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Caixa de mudanças (velocidades ) GR900 Descrição de funcionamento
Índice
Índice Generalidades
........................................................................ ......................................... ............................... 3
Caixa de mudanças (velocidades ) ........................................................................ ......................................... ............................... 5 principal Sincronização
........................................................................ ......................................... ............................... 7
Carcaça das hastes de engate
...................................................................... ......................................... ............................. 11
Carcaça de mudança de marchas ...................................................................... ......................................... ............................. 12 Engrenagem de troca de faixa (Range )
...................................................................... ......................................... ............................. 13
Sistema de lubrificação
...................................................................... ......................................... ............................. 18
Troca de marchas
...................................................................... ......................................... ............................. 19
Especificações
...................................................................... ......................................... ............................. 21
Generalidades
Generalidades
1 Árvore (veio) primária 2 Carcaça de mudança de marchas 3 Árvore (veio) secundária
4 Seção planetária 5 Árvore (veio) intermediária
A GR900 é uma caixa de mudanças (velocidades) de 9 marchas que consiste em uma caixa principal de 4 marchas com uma marcha superlenta (ultra-reduzida) e uma seção planetária.
Comece passando as marchas na caixa principal com a faixa de baixa engrenada na seção planetária, comute para a faixa de alta e passe de novo as marchas na caixa principal pela mesma ordem.
A caixa é do tipo Range, o que significa que as marchas da caixa principal têm degraus de escalonamento pequenos, enquanto que a seção planetária tem uma faixa de baixa velocidade e outra de alta velocidade.
A faixa baixa também dá acesso a uma marcha superlenta (ultra-reduzida), fazendo assim um total de nove marchas.
Generalidades
A caixa principal é sincronizada em todas as marchas para a frente, exceto na marcha superlenta (ultra-reduzida). As quatro marchas principais, bem como a superlenta (ultra-reduzida) e as de ré (atrás) são comandadas manualmente, por meio da alavanca das mudanças.
A seção planetária é sincronizada, usando um tipo de sincronizador similar ao da caixa principal, com a coroa funcionando como uma luva de engate. A operação se dá por meio de dois cilindros de ar diametralmente opostos, comandados por uma válvula 4/2 (válvula de controle).
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Caixa de mudanças (velocidades) principal
Caixa de mudanças (velocidades ) principal A caixa principal tem quatro eixos: uma árvore (veio) primária, uma árvore (veio) secundária, uma árvore (veio) intermediária e um eixo para marcha-a-ré (atrás). Todas as engrenagens (rodas dentadas ) da caixa têm dentes inclinados (oblíquos ).
Árvore (veio ) primária A árvore (veio) primária está montada em mancal de roletes cônicos. A parte frontal é sustentada pela placa frontal da carcaça da caixa e a parte traseira é suportada pela frente da árvore (veio) secundária. O eixo também está montado em um rolamento de esferas no centro do volante. O eixo tem dois anéis (segmentos) de pistão junto ao furo transverso de passagem de óleo, para minimizar as quedas de pressão no sistema de lubrificação. Árvore (veio) primária. As setas indicam os anéis de pistão (segmentos).
Caixa de mudanças (velocidades) principal
Árvore (veio ) secundária A ponta frontal da árvore (veio) secundária fica montada em um mancal de roletes cônicos na árvore (veio) primária e a parte traseira fica em um mancal (rolamento) cônico na parede traseira da carcaça da caixa. As engrenagens da árvore (veio) secundária estão montadas em rolamentos de agulhas. Os acionadores de sincronização para a 1a. a 4a. marchas, bem como o acionador das marchas superlenta (ultra-reduzida) e de ré (atrás) ficam ligadas à árvore (veio) secundária por meio de juntas dentadas. A engrenagem solar e o cone de sincronização da seção planetária ficam na extremidade traseira da árvore (veio) secundária com juntas dentadas ligadas ao eixo. Os mancais das engrenagens são lubrificados por meio de canais de óleo existentes na árvore (veio).
Árvore (veio ) intermediária As engrenagens superlenta (ultra-reduzida) e de ré (marcha atrás) são usinadas ( fresadas) diretamente na ávore (veio). As engrenagens da 1a., 2a. e 3a. marchas e a engrenagem primária são pressionadas fortemente sobre o eixo, fixadas com um líquido de travamento nas juntas. A árvore (veio) intermediária é montado sobre mancais cônicos nas paredes frontal e traseira da caixa. Há um encaixe quadrangular para a bomba de óleo que fica na extremidade frontal do eixo. O encaixe é usinado diretamente no eixo.
Eixo da marcha a ré (atrás ) O eixo da marcha a ré (atrás) fica à esquerda da árvore (veio) intermediária. O eixo é firmemente preso a um suporte na carcaça da caixa de mudança e na placa traseira da carcaça. Também existe no eixo uma engrenagem intermediária de ré (marcha atrás), que inverte a direção de rotação da árvore (veio) secundária. A engrenagem está montada em rolamento de agulhas e é lubrificada por borrifos (salpicos) de uma canal de óleo no eixo.
Sincronização
Sincronização A caixa principal é equipada com duas unidades de sincronização, uma para a 1a. e 2a. marchas, e a outra para a 3a. e a 4a. marchas. As marchas a ré (atrás) e superlenta (ultra-reduzida) não têm sincronizador, e por essa razão elas só tem uma luva de acoplamento que roda em engrenamento direto com os dentes de cada engrenagem quando se engata a marcha. A função do sincronizador é igualizar rapidamente a velocidade da engrenagem da marcha à velocidade da árvore (veio) secundária. Isto significa, também, que a árvore (veio) intermediária, a árvore (veio) primária e o disco de embreagem, bem como as demais engrenagens da árvore (veio) secundária, têm que rodar com a velocidade correta em relação à marcha engrenada.
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Sincronização
Sincronizador único As unidades de sincronização para a 2a., 3a. e 4a. marchas são o que se chama de ”sincronizador único”. O acionador com o rolete de trava, o êmbolo e a mola, bem como a luva de acoplamento e o cone de travamento ficam diretamente sobre a árvore (veio) secundária.
O cone de sincronizador tem uma superfície de atrito pulida com uma ranhura de dreno em forma de meia-lua na superfície do cone. O cone de travamento tem uma superfície de atrito temperada a chama com dreno de óleo na superfície.
Todos eles sempre rodam com a mesma velocidade que a árvore (veio) secundária. Os cones do sincronizador, por outro lado, são fixados na engrenagem principal de cada marcha por uma junta com chaveta.
O cone de travamento e o cone do sincronizador têm trava externa e dentes de sincronização. O cone de travamento tem quatro ressaltos externos que se encaixam nos recessos correspondentes do acionador.
A luva de acoplamento tem dentes internos e pode mover-se ao longo do acionador. Os dentes da luva têm um estágio de travamento que se engrena com os dentes do cone do sincronizador para permitir que a engrenagem seja mantida na posição quando se aplica torque nas engrenagens.
Os recessos do acionador são um pouco mais longos do que os ressaltos do cone de travamento. Assim, é possível girar levemente o cone de travamento para que os dentes da luva de acoplamento e o cone do sincronizador não coincidam, para que o conjunto atue como uma trava. Isso significa que a marcha não engrena enquanto a luva de acoplamento e o cone do sincronizador não estiverem girando com a mesma velocidade.
A luva de acoplamento tem uma ranhura aberta por dentro para os roletes de trava. Os roletes têm duas funções, a de manter a luva de acoplamento na posição neutra e a de pressionar o cone de travamento contra o sincronizador no início da sincronização para adaptar a velocidade da engrenagem à velocidade do eixo.
Cone do sincronizador Mola Êmbolo Cone de travamento Rolete de trava Luva de acoplamento Acionador Engrenagens (rodas dentadas) 9 Árvore (veio) secundária 1 2 3 4 5 6 7 8
Sincronizador único
Sincronização
Dupla sincronização A unidade de sincronização da primeira marcha, que normalmente é a marcha mais pesada, é o que se chama de sincronizador duplo. O duplo sincronizador proporciona uma superfície de atrito melhor e uma sincronização mais eficiente. O cone de sincronização, que é usado nas outras sincronizações de marcha à frente, é aqui substituído por um disco de engate e um cone intermediário. As superfícies duplamente cônicas, entre o cone de travamento e o cone intermediário e entre o cone intermediário e o cone interno tornam mais fácil engrenar a marcha. O cone de travamento e o cone interno estão unidos por um disco acionador. O cone intermediário está ligado ao disco de engate por oito pinos sobre os quais o cone pode se deslocar em direção axial. O torque (binário) de frenagem é obtido pela pressão do cone de travamento sobre o cone intermediário. O cone intermediário, que é conectado ao disco de engate, é retardado para que possa ocorrer a troca de marcha. No mais, a descrição da sincronização simples também se aplica à sincronização dupla.
1 Luva de acoplamento 2 Roletes de trava, 4pç 3 Cone de travamento 4 Cone intermediário 5 Pinos, 8pç 6 Cone interno 7 Disco de engate 8 Disco acionador 9 Êmbolos, 4pç 10 Molas, 4pç 11 Acionador 12 Árvore (veio) secundária
Dupla sincronização
Sincronização
Troca de marchas
A figura ao lado mostra, em oito estágios, o engrenamento pelo sincronizador.
1 A troca de marcha começa com a luva de acoplamento se movendo em direção ao cone de travamento. 2 A luva de acoplamento pressiona o rolete de trava contra o cone de travamento (O rolete de trava tem uma outra função, que é a de centralizar a luva de acoplamento na posição neutra). 3 Quando os cones são pressionados um contra o outro, o cone de travamento segue o cone de sincronização em uma direção ou outra, dependendo se a passagem de marcha está sendo feita para cima ou para baixo. O cone de travamento só pode se deslocar meio dente em uma direção ou na outra, até ser parado pelos seus quatro ressaltos nos recessos correspondentes do acionador. Quando a luva de acoplamento tiver se movido o suficiente para que os seus dentes estejam contra os dentes do cone de travamento, transfere-se uma força axial para o cone de sincronização, que então começa a retardar.
4 A luva de acoplamento pode, agora, ser deslocada para a frente para engatar com os dentes do cone de travamento. Isso é feito pelo giro para fora do cone de travamento. Como ainda existe contato entre os cones, toda a caixa de mudança (velocidades) ”anda” quando se gira o cone. 5 A luva de acoplamento começa a engatar com o cone de sincronização. O cone de travamento é solto. 6 Quando a luva de acoplamento atingir os dentes do cone de sincronização, este girará de forma a que se possa iniciar o engate. 7 A luva de acoplamento pode, então, ser deslocada até encaixar no cone de sincronização. 8 A troca de marcha está completa.
Carcaça das hastes de engate
Carcaça das hastes de engate A carcaça das hastes de engate tem três garfos ( forquilhas) de engate montados sobre dois suportes em mancais. Os garfos de engate da caixa de mudanças (velocidades) principal são acionados a partir da carcaça de caixa de câmbio pelas hastes de engate. No topo da carcaça do seletor de marchas existem três êmbolos sob tensão de mola cuja função é manter cada barra de manobra em posição na marcha engrenada ou não engrenada quando não há torque (binário) aplicado. Quando se aplica torque (binário) sobre uma relação de engrenamento, a engrenagem se mantem na posição pela ação da luva de acoplamento do sincronizador, cujos dentes têm travas.
Carcaça de mudança de marchas
Carcaça de mudança de marchas No interior da carcaça das mudanças existe um eixo seletor montado em mancais de agulhas com garfos seletores para a operação da caixa de mudança principal. Na parte frontal da carcaça existe uma válvula de posição neutra para a operação do planetário. Em uma extremidade do eixo seletor existe uma mola de deslocamento lateral para impedir que as engrenagens a ré e superlenta sejam acionadas na movimentação para a frente do veículo. Não há mola de curso lateral entre as quatro marchas principais à frente. O garfo seletor, que é preso por parafusos ao eixo, trabalha no interior de um dispositivo para evitar que engate mais de uma marcha. A válvula de posição neutra é atuada diretamente pelo garfo seletor e foi projetada para permitir liberar ar para a válvula 4/2 da engrenagem planetária quando o garfo seletor estiver em posição neutra.
1 2 3 4 5
Mola de curso lateral Dispositivo Válvula de posição neutra Eixo seletor Conector de luz de ré (marcha atrás)
Engrenagem de troca de faixa (Range)
Engrenagem de troca de faixa (Range ) +L (−H) H
L
9
5
Range
H
Range
Range
L
8
H L
(NO)
7 4 3 +24V
2 1
−H +24V
7 bar
8 4 6 5 _ 5 0
6 =
Linha de ar, pressurizada / não pressurizada
Linha de ar, pressurizada = Cabo elétrico =
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Árvore (veio) intermediária Sensor de rotações do motor Proteção contra rotação excessiva Junta Comutador de faixa (range) Tanque de ar Garfo seletor Válvula de posição neutra Dois cilindros de faixa com uma válvula de comando Sistema eletropneumático para comutação de faixa de marchas
Engrenagem de troca de faixa (Range)
Válvula de comando (range ) A válvula de comando 4/2 consiste basicamente em duas partes: a carcaça da válvula em si, contendo todas as conexões de ar, e uma parte de solenóide com as conexões elétricas.
Ao mesmo tempo, o outro lado do cilindro de controle tem alívio pelas conexões 22 e 24 da carcaça da válvula e pelo alívio da válvula de controle.
A carcaça da válvula tem um êmbolo de válvula sob mola que dirige o ar de serviço para o cilindro de comando.
Na condição de ativação o êmbolo da válvula se desloca com o auxílio do ar do sistema piloto (conexão 12) em direção ao lado do escapamento da carcaça.
Na condição inativa, é a mola que mantem o êmbolo da válvula contra o lado do solenóide da carcaça. O ar passa pelas conexões 21 e 23.
1 2 12 21 22 23 24
O ar passa pelas conexões 22 e 24. As conexões 21 e 23 passam a ter alívio.
Entrada de pressão Saída Entrada de pressão (piloto) Saída de pressão Saída de pressão Saída de pressão Saída de pressão
Engrenagem de troca de faixa (Range) O ar do sistema piloto, que comanda o êmbolo da válvula, é, por sua vez, comandado pelo solenóide. Existe um pequeno êmbolo cônico de válvula no interior do solenóide que é atuado pelo eletroimã. Quando o solenóide ”puxa” o êmbolo, abre uma conexão para o interior da carcaça da válvula. O ar supera, então, a força da mola no êmbolo da válvula e o desloca para o lado da saída da carcaça.
Na condição de inatividade o ar sai pela parte do solenóide.
Posição de marcha baixa
Posição de marcha alta
1 Ar de serviço 3 Retorno de ar 12 Ar piloto
A válvula de comando inativada sempre proprociona marcha alta
Engrenagem de troca de faixa (Range)
Válvula de posição neutra (válvula-3/2 ) A válvula de posição neutra é atuada mecanicamente por um ressalto no eixo do seletor, na carcaça do seletor de marchas. Quando o engrenamento está em ponto morto o ar de serviço pode passar da conexão 1 pela válvula e para fora pela conexão 2 até chegar à válvula de comando do range. Quando se engata uma marcha, o êmbolo força a válvula para dentro e a conexão 1 fica fechada. Ao mesmo tempo, a conexão 2 é aliviada pela saída 3 . A linha de ar de serviço fica sem pressão.
Engrenagem de troca de faixa (Range)
Sensor indutivo de rotações do motor com proteção contra excesso de rotação A velocidades superiores a 30 km/h (dependendo da relação (redução) do eixo traseiro) o sensor de velocidade fornece impulsos à proteção contra excesso de rotações. Esta, por sua vez, interrompe a corrente para o solenóide da válvula de comando do Range. Não pode haver redução para a faixa baixa, evitanda assim o excesso de rotações na embreagem e no motor. A velocidades abaixo de 30 km/h o circuito da corrente é fechado na proteção contra excesso de rotações. Assim, o solenóide da válvula de controle pode ativar o ar piloto, que leva o êmbolo da válvula para a posição de faixa baixa. A proteção contra excesso de rotações tem integrada uma função de monitorização, que faz com que o protetor, quando detecta determinadas falhas no circuito do sensor, bloqueie a possibilidade de engatar marchas baixas. Essas falhas são:
1 Sensor de velocidade 2 Sensor de velocidade de rotação do
motor para proteção contra excesso de rotação
1 Curto circuito em relação a massa 2 Curto circuito na tensão da bateria 3 Circuito do sensor interrompido É possível fazer uma condução de emergência se surgir uma falha na proteção contra o excesso de rotação, desde que a proteção seja substituída por um relê padronizado (p.ex. 243 460).
Manopla da alavanca de mudança Existe um comutador na manopla da alavanca de mudança. Na posição de faixa baixa, a chave fecha o circuito do solenóide na válvula de comando atuando, assim, sobre o êmbolo da válvula de ar piloto. Isto se aplica a condições em que o circuito de corrente também fecha no protetor contra excesso de rotações.
H L
3 6 5 5 _ 5 0
Sistema de lubrificação
Sistema de lubrificação A lubrificação é feita por meio de uma combinação de lubrificação por salpicos e forçada. A lubrificação por salpicos se faz com a engrenagem da árvore (veio) intermediária que vai abaixo do nível de óleo na carcaça da caixa de mudança e age como um rotor. A lubrificação forçada é feita por meio de uma bomba de óleo, tubulação e tubos nas árvores (veios). O sistema de lubrificação também tem um filtro de óleo e uma válvula de alívio. A bomba de óleo, que é do tipo rotor, é fixada pelo lado de dentro da carcaça da embreagem e é acionada pela árvore (veio) intermediária. A bomba aspira óleo por um filtro colocado no fundo da caixa de mudança. A partir da bomba de óleo, o óleo é forçado por um filtro com uma válvula de alívio integrada, e daí para a carcaça da embreagem e para ser redistribuído pelas diversas galerias de óleo.
O sistema tem ainda uma outra válvula de alívio, chamada de ”válvula de descarga”, cuja função é proteger a bomba de óleo contra o excesso de contrapressão, p. ex. quando o óleo da caixa fica extremamente frio. A válvula de descarga, que é fixada na carcaça da caixa logo abaixo do filtro de óleo, passa a abrir, fazendo com que o óleo se despeje diretamente de volta na caixa. O óleo é forçado para a frente a partir do filtro de óleo, pela árvore (veio) primária, pela árvore (veio) secundária e até o planetário, bem como por um tubo interno de óleo até o planetário. A árvore (veio) secundária tem vias de óleo perfuradas que alimentam os diversos mancais e engrenagens do planetário por meio da roda dentada central do planetário. A linha interna de óleo alimenta os dois conjuntos de engrenagens da árvore (veio) primária e a 3a. engrenagem, bem como o mancal (rolamento) da árvore (veio) intermediária por meio de um bico (gicleur ) de borrifamento.
Troca de marchas
Troca de marchas Caixa de mudanças (velocidades ) principal A GR900 é uma caixa de mudança de 9 velocidades. A caixa principal tem quatro velocidades, bem como as engrenagens superlenta (ultra-reduzida) e a ré (marcha atrás). As quatro marchas da caixa de mudança principal são sincronizadas. As marchas superlenta (ultra-reduzida) e a ré (atrás) não são sincronizadas. A caixa principal é operada pela alavanca de câmbio, que se movimenta para as diversas posições de marcha.
Engrenagem de troca de faixa (Range ) A engrenagem de faixa é um planetário que fica atrás da caixa principal. A engrenagem de faixa duplica as quatro relações de engrenamento da caixa principal. Na faixa baixa, operam a 1a., 2a., 3a. e 4a. marchas. Na faixa alta, operam a 5a., 6a., 7a. e 8a. marchas. O planetário tem sincronização. A operação se dá por meio de uma chave de posição na alavanca de câmbio. Com a chave na posição inferior está engrenada a faixa baixa e com a chave na posição superior está engrenada a faixa alta. A caixa de mudança tem uma proteção contra excesso de rotações que evita que as marchas da faixa inferior engrenem a velocidades acima de cerca de 30 km/h. A relação entre as faixas baixa e alta é 3,75:1.
Troca de marchas
Fluxo de potência em marchas diferentes, caixa principal
1a. e 5a. marchas
Marcha superlenta (ultra-reduzida )
5 9 5 5 _ 5 0
6 9 5 5 _ 5 0
3a. e 7a. marchas
2a. e 6a. marchas
8 9 5 5 _ 5 0
7 9 5 5 _ 5 0
Marcha a ré (atrás )
4a. e 8a. marchas
9 9 5 5 _ 5 0
Informações sobre o fluxo de potência pela seção planetária, veja o módulo ”Planetário, caixa de mudanças (velocidades) GRS/GRH/GR900, GR801”.
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Especificações
Especificações Relações de transmissão 8 7 6 5 4 3 2 1 C RL
1,00 1,36 1,89 2,69 3,75 5,09 7,10 10,10 16.86 16.42
Tomadas de força A GR900 pode ser equipada com tomadas de força da série EG600.
Tomadas de força
Acionamento
Relação de transmissão
Torque (binário )
EG601 EG611
Acionamento direto 1,24 Tomada simples de acio- 0,93 namento por árvore (veio) de transmissão
700 Nm 1200 Nm
EG621
Tomada dupla de aciona- 1,24 mento por árvore (veio) 0,93 de transmissão
700 Nm 1200 Nm *
* O torque (binário) não pode exceder 600 Nm se forem usadas as duas saídas de força.
