Engenharia Automotiva

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