Transmissão Automotiva

Universidade de Caxias do Sul Disciplina: Tópicos de Engenharia Automotiva Automotiva Professor: Adelair L. Colombo

Cap 4 - Transmissões Automotivas Informações gerais

Posicionamento da cabina

Semi- avançada

Avançada

Posicionamento Posicionamento do Motor e transmis transmis são

Embreagem

Conceitos básico s de transmiss ão Força - Multiplicação 20 dentes

10 dentes

20kg

10kg

20 : 10 = 2 : 1 Força é multiplicada por 2 Rotação é dividida por 2

Conceitos básicos de transmissão Relação de redução

= nº dentes 10 dentes

20 dentes 1:1 A força que entra é a mesma que sai

2:1 A força que sai é duas vezes maior

A caixa de câmbio é um multiplicador de força

Conceitos básicos de transmissão

Redução

1000 rpm 100 mkgf

Desmultiplicação 10 dentes

20 dentes

1000 rpm 100 mkgf 500 rpm 200 mkgf 20 dentes

R = 2

20 = 10

10 dentes

R =

Rotação : Torque x

2:1

R = 0,5

10 = 20

R =

Rotação : Torque x

2000 rpm 50 mkgf

0,5:1

Conceitos básicos de transmissão

26 dentes

 Árvore secundária  Árvore primária

10 dentes

 Árvore intermediária 13 dentes

30 dentes

30 dentes 10 dentes 3:1

26 dentes 13 dentes x

2:1 = Relação de redução 6:1

Tipos de transmissão

Transmissão Manual (TM); Transmissão Automáticas com Várias relações de Marchas: Transmissão Embreagem Dupla (DCT); Transmissão Automáticas Convencionais (AT) Transmissão Automatizadas (AMT); Transmissão Mecânicas Continuamente Variável (CVT);

Transmissão Manual • •

Característica; De que forma ocorre a mudança de marcha;

•

São aplicadas quando: • Aceleração é baixa; • Massa do veículo é alta; • Qualidade da direção não é prioridade.

Componentes de t ransmissão  Árvore secundária

 Árvore primária

Comandos a cabo

Luva de engate

 Árvore intermediária

Transmissão de 2 Árvores (carros de passeio)

Vantagens: • Menor massa; • Menor custo de fabricação; • Melhor acústica; • Melhor escalonamento das marchas; Desvantagens: • Comprimento (todos as marchas mantados em um único eixo). Vídeo transmissão Eaton: https://www.youtube.com/watch?v=FJ_U7nc9i5M

Transmissão de 3 Árvores (carros utilitários)

Vantagens: • Formatação compacta e melhor distribuição de massa. Desvantagens: • Maior custo de fabricação; • Maior massa; • Pior acústica; • Proximidade dos sincronizadores; • Escalonamento mais fácil.

Transmissão de 4 Árvores

Caixa de câmbio veículo pesado

Transmissões automáticas • Neste tipo de transmissão não há interrupção de torque durante a troca de marchas. • Cinemática compatível com a lógica de desmultiplicação; • As relações são engrenadas sob carga através de freios ou embreagens dentro da própria transmissão, sem perda de velocidade ou potência do veículo; • Os dois modelos mais comuns são a convencional (AT) e a com dupla embreagem (Dual Clutch Transmission ou DCT).

Transmissão automática (AT) • • • •

Consiste em um conversor de torque com uma planetária montada nele. As marchas variam de de 4 a 9 relações e não possuem embreagem. Cada conjunto de planetárias é montado em fila como discos. A unidade de controle é responsável pelo acionamento dos freios e das embreagens neste tipo de transmissão. • Exemplos: Tiptronic (Volkswagen), GF6 (Chevrolet) • Tem consumo em torno de 2% menor que o câmbio manual.

• • • • •

1 – Coroa 2 – Planetárias primárias 3 – Planetárias secundárias 4 – Pinhão central secundário 5 – Pinhão central primário

Transmissão automática (AT) • TC: conversor de torque R: Reator com roda livre • P: bomba de óleo TD: amortecedor torsional • T: Turbina F: Rodas livres • B: Freios C: embreagem

Transmissão automática (AT) O conversor é uma espécie de turbina imersa em óleo. Quando pisamos no acelerador, esta turbina gira mais rapidamente impulsionando o óleo como num ventilador, através de dutos que por sua vez estão conectados ao câmbio. A força do fluido entrando pelos dutos provoca o movimento. Podemos simular o funcionamento de um conversor de torque ao ligarmos um liquidificador. A hélice faz com o que o líquido gire junto com ela enquanto o copo faz a resistência na direção oposta. Conjunto de engrenagens planetárias ou caixa satélite A planetária é um conjunto de engrenagens de tamanhos diferentes que possui vários eixos. Na medida em que um ou outro eixo é bloqueado ou liberado, temos a diferente combinação de engrenagens resultando nas marchas. Nas primeiras transmissões, o gerenciamento das trocas das marchas era exclusivamente mecânico e hidráulico, já atualmente a centralina ou módulo eletrônico é responsável pela “escolha” de qual marcha é mais adequada para cada momento. Naturalmente, quanto mais moderna e atual a transmissão, menor o consumo. Então, nos modelos mais recentes temos um número de marchas maior, o que significa menor uso do conversor e finalmente, mais economia. Sendo assim, uma transmissão com quatro marchas faz com que o carro consuma muito mais se comparada a uma de seis,

Transmissão automática (AT) Hoje, os carros podem contar com transmissões automáticas de até 8 velocidades. Essa transmissão, especificamente, foi desenvolvida pela empresa ZF e já equipa os modelos Range Rover Sport, Volkswagen Amarok, Chrysler 300 Luxury Series, Bentley Continental GT Speed, entre outros. A tecnologia traz o recurso “Block Shifting”, que reduz, por exemplo, de 8ª para 4ª marcha, dependendo da demanda. Outra tecnologia faz com que a transmissão corte a aceleração quando detecta que o motor está na rotação ideal para o torque que foi entregue. As vantagens da transmissão de 8 velocidades são as mudanças de marcha mais rápidas e suaves e a melhor eficiência de combustível. No ano de 2014 foi lançado um câmbio de 10 marchas.

Câmbio automático sequencial Existe ainda uma variação do câmbio automático chamada de “automático sequencial”. Esse tipo de câmbio é um modelo automático que tem como opção as trocas manuais, ao comando do motorista. Porém, esse “manual” só troca as marchas em sequencia, ou seja, não dá para ir da terceira para quinta sem passar pela quarta, por exemplo. Essas trocas podem ser feitas pela alavanca (sentido "+" e "-") ou por borboletas no volante. É por causa dessa opção, que muitos confundem o câmbio automático sequencial com os

Transmissão Automatizada- AMT As montadoras desenvolveram os câmbios automatizados em parceria com seus fornecedores para ajudar o motorista a descansar o pé esquerdo, mas sem gerar grandes custos, o que encareceria o produto. Cada uma delas dá um nome para o seu sistema, como acontece com os motores bicombustíveis. Na Fiat, o câmbio automatizado é o Dualogic; na GM, Easytronic; e na Volkswagen, I-Motion, por exemplo. Os câmbios automatizados têm a mesma dinâmica do câmbio manual tradicional. No entanto, recebem a ajuda de uma embreagem automática e da centralina, dispositivo que trabalha o engate das marchas. Por isso, também não há pedal de embreagem e os comandos da alavanca são os mesmos de um câmbio automático sequencial. Na prática, o motorista tem todas as facilidades do câmbio automático, mas com preço e manutenção mais baratos. Em alguns modelos, a troca de marchas também podem ser feitas por meio de borboletas no volante. No entanto, as transmissões automatizadas têm respostas mais lentas e os “trancos” são mais sentidos. Para reduzir isso, a opção atual das montadoras é a adoção da dupla embreagem, como no novo Ford EcoSport, embora essa tecnologia gere um custo adicional. Com ela, o desempenho fica mais parecido com o de um câmbio automático. Com tal recurso, é possível aplicar os câmbios automatizados em carros mais potentes sem perda do desempenho.

Transmissão Automatizada- AMT Nomenclatura de alguns modelos

 AUTOMATIZADO (EASYTRONIC, DA CHEVROLET)

 AUTOMATIZADO (DUALOGIC, DA FIAT)

 AUTOMATIZADO (I-MOTION, DA VOLKSWAGEN)

Transmissão Automatizada- AMT

Transmissão Automatizada- AMT

 AUTOMATIZADO DE DUPLA EMBREAGEM

O sistema tem embreagens, mas não possui conversor de torque -- por isso, montadoras como Volkswagen e Ford o descrevem como automático. "É uma caixa que funciona como duas, trabalhando simultaneamente para proporcionar trocas instantâneas. Uma embreagem engata a primeira, terceira e quinta marchas, e a outra, a segunda, quarta, sexta e a ré. Com isso, a marcha seguinte está sempre engatada no momento da troca", explica Fábio Okano, gerente de engenharia veicular da Ford. As principais vantagens são a maior durabilidade e as trocas de marcha mais suaves. É possível fazer trocas sequenciais, na alavanca ou por meio de aletas atrás do volante

Transmissão Automatizada- AMT Transmissões com embreagem dupla (DCT) • Em 1939, Kégresse concebeu a idéia de uma caixa de câmbio de embreagem dupla, que ele esperava usar no legendário Citroën "Traction". Infelizmente, circunstâncias de negócios adversas impediram seu desenvolvimento posterior. • Houveram duas tentativas de desenvolvimento antes de realmente ser efetivada a produção em série, uma em 1940 para veículos pesados, e uma em 1980 da Porsche e Audi para carros de corrida. • O primeiro veículo equipado com DCT foi em 2003. • O princípio do DCT é baseado em duas sub-transmissões independentes conectadas ao motor em via única embreagem dupla.

Transmissão Automatizada- AMT Transmissões com embreagem dupla (DCT) • As embreagens duplas são divididas em: • Embreagem dupla seca: são utilizadas em veículos compactos devido a sua inferior capacidade de transmissão de torque. • Embreagem a banho de óleo: são utilizadas em veículos com alto torque.

• 1 – Embreagem dupla seca • 2 – Bomba de óleo • 3 – Módulo mecatrônico hidráulico • 4 – Carter de óleo lubrificante • 5 – Barras seletoras de marchas • 6 – Cilindros de dupla ação para mudanças de marchas

Transmissão Automatizada- AMT Transmissões com embreagem dupla (DCT) O câmbio automatizado de embreagem dupla, também conhecido como DSG (direct shift gearbox) é tão diferente daquele de embreagem simples que deveria ser tratado como um tipo de transmissão automática completamente específica, pois não é apenas o fato de existirem duas embreagens em ação, mas o mecanismo interno da transmissão é completamente único. A comercialização da caixa de dupla embreagem, contudo, ainda não era viável até recentemente. A Volkswagen é pioneira nesse tipo de caixa, licenciando a tecnologia DualTronic da BorgWarner. Atualmente, automóveis equipados com DCTs estão disponíveis somente na Europa. Nesta categoria estão incluídos os Volkswagen Beetle, Golf, Touran e Jetta; os Audi TT e A3; o Skoda Octavia e os Seat Altea, Toledo e Leon. Também disponível na Mercedes. Vantagens:  Economia de combustível  Flexibilidade de operação – manual ou automático  Condução suave  Sem perdas de torque - não possui conversor  Fácil operação – não possui pedal de embreagem

Transmissão Automatizada- AMT Transmissões com embreagem dupla (DCT)

Os componentes mais inovadores do novo sistema 4MATIC incluem a saída de força para o eixo traseiro integrada à transmissão automatizada 7G-DCT de dupla embreagem e o diferencial do eixo traseiro com uma embreagem multidiscos controlada por sistema eletrohidráulico. Esta configuração permite a transmissão variável do torque entre os eixos dianteiro e traseiro de forma integral. Entre os benefícios adicionais deste design estão o menor peso do sistema, comparado aos concorrentes, e alta eficiência. De forma similar às versões com tração dianteira, todos os modelos 4MATIC também apresentam uma boa eficiência

CVT - Transmissões mecânicas continuamente variáveis Continuously Variable Transmission

• Inicialmente equipou os veículos DAF holandeses, popularizando o conceito mundo afora. • Variação infinita na redução de marchas; • Não há interrupção do fluxo de torque durante as trocas de marcha; • Economia de combustível; • Redução do nível de emissões de gases poluentes,; • Preencher a expectativa dos consumidores por veículos com transmissões automáticas confortáveis. • Cronologia • 1490 - Da Vinci faz um esboço de uma transmissão contínua variável sem degraus. • 1886 - registrada a primeira patente de CVT toroidal. • 1935 - Adiel Dodge recebe a patente da CVT toroidal. • 1939 - introduzido o sistema de caixa totalmente automática baseado em engrenagens planetárias. • 1958 - Daf (da Holanda) fabrica um carro com câmbio CVT. • 1989 - o Subaru Justy GL é o primeiro carro vendido nos EUA com câmbio CVT. • 2002 - o Saturn Vue com uma CVT estréia; é o primeiro Saturn que oferece tecnologia CVT.

CVT X AT

CVT - Transmissões mecânicas continuamente variáveis Vídeo Sistema CVT. https://www.youtube.com/watch?v=RCqkibobgI8

Modelos de sistemas CVT: Toroidal, Multimatic e Multitronic

CVT - Toroidal Foi inventado em 1877 e teve lugar em carros de 1920. Mas foi abandonado, por ter durabilidade baixíssima. Isso porque ele parte de uma contradição: a rosquinha precisa ter tração para transferir a força do motor para as rodas e, ao mesmo tempo, não pode ter atrito, para não desgastar os discos de metal. Inviável na prática, o CVT toroidal foi considerado a transmissão ideal por uma associação de engenheiros dos Estados Unidos, no fim dos anos 70. -Alta capacidade de transmissão de torque se comparado ao sistema de polias

CVT - Toroidal

O câmbio toroidal possibilita variação infinita de marchas e, por não usar correias, suporta maior torque Os sedãs Cedric e Gloria, primeiros a usar o Extroid (foi assim que a Nissan batizou o sistema), têm motor V6 biturbo com 39,5 mkgf de torque máximo. Um esforço bem maior que os 30 mkgf suportados pelo Multitronic, o CVT com polias da Audi. Os dois sedãs conseguiram economia de combustível de 10%, em relação ao câmbio automático convencional.

CVT - Multitronic

Como os motores destes modelos geram torques bem mais elevados,a Audi desenvolveu um câmbio (denominado Multitronic) que, em vez de cintas e polias, utiliza corrente de elos de placa e engrenagens cônicas, que são bem mais resistentes e permitiram um espaçamento entre a marcha mais curta e a mais longa.

CVT - Multitronic

A corrente trabalha em volta de duas engrenagens cônicas. Além disso, graças à corrente, as relações de marchas, mesmo em se tratando da mais curta, se sucedem com enorme rapidez, o que dispensou o conversor hidráulico de torque. Em vez disso, a Audi utilizou uma embreagem multiplica refrigerada a óleo, o que não só evita as perdas próprias dos conversores como elimina seu efeito "derrapagem" e o conseqüente desperdício de potência. Na prática, o uso do câmbio Multitronic é semelhante ao do Tiptronic, pois ele também faz trocas manuais de marchas (até no volante) posicionando a alavanca no lado direito. Nesse caso, o carro passa a ter seis marchas.

CVT - Multitronic As possibilidades de relações de desmultiplicação do câmbio Multitronic vão de 2,1:1 a 12,7:1. Entre os discos existe um espaço em "V" por onde passa a corrente de aço. A variação desse espaço, comandada pela central eletrônica, altera o diâmetro das polias, o que possibilita a troca das relações sem escalonamento. Quando o diâmetro do eixo motriz é maior, a marcha é longa e, portanto,desenvolve velocidade. Em

um

câmbio

escalonado,

essa

posição

corresponde às marchas mais altas (4ª e 5ª). Quando o diâmetro do eixo motriz é menor a marcha é reduzida, usada em arrancadas e subidas. Em um câmbio escalonado, essa posição corresponde às marchas mais reduzidas (1ª e 2ª).

CVT - Multimatic O acoplamento é feito pelo volante do motor e a conexão é mecânica, utilizando polias de diâmetro variável interligadas por uma correia metálica, com baixíssima perda mecânica, possibilitando infinitas relações, inclusive para a marcha à ré. A variação contínua da largura das polias em "V" por meio hidráulico permite alterar continuamente a relação de transmissão entre as polias efetuadas por uma correia metálica também em"V".

CVT - Multimatic

CVT - Transmissões mecânicas continuamente variáveis Continuously Variable Transmission

Complementos - Existem modelos que simulam marchas de uso sequencial e pré programadas.

• Honda Fit -1º e 3º geração • Novo Corolla- Multidrive 7 velocidades • Renault Fluence • Nissan Sentra e Altima • Mitsubishi ASX • Audi A4- 8 velocidades

Eficiência x consumo

• Modelo Opala 4.1

Consumo • •

STILO

• •

*trocas no modo seqüencial 

DUALOGIC Aceleração: 15,3/14,4* s Retomada 40 a 80 km/h: 6,8 s Retomada 60 a 100 km/h: 8,6 s Retomada 80 a 120 km/h: 11,6 s Consumo urbano: 6,5 km/l Consumo rodoviário: 9,0 km/l MANUAL Aceleração:13,7 s Retomada 40 a 80 km/h: 8,1 s Retomada 60 a 100 km/h:11,7 s Retomada 80 a 120 km/h:19,9 s Consumo urbano: 6,3 km/l Consumo rodoviário: 9,0 km/l MERIVA

•

EASYTRONIC Aceleração: 13,8/13,6* s Retomada 40 a 80 km/h:5,7 s Retomada 60 a 100 km/h:7,9 s Retomada 80 a 120 km/h: 10,9 s Consumo urbano:7,1 km/l Consumo rodoviário: 9,3 km/l

• •

*trocas no modo seqüencial  MANUAL Aceleração:13,1 s Retomada 40 a 80 km/h:7,8 s Retomada 60 a 100 km/h:11,7 s Retomada 80 a 120 km/h:18,0 s Consumo urbano: 6,8 km/l Consumo rodoviário: 9,5 km/l ,

Distribuição Mundial de Transmissões

O futuro das Transmissões - Europa: Transmissões AMT e DCT estão em franca expansão, apesar das transmissões MT já possuírem uma cobertura maior e consolidada, especialmente para as aplicações RWD. -EUA: Transmissões AT de multimarchas são a maioria absoluta. No entanto a participação das transmissões CVT e DCT já está começando a se fazer notar. - Japão: As transmissões CVT são a maioria. Transmissões AT de multimarchas e transmissões CVT irão coexistir. Já as transmissões DCT nem mesmo são mencionadas no Japão. -Brasil, Rússia, Índia e China: As transmissões MT são em maior número absoluto. No entanto, estão abrindo espaço para transmissões AMT e CVT com comando manual. - Todos os mercados têm suas peculiaridades. Haja visto, por exemplo, que as transmissões CVT vão muito bem no Japão. Por outro lado, o mercado japonês rejeita as transmissões DCT  justamente por problemas de ruído durante o engate das marchas e aceleração do veículo. No entanto, todos os mercados tem dois pontos comum: - A redução de poluentes e o trânsito cada vez mais complicado nas grandes cidades.

Para a redução das emissões, a introdução de marchas nas transmissões AT tem se tornado uma prática comum, haja visto que as transmissões de 6 marchas se tornaram padrão em praticamente todos os veículos médios, pois reduz-se a velocidade (rpm) do motor, reduzindo com isso as emissões e o consumo de combustível dos veículos. E ainda, devido a complicação do trânsito nas grandes cidades, o futuro das transmissões automáticas torna-se cada vez mais promissor, uma vez que o manuseio de veículos com transmissões manuais é muito exaustivo no trânsito pesado do dia-a-dia das grandes metrópoles. As transmissões manuais acabarão sendo destinadas aos carros esporte, cujo uso não é diário, ou então para o consumidor que não abre mão de controlar os engates das marchas ele mesmo, mantendo o controle absoluto sobre o veículo. Mas convenhamos que este tipo de consumidor esta cada vez mais raro nos dias de hoje. Mas o futuro pertence mesmo as transmissões CVTs e automáticas de dupla embreagem, sendo que a dupla embreagem pode ser seca ou a banho de óleo, conforme o torque do motor, também é multimarchas, possuindo 6, 7 ou 8 marchas, não possui as limitações de transmissão de torque impostas pelo conversor de torque, principalmente em baixas rotações e possui a vantagens da eficiência da transmissão manual (em torno de 93%).

Os testes iniciais demonstram um aumento de 50% na eficiência do combustível nos veículos equipados com o sistema de transmissão hidráulica, além de uma redução de um terço na emissão de CO2.

Transmissões em Tratores

Transmissões em Tratores