Transmissão Eixo Traseiro
Prefácio Este módulo de treinamento refere-se ao eixo traseiro. O módulo de treinamento é parte de uma série de módulos destinados ao Treinamento Básico de Transmissão. Este módulo deve ser estudado após a conclusão do estudo dos módulos: Generalidades, Embreagem e Caixa de Câmbio. Durante o estudo deste módulo, você terá oportunidade de aprender a função do eixo traseiro, quais são os seus principais componentes e também como funcionam estes componentes individualmente e no conjunto do eixo traseiro. Conteúdo Introdução 3 Principais Componentes do Eixo Traseiro - Carcaças 4 Função do Diferencial 5 Componentes do Diferencial 6 Parafuso de Encosto 7 Conjunto de Coroa e Pinhão 8 Componentes do Diferencial 9 Relação de Transmissão 10 Caixa Satélite 11 Semi-Eixos 12 Funcionamento do Conjunto Diferencial 13 Bloqueio do Diferencial-Generalidades 17 Bloqueio do Diferencial - Principais Componentes 18 Bloqueio do Deferencial - Funcionamento 19 Redução no Cubo - Generalidades 20 Redução no Tubo - Principais Componentes e Funcionamento 21 Tração Tandem 22 Diferencial com Caixa de Transferência 23
Introdução: O eixo traseiro têm a função de transmitir potência de tração do motor para as rodas de tração e também de diferenciar a velocidade entre as rodas de tração em algumas situações. O eixo traseiro é composto de uma carcaça (1) com um diferencial (2) e dois semi-eixos (3). A carcaça do eixo traseiro (1) é uma unidade separada que está fixa à suspensão do veículo através de parafusos. O diferencial (2) consiste de uma carcaça, fixa através de parafusos à carcaça do eixo traseiro (1). Os semi-eixos (3) são totalmente flutuantes, e têm a função de transmitir torque do diferencial para as rodas. TP95850 3
Principais Componentes do Eixo Traseiro - Carcaças: Carcaça do eixo traseiro (1): A carcaça do eixo traseiro suporta todos os componentes do eixo. Em sua parte frontal é montada a carcaça do diferencial, a qual fica apoiada e quatro pontos. Carcaça do diferencial (2): Para que o diferencial possa suportar grandes tensões e peso dos componentes da transmissão, sua carcaça é fundida em uma só peça.isto significa que só existe capa de mancal e alojamento de pinhão separado. TP95850 4
Função do Diferencial: O diferencial têm a função de balancear a velocidade das rodas de tração em curvas e, ao mesmo tempo, multiplicar a força de tração do veículo. Isto é muito importante, pois em curvas, a roda externa têm uma extensão mais longa a percorrer do que a roda interna, o que significa que ela tem que girar mais rapidamente. Se as rodas fossem ligadas através de um eixo rígido, seria necessário que uma delas patinasse, para compensar a diferença de trajeto. O diferencial liga os dois semi-eixos, permitindo a diferença de rotação das rodas. TP95850 5
Componentes do Diferencial O diferencial é instalado na carcaça do eixo e, seus principais componentes são os seguintes: Pinhão (1) : O pinhão é o eixo de entrada do eixo traseiro. Está alojado em um mancal, por meio de dois rolamentos de rolos cônicos. A parte posterior do pinhão está aparada em um rolamento de rolos cilindricos, alojado na carcaça do diferencial. Os rolamentos tem a função de manter o pinhão em seu lugar contra a porca. Coroa (2) : A potência de tração é transmitida do pinhão à coroa, que está fixa entre duas metades da caixa de satélites e o conjunto está apoiado em dois rolamentos de rolos cônicos na carcaça do diferencial. Caixa de Satélites (3) : A caixa de satélites dividi-se em duas partes. O conjunto diferencial é composto por quatro engrenagens pequenas (satélites) e duas grandes (planetárias) nas duas metades da caixa de satélites. TP95850 6
Parafuso de Encosto A carcaça do diferencial possui um parafuso de encosto que mantém a coroa e o pinhão juntos, sem a possibilidade de se afastarem quando sujeitos a esforços elevados. Em condições normais de trabalho, este parafuso fica afastado da coroa, somente entrando em contato, quando a coroa se afastar do pinhão devido a um grande esforço. TP95850 7
Conjunto de Coroa e Pinhão Está apoiado em três mancais, sendo dois mancais de rolos cônicos (1) no lado da frente e em um mancal de rolo cilíndrico (2). Além disso, cada conjunto de coroa e pinhão é submetido a um trabalho de ajuste sendo identificados com um mesmo número (3). Este ajuste proporciona uma superfície de contato com movimentos suaves. TP95850 8
Componentes do Diferencial A coroa e o pinhão trabalham juntos, girando num ângulo de 90º (Noventa graus) entre si com a função de transmitir a potência de tração do motor para os semi-eixos. A coroa e o pinhão podem possuir três tipos diferentes de dentes em suas engrenagens cônicas: Dentes Retos (1) : Neste tipo de engrenamento ocorre o contato de um dente da coroa com um dente do pinhão por vez. Dentes Helicoidais Hipóide (2) : O deslocamento do pinhão em relação ao centro da coroa, usando dentes helicoidais, proporciona um aumento da área de contato entre os dentes. Esta disposição também permite abaixar o centro de gravidade dos veículos. Geralmente as engrenagens (coroa e pinhão) utilizados nos diferenciais dos veículos VOLVO são do tipo hipoíde, o que significa que a linha de centro do pinhão situa-se abaixo da linha de centro da coroa. A vantagem é que o engrenamento é feito com um maior número de dentes, resultando em uma maior capacidade de transmissão de torque do pinhão à coroa. TP95850 9
Relação de Transmissão Os veículos equipados com motores de combustão interna, como os dos veículos VOLVO, possuem um número elevado de rotações. Em consequência, a árvore de transmissão também possui um número elevado de rotações. Devido a este fato, é necessário reduzir essa velocidade, para que as rodas girem em velocidades adequadas. Esta redução de velocidade é realizada através da coroa (1) e do pinhão (2). Ao mesmo tempo que reduzem a velocidade, estas duas engrenagens aumentam o torque transmitido às rodas. A velocidade é reduzida na seguinte relação: Número de dentes da coroa Número de dentes do pinhão Exemplo: 30 Redução = 3:1 10 Se a coroa possuir trinta dentes e o pinhão dez dentes, para cada volta da coroa, o pinhão deve dar três voltas. Assim, a velocidade é reduzida três vezes e o torque aumentado três vezes. Isto é denominado: Relação de Transmissão. TP95850 10
Caixa Satélite A caixa satélite dividide-se em três partes: - Quatro engrenagens pequenas denominadas satélites (1). - Duas engrenagens grandes denominadas planetárias (2). - Uma cruzeta (3) onde são montadas as engrenagens satélites. TP95850 11
Semi-Eixos Os semi-eixos são do tipo flutuante, isto é, tem apenas como função transmitir o movimento de rotação às rodas. A extremidade interna dos semi-eixos contém entalhos que engrenam com as engrenagens planetárias do conjunto diferencial e a extremidade externa tem um flange com orifício para fixação no cubo da roda. A carga exercida sobre o eixo é totalmente suportada pelos rolamentos dos cubos das rodas. Os semi-eixos são construídos de aço especial com grande resistência a torção e com prorpiedades de elesticidade. Para se ter uma idéia, pode-se torcer quase uma volta completa um semi-eixo, que ele retorna ao ponto sem romper. Ele possui estas propriedades para suportar o torque de saída de um caminhão quando está carregado. TP95850 12
Funcionamento do Conjunto Diferencial Para entender melhor como o diferencial faz a adaptação da velocidade, vamos conhecer o seu sistema de engrenamento: Cada semi-eixo está ligado a uma das rodas pela flange (1) presente em sua extremidade externa. Na outra extremidade o semi-eixo está ligado a engrenagem planetária (2) do diferencial. Existe uma engrenagem planetária para cada semi-eixo. TP95850 13
Quando o veículo está andando em linha reta, o pinhão faz girar todo o conjunto, composto pela coroa, planetárias e satélites (2). Neste caso, nenhuma roda precisa girar ou fazer mais força que a outra, pois giram na mesma velocidade (1) e (3). TP95850 14
Nas curvas, as forças que atuam sobre a roda que fica do lado interno da curva aumentam, pois a velocidade desta roda diminui. Nesta condição, as engrenagens planetárias giram com velocidade desigual (1) e (3), provocando o movimento de rotação das engrenagens satélites na cruzeta (2). As engrenagens satélites passam a girar sobre o seu próprio eixo ao mesmo tempo que giram sobre as engrenagens planetária. TP95850 15
Isto significa que ao entrarmos em uma curva, a roda interna sofre um esforço maior, o que reduz um pouco a rotação do semi-eixo interno. Esta condição coloca em funcionamento as engrenagens satélites que passam a girar em seu próprio eixo, possibilitando ao outro semi-eixo girar com velocidade um pouco maior. Isto vai possibilitar ao veículo fazer a curva sem que a roda, que fica do lado interno da curva, fique patinando. TP95850 16
Bloqueio do Diferencial - Generalidades O bloqueio do diferencial é um equipamento instalado no próprio diferencial com a função de desativar a sua principal função. Ou seja, bloquear os semi-eixos para que deixem de movimentar as rodas independentemente uma da outra e passe a movimentá-las juntas com mesma força e velocidade. Este equipamento é utilizado por exemplo: Quando o veículo está em solo deslizante. TP95850 17
Bloqueio do Diferencial - Principais Componentes O bloqueio do diferencial é composto por uma luva de acoplamento (1) que é fixada no lado direito da caixa de satélites do diferencial e por uma luva de acoplamento deslizante (2), acoplada no semi-eixo do lado direito. A luva de acoplamento deslizante (2) é acoplada por um diafragma (3), uma haste (4) e um garfo de acionamento (5). O bloqueio do diferencial é acionado por uma tecla (7) presente no painel de instrumentos. Um iterruptor (6) fecha o circuito e ao mesmo tempo a lâmpada (8) acende no painel de instrumento. TP95850 18
Bloqueio do Diferencial - Funcionamento Quando o motorista quiser engatar o bloqueio do diferencial, ele pressiona o interruptor do bloqueio do diferencial no painel de instrumentos. O interruptor está conectado a uma válvula solenóide que após induzida libera ar para o diafragma. O diafragma empurra uma haste conectada ao garfo de acionamento que move a luva de acoplamento fixa na carcaça do diferencial. Quando elas se acoplam, as engrenagens da caixa satélites ficam impedidas de girar, e os semi-eixos, direito e esquerdo ficam bloqueados, passando a funcionar como uma só unidade. Quando o bloqueio do diferencial está acionado, uma lâmpada de advertência acende-se no painel de instrumentos, ao mesmo tempo que soa um alarme sonoro. TP95850 19
Redução no Cubo - Generalidades A redução no Cubo é usada em veículos que são utilizados para serviços extremamente pesados, onde são exigidos grandes esforços nos semi-eixos e no diferencial. A redução no cubo reduz a relação de saída da potência de tração para as rodas de tração. Desta forma é possível reduzir os esforços e, consequentemente, o desgaste. Esta redução é realizada com a ajuda de um dispositivo de redução do cubo inatalado no interior do cubo da roda (1). TP95850 20
Redução no Cubo - Principais Componentes e Funcionamento A redução no cubo consiste de um sistema planetário de engrenagens. O sistema planetário é composto por uma engrenagem solar (1), três engrenagens planetárias (2) e uma engrenagem anelar (3). Quando a engrenagem solar começa a girar, a rotação é transmitida às engrenagens planetárias. Desta forma, as engrenagens planetárias giram de encontro à engrenagens anelar, fazendo com que a redução seja transmitida para as rodas de tração. Esta rotação é igual a metade da rotação do semi-eixo, ou seja, existe uma redução de 2:1. TP95850 21
Tração Tandem A tração tandem aumenta a força de tração do veículo permitindo menos patinagem nas rodas. A tração tandem é normalmente utilizada em veículos com reboques pesados e em veículos utilizados na construção civil. A tração tandem corresponde à tração nos dois eixos traseiro, onde o eixo matriz dianteiro normalmente possui um diferencial com caixa de transferência, enquanto o eixo matriz traseiro tem um diferencial como vimos anteriormente. OBS: Eixo Matriz = Eixo de Tração TP95850 22
Diferencial com Caixa de Transferência Como vimos anteriormente, quando o veículo possui tração tandem, o eixo motriz dianteiro é equipado com um diferencial com caixa de transferências. A caixa de transferência tem a função de distribuir a força de tração pelos dois eixos traseiros. O diferencial com caixa de transferência funciona da seguinte maneira: O torque do motor/caixa de mudança, é transmitida através da árvore de transmissão para o flange do diferencial. A rotação do flange e do eixo de entrada é transmitida aos diferenciais do eixo motriz dianteiro e eixo motriz traseiro via a caixa de transferência. A engrenagem planetária posterior do diferencial dianteiro aciona o eixo de saída, que por sua vez aciona o diferencial traseiro. Se houver uma diferença de rotação entre o eixo motriz dianteiro e o eixo motriz traseiro, ela será equalizada pela caixa de transferência. Quando o veículo está sendo conduzido numa superfície escorregadia, pode acontecer que uma das rodas motrizes esteja parada neste caso a outra roda motriz dobrará sua rotação. TP95850 23