de embraiagem contra a caixa porta-satélites, fazendo com que o planetário seja forçado a deslocar-se com esta e anulando o efeito do diferencial. Quando a velocidade das rodas volta a aproximar-se, os esforços entre os satélites e planetários diminui, fazendo com que a embraiagem deixe de funcionar e o diferencial volte a funcionar normalmente. Na figura 4.20 está representado um esquema com a representação de uma embraiagem autoblocante no estado de bloqueio, estando a situação normal de funcionamento, sem bloqueio, representada na figura 4.21.


4.13


I – PLANETÁRIAS LIVRES

II – PLANETÁRIAS APERTADAS NA CAIXA

1 – Pinhões de transmissão

1 – Pinhões de transmissão

2 – Corpo do diferencial (porta-satélites)

2 – Corpo do diferencial (porta-satélites)

3 – Lâminas de embraiagem

3 – Lâminas de embraiagem

4 – Eixos de roda

4 – Eixos de roda

5 – Pinhões planetários de accionamento das rodas

5 – Pinhões planetários de accionamento das rodas

Fig. 4.20 – Diferencial autoblocante na situação de bloqueado

Fig. 4.21 - Diferencial autoblocante na situação desbloqueado

O funcionamento do diferencial autoblocante com embraiagens cónicas é semelhante ao de embraiagens de disco. Na figura 4.22 está representado um diferencial autoblocante cujo bloqueio é realizado através da utilização de embraiagens cónicas. Este diferencial é também denominado diferencial Borg Warner.

4.14



Fig. 4.22 – Diferencial autoblocante com embraiagens cónicas

4.4.2 - DIFERENCIAL TORSEN

Neste diferencial os satélites e planetários cónicos são substituídos por três pares de pequenos carretos e duas engrenagens cilíndricas de dentes helicoidais. Os pequenos carretos são parafusos sem-fim em que nas suas extremidades existem duas rodas dentadas. Este conjunto está representado na figura 4.23.


4.15


Fig. 4.23 – Diferencial Torsen

O funcionamento deste diferencial autoblocante baseia-se na possibilidade de se realizarem engrenagens sem-fim irreversíveis, isto é, só capazes, sob determinadas condições impostas no seu projecto, de girarem num sentido único e travando qualquer rotação em sentido contrário. Os parafusos sem-fim são dispostos à volta de cada roda helicoidal, num conjunto de três, de tal maneira que formam os vértices de um triângulo. Os parafusos de cada roda são dispostos em pares, ligados através de rodas dentadas, como de pode observar. Quando o veículo circula em linha recta, a caixa porta sem-fins roda conjuntamente com a engrenagem de rodas helicoidais, que cumprem a função dos planetários, i.e., fazem a ligação às rodas. Nesta situação, tal como os planetários, os parafusos sem-fim não sofrem rotação em torno do seu próprio eixo.

4.16



Para um melhor entendimento do funcionamento deste diferencial convém referir alguns conceitos de engrenagens com parafuso sem-fim e roda helicoidal. Assim, convém ter em atenção o seguinte:

Uma engrenagem helicoidal pode dimensionar-se de modo a apresentar um valor de bloqueio alto ou baixo.

A grandeza do valor de bloqueio depende do ângulo de passo do parafuso sem-fim e das condições de rotação da engrenagem helicoidal.

Quanto mais plano for o ângulo de passo maior será o valor de bloqueio. A grandeza do efeito de bloqueio pode estar dimensionada de forma que a engrenagem seja irreversível. Então, a transmissão com baixos valores de binário só pode ser efectuada pelo parafuso sem-fim e não ao contrário.

Quanto maior for o ângulo de passo, menor é o valor de bloqueio. No entanto, para baixos valores de bloqueio o efeito irreversível deixa de existir e a transmissão pode ser efectuada a partir parafuso sem-fim ou pela roda helicoidal.

O diferencial “normal” reparte o binário de uma forma igual para cada eixo, ou seja, 1:1, o que equivale a uma distribuição de 50 % para cada eixo. O diferencial Torsen funciona entre valores de bloqueio que permitem distribuições de binário diferentes para cada eixo, podendo um eixo receber um binário até três vezes e meio que o outro, ou seja, 1:3.5. Tendo em conta os princípios acima enumerados, o diferencial Torsen consegue funcionar de forma a transmitir sempre a maior força à roda que apresenta melhor aderência. Em situação de curva, o efeito diferencial é obtido como num diferencial normal, de satélites e planetários. O momento transmitido que é distribuído a cada eixo não é igual, depende dos ângulos dos dentes dos parafusos sem-fim e das rodas helicoidais. No caso de uma das rodas perder aderência, um dos sem-fins tentará rodar não o conseguindo. O binário que o tenta actuar vai ser “escoado” pelo outro sem-fim que está ligado ao primeiro por uma engrenagem de dentes direitos e que, por sua vez, o transmite ao planetário da outra roda.


4.17


Cada par de sem-fins actua desta forma proporcionando independência entre o número de rotações de uma roda e o binário a ela aplicado. Na figura 4.24 está representado um esquema com quatro situações de actuação do diferencial Torsen.

1 – Em recta, com aderência uniforme, o binário motor reparte-se igualmente pelas duas rodas

2 – Se o pavimento apresentar aderência para um pneu o Torsen envia menos bináriio para essa roda

3 – Em curva o Torsen assegura a diferença de rotações necessárias e reparte o binário de acordo com a aderência disponível

4 – Em pisos com inclinação lateral a roda mais alta, que tem uma aderência menor, recebe menos binário

Fig. 4.24 – Actuação do diferencial Torsen

Em condições normais cada roda motora, ou eixo, aguenta 50% do binário motor podendo essa percentagem alterar-se até razões de 90% / 10% em alguns diferenciais Torsen. As acções, limitadora de patinagem e repartidora obtidas, permitem que em cada momento cada roda motriz, ou eixo, tenha apenas o binário necessário reduzindo o desgaste do material da transmissão e dos pneus. O nome dado a este diferencial, Torsen, resulta de uma abreviatura, “Torque Sensing”, isto é, “sensível ao binário”. As principais vantagens do sistema Torsen, relativamente aos sistemas clássicos, residem na capacidade de evitar a derrapagem em caso de perda de aderência de uma roda ou eixo sem, no entanto, impedir uma independência de rotações entre as rodas motrizes.

4.18



Além disso, relativamente a um autoblocante vulgar, apresenta uma acção mais imediata mas ao mesmo tempo mais progressiva, melhorando significativamente a estabilidade direccional, a motricidade e a inserção em curva do veículo.

4.4.3 - DIFERENCIAL FERGUSON OU DIFERENCIAL VISCOSO

O diferencial viscoso resulta da utilização de um acoplamento viscoso num diferencial convencional. É realizado um acoplamento viscoso entre um dos semi-eixos e o porta-satélites.

ACOPLAMENTO VISCOSO

O acoplamento viscoso, representado na figura 4.25 é constituído por uma carcaça (1) solidária com um veio de transmissão que encerra um conjunto de discos interiores (2) e exteriores (3). Os discos exteriores são estriados exteriormente, de forma a rodarem solidários com a carcaça, estriada interiormente. Os discos interiores são estriados interiormente, de forma a rodarem juntamente com o veio porta-discos (4). Discos exteriores

Discos interiores

Carcaça Veio porta-discos Fig. 4.25 – Acoplamento viscoso


4.19


Os vários discos ficam intercalados e providos de fendas, através dos quais passa um óleo especial à base de silicone misturado com ar, numa percentagem de cerca de 20%. A figura 4.26 mostra o formato dos discos.

Disco macho

Disco fêmea

Fig. 4.26 – Discos macho e fêmea

A figura 4.27 representa a aplicação do acoplamento viscoso num diferencial comum.

Fig. 4.27 – Acoplamento viscoso aplicado a um diferencial comum

O alojamento dos discos é vedado hermeticamente, não sendo necessária a substituição de óleo. Deste modo resulta que, um grupo de discos está solidário com um dos semi-eixos, enquanto que o outro está solidário com o outro semi-eixo. Em condições normais, em linha recta e com iguais velocidades de eixos, o conjunto viscoso gira em bloco. Quando um dos eixos perde aderência, a carcaça e o porta-discos do diferencial viscoso ficam sujeitos a diferentes velocidades, provocando um deslizamento entre os discos dos dois grupos.

4.20



Esta diferença de velocidades provoca um efeito de corte nas moléculas de óleo de silicone, aumentando a temperatura e pressão de forma que os discos se deslocam axialmente, pressionando-se entre si e aos pares (um solidário à carcaça e outro ao porta-discos), fazendo com que os discos condutores (carcaça) arrastem os conduzidos (eixo porta-discos), compensando as diferentes velocidades dos eixos. Deste modo, o binário motor é aplicado em maior proporção à roda com maior aderência, evitando a rotação em vazio da outra. Quando deixar de haver efeito de corte no óleo, a temperatura e pressão baixam, deixando de existir o arrastamento entre discos. O ciclo repete-se continuamente.

4.5 - VERIFICAÇÃO E CONTROLO DO DIFERENCIAL Quando existem anomalias no funcionamento do diferencial, procede-se à desmontagem do mesmo e posterior verificação do estado dos componentes realizando as reparações e regulações necessárias. Os componentes do conjunto devem ser examinados cuidadosamente, sendo verificados quanto a possíveis deteriorações e desgastes. Antes de se desmontar o diferencial deve-se observar se existem fugas de óleos, que são facilmente detectáveis pelas manchas que deixam. Caso seja verificada qualquer fuga, deve-se substituir os retentores na ocasião de montagem e inspeccionar a carcaça quanto à existência de fracturas. Também deve ser verificado o nível de óleo, pois o desgaste dos componentes pode ser originado por um baixo nível de óleo. Finalizada a operação de desmontagem, procede-se à limpeza dos diversos componentes e à observação do seu estado de desgaste. No diferencial deve-se efectuar as seguintes verificações com base nos dados e recomendações dos fabricantes: Existência de deformações ou desgaste na superfície interior das carcaças e verificação do estado de conservação dos alojamentos dos retentores e rolamentos. Existência de desgaste excessivo no pinhão de ataque e na coroa do diferencial, assim como nos satélites e planetários. Caso tal se verifique devem ser substituídos. Lembrando que quando se substitui o pinhão de ataque deve-se substituir também a coroa e vice-versa (utilizar parafusos novos na substituição). O mesmo se passa para os planetários e satélites.


4.21


Existência de desgaste nos rolamentos do pinhão de ataque e no conjunto coroa-diferencial (aqui qualquer desgaste é excessivo). Existência de desgaste ou deformação nos espaçadores e anilhas de regulação. Em caso afirmativo deverão ser substituídas. Com o conjunto diferencial montado (Fig. 4.28), a folga lateral de cada planetário deve encontrar-se dentro dos valores estipulados. Caso contrário, as anilhas espaçadoras deverão ser substituídas, de forma a corrigir o valor da folga.

Fig. 4.28 – Verificação da folga lateral dos planetários

Se a folga estiver dentro do limite e o estado dos satélites e planetários for aceitável, não é necessário desmontar este conjunto. A folga é verificada com um utensílio apropriado como ilustra a figura 4.28. Na operação de montagem do conjunto par cónico-diferencial, lubrificar convenientemente os componentes com óleo adequado. Simultaneamente realizar o ajuste do conjunto pinhão-coroa, seguindo a ordem estabelecida na figura 4.29, ou seja, primeiro ajusta-se a posição do pinhão de ataque (fases 1 e 2) e depois da coroa (fase 3). Para terminar, verificar a posição e contacto dos dentes de ambos (fase 4). Esta verificação é realizada impregnando os dentes da coroa com um líquido colorido e arrastando o pinhão até que a coroa complete uma volta, de forma a que todos os dentes fiquem marcados nos pontos de contacto.

4.22



Fig. 4.29 – Montagem do conjunto par cónico-diferencial

Consoante as marcas obtidas, representadas na figura 4.30, a leitura dos resultados obtidos é: A - Contacto correcto B - Aproximação escassa C - Aproximação excessiva D - Ataque excessivo do pinhão em relação à coroa E - Ataque escasso do pinhão em relação à coroa

Fig. 4.30 – Marcas obtidas na verificação da posição e contacto dos dentes na montagem do conjunto par cónicodiferencial


4.23


Se a marca de contacto na coroa é a correcta, o ajuste está bem realizado. Caso contrário, é necessário corrigir este ajuste através da posição do pinhão de ataque ou da coroa, em função da marca obtida. O ajuste do pinhão de ataque consiste em acoplar os rolamentos de forma a que não exista folga entre eles nem qualquer prisão. Apertando progressivamente a porca do extremo oposto à engrenagem e ajustando com um martelo de madeira ou plástico do lado do pinhão, consegue-se o acoplamento desejado. Aperta-se a porca com o binário especificado pelo fabricante e faz-se girar o pinhão de ataque. A força utilizada para girar o pinhão, em geral, não deverá ser superior a 0,5 mkg. Efectuada esta montagem, o pinhão deve ficar posicionado de modo a que seja possível um correcto engrenamento com a coroa. As correcções necessárias realizam-se adicionando anilhas calibradas (fase 1), o que pressupõe a desmontagem do conjunto para acrescentar uma anilha. Para esta razão, alguns fabricantes estabelecem um processo de montagem com utensílios adequados para determinar a espessura necessária das anilhas, antes de montar o pinhão de ataque. A montagem do conjunto coroa-diferencial requer também uma operação de calibre, que determina o posicionamento da coroa em relação ao pinhão. A figura 4.31 mostra uma disposição de montagem adoptada com frequência, em que os rolamentos do conjunto coroa-diferencial estão apoiados na carcaça. As anilhas situadas em ambos os lados, determinam a posição da coroa em relação ao pinhão. Aumentando a espessura da anilha do lado da coroa e diminuindo do lado contrário em igual medida, consegue-se aproximar a coroa do pinhão de ataque devendo a folga entre eles situar-se, como referência, compreendida entre 0,1 e 0,15 mm.

Fig. 4.31 – Exemplo de disposição de montagem do diferencial (os rolamentos estão apoiados na carcaça)

Nos casos em que o diferencial está incorporado na caixa de velocidades, caso da figura 4.32, este posicionamento é efectuado através das porcas laterais (1 e 2). A regulação neste caso, previne uma certa folga entre os dentes da coroa e do pinhão.

4.24



Fig. 4.32 – Posicionamento do diferencial numa situação em que o mesmo é montado na caixa de velocidades

Para verificar esta folga, coloca-se um comparador fixo no cárter de maneira a que a ponta de medição fique perpendicular ao dente da coroa do diâmetro exterior, como representado na figura 4.33. Nestas condições, tendo fixo o pinhão, imprime-se movimento alternado à coroa, no seu sentido de rotação normal e no sentido contrário, para determinar a folga entre dentes, que deverá estar compreendida, como referência, entre 0,15 e 0,2 mm. Fig. 4.33 – Verificação da folga entre os dentes do diferencial

As correcções necessárias realizam-se com as porcas de regulação da coroa, apertando-as do lado da coroa (aliviando do outro) quando a folga é excessiva e do lado oposto quando a folga for insuficiente.


4.25

Tracção Total

5 - TRACÇÃO TOTAL A tracção total é também conhecida como tracção integral ou tracção 4X4. Este tipo de tracção é utilizado para melhorar o comportamento dinâmico do veículo em função do tipo de condições do piso e do desempenho pretendido.

5.1 - PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO O princípio de funcionamento da tracção total baseia-se na distribuição da força produzida pelo motor pelas quatro rodas do veículo. Na figura 5.1 encontram-se representadas as forças aplicadas nas rodas numa situação de curva, para um veículo com tracção a duas e quatro rodas (figuras 5.1-A e 5.1-B, respectivamente).

Fig. 5.1 – Distribuição das forças numa situação de curva

A força centrífuga aplicada a cada roda é igual para todas as rodas e em ambos os veículos. A força total de tracção, a mesma em ambos os veículos, distribui-se pelas rodas de tracção respectivas - no veículo da figura 5.1-A por duas e no veículo da figura 5.1-B por quatro. Assim, a força de tracção aplicada a cada roda do veículo da figura 5.1-B (T’) será metade da força de tracção aplicada a cada roda de tracção do veículo da figura 5.1-A (T), ou seja, T’=T/2. A força composta aplicada em cada roda (TC) resulta da soma vectorial das forças de tracção e centrífuga.


5.1

Tracção Total

A perda de tracção verifica-se quando a intensidade da força composta for maior que um determinado valor. Como a força de tracção é menor no veículo de tracção integral, a força composta também será sempre menor para este, concluindo-se que, para o mesmo valor de tracção, a aderência será superior no veículo de tracção integral.

5.2 - TIPOS DE TRACÇÃO TOTAL Em função das suas características, os veículos com tracção integral podem ser classificados nos três grupos seguintes:

Veículos Todo-o-Terreno Veículos de Turismo 4 x 4 Veículos 4 x 4 de altas prestações

VEÍCULOS TODO O TERRENO Estão concebidos para uma utilização em qualquer tipo de terreno, superam grandes desníveis, conseguem suportar elevadas torções de chassis, ultrapassam cursos de água e, actualmente, são capazes de oferecer boas prestações em estrada e de se adaptar ao uso quotidiano em cidade. Estes veículos podem ser ou não de tracção integral permanente e geralmente vêm equipados com redutoras.

VEÍCULOS TURISMO 4 X 4 Derivam dos veículos convencionais, tendo as mesmas características destes com excepção da transmissão. Esta característica permite-lhes moverem-se por terrenos escorregadios, estradas de terra ou de neve, mas não suportam grandes torções nos chassis. São muito bons em qualquer estado de piso e têm uma boa capacidade de tracção. Estes veículos podem ser ou não de tracção integral permanente.

5.2


Tracção Total

VEÍCULOS 4 X 4 DE ALTAS PRESTAÇÕES

Quando a potência e o binário a transmitir às rodas é muito elevado, a transmissão integral permite aproveitar melhor a tracção do veículo ao repartir o binário entre as quatro rodas, mesmo em pisos com boa aderência. Os veículos 4x4 de altas prestações são veículos desse tipo mas que recorrem aos sistemas de tracção total para aumentar o seu desempenho.

5.2.1 - TRACÇÃO TOTAL PERMANENTE Neste tipo de transmissão a força produzida pelo motor é transmitida a cada uma das quatro rodas, repartindo-se proporcionalmente pelo eixo traseiro e dianteiro. De forma a compensar as diferenças de velocidade das rodas nas curvas, existem normalmente três diferenciais: dianteiro, traseiro e central. Os diferenciais dianteiro e traseiro são responsáveis pelo efeito diferencial entre as rodas dianteiras e traseiras, respectivamente. O diferencial central é responsável pelo efeito diferencial entre cada um dos eixos.

5.2.2 - TRACÇÃO TOTAL NÃO PERMANENTE Este tipo de transmissão funciona normalmente com tracção a duas rodas (4x2), sendo a transmissão às quatro (4x4) utilizada quando as condições de aderência o justifiquem. Neste tipo de veículos deve ter-se a precaução de não rodar em 4x4 mais do que o necessário e fazê-lo só em zonas de baixa aderência, pois os órgãos da transmissão são submetidos a grandes esforços e desgaste uma vez que não existe nenhum elemento intermédio que compense as diferentes velocidades dos eixos, situação que se agrava em curva.

5.3 - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO INTEGRAL Dependendo do tipo de viatura 4x4 podem-se definir dois grandes grupos de sistemas de transmissão à custa da existência ou não de redutoras. No caso da não existência de redutoras pode-se ainda ter veículos de tracção permanente ou não. Assim, ficam definidos os quatro grupos seguintes:

Transmissão integral não permanente com redutoras


5.3

Tracção Total

Transmissão integral permanente com redutoras

Transmissão integral não permanente sem redutoras

Transmissão integral permanente sem redutoras

5.3.1 - TRANSMISSÃO INTEGRAL NÃO PERMANENTE COM REDUTORAS

Este tipo de transmissão é maioritariamente utilizado por veículos todo-o-terreno. O seu esquema geral de implementação corresponde ao de um veículo normal com motor dianteiro longitudinal e tracção atrás, adicionado de uma caixa de transferência, um veio de transmissão e um diferencial à frente. Na figura 5.2 encontra-se representado um sistema deste tipo.

4 3 2

5 6

1

Fig. 5.2 – Conjunto de transmissão de um veículo de transmissão integral não permanente com redutoras

5.4


Tracção Total

5.3.1.1 - CAIXA DE TRANSFERÊNCIA A caixa de transferência está localizada à saída da caixa de velocidades e tem que assegurar as três seguintes funções:

Desmultiplicação com duas relações de transmissão diferentes. Uma relação de 1 para 1 (1:1), utilizada normalmente e, uma de 1 para 2 (1:2 ou aproximada) utilizada em situações excepcionais.

Repartição do binário pelos eixos dianteiro e traseiro.

Ligação ou não do eixo dianteiro, permitindo utilizar a tracção integral ou somente traseira.

Ao utilizar a relação de transmissão 1:2 o binário transmitido às rodas aumenta reduzindo a velocidade das mesmas. Com a utilização do grupo redutor o número de velocidades duplica. A caixa de transferência consiste numa engrenagem que recebe movimento de um veio e o distribui por dois veios, de forma a repartir o movimento para os eixos dianteiro e traseiro. A transmissão do movimento ao veio de transmissão dianteiro (normalmente não motriz) poderá ser efectuada por corrente ou roda dentada (carreto), mas na generalidade, a sua constituição, funcionamento e sistema de comando é semelhante ao de uma caixa de velocidades mecânica. Na figura 5.3 pode-se observar os componentes de uma caixa de transferência com corrente.


5.5

Tracção Total

1 – Rolamento dianteiro do veio intermédio; 2 – Carreto de entrada do veio; 3 – Carreto do veio intermédio; 4 – Rolamento traseiro do veio intermédio; 5 – Carreto de entrada; 6 – Conjunto sincronizador 4H/4L; 7 – Carreto de relação curta; 8 – Veio principal; 9 – Rolamento dianteiro do veio principal; 10 – Alojamento do rolamento; 11 – Rolamento de agulhas; 12 – Carreto guia da corrente; 13 – Conjunto sincronizador 2H/4H; 14 – Rolamento traseiro do veio principal; 15 – Sem-fim do velocímetro; 16 – Corrente dentada; 17 – Flange de saída; 18 – Carreto guia; A – Veio de entrada; B – Veio intermédio; C – Veio de saída

Fig. 5.3 – Componentes de uma caixa de transferência de transmissão integral não permanente com redutoras (utilizando corrente de transmissão)

Como se pode observar na figura, trata-se de uma caixa de transferência com sincronizadores. Por essa razão, a mudança de relação de transmissão pode ser realizada sem que seja necessário

5.6


Tracção Total

parar o veículo, mas até um limite de velocidade máximo, pois trata-se de uma mudança de relação de transmissão elevada e, caso não fosse realizada a uma velocidade lenta poderia provocar graves danos no sistema de transmissão. Quando não existem sincronizadores a mudança de relação deve ser efectuada com o veículo parado. Na figura 5.4 pode-se observar os componentes de uma caixa de transferência sem corrente.

Saída para veio transmissão

Entrada

Entrada

Saída para veio transmissão traseiro


A – Transmissão 4X2

B – Transmissão 4X4 com relação 1:1


Saída para veio transmissão traseiro

Entrada

C – Transmissão 4X4 com relação 1:2

Fig. 5.4 – Caixa de transferência de transmissão integral não permanente com redutoras


5.7

Tracção Total

A figura 5.5 ilustra a utilização da caixa de transferência de um veículo de transmissão integral não permanente com redutoras.

Fig. 5.5 – Utilização da caixa de transferência de transmissão integral não permanente com redutoras

Os diferenciais utilizados poderão estar equipados com sistemas de bloqueio, de comando manual ou de deslizamento limitado. Neste tipo de transmissão, não permanente, existe um sistema que permite desligar as rodas do resto do sistema de transmissão, quando estas são não motrizes. Este sistema serve para evitar que todo o sistema de transmissão que não está a ser utilizado esteja em movimento, sofrendo desgaste e criando forças de atrito.

5.3.1.2 - CUBO DE BLOQUEIO DA RODA MANUAL A figura 5.6 representa os componentes de um cubo de roda com bloqueio manual.

5.8


Tracção Total

1. Junta 2. Anilhas de freio 3. Anel de embraiagem 4. Travamento 5. Cubo interior 6. Caixa 7. Freio 8. Parafuso 9. Junta de cobertura 10. Embraiagem 11. Mola de embraiagem 12. Alçaprema (para travar a roda dentada) 13. Mola do selector 14. Anel de freio 15. Selector 16. Mola e esfera de fixação 17. Anilha 18. Cobertura

Fig. 5.6 - Cubo de bloqueio da roda manual

Quando o selector se encontra na posição “Free”, a roda está liberta do sistema de transmissão. O cubo interior (5) e a embraiagem (10) rodam sempre solidários com o eixo de transmissão correspondente. A caixa do cubo (6) está sempre fixa em relação à roda, i.e., roda sempre solidária com esta. Quando o selector se encontra na posição “Lock”, a roda encontra-se acoplada ao sistema de transmissão, funcionando como uma roda de tracção. Nesta situação, o anel de embraiagem (3) encontra-se solidário com o cubo interior (5), a caixa do cubo (6) e a embraiagem (10), de tal forma que o movimento do eixo e da roda é o mesmo.

5.3.1.3 - CUBO DE BLOQUEIO DA RODA AUTOMÁTICO A figura 5.7 representa os componentes de um cubo de roda com bloqueio automático. 1. Cobertura 2. Parafuso de fixação 3. Caixa 4. Travamento 5. Cubo interior 6. Embraiagem 7. Anel de espaçamento

Fig. 5.7 - Cubo de bloqueio da roda automático


5.9

Tracção Total

Este sistema funciona automaticamente quando se acciona a tracção integral, sendo necessário andar com a viatura em sentido inverso para desligar a transmissão do movimento. Quando o eixo de transmissão à roda recebe movimento, o anel de espaçamento (7), que está sempre solidário com o eixo de transmissão, começa a rodar. Como os seus dentes têm uma determinada conicidade, empurram a embraiagem (6), que se desloca axialmente ao veio, contra a caixa (3). Deste modo, todo o conjunto fica sujeito ao mesmo movimento de rotação. Quando se pretende soltar as rodas, depois de libertar a transmissão de movimento ao veio dianteiro, faz-se marcha atrás com o veículo, obrigando as rodas a rolar em sentido inverso, o que faz com que a caixa (3) empurre a embraiagem (6) contra o anel de espaçamento (7), ficando as rodas libertas do resto do sistema de transmissão.

5.3.2 - TRANSMISSÃO INTEGRAL PERMANENTE COM REDUTORAS A figura 5.8 representa um esquema muito comum da disposição dos componentes de uma transmissão integral permanente.

1. Motor 2. Caixa de velocidades 3. Caixa de transferência 4. Eixo dianteiro (rígido) 5. Eixo traseiro (rígido)

Fig. 5.8 – Esquema de um sistema de transmissão integral permanente com redutoras

Neste tipo de disposição, à semelhança da transmissão integral não permanente com redutoras, a caixa de transferência tem que assegurar as três funções seguintes: Distribuição da força aos eixos dianteiro e traseiro. Repartição do binário pelos eixos dianteiro e traseiro. Desmultiplicação com duas relações de transmissão diferentes. Uma relação de 1 para 1 (1:1), utilizada normalmente e, uma de 1 para 2 (1:2 ou aproximada), utilizada em situações excepcionais.

5.10


Tracção Total

Como o movimento é sempre transmitido às quatro rodas, este tipo de transmissão obriga, geralmente, à utilização de um diferencial central, de forma a permitir que existam diferenças de velocidade entre os eixos dianteiro e traseiro. O diferencial central pode ser normal, assimétrico, ou de deslizamento limitado (autoblocante, Torsen, Ferguson). O funcionamento destes diferenciais foi já abordado num ponto anterior deste Módulo. Por essa razão, neste ponto serão apenas abordados aqueles aspectos fundamentais para o funcionamento da tracção integral. A figura 5.9 mostra um diferencial assimétrico em corte. O funcionamento deste diferencial é idêntico ao diferencial normal.

Fig. 5.9 – Diferencial assimétrico em corte

A diferença está na sua assimetria, tal como a sua designação indica e que se pode observar na figura. Esta assimetria permite que em situações normais de aderência seja transmitido um maior binário a um dos eixos. O diferencial central pode ser substituído por um acoplamento viscoso, pois este só bloqueia quando as diferenças de velocidade atingem um determinado valor, o que entre os eixos dianteiro e traseiro só acontecerá se um dos trens perder aderência. A figura 5.10 mostra o esquema de uma solução utilizando um acoplamento viscoso.


5.11

Tracção Total

1. Motor 2. Caixa de velocidades 6. IRD 7. Veios de transmissão 8. Acoplamento viscoso 9. Diferencial

Fig. 5.10 - Esquema de um sistema de transmissão integral permanente com redutoras utilizando um acoplamento viscoso

5.3.3 - TRANSMISSÃO INTEGRAL NÃO PERMANENTE SEM REDUTORAS Este tipo de sistemas deriva normalmente de veículos de turismo e consequentemente dependem da arquitectura do veículo de base. Este tipo de transmissão é mais utilizada nos países em que a neve predomina. A figura 5.11 representa um sistema de tracção integral não permanente. Trata-se de um sistema em que a tracção é normalmente feita pelas duas rodas dianteiras.

1. Fixação 2. Comando 3. Acoplamento do veio de transmissão

Fig. 5.11 - Transmissão integral não permanente sem redutoras

5.12


Tracção Total

Como se pode observar, para a utilização da tracção integral existe um sistema que permite fixar o veio de saída da caixa ao veio de transmissão que liga ao diferencial traseiro. Este acoplamento pode ter ou não sincronizador, o que se traduz pela capacidade de poder ou não fazer o acoplamento em movimento lento ou parado.

5.3.4 - TRANSMISSÃO INTEGRAL PERMANENTE SEM REDUTORAS A utilização deste tipo de transmissão é mais comum em veículos de altas prestações. A figura 5.12 representa um sistema de transmissão integral permanente sem redutoras de um veículo de altas prestações.

1. Carcaça de caixa de velocidades; 2. Carcaça da embraiagem; 3. Veio de entrada; 4. Veio de saída; 5. Transmissão final; 6. Caixa de transferência; 7. Diferencial dianteiro com autoblocante; 8. Bloqueio viscoso do diferencial; 9. Semi-eixo dianteiro;

Fig. 5.12 – Transmissão integral permanente sem redutoras


5.13

Transmissão Automática

6 - TRANSMISSÃO AUTOMÁTICA 6.1 - EMBRAIAGEM HIDROCINÉTICA A figura 6.1 representa um esquema de uma embraiagem hidrocinética. Este tipo de embraiagem funciona à custa das propriedades dos líquidos em movimento.

1. Motor 2. Fluído hidráulico (anel de líquido) 3. Cárter 4. Caixa de velocidades 5. Turbina (roda receptora) 6. Bomba (roda motriz)

Fig. 6.1 – Embraiagem hidrocinética

Como se pode observar na figura, os elementos fundamentais que constituem esta embraiagem são duas rodas munidas de pás, uma denominada bomba, impulsora ou motriz e outra denominada turbina. O acoplamento entre estes dois elementos é realizado com um anel de líquido. A função desta embraiagem é a de permitir um acoplamento suave e progressivo. A sua utilização não dispensa a utilização de outra embraiagem para permitir a interrupção da transmissão do movimento de forma a que se possam efectuar as mudanças de relação de transmissão.

6.2 - ACOPLAMENTO HIDROCINÉTICO O acoplamento hidrocinético é constituído por três órgãos principais em que a sua forma é de revolução e que se encontram representados na figura 6.2. A bomba (3) (também denominada impulsora ou motriz), que está acoplada à cambota, recebendo movimento desta. A turbina (2), que está acoplada ao veio de entrada da caixa de velocidades. O cárter (1), que está fixo à bomba e contém no seu interior a turbina.


6.1


1. Cárter 2. Turbina 3. Bomba

Fig. 6.2 – Acoplamento hidrocinético

Uma vez montado, este conjunto é completamente estanque e contém uma quantidade bem definida de óleo. O enchimento deste conjunto não é total para evitar pressões demasiado elevadas. Este conjunto tem de ser equilibrado dinamicamente antes de ser introduzido o óleo. O transporte do motor para a caixa é assegurado à custa de um fluxo de óleo animado de uma grande velocidade. A energia é transmitida ao óleo por efeito centrífugo, isto é, o movimento de rotação da bomba transmite movimento ao óleo por efeito centrífugo, que por sua vez é canalizado pelas pás da bomba transmitindo movimento às pás da turbina.

6.3 - CONVERSOR DE BINÁRIO O conversor de binário funciona também como uma embraiagem hidrocinética ou um acoplamento

hidrocinético, mas permite

transformar o binário do motor, à semelhança de uma caixa de velocidades. A multiplicação do binário é máxima quando a veio de saída está parada e vai diminuindo à medida que a velocidade do veio de saída se aproxima da velocidade do veio de entrada. O conversor de binário constitui uma transmissão com uma relação de transmissão de variação infinita mas por um período muito reduzido.

1. Turbina; 2. Bomba; 3. Reactor;

Fig. 6.3 – Conversor de binário

6.2



A constituição do conversor de binário, representado na figura 6.3 é muito semelhante ao acoplamento hidrocinético mas as suas pás não são planas e conta com a existência de um terceiro elemento, denominado reactor (3), que é montado entre a bomba (2) e a turbina (1). Existem vários tipos de conversor de binário, denominados monofásicos, bifásicos ou polifásicos, dependendo da sua constituição e consequente funcionamento. Nos mais utilizados na transmissão automática automóvel, cujo acoplamento é feito a uma caixa automática, o reactor é livre, o que permite para além do funcionamento como conversor de binário, o funcionamento como acoplamento hidrocinético e por isso denominados bifásicos. A figura 6.4 mostra o fluxo de óleo que se cria no conversor de binário. A bomba recebe o movimento directamente da cambota e imprime movimento ao óleo, que ao ser canalizado para as pás da turbina faz com que, a partir de uma determinada rotação, comesse a rodar.

1. Bomba 2. Reactor 3. Turbina

Fig. 6.4 - Fluxo de óleo no conversor de binário

Reactor

Enquanto a rotação da cambota é baixa, o óleo que sai da turbina bate no reactor mudando o seu sentido de movimento e voltando a entrar na bomba, com um sentido favorável ao

Bomba

movimento desta (Fig. 6.5). Até uma determinada rotação, o sentido de rotação do reactor é contrário ao da bomba e existe

Turbina

uma aumento do binário produzido pelo motor.

Fig. 6.5 – Fluxo de óleo a baixa rotação


6.3


Reactor Turbina

À medida que a rotação vai aumentando, a velocidade do reac-

tor inverte e deixa de haver deflexão do fluxo (Fig. 6.6). A velocidade destes três órgãos aumenta até um valor em que todo o conjunto roda quase em simultâneo, sendo a relação de transmissão ligeiramente inferior a 1. Bomba

Fig. 6.6 – Fluxo de óleo a alta rotação

6.4 - CAIXA AUTOMÁTICA 6.4.1 - ENGRENAGENS EPICICLOIDAIS Com engrenagens epicicloidais é possível obter-se diferentes relações de tranmissão sem que seja necessário deslocar carretos ou luvas. Este tipo de engrenagem encontra-se representado na figura 6.7.

C. Coroa dentada interiormente; PS. Porta satélites; P. Pinhão planetário; S. Pinhão satélite

Fig. 6.7 – Engrenagem epicicloidal

Como se pode observar, é constituída por uma roda dentada central, denominada planetário, uma roda de coroa com dentado interior e um porta satélites, no qual estão fixos os eixos dos satélites. A figura 6.8 representa um esquema deste tipo de engrenagens onde se pode observar que existem vários veios de entrada e de saída.

6.4



Freio Veio oco da coroa

Satélite

Veio oco do porta-satélites

Planetário

Veio do planetário

Porta-satélites Coroa

Fig. 6.8 – Esquema de uma engrenagem epicicloidal

Este conjunto constitui uma engrenagem que permite obter quatro cadeias cinemática diferentes, ou seja quatro formas de transmitir o movimento com relações de transmissão diferentes. A primeira relação de transmissão, a que transmite menor velocidade e maior binário, é obtida com a imobilização da coroa dentada. A roda motora é o planetário, que transmite movimento aos satélites e que fazem rodar o porta-satélites, ficando o binário disponível no veio deste (Figura 6.9).

Fig. 6.9 – 1.ª velocidade (coroa imobilizada e planetário como roda motora)

A segunda relação de transmissão é obtida com a imobilização do planetário. A roda de coroa é a motora e transmite movimento aos planetários que, da mesma forma que no caso anterior, fazem rodar o porta-satélites (Figura 6.10). Como o número de dentes do planetário é inferior ao da coroa, a velocidade obtida no veio do porta-satélites é maior que no caso anterior e o binário menor. Fig. 6.10 – 2.ª velocidade (coroa como roda motora e planetário imobilizado)


6.5


A terceira relação de transmissão é uma relação directa, e é obtida com a imobilização de umas rodas em relação às outras, rodando todo o conjunto solidário (Figura 6.11).

Fig. 6.11 – 3.ª velocidade (conjunto solidário)

A quarta relação de transmissão possível com este conjunto, é a marcha-atrás, pois o movimento no veio de saída tem sentido contrário ao dos casos anteriores. Com a imobilização do porta satélites e o planetário como roda motora, o movimento é transmitido aos satélites e destes à roda de coroa (Figura 6.12). Desta forma obtém-se no veio de saída da roda de coroa um sentido de rotação inverso ao do planetário com uma velocidade menor Fig. 6.12 – Marcha-atrás (portasatélites imobilizado e planetário como roda motora)

e um binário maior que os deste.

Na prática esta caixa não é viável pois obrigaria à existência de vários veios de entrada e saída da caixa. De forma a que possam existir somente dois veios, um de entrada e um de saída, são utilizadas combinações de trens epicicloidais. Com dois trens epicicloidais é possível obter as três combinações possíveis: Montagem em série de dois trens epicicloidais completos. Montagem em série de dois trens epicicloidais que partilham a mesma coroa dentada, sendo este sistema denominado trem Ravigneaux. Montagem em série de dois trens epicicloidais que partilham o mesmo planetário e em que as coroas têm diferente número de dentes. Este sistema é denominado trem Simpson.

6.6



Como já foi referido, o funcionamento dos trens constituídos por engrenagens epicicloidais implica a imobilização de algumas das partes móveis. Essa imobilização é conseguida à custa de travões ou embraiagens de discos. O comando destes é realizado de uma forma automática, através de sistemas hidráulicos ou electro-hidráulicos, que dependem da velocidade do veículo e da posição do acelerador. As embraiagens utilizadas são embraiagens hidráulicas multidisco em banho de óleo e são accionadas através de pressão de óleo, como mostra o esquema da figura 6.13.

Fig. 6.13 – Embraiagem multidisco

Os travões utilizados para a imobilização de alguns órgãos podem ser de discos ou de cintas de travagem, que se encontram representadas na figura 6.14 e também são accionadas hidraulicamente.

Fig. 6.14 – Cinta de travagem

Nas figuras que se seguem pode-se observar, em esquema, o funcionamento de um trem constituído por duas engrenagens epicicloidais em série e que partilham o mesmo planetário (Fig. 6.15 a 6.18). Como se pode observar, neste trem a roda motora é a primeira coroa.


6.7


A primeira velocidade é obtida por imobilização do segundo porta-satélites e por acção da embraiagem de marcha para a frente.

Fig. 6.15 – Primeira velocidade

A segunda velocidade é obtida por imobilização do primeiro porta-satélites e por acção da embraiagem de marcha para a frente.

Fig. 6.16 – Segunda velocidade

A terceira velocidade é obtida por acção da embraiagem de marcha para a frente e de marcha-atrás. A embraiagem de marcha-atrás torna solidários a roda de coroa e o primeiro porta satélites. Desta forma todo o conjunto roda em simultâneo e os satélites ficam imóveis. Fig. 6.17 – Terceira velocidade

A marcha-atrás é obtida por imobilização do segundo

porta-satélites

e

embraiagem de marcha-atrás.

Fig. 6.18 – Marcha-atrás

6.8


por

acção

da


A pressão de óleo necessária ao comando da caixa de velocidades é produzida por uma bomba que alimenta simultaneamente a caixa de velocidades e o conversor de binário. O óleo tem também uma função refrigerante. O sistema de comando é composto por um bloco de comando, um regulador centrífugo de pressão hidráulica, uma válvula de modulação com cápsula de depressão e uma válvula de comando do acelerador. Este sistema é responsável pela acção das embraiagens e travões que imobilizam os órgãos da caixa de velocidades necessários, em função da velocidade do veículo e da posição do acelerador. A figura 6.19 mostra uma transmissão automática onde se podem observar os vários componentes.

1. Regulador centrífugo de pressão hidráulico (indicação da velocidade angular do veio de saída) 2. Engrenagem de ligação 3. Trem epicicloidal 4. Travões multidisco 5. Permutador de calor 6. Bomba 7. Turbina 8. Reactor 9. Conversor de binário 10. Disco amortecedor de ligação mecânica 11. Embraiagem multidiscos 12. Grupo diferencial do eixo dianteiro 13. Grupo redutor

Fig. 6.19 – Transmissão automática

O regulador centrífugo de pressão hidráulica está localizado no veio de saída da caixa de velocidades.


6.9

Bibliografia

BIBLIOGRAFIA ALONSO, J. M. – Técnicas del Automovil-Chassis, Editorial Paraninfo. CHOLLET, H. M. – Curso Prático e Profissional para Mecânicos de Automóveis Hemus Editora Limitada. RENAULT – Tecnologia Automóvel - A Embraiagem, a caixa de velocidades, o diferencial, as transmissões, Centro de Formação Após-Venda. E.T.A.I. - Revue Technique Automobile, Editions Techniques pour L’Automobile et L’Industrie. DERREUMAUX, B. - Les Transmission, E.T.A.I. E.T.A.I. - L’Automobile CASTROL – Cahier technique: L’huile et les transmissions () LUCCHESI, Domenico - O AUTOMÓVEL - Curso Técnico, Paraninfo , 1996 SELECÇÕES DO READER’S DIGEST – O Livro do Automóvel, 1976 ALONSO, J.M. – Tecnologías avanzadas del automóvil VEIGA DA CUNHA, Luis – Desenho Técnico, 9ª Edição, Fundação Caluuste Gulbenkian. FORD – Treino Técnico de Serviço 00/222 Revue Technique Automobile, spécial 4 x 4 Revue Technique automobile, n.º 575 OPEL – Sistema de tracção total ROVER – Manual de treino Rover, Freelander ALVES, Margarida; MAGALHÃES, Luís; COSTA, Paulo – Transmissão Convencional - CEPRA


C.1

Pós -Teste

PÓS -TESTE Em relação a cada um dos exercícios seguintes, são apresentadas 4 (quatro) respostas das quais apenas 1 (uma) está correcta. Para cada exercício indique a resposta que considera correcta, colocando uma cruz (x) no quadrado respectivo.

1. O tipo de sistema de transmissão depende dos vários factores, a seguir descriminados: a) Localização e disposição do motor, tipo de tracção, binário a transmitir, velocidade de rotação, tipo de suspensão ................................................................................................................... b) Localização e disposição do motor, tipo de tracção, binário a transmitir, velocidade de rotação, tipo de alimentação ................................................................................................................. c) Tipo de tracção, binário a transmitir, velocidade de rotação, tipo de motor ........................... d) Localização e disposição do motor, tipo de alimentação, binário a transmitir, velocidade de rotação, tipo de motor..............................................................................................................

2. As juntas de transmissão têm como função principal:

a) Transmitir o movimento do motor à caixa de velocidades ...................................................... b) Absorver os esforços provocados nos eixos e dar-lhes flexibilidade...................................... c) Absorver as vibrações provocadas pelo funcionamento do motor ......................................... d) Transmitir o movimento do veio de transmissão às rodas .....................................................


S.1

Pós -Teste 3. Identifique qual das juntas abaixo descriminadas é também denominada por junta de velocidade constante:

a) Junta de Cardan ...................................................................................................................... b) Junta telescópica..................................................................................................................... c) Junta elástica............................................................................................................................ d) Junta homocinética .................................................................................................................

4. O veio de transmissão é responsável pela transmissão do movimento:

a) Do diferencial às rodas............................................................................................................ b) Do motor à embraiagem.......................................................................................................... c) Da embraiagem à caixa de velocidades ................................................................................. d) Da caixa de velocidades ao diferencial...................................................................................

5. A função principal do diferencial é:

a) Permitir a patinagem de uma das rodas no caso de bloqueio da outra.................................. b) Permitir velocidades diferentes em rodas do mesmo eixo ..................................................... c) Aumentar a estabilidade do veículo em recta ......................................................................... d) Reduzir a velocidade do veio de transmissão.........................................................................

S.2


Pós -Teste

6. Quando um veículo de motor e tracção dianteiros descreve uma curva:

a) Os planetários do diferencial não rodam ................................................................................ b) Os satélites do diferencial não rodam..................................................................................... c) Nem os satélites nem os planetários do diferencial rodam..................................................... d) Tanto os satélites como os planetários do diferencial rodam.................................................

7. Um diferencial autoblocante é um diferencial:

a) De deslizamento ilimitado ....................................................................................................... b) De bloqueio manual ................................................................................................................ c) De deslizamento limitado ........................................................................................................

d) Nenhuma das respostas anteriores ........................................................................................

8. Nos diferenciais autoblocantes, o bloqueio efectua-se sempre que:

a) O veículo faz uma curva.......................................................................................................... b) Existe uma diferença significativa entre o veio de entrada e um dos veios de saída do diferencial ........................................................................................................................................... c) Existe diferença entre os dois veios de saída do diferencial .................................................. d) Existe uma determinada diferença entre os dois veios de saída do diferencial .....................


S.3

Pós -Teste

9. O princípio de funcionamento da tracção total baseia-se na distribuição da força produzida pelo motor pelas quatro rodas do veículo a) De forma e reduzir a força centrífuga aplicada a cada roda e consequentemente melhorar a aderência ................................................................................................................................. b) De forma a aumentar a força de tracção total e consequentemente melhorar a aderência... c) De forma a reduzir a força total aplicada a cada roda e consequentemente melhorar a aderência ............................................................................................................................................ d) De forma a diminuir a velocidade e consequentemente melhorar a aderência .....................

10. O cubo de bloqueio das rodas é utilizado nos sistemas de tracção integral:

a) Não permanente...................................................................................................................... b) Permanente ............................................................................................................................. c) Com redutoras .........................................................................................................................

d) Em todos os sistemas de tracção integral ..............................................................................

11. A caixa de transferência é o órgão do sistema de transmissão integral responsável:

a) por repartir o movimento pelos eixos dianteiro e traseiro ....................................................... b) pelo efeito diferencial das rodas do mesmo eixo ................................................................... c) por ligar ou desligar os cubos das rodas................................................................................. d) por transferir o movimento do motor para a caixa de velocidades .........................................

S.4


Pós -Teste

12. A caixa de transmissão automática tem:

a) Três veios de entrada e dois de saída .................................................................................... b) Um veio de saída e um de entrada ......................................................................................... c) Um veio de entrada e pelo menos dois de saída .................................................................... d) Pelo menos dois veios de entrada e um de saída ..................................................................

13. O comando interno das caixas automáticas pode ser exclusivamente:

a) Pneumático.............................................................................................................................. b) Hidráulico................................................................................................................................. c) Mecânico ................................................................................................................................. d) Eléctrico ..................................................................................................................................

14. Os principais elementos que constituem um conversor de binário são:

a) Engrenagem epicilcoidal ......................................................................................................... b) Bomba, turbina e reactor......................................................................................................... c) Bomba e turbina ...................................................................................................................... d) Planetário, satélites e coroa ....................................................................................................


S.5

Pós -Teste

15. Os principais elementos que constituem uma engrenagem epiciloidal são:

a) Coroa, planetário, satélites e porta-satélites........................................................................... b) Coroa, pinhão, planetários, satélites e porta-satélites ............................................................ c) Bomba, turbina e reactor ......................................................................................................... d) Bomba e turbina ......................................................................................................................

S.6


Corrigenda e Tabela de Cotação do Pós-Teste

CORRIGENDA E TABELA DE COTAÇÃO DO PÓS-TESTE N.º DA QUESTÃO

RESPOSTA CORRECTA

COTAÇÃO

1

a)

1,5

2

b)

1,5

3

d)

1

4

d)

1,5

5

b)

1,5

6

d)

1,5

7

c)

1,5

8

d)

1,5

9

c)

1,5

10

a)

1,5

11

a)

1,5

12

b)

1

13

b)

1

14

b)

1

15

a)

1

TOTAL

20


S.7

19_Pesquisa (Fonte Google) - Sistema de Transmissão

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