Prévia do material em texto
AUTOMOTIVA Transmissão mecânica de veículos leves Transm issão m ecânica de veículos leves 9 788583 934080 ISBN 978-85-8393-408-0 Esta publicação integra uma série da SENAI-SP Editora especialmente criada para apoiar os cursos do SENAI-SP. O mercado de trabalho em permanente mudança exige que o profissional se atualize continuamente ou, em muitos casos, busque qualificações. É para esse profissional, sintonizado com a evolução tecnológica e com as inovações nos processos produtivos, que o SENAI-SP oferece muitas opções em cursos, em diferentes níveis, nas diversas áreas tecnológicas. Transmissão mecânica de veículos leves Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) SENAI. Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial Transmissão mecânica de veículos leves / SENAI. Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial. – São Paulo : SENAI-SP Editora, 2019. 96 p. : il Inclui referências ISBN 978-85-8393-408-0 1. Automóveis - Mecânica 2. Automóveis - Dispositivos de transmissão 3. Ferramentas 4. Mecânica aplicada I. Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial II. Título. CDD 629.287 Índice para o catálogo sistemático: 1. Automóveis - Mecânica 629.287 SENAI-SP Editora Avenida Paulista, 1313, 4o andar, 01311 923, São Paulo – SP F. 11 3146.7308 | editora@sesisenaisp.org.br | www.senaispeditora.com.br AUTOMOTIVA Transmissão mecânica de veículos leves Departamento Regional de São Paulo Presidente Paulo Skaf Diretor Superintendente Corporativo Igor Barenboim Diretor Regional Ricardo Figueiredo Terra Gerência de Assistência à Empresa e à Comunidade Celso Taborda Kopp Gerência de Inovação e de Tecnologia Osvaldo Lahoz Maia Gerência de Educação Clecios Vinícius Batista e Silva Material didático utilizado nos cursos do SENAI-SP Colaboradores Antônio Luiz Geovani Benjamin Prizendt Gerson Felix Fraga Junior Reinaldo da Silva Ricardo Trava Bonfim Ulisses Miguel Apresentação Com a permanente transformação dos processos produtivos e das formas de organização do trabalho, as demandas por educação profissional se multiplicam e, sobretudo, se diversificam. Em sintonia com essa realidade, o SENAI-SP valoriza a educação profissional para o primeiro emprego, dirigida a jovens. Privilegia também a qualificação de adultos que buscam um diferencial de qualidade para progredir no mercado de trabalho. E incorpora firmemente o conceito de “educação ao longo de toda a vida”, oferecendo modalidades de formação continuada para profissionais já atuantes. Dessa forma atende às prioridades estratégicas da Indústria e as prio- ridades sociais do mercado de trabalho. A instituição trabalha com cursos de longa duração como os cursos de Aprendi- zagem Industrial, os cursos Técnicos e os cursos Superiores de Tecnologia. Ofe- rece também cursos de Formação Inicial e Continuada, com duração variada nas modalidades de Iniciação Profissional, Qualificação Profissional, Especialização Profissional, Aperfeiçoamento Profissional e Pós-Graduação. Com satisfação, apresentamos ao leitor esta publicação, que integra uma série da SENAI-SP Editora, especialmente criada para apoiar os alunos das diversas modalidades. Sumário 1. Sistema de transmissão mecânica 9 Definição 9 Função 10 Tipos 10 Funcionamento 16 Transmissão 4x2 – 4x4 19 2. Óleos lubrificantes para engrenagens 83 Definição 83 Tipos 84 3. Ferramentas e equipamentos 86 Definição 86 Tipos 86 Manutenção, limpeza e conservação 88 Referências 91 1. Sistema de transmissão mecânica Definição Função Tipos Funcionamento Transmissão 4x2 – 4x4 Definição Conjunto de componentes interligados entre si, capazes de modificar o torque e a rotação do motor, permitindo assim a movimentação do veículo. Embreagem Transmissão angular e diferencial Transmissão articuladaCaixa de mudança Semiárvore Figura 1 – Sistema de transmissão não compacta. 10 SISTEMA DE TRANSMISSÃO MECÂNICA Caixa de câmbio Motor Semiárvores de transmissão Diferencial Embreagem Figura 2 – Sistema de transmissão compacta. Função Transmitir para as rodas motrizes a modificação do torque e da rotação gerada pelo motor em virtude do deslocamento do veículo, que pode ser em baixas, médias ou altas velocidades, inverter o sentido de rotação (marcha a ré) e pos- sibilitar um ponto neutro (ponto morto). Tipos O sistema de transmissão de um veículo pode ter a caixa de transmissão: Mecânica Constituída de engrenagens que se relacionam entre si e provocam a diferença na rotação recebida do motor e, consequentemente, no torque. Isso acontece TRANSMISSÃO MECÂNICA DE VEÍCULOS LEVES 11 porque a seleção das marchas é feita manualmente pelo condutor. Para que isso ocorra, se faz necessário o acionamento da embreagem a fim de permitir um engrenamento suave das marchas. Figura 3 – Caixa de mudanças mecânica. Automatizada As caixas de transmissão automatizada são construtivamente semelhantes às manuais, mas operaram sem o pedal da embreagem, e a mudança de marchas pode ser manual, o que mantém a esportividade da transmissão mecânica. Além disso, oferecem entre outros benefícios, o conforto ao dirigir no trânsito pesado, a eliminação do esforço do motorista em arrancadas em rampa e a possibilidade de manobras somente com utilização do freio e do acelerador. 12 SISTEMA DE TRANSMISSÃO MECÂNICA Figura 4 – Caixa de mudanças automatizada. Os sistemas automatizados trazem as seguintes vantagens: a. custo reduzido em relação às transmissões automáticas; b. mantêm o nível de consumo de combustível; c. sistema de autoproteção do motor, da transmissão e da embreagem contra mau uso do motorista; d. maior durabilidade da embreagem visto que as trocas de marcha aumentam o desgaste; e. indicação no painel sobre falhas no sistema; f. aviso sonoro para alertar o motorista sobre mau uso. Automática Existem dois tipos de transmissões automáticas. TRANSMISSÃO MECÂNICA DE VEÍCULOS LEVES 13 Hidráulica A transmissão automática não tem embreagem e a caixa de mudanças funciona de forma automática. Isso quer dizer que esse sistema seleciona automaticamente as marchas, de acordo com a velocidade do veículo e a rotação do motor. A embreagem é substituída pelo conversor de torque, e a caixa de mudanças é comandada por um fluxo hidráulico, que passa a rotação ao diferencial. Figura 5 – Caixa de mudanças automática. Transmissões continuamente variáveis (CVT) Utilizam um princípio de duas polias de raios variáveis e uma correia de trans- missão especial de aço ou corrente. 14 SISTEMA DE TRANSMISSÃO MECÂNICA Corrente Figura 6 – Caixa de mudanças continuamente variável. Existe uma inovação das CVT que é o sistema toroidal, no qual se utilizam dois pares de rolamentos para a tarefa de variar as relações, e não uma corrente ou correia, como é usual nesse tipo de transmissão. Os rolamentos estabelecem a ligação entre o disco de entrada (ligado à árvore de manivelas) e o de saída (li- gado à árvore de transmissão). Mais lento Rotação Mais rápido Rotação Figura 7 – Sistema toroidal. TRANSMISSÃO MECÂNICA DE VEÍCULOS LEVES 15 Dependendo da configuração dada pelo fabricante ao veículo, ainda podem ser: 1. Compactas Caracteriza-se por reunir em um só conjunto – denominado motopropulsor – o motor, a embreagem, a caixa de mudanças e o eixo motriz, e dispensa o uso da transmissão articulada e da transmissão angular. Conjunto motopropulsor transversal Conjunto motopropulsor longitudinal Figura 8 – Transmissão compacta. A transmissão compacta pode estar na parte dianteira ou na parte traseira do veículo. Motor Transmissão Motor Transmissão Figura 9 – Posicionamento da transmissão compacta. 2. Não compactas Caracteriza-se por utilizar o eixo motriz fora do conjunto e, por isso, necessitada transmissão articulada e da transmissão angular para que a rotação e o torque do motor cheguem até as rodas motrizes. 16 SISTEMA DE TRANSMISSÃO MECÂNICA Embreagem Transmissão angular e diferencial Transmissão articuladaCaixa de mudança Semiárvore Figura 10 – Sistema de transmissão não compacta. Funcionamento Um conjunto de engrenagens ligadas entre si no qual cada dente funciona como alavanca, de modo que as engrenagens menores ou maiores se alternam para fazer uma rotação maior ou um maior torque. Relação de transmissão (i) i 5 Número de dentes da engrenagem MOVIDA Número de dentes da engrenagem MOTORA No sistema redutor, o número de dentes da engrenagem motora é menor do que o da engrenagem movida. Assim, o cálculo da relação de transmissão consi- dera o caso de uma engrenagem motora com 10 dentes e a movida com 20 dentes. TRANSMISSÃO MECÂNICA DE VEÍCULOS LEVES 17 1.000 rpm 100 N m i 5 movida motora 5 20 10 5 2 Movida Motora Redução de velocidade com aumento de torque. Rotação : i Torque i 1.000 : 2 5 500 rpm 100 2 5 200 N m Figura 11 – Sistema redutor. Esse resultado significa que o torque da engrenagem movida é 2 vezes o torque da engrenagem motora. Por ser maior que a motora, a engrenagem movida se move mais lentamente (redução de rotação). Em compensação, apresenta um aumento no torque, porque seus dentes funcionam como alavancas maiores que as alavancas correspondentes aos dentes da engrenagem motora. No sistema multiplicador, como o número de dentes da engrenagem motora é maior, ocorre um aumento da rotação e, portanto, uma redução do torque. Exemplo: engrenagem movida com 10 dentes e motora com 20 dentes. 1.000 rpm 100 N m i 5 movida motora 5 10 20 5 0,5 Movida Motora Redução de torque com aumento de velocidade. Rotação : i Torque i 1.000 : 0,5 5 2.000 rpm 100 0,5 5 50 N m Figura 12 – Sistema multiplicador. Ou seja, o torque cai para a metade, ao mesmo tempo em que a rotação duplica (multiplicação por 2). 18 SISTEMA DE TRANSMISSÃO MECÂNICA No sistema prise direta as engrenagens, movida e motora, possuem o mesmo nú- mero de dentes. Por isso, não ocorre nem redução nem multiplicação da rotação. Motora Movida Figura 13 – Sistema prise direta. A relação de transmissão permite compreender como se obtêm as diferentes marchas do veículo. Rt15 movida motora 5 38 11 5 3,45 Rt25 movida motora 5 37 9 5 4,11 ifinal 5 Rt1 Rt2 ➡ ifinal 5 3,45 4,11 ➡ ifinal 5 14,18 Cálculo da rotação de saída 5 rotação inicial : ifinal ➡ 3.000 : 14,18 5 212 rpm z 5 9 z 5 38 Entrada 3.000 rpm Rt1 Rt2 z 5 11 z 5 37 Saída Cálculo de relação de transmissão final 5 ifinal ifinal 5 Rt1 Rt2 Figura 14 – Relação de transmissão. TRANSMISSÃO MECÂNICA DE VEÍCULOS LEVES 19 Transmissão 42 – 44 Conceitos Os veículos 42 possuem quatro rodas das quais duas são motrizes e na grande maioria a tração é dianteira. Caixa de mudança Motor Semiárvore Figura 15 – Veículo 42 com tração dianteira e motor transversal. Motor Caixa de mudança Semiárvore Figura 16 – Veículo 42 com tração dianteira e motor longitudinal. Já os veículos 44 possuem quatro rodas, e todas elas são motrizes, podendo transitar em 42 ou 44. Isso dependerá das condições que o veículo enfrentará. 20 SISTEMA DE TRANSMISSÃO MECÂNICA Tipos de transmissão 44 Os veículos 44 podem ter as seguintes configurações: Motor Caixa de mudança Semiárvore Caixa de transferência Transmissão articulada Figura 17 – Veículo 44 com tração e motor longitudinal. Motor Caixa de mudança Semiárvore Caixa de transferência Transmissão articulada Semiárvore Figura 18 – Veículo 44 com tração e motor transversal. Motor Caixa de mudança Semiárvore Caixa de transferência Transmissão articulada Semiárvore Figura 19 – Veículo 44 com tração e motor longitudinal. TRANSMISSÃO MECÂNICA DE VEÍCULOS LEVES 21 Funcionamento Dadas as suas características de trabalho, os veículos 44 possuem mais de um eixo tracionado, sendo necessária uma caixa de transferência de rotação e torque para as rodas motrizes. A quantidade de saídas de uma caixa de transferência corresponde à quantidade de árvores de transmissão e, consequentemente, de eixos motrizes. Entrada Saída do eixo dianteiro Saída do eixo traseiro Figura 20 – Caixa de transferência. A tração nas quatro rodas é usada quando o veículo vai operar em terrenos de difícil acesso ou em subidas íngremes. O acionamento da caixa de transferência pode ser mecânico, automático e elé- trico. As posições podem ser: a. desengatada, para estrada normal. Nesse caso, o movimento de rotação da caixa de mudanças é transferido somente para um eixo (dianteiro ou traseiro); b. engatada, para estradas de difícil acesso, quando o movimento de rotação da caixa de mudanças é transmitido para os eixos dianteiro e traseiro. Figura 21 – Acionamentos elétrico e mecânico do 44. Acionamento elétrico Acionamento mecânico 2WD 44 HIGH 44 LOW 22 SISTEMA DE TRANSMISSÃO MECÂNICA No acionamento elétrico temos: 2WD (42) Two Wheel Drive – Significa que o veículo tem tração em apenas duas rodas. Essa configuração equipa a grande maioria dos veículos, quando o sistema de tração é instalado no eixo traseiro ou dianteiro. 4WD (44) Four Wheel Drive – A maioria dos veículos fora de estrada tem tração nas rodas traseiras e, por meio de um comando, pode ser engatada a tração no eixo dianteiro, passando o motor a transmitir potência para as quatro rodas do veículo. 4WD HIGH – Tração nas quatro rodas sem redução. Usada normalmente nas estradas de terra. 4WD LOW – Tração nas quatro rodas com redução. Usada normalmente em situações extremas. Figura 22 – Posições do botão. Condição normal de uso. Nesta função a atração é traseira Cuidados ao acionar 44 HIGH Pode ser acionada até a velocidade de 80 km/h. Função utilizada em: – baixos índices de aderência; – solo com pedriscos; – areia; – terra batida. Cuidados ao acionar 44 LOW 1 – Pare o veículo; 2 – Aplique o freio de serviço; 3 – Acione o pedal de embreagem; 4 – Mova o interruptor para 44 LOW (reduzida). Função utilizada em: – barro; – gramada; – terrenos irregulares; – subida e descida íngremes com baixa aderência; – trechos de difícil acesso; – terrenos arenosos. TRANSMISSÃO MECÂNICA DE VEÍCULOS LEVES 23 Componentes O sistema de transmissão é basicamente composto de embreagem, comandos externos, comandos internos, caixa de mudanças, semiárvores com juntas ho- mocinéticas, transmissão articulada, transmissão angular e eixo diferencial. Em geral, podemos definir as rodas dos veículos em motrizes, que movem o automóvel, e em não motrizes, que apenas giram passivamente em contato com o piso. Embreagem Definição A embreagem é o mecanismo utilizado nos automóveis para transmitir a rotação do volante do motor para as engrenagens da caixa de mudanças. Figura 23 – Conjunto de embreagem. Função A embreagem é um conjunto de peças que se articulam, com a função de ligar e desligar o motor do sistema de transmissão. Possibilita também uma ligação suave e progressiva entre o motor e o conjunto da transmissão. 24 SISTEMA DE TRANSMISSÃO MECÂNICA Motor Embreagem Caixa de mudanças Figura 24 – Posição da embreagem no conjunto motopropulsor. Funcionamento Acionando o pedal da embreagem, é possível manter a rotação e o torque do mo- tor sem que eles sejam transmitidos à caixa de mudanças e, consequentemente, às rodas motrizes. A ligação é feita comprimindo o disco da embreagem entre o platô e o volante do motor. Esse disco deve aderir firmemente para não patinar ao receber a rotação e o torque do motor. Observe na Figura 25, com forte atrito, o disco 1 arrasta o disco 2, e ambos giram à mesma velocidade de rotação. Discos afastados (desacoplados) Discos unidos (acoplados) 1 – Peça em rotação (lado do motor) 2 – Peça parada (lado da caixa de mudança) Com forte atrito, o disco 1 arrasta o disco 2, e ambos giramà mesma velocidade de rotação. 1 2 Figura 25 – Forma de arraste por atrito. Quando o pedal da embreagem está em posição de repouso, o platô está com- primindo o disco de embreagem contra o volante. Nessas condições, a rotação e o torque do volante do motor passam para o disco, fazendo-o girar e, com ele, a árvore primária que está encaixada nas estrias de sua parte central. TRANSMISSÃO MECÂNICA DE VEÍCULOS LEVES 25 Disco Volante Platô Árvore primária Garfo de embreagem Rolamento de embreagem Figura 26 – Embreagem em repouso. O volante do motor, o disco e a árvore primária da caixa de mudanças, na con- dição anterior, constituem um único conjunto – giram à mesma velocidade de rotação. Quando o motorista aciona o pedal de embreagem, comanda uma série de ele- mentos interligados que, com seu movimento, liberam o disco do volante. Com isso, a rotação não se transmite mais ao disco e à árvore primária da caixa de mudanças. Esse afastamento do disco, que separa motor e transmissão, chama-se debreagem. Volante Afastamento do disco Platô Árvore primária Garfo de embreagem Rolamento de embreagem Acionamento do pedal Disco Figura 27 – Embreagem acionada. 26 SISTEMA DE TRANSMISSÃO MECÂNICA Componentes 1. Disco É montado na extremidade da árvore primária, de maneira a permitir seu desli- gamento. Possui guarnição de atrito em suas faces, fixadas por rebites. Uma adere firmemente ao volante do motor, e a outra, ao platô. Guarnições de atrito Rebites de fixação das guarnições de atrito Disco de embreagem Manga estriada Guarnições de atrito Figura 28 – Componentes do disco de embreagem. Alguns tipos de disco de embreagem possuem entalhes sobre a superfície externa das guarnições. Esses entalhes têm duas finalidades: a. permitir a dispersão dos resíduos, provenientes do próprio desgaste normal; b. impedir a diminuição do coeficiente de atrito que esses resíduos causariam (prejudicando o bom funcionamento do conjunto da embreagem). Entalhe Figura 29 – Entalhe na superfície do disco. TRANSMISSÃO MECÂNICA DE VEÍCULOS LEVES 27 Para que o engate da embreagem seja suave, o disco é provido de um dispositivo de amortecimento de batidas. Disco externo Disco interno Molas de absorção de esforços Figura 30 – Dispositivos de amortecimentos. O disco interno está fixado à manga estriada, enquanto os discos externos es- tão presos ao disco de embreagem. Entre os três discos são formadas sedes que abrigam molas de absorção de esforços (molas de torção), em quantida- des que variam de quatro a oito. Essas molas têm a função de permitir certo movimento entre os discos externos e internos, de maneira que sejam absorvidos esforços de torção. Esses esforços ocorrem no momento do engate entre anel de pressão – disco de embreagem – e volante do motor. 2. Platô Responsável por exercer a carga de acoplamento do disco de embreagem ao volante. Platô Disco da embreagem Guarnição de atrito Volante do motor Figura 31 – Platô. 28 SISTEMA DE TRANSMISSÃO MECÂNICA É composto dos seguintes componentes: Placa de pressão Rebite distanciador Mola-diafragma Mola-chapa Anéis Tampa (carcaça) Figura 32 – Componentes do platô. A compressão que o platô exerce no disco contra o volante é feita por meio de uma mola tipo membrana (também chamada diafragma), que é de aço e tem a forma de um prato fino, ligeiramente cônico. Disco de embreagem Membrana Volante do motor Placa de pressão Figura 33 – Mola tipo membrana. TRANSMISSÃO MECÂNICA DE VEÍCULOS LEVES 29 3. Rolamento de encosto (colar de embreagem) Responsável pelo acionamento do platô e pela consequente liberação do disco. O seu funcionamento irregular pode danificar a mola membrana do platô. Figura 34 – Rolamento da embreagem. Existem rolamentos que chamamos de atuadores, pois além de rolamento tam- bém são acionadores hidráulicos do sistema de acionamento. Figura 35 – Atuador da embreagem. Acionamentos O garfo é acionado pelo pedal da embreagem por meio de um dos dispositivos a seguir. 30 SISTEMA DE TRANSMISSÃO MECÂNICA 1. Acionamento mecânico Pode ser por cabo, que aciona o garfo de embreagem. Seu funcionamento irre- gular pode causar patinação e/ou trepidação da embreagem. Figura 36 – Cabo de acionamento. Observação Atentar para a curvatura do cabo, que fora do especificado causa tre- pidação na embreagem. O damper absorve vibrações do motor que seriam transmitidas à carroceria. Figura 37 – Damper. Es tú di o DA Ó TRANSMISSÃO MECÂNICA DE VEÍCULOS LEVES 31 2. Acionamento hidráulico O atuador hidráulico, ou garfo, empurra o rolamento da embreagem contra a mola diafragma do platô. Cilindro principal Tubulação Cilindro de acionamento Figura 38 – Acionamento hidráulico. Procedimentos de inspeção e manutenção É importante reduzir o esforço de acionamento, lubrificando as estrias da árvore primária, a guia do rolamento, a extremidade do garfo e as buchas de articu- lação com o produto recomendado pelo fabricante, consultando o manual de reparações. Figura 39 – Pontos de lubrificação no rolamento. 32 SISTEMA DE TRANSMISSÃO MECÂNICA Quando o sistema de acionamento da embreagem for mecânico, deve-se realizar a regulagem da altura do pedal conforme o manual de reparações, pois cada montadora tem características e procedimento próprios. Figura 40 – Posicionamento do pedal após a regulagem. No caso de utilização do mesmo platô, deve-se fazer uma marca antes da des- montagem para montá-lo na mesma posição. Figura 41 – Marcação para remoção do conjunto de embreagem. Utilizar o guia para centrar o disco de embreagem, que é específico para cada motorização. TRANSMISSÃO MECÂNICA DE VEÍCULOS LEVES 33 Guia de embreagem Figura 42 – Guia para instalação do conjunto de embreagem. Na remoção dos parafusos, retirá-los alternada e gradualmente dando meia- -volta de cada vez. Deve-se realizar esse procedimento também na colocação dos parafusos, apertando-os com o torque recomendado no manual de reparações do fabricante. Isso diminui o risco de empenar a carcaça do platô, gerando tre- pidação no sistema e a não liberação do disco. Figura 43 – Sequência de aperto dos parafusos. Quando o acionamento da embreagem é por meio do sistema hidráulico, deve- -se fazer a sangria toda vez que realizar reparos no acionamento hidráulico. Na manutenção preventiva, a troca do fluido de freios deve ser realizada também no sistema de acionamento hidráulico da embreagem, pois utilizam o mesmo 34 SISTEMA DE TRANSMISSÃO MECÂNICA reservatório. Como cada veículo possui uma particularidade para essa operação e um tipo de fluido específico, recomenda-se a utilização do manual do fabricante. Parafuso de sangria Figura 44 – Parafuso de sangria. Ao constatar que a embreagem precisa de reparos, é importante observar se o volante do motor necessita de manutenção ou de troca. Algumas montadoras sugerem a troca do conjunto (platô, disco e rolamento). A embreagem está sujeita a falhas e desgastes como é possível ver no Quadro 1. Quadro 1 – Defeitos e causas Defeitos Causas Embreagem deslizando (patinando) • Platô danificado. • Disco com óleo. • Guarnição gasta. • Embreagem sem folga no curso. Ruído na embreagem • Rolamento de embreagem danificado.• Bucha ou rolamento de centro da árvore primária gasto. Embreagem trepidando • Disco empenado.• Guarnições quebradas. Dificuldade de engrenar • Platô quebrado ou gasto. • Pedal com folga excessiva. • Alavancas de acionamento do pedal com desgaste. • Membrana com desgaste. • Cabo com desgaste ou desregulado. TRANSMISSÃO MECÂNICA DE VEÍCULOS LEVES 35 Dispositivo de comando Definição Conjunto de articulações que, por meio da ação do motorista, comandam a seleção interna das marchas. Figura 45 – Dispositivos de comando. Função Permitir o engrenamento seguro das marchas conforme opção do motorista. 36 SISTEMA DE TRANSMISSÃO MECÂNICA Tipo Os dispositivos de comando podem ser externos e internos.1. Comandos externos da caixa de mudanças A alavanca de comando é uma haste de aço que se articula com a caixa de mudan- ças para engrenar a marcha desejada, ao ser acionada pelo motorista. É instalada no assoalho do veículo, entre os bancos dianteiros. Figura 46 – Posição dos comandos externos. Nos veículos leves, a alavanca de mudanças pertence ao conjunto de dispositi- vos de comando da caixa de mudanças, cujos componentes são mostrados na Figura 47. TRANSMISSÃO MECÂNICA DE VEÍCULOS LEVES 37 1 – Alavanca 2 – Trambulador 3 – Liames (cabos) 1 3 2 Figura 47 – Alavanca de mudança. O motorista movimenta a alavanca que, por meio do trambulador, seleciona o liame, ou cabo, correspondente à marcha desejada. O liame aciona a alavanca do garfo e engrena a luva de engate na engrenagem da marcha escolhida. Procedimentos de inspeção e manutenção Alguns veículos necessitam de regulagens no sistema de engate externo. Figura 48 – Local para regulagem da alavanca. 38 SISTEMA DE TRANSMISSÃO MECÂNICA O Quadro 2 apresenta os principais defeitos encontrados na alavanca de mudan- ças, bem como suas prováveis causas. Quadro 2 – Defeitos e causas Defeitos Causas Alavanca muito dura para o engrenamento das marchas • Falta lubrificação. • Liames empenados. • Acoplamentos com as alavancas do garfo estão danificados. • Alojamentos das hastes dos garfos podem estar gastos. • Embreagem desregulada. • Cabos ou alavancas desregulados. • Lubrificante inadequado. Ruídos na alavanca de mudanças • Falta de lubrificação.• Folga excessiva. Caixa de mudanças Definição A caixa de mudanças serve para desmultiplicar a rotação e o torque do motor para as rodas motrizes, transformando-os em velocidade ou força, dependendo da necessidade. Função A caixa de mudanças tem por função adequar a movimentação do veículo às condições de carga, tipo de piso e velocidade que ele enfrenta. Cada marcha permite ao veículo a necessária força ou torque motriz para ven- cer a resistência ao seu movimento e atingir determinada velocidade. Assim, a primeira marcha permite ao veículo obter o máximo de torque motriz, mas com o mínimo de velocidade. A última marcha fornece, pelo contrário, um torque motriz menor para um máximo de velocidade. TRANSMISSÃO MECÂNICA DE VEÍCULOS LEVES 39 Funcionamento A escolha de engrenagens acopladas é feita por meio da alavanca de mudanças, que é acionada pelo motorista e corresponde às diversas marchas existentes no veículo. Porém, nas caixas de mudança automática, a seleção das marchas não depende da ação do motorista. Cada marcha corresponde a uma combinação de uma engrenagem da árvore primária com outra da secundária: a primeira é a engrenagem motora, que vai transmitir sua rotação e torque à segunda, que é a engrenagem movida. Suporte de rolamentos Árvore primária Árvore secundária Figura 49 – Árvores primária e secundária. Conhecendo-se o número de dentes da engrenagem motora e da engrenagem movida, podemos calcular a relação de transmissão que determina a rotação e o torque de saída em um sistema de transmissão. A seguir, detalharemos cada marcha por meio de figuras. A linha cheia será uti- lizada para mostrar a transmissão da rotação de uma árvore à outra. 1. Ponto morto Há situações em que necessitamos manter o veículo parado, com o motor em funcionamento (por exemplo, quando aguardamos o sinal verde de um semá- foro). Nesse caso, a alavanca de mudanças deve ser colocada em ponto morto, que desliga a árvore secundária das demais, fazendo com que o movimento de rotação chegue somente até a árvore primária. 40 SISTEMA DE TRANSMISSÃO MECÂNICA Figura 50 – Ponto morto. 2. Primeira velocidade É uma marcha de baixa velocidade e muita força, porque resulta da combinação da menor engrenagem da árvore primária com a maior engrenagem da árvore secundária. Com isso, há uma redução de velocidade e um aumento do torque motriz. Figura 51 – Primeira velocidade. TRANSMISSÃO MECÂNICA DE VEÍCULOS LEVES 41 3. Segunda velocidade Trata-se de uma marcha de velocidade maior do que a primeira, mas com me- nor torque motriz. Isso ocorre porque ela resulta de uma menor redução entre a engrenagem da árvore primária e a engrenagem da árvore secundária. Figura 52 – Segunda velocidade. 4. Terceira velocidade É uma marcha que supera, em velocidade, a segunda. No entanto, perde quanto ao torque motriz. Resulta de uma menor redução da engrenagem da árvore pri- mária para a engrenagem da árvore secundária. Figura 53 – Terceira velocidade. 42 SISTEMA DE TRANSMISSÃO MECÂNICA 5. Quarta velocidade Trata-se de uma marcha mais rápida que a terceira, mas com menor torque mo- triz. Resulta de uma menor redução da engrenagem da árvore primária para a engrenagem da árvore secundária. Figura 54 – Quarta velocidade. 6. Quinta velocidade A vantagem da quinta marcha é que o veículo alcança maior velocidade com menor rotação do motor. Dessa forma, há menor consumo de combustível e maior vida útil do motor. É uma velocidade maior do que a da quarta marcha, mas com menor torque motriz. Figura 55 – Quinta velocidade. TRANSMISSÃO MECÂNICA DE VEÍCULOS LEVES 43 7. Marcha a ré É obtida por meio de uma engrenagem intermediária, que inverte o sentido de rotação da árvore secundária. Tem um maior torque, porém menor velocidade. Figura 56 – Marcha a ré. Tipos Os modelos de caixa de mudanças estão relacionados ao tipo de transmissão que o veículo possui. Assim, as caixas podem ser: Compacta Mecânica Não compacta Automatizada Compacta Compacta Automática Não compacta 44 SISTEMA DE TRANSMISSÃO MECÂNICA Características construtivas A caixa de mudanças possui engrenagens montadas em árvores que podem ser selecionadas para trabalhar em conjunto. Compõe-se dos seguintes elementos básicos enumerados na Figura 57. 1 – Árvore secundária 2 – Árvore primária 3 – Rolamento 4 – Garfo de engate 5 – Anel sincronizador 6 – Luva de engate 7 – Engrenagem 8 – Conjunto coroa/pinhão 1 2 3 4 6 8 7 5 Figura 57 – Componentes da caixa de mudanças. A carcaça que envolve os componentes da caixa de mudanças é construída em liga leve com engrenagens hipoidal ou helicoidal. Engrenagens helicoidais Caixa feita em liga leve Engrenagens hipoidais Figura 58 – Componentes da caixa. TRANSMISSÃO MECÂNICA DE VEÍCULOS LEVES 45 Componentes 1. Comandos internos da caixa de mudanças A mudança de marchas deve ser feita de forma suave e segura. Isso significa que os dispositivos que executam essa tarefa precisam atuar sobre as luvas sincro- nizadoras, de maneira a engrenar uma marcha de cada vez e sem permitir que elas escapem. Para evitar o engrenamento simultâneo de duas marchas, há dispositivos de travamento, que evitam o deslocamento concomitante de duas ou mais hastes. Existem dispositivos de travamento dos tipos a seguir. a. Travamento por meio de pinos. Ponto morto 1a marcha 2a marcha 5a marcha3a marcha 4a marcha Marcha e ré Figura 59 – Travamento por pinos. b. Travamento por meio de esferas e pino. Haste Mola Pino Figura 60 – Travamento por esferas e pino. 46 SISTEMA DE TRANSMISSÃO MECÂNICA Mola Pino limitador Esferas Alavanca de acionamento dos garfos Figura 61 – Travamento por pinos e esferas. Além do sistema de travamento das hastes deslizantes, existe o sistema de retém cuja finalidade é fazer com que as hastes deslizantes só se movam quando o mo- torista acionar a alavanca de mudanças para engrenar uma marcha. Para que isso ocorra, a haste deslizante possui cavidades que correspondem a uma das marchas e ao ponto morto. Nessas cavidades será alojada uma esfera sob tensão de uma mola. Esse conjunto serve para posicionar corretamente a luva do conjunto sincronizador e evitar desengrenamento da marcha quando o veículo estiver em movimento. Cavidade da haste Mola Esfera Figura 62 – Cavidades da haste. Para engrenar uma determinada marcha, o motorista aciona a alavanca de mu- danças. Desse modo,a alavanca aciona o trambulador que seleciona e movimenta uma só haste e, portanto, uma luva do garfo. Cada haste pode movimentar duas marchas, porém em momentos diferentes e de sentidos opostos, deslocando a luva sobre a engrenagem correspondente à marcha desejada. TRANSMISSÃO MECÂNICA DE VEÍCULOS LEVES 47 Procedimentos de inspeção e manutenção Alguns veículos necessitam de regulagens nas hastes dos comandos externos para garantir um perfeito engrenamento das marchas. Consulte o manual do fabricante a fim de realizar corretamente a regulagem. Figura 63 – Inspeção nas hastes de acionamento das marchas. O dispositivo de comando pode apresentar defeitos, como indica o Quadro 3: Quadro 3 – Defeitos e causas Defeitos Causas Dificuldades para engrenar marchas • Garfo empenado. • Tampa trincada. • Molas dos dispositivos com excesso de tensão. • Esferas emperradas. • Hastes de acionamento desgastadas. • Falta de lubrificação. Marchas desengrenando • Molas fracas. • Esferas desgastadas. • Hastes deslizantes desgastadas. • Garfo empenado. 2. Garfo O garfo é construído em ferro fundido com as pontas, que funcionam na luva, revestidas com uma fina camada de cobre, de alumínio ou ainda de material plástico antiatrito, para evitar o desgaste. 48 SISTEMA DE TRANSMISSÃO MECÂNICA Figura 64 – Garfos. Procedimentos de inspeção e manutenção Ao desmontar a caixa de mudanças, devemos observar se os garfos estão des- gastados. Por conta de um hábito dos motoristas em trafegar com uma das mãos apoiadas na alavanca seletora das marchas, o garfo fica se atritando com a luva, que é de material mais resistente, o que causa desgaste prematuro e, consequen- temente, dificuldade de engatar a marcha. B Peça nova sem desgastes nas medidas A e B Peça usada sem desgastes nas medidas A e B A A B Figura 65 – Desgaste do garfo. 3. Conjunto sincronizador O engrenamento das marchas no veículo deve ser feito sem trancos ou atritos que danifiquem os dentes das engrenagens. Para que isso ocorra, há um conjunto sincronizador formado pelos componentes listados na Figura 66: TRANSMISSÃO MECÂNICA DE VEÍCULOS LEVES 49 1 – Anel sincronizador 2 – Cubo 3 – Luva 1 13 2 Figura 66 – Conjunto sincronizador. a. Anel sincronizador Realiza um contato inicial, preparando o engrenamento definitivo. Como o próprio nome diz, ele sincroniza (iguala) o movimento da luva com o da engre- nagem. Figura 67 – Anel sincronizador. O anel tricone tem como característica frear mais rapidamente a engrenagem e por isso é utilizado por algumas montadoras na 1a e 2a marchas, que exigem melhor sincronismo por serem marchas de torque. 1 432 1 – Engrenagem 2 – Cone interno de sincronização 3 – Anel interno 4 – Anel intermediário de aço 5 – Anel externo 5 Figura 68 – Anel tricone. Es tú di o DA Ó 50 SISTEMA DE TRANSMISSÃO MECÂNICA b. Cubo e luva No momento em que é engrenada uma marcha, a luva atua sobre o anel sincro- nizador. O anel é pressionado de encontro ao cone da engrenagem e, por atrito, iguala sua velocidade, de modo a ocorrer um engrenamento suave. Luva sincronizadora Cubo sincronizador Figura 69 – Cubo e luva. O cubo e a luva são confeccionados em aço, manganês e cromo. O conjunto recebe um tratamento térmico que protege os dois elementos contra desgastes e garante o bom funcionamento nas trocas de marchas. Figura 70 – Luva. TRANSMISSÃO MECÂNICA DE VEÍCULOS LEVES 51 Procedimentos de inspeção e manutenção a. Anel sincronizador Verificar se existe empenamento no anel sincronizador, pois se existir poderá ficar arranhando as marchas na hora de engatar. Figura 71 – Checagem do anel sincronizador. Pressione o anel sincronizador sobre o cone da engrenagem e verifique a folga com uma lâmina. Se for menor que a especificada, o anel poderá não frear a engrenagem, o que levará a marcha a ficar raspando. Observação Algumas montadoras não adotam esse procedimento de inspeção do anel sincronizador. Figura 72 – Folga entre o anel e a engrenagem. 52 SISTEMA DE TRANSMISSÃO MECÂNICA Figura 73 – Verificação da folga com o calibre. Figura 74 – Verificação da coroa de engrenamento e dos anéis sincronizadores. b. Cubo e luva Verifique se o cubo sincronizador desliza suavemente sob a luva sincronizadora. Figura 75 – Movimento do cubo e da luva. Luva Cubo Desengatado Engatado TRANSMISSÃO MECÂNICA DE VEÍCULOS LEVES 53 4. Engrenagens As engrenagens que compõem o câmbio são cilíndricas de dentes helicoidais, com exceção da marcha a ré, que tem os dentes retos. Em alguns modelos, a marcha a ré não possui dispositivos de sincronização. Engrenagem de dentes helicoidais Engrenagem de dentes retos Figura 76 – Engrenagens. Procedimentos de inspeção e manutenção Verifique principalmente a coroa de engrenamento quanto a desgaste acentua- dos nos dentes e no assentamento cônico do anel sincronizador, e se este não está com sua superfície irregular, o que ocasiona dificuldades de engrenamento das marchas. Engrenagem Assentamento cônico do anel sincronizador Coroa de engrenamento Figura 77 – Inspeção. Um problema comum encontrado em veículos com transmissão manual é o de um arranhado, que ocorre ao engatar a marcha a ré. Como a luva de engate da 54 SISTEMA DE TRANSMISSÃO MECÂNICA ré não costuma ter anel sincronizador, basta pressionar o pedal de embreagem até o final, aguardar de dois a três segundos (para a devida diminuição da velo- cidade de giro das engrenagens das árvores primárias e secundárias do câmbio) e então proceder com o engate. Caso o problema persista, faça uma revisão geral do sistema (lubrificante, pedal, cabo/atuador, trambulador, embreagem, coxins, entre outros). Quadro 4 – Defeitos e causas Defeitos Causas Marchas “arranhando” ao engrenar • Anel sincronizador danificado. • Luva do anel sincronizador danificada. • Lubrificante inadequado. Marchas escapando • Engrenagens desgastadas. • Luva do anel sincronizador desgastada. • Garfos de acoplamento das marchas danificados. • Engrenagens com folga axial acima da especificada. • Conjunto de retém desgastado. 5. Árvores A árvore secundária está paralela à árvore primária. Há transmissão de rotação com redução de velocidade, pois as engrenagens da árvore secundária geralmente são maiores do que as engrenagens da árvore primária. Árvore secundária Árvore primária Figura 78 – Árvores. TRANSMISSÃO MECÂNICA DE VEÍCULOS LEVES 55 6. Rolamentos Existem rolamentos internos na caixa de mudanças com a função de permitir que algumas engrenagens girem livres na árvore em que estarão instaladas. Figura 79 – Rolamentos instalados nas árvores. Algumas engrenagens poderão girar livres na árvore primária e na secundária. Para isso, essas engrenagens possuem rolamentos tipo agulha. Figura 80 – Rolamentos de agulha. 56 SISTEMA DE TRANSMISSÃO MECÂNICA No eixo da marcha a ré, alguns fabricantes utilizam uma bucha de material antifricção. Engrenagem de marcha a ré Bucha Figura 81 – Bucha. Procedimentos de inspeção e manutenção • Teste do rolamento do eixo primário do câmbio a. Deixe o câmbio em ponto morto. b. Ligue o motor. c. Se ouvir qualquer ruído de rolamento sem pisar no pedal, a causa pode estar no rolamento do eixo primário do câmbio. Rolamento primário Figura 82 – Rolamento. TRANSMISSÃO MECÂNICA DE VEÍCULOS LEVES 57 • Teste do rolamento da ponta do eixo piloto a. Mantenha o veículo em ponto morto e com o motor ligado. b. Acione totalmente o pedal da embreagem até o ponto de desacoplá-la e pa- ralisar o câmbio. c. Se constatar eventuais ruídos nesta situação, a origem está relacionada com o rolamento da ponta do eixo piloto. Semiárvore com junta homocinética Definição É uma barra de aço, cilíndrica, com extremidades que se articulam por meio de juntas homocinéticas. Sua instalação é feita entre o eixo motriz – formado pela caixa de mudanças e pelo diferencial – e as rodas. A junta homocinética foi criada para resolver o problema das juntas universaisque transmitiam o movimento, de no máximo 40o, de uma árvore a outra. Figura 83 – Semiárvore com junta homocinética. Aplicabilidade É utilizada nos sistemas de transmissão compacta transversal ou longitudinal. 58 SISTEMA DE TRANSMISSÃO MECÂNICA Função Transmitir a rotação e o torque da caixa de mudanças para as rodas motrizes com variações de ângulo, acompanhando a suspensão. Quando as rodas motrizes forem dianteiras, possibilitam o esterçamento (virada) em função da mudança da direção imposta pelo motorista. Tipos 1. Junta homocinética fixa com movimento angular Angular Figura 84 – Junta homocinética fixa com movimento angular. 2. Junta homocinética deslizante com movimentos axial e angular a. Axial para compensar a variação do comprimento da semiárvore. b. Angular, entre as árvores que estão ligadas a ela. Angular Axial Figura 85 – Junta homocinética deslizante com movimento angular e axial. TRANSMISSÃO MECÂNICA DE VEÍCULOS LEVES 59 3. Tripoide Alguns veículos utilizam, do lado do câmbio, a junta tripoide, que está alojada dentro da caixa de câmbio. Essa junta funciona compensando a mudança de ângulos e as variações axiais provenientes deles. Figura 86 – Tripoide. Funcionamento As juntas homocinéticas são construídas para suportar as solicitações de acele- ração e desaceleração do veículo, transmitindo o movimento de rotação às rodas motrizes. A maioria das juntas homocinéticas fixas tem uma extremidade estriada com ponta rosqueada, que permite a fixação do cubo da roda e o ajuste dos seus rolamentos. Ponta roscada Estrias Figura 87 – Extremidade da junta homocinética fixa. As juntas são fixadas às árvores por braçadeiras, por anéis de retenção ou anéis de trava e protegidas por coifas. 60 SISTEMA DE TRANSMISSÃO MECÂNICA Em certas marcas de veículos, essas semiárvores com junta homocinética loca- lizam-se na parte traseira. Porém, na maioria dos casos, encontram-se na parte dianteira. Semiárvore na parte dianteira Semiárvore na parte traseira Figura 88 – Posicionamento das semiárvores com juntas homocinéticas. Componentes Junta homocinética fixa Trava Coifa Rolamento da semiárvore Tripoide Braçadeira Semiárvore Braçadeira Braçadeira Braçadeira Coifa Trava Figura 89 – Componentes da semiárvore. A função das coifas é impedir a penetração de água e impurezas, garantindo as- sim a permanência da graxa que lubrifica os elementos das juntas. A braçadeira é do tipo autotravante e, uma vez retirada, não deve ser reaproveitada. TRANSMISSÃO MECÂNICA DE VEÍCULOS LEVES 61 Figura 90 – Coifa com braçadeira. A junta homocinética compõe-se das peças ilustradas a seguir. Esfera Anel interno Gaiola Sino Figura 91 – Componentes da junta homocinética. Lubrificação A lubrificação das juntas homocinéticas deve ser feita com a utilização de graxa à base de lítio, com aditivos anticorrosivos e antidesgastes, e com bissulfeto de molibdênio – um lubrificante com boa resistência a cargas elevadas e altas tem- peraturas, que adere nas superfícies dos componentes, evitando a ocorrência de contato de metal com metal. 62 SISTEMA DE TRANSMISSÃO MECÂNICA Procedimentos de inspeção e manutenção A durabilidade das juntas homocinéticas depende de manutenção periódica, principalmente dos cuidados dispensados às coifas de proteção. Para o funcionamento normal da semiárvore com junta homocinética, devem ser observados os seguintes procedimentos: a. verificar se há rasgos ou perfurações nas coifas de proteção, substituindo-as quando necessário; b. verificar se há quebra ou afrouxamento das braçadeiras das coifas. Deve-se substituí-las, se necessário; c. manter a porca da árvore de saída (ponta de eixo) dentro do torque reco- mendado; d. verificar o aperto dos parafusos de fixação das juntas homocinéticas desli- zantes, corrigindo-o quando necessário; e. lubrificar as juntas homocinéticas conforme as instruções do fabricante do veículo; f. sempre substituir as braçadeiras que forem retiradas das coifas de proteção por braçadeiras novas. 1. Inspeção dos componentes Após a desmontagem, lave os componentes com produtos que não afetem o meio ambiente e faça a inspeção visual. a. Eixo: Verifique se não existem batidas, empenamentos ou quebras de estrias do entalhado. Figura 92 – Entalhado. TRANSMISSÃO MECÂNICA DE VEÍCULOS LEVES 63 b. Junta fixa: Inspecione se não existem desgaste nas esferas, na gaiola e nas pistas do anel interno e do sino. Verifique se não há travamento ou restrição ao movimento angular. Verifique a folga axial em relação ao eixo, consultando o manual do fabricante do veículo. Figura 93 – Verificação da folga axial na junta homocinética deslizante. c. Junta deslizante: Verifique se existe desgaste nas esferas, na gaiola e nas pistas do anel interno e do sino. Observe se não há travamento ou restrição ao movi- mento angular e axial. 2. Apertando as braçadeiras Na hora de apertar as braçadeiras, sempre tome o cuidado de começar o fecha- mento pela braçadeira maior. Para cada tipo, há um alicate e uma sequência de trabalhos próprios. a. Tipo “lingueta”: Comprima manualmente a braçadeira, encaixando a extre- midade mais fina na janela do lado oposto. Prenda a braçadeira com o alicate específico e aperte o máximo possível. Para travar, entorte a extremidade mais fina e pressione-a com o alicate. Para fixar a braçadeira de diâmetro menor, utilize a seção menor do alicate. Figura 94 – Procedimento de instalação da braçadeira. 64 SISTEMA DE TRANSMISSÃO MECÂNICA b. Tipo “ponte”: Comprima manualmente a braçadeira sobre a manga, aperte-a o máximo possível e coloque a presilha na janela. Em seguida, coloque o alicate específico em posição, preenchendo o ressalto da braçadeira. Comprima o ressal- to o máximo possível, obtendo assim o aperto ideal e o travamento da braçadeira. Figura 95 – Alicate de travamento da braçadeira tipo “ponte”. 3. Teste rápido de juntas homocinéticas Quando falamos em teste de homocinéticas, a maioria dos motoristas se lembra do famoso “clique” ao mover o veículo com o volante esterçado ou ao acelerar na curva. Essas situações realmente “avisam” quando as juntas estão com problemas. Po- rém, também podem causar confusão quando o clique não é constante e, na verdade, decorre de problemas na suspensão, na direção ou nos coxins. Por isso, o teste do semieixo é a forma mais fácil de detectar problemas tanto nas homocinéticas fixas quanto nas deslizantes. Para fazer o teste, levante o carro, trave o semieixo com um alicate de pressão (colocando um papelão ou uma borracha para não danificar o eixo) e tente girar a roda para verificar se existe folga. Depois, repita a operação girando o corpo da junta do lado do câmbio. Como o ideal é que não exista folga, qualquer sinal de espaçamento indica que a ho- mocinética está com problemas. Quanto maior a folga, mais rápida deve ser a troca. TRANSMISSÃO MECÂNICA DE VEÍCULOS LEVES 65 Em carros com tripoide, deve-se primeiro verificar a existência de folga na roda. Só depois deve-se mover o semieixo cuidadosamente para ver possíveis folgas no lado do câmbio. 4. Torque de aperto das juntas homocinéticas Para evitar que a ponta da junta homocinética não quebre ou espane a rosca, troque a porca e utilize um torquímetro aferido (faça a aferição pelo menos uma vez por ano). O valor ideal de torque está indicado no manual do fabricante. Esse procedimento evita que o rolamento do cubo da roda e o próprio cubo estraguem. Também impede que a ponta da junta homocinética trinque ou até quebre, o que pode causar um acidente, levando o veículo a ficar sem a roda em uma estrada ou no meio de uma curva. Figura 96 – Aperto da porca do cubo com torquímetro. Veja no Quadro 5 os principais defeitos que podem ocorrer e suas possíveis causas. Quadro 5 – Defeitos e causas Defeitos Causas Ruído na árvore de transmissão quando o veículo “arranca” ou se desloca em linha reta • Parafusos da junta homocinética frouxos. • Folgasna própria junta homocinética. Ruído na árvore de transmissão quando o veículo faz uma curva • Porca da ponta da árvore de saída frouxa. • Estrias da árvore danificadas. • Folga excessiva no interior da junta homocinética. Vazamento de lubrificantes nas juntas homocinéticas • Coifas de proteção rasgadas ou perfuradas. • Braçadeiras das coifas quebradas ou frouxas. 66 SISTEMA DE TRANSMISSÃO MECÂNICA Transmissão articulada Definição É um componente da transmissão muito utilizado em veículos com tração tra- seira, nos quais o movimento do eixo traseiro promove desalinhamento com a saída da caixa de mudanças. Figura 97 – Transmissão articulada. Funções a. Transmitir o movimento de rotação da caixa de mudanças para o eixo motriz. b. Fazer a articulação entre seus componentes que, em decorrência dos mo- vimentos da suspensão, se aproximam ou se afastam com o deslocamento do veículo. c. Por intermédio das juntas universais, permitir a transmissão da rotação, mesmo com as variações do seu ângulo e do comprimento em relação à trans- missão angular. Caixa de mudanças Eixo motriz Figura 98 – Posição da transmissão articulada. TRANSMISSÃO MECÂNICA DE VEÍCULOS LEVES 67 Funcionamento As juntas universais permitem a transmissão da rotação entre dois eixos, ligados entre si por uma cruzeta. Figura 99 – Junta universal. Em cada eixo, um conjunto da cruzeta e de garfos permite que a rotação seja transmitida, seja quando os eixos estão em linha reta, seja quando formam um ângulo entre si. Figura 100 – Ângulo de trabalho da junta universal. Para isso, a cruzeta vem assentada em rolamentos de agulhas, lubrificados com graxa. 1 – Rolamento de agulha 2 – Vedadores 3 – Anéis de trava 4 – Cruzeta 5 – Graxeira 1 5 4 3 2 Figura 101 – Componentes da cruzeta. 68 SISTEMA DE TRANSMISSÃO MECÂNICA A junta elástica permite compensar a variação da distância entre a caixa de mu- danças e o eixo motriz, graças aos movimentos da suspensão. Figura 102 – Movimento da junta elástica. Características construtivas Transmissão articulada é um tubo cilíndrico, de aço, balanceado com uniões especiais nas duas extremidades – junta universal (cruzeta) e junta deslizante (junta elástica). Está localizada sob o veículo, em sentido longitudinal. Cruzeta Junta elástica Tubo cilíndrico Junta universal Figura 103 – Componentes da transmissão articulada. Procedimentos de inspeção e manutenção A manutenção da transmissão articulada está associada à lubrificação dos seus componentes articulados. Para isso, é necessário recorrer ao manual de repara- ções a fim de verificar o tipo certo de lubrificante, a quantidade e a especificação. Existe um dispositivo chamado graxeira que permite a lubrificação – através de dutos internos – dos rolamentos de agulhas e das estrias da junta elástica. TRANSMISSÃO MECÂNICA DE VEÍCULOS LEVES 69 Figura 104 – Procedimento de lubrificação. Verifique se há marcas de referência. Se não houver, faça-as. Marcas de referência Figura 105 – Marcas de referência. Graxeira Figura 106 – Graxeira. Quanto à inspeção, verifique empenos e desbalanceamento do tubo cilíndrico. Figura 107 – Empenamento. 70 SISTEMA DE TRANSMISSÃO MECÂNICA Figura 108 – Desbalanceamento. O Quadro 6 apresenta defeitos e causas relacionados à transmissão articulada. Quadro 6 – Defeitos e causas Defeitos Causas Vibração • Cruzetas desalinhadas. • Fixação da junta universal solta. • Árvore em ângulo muito acentuado. • Árvore de transmissão empenada ou desbalanceada. Ruído nas juntas universais • Má fixação da junta universal. • Falta de lubrificação. • Rolamentos de agulhas danificados ou gastos. • Grampos soltos. Transmissão angular Funções a. Causar a transmissão de rotação entre duas árvores perpendiculares entre si. b. Estabelecer a redução permanente da velocidade de rotação do motor para as rodas motrizes, em virtude do maior número de dentes da coroa em relação ao pinhão. É com essa redução de velocidade que ocorre um aumento do torque motriz. Tipos Dependendo da posição de engrenamento do pinhão com a coroa, a transmissão angular do veículo pode ser: TRANSMISSÃO MECÂNICA DE VEÍCULOS LEVES 71 a. helicoidal – quando coincidem as linhas de centro do pinhão e da coroa; Figura 109 – Helicoidal. b. hipoidal – quando não ocorre a coincidência das linhas de centro do pinhão e da coroa. Figura 110 – Hipoidal. Características construtivas Os dentes da coroa e do pinhão são submetidos a um processo de lapidação para se obter a união entre essas duas peças. Essa união evita ruídos e desgaste prematuro. Assim, ocorrendo dano ao pinhão ou à coroa, ambos devem ser substituídos. 72 SISTEMA DE TRANSMISSÃO MECÂNICA Figura 111 – Coroa e pinhão. Funcionamento Nos veículos leves que possuem caixa de mudanças não compacta, o motor é instalado na dianteira e o eixo motriz na traseira. Por isso, dizemos que o auto- móvel possui tração traseira. Figura 112 – Caixa de mudanças não compacta. A árvore de transmissão articulada passa a rotação da caixa de mudanças para o conjunto chamado de transmissão angular, que muda o plano de rotação da árvore secundária para as rodas, em um ângulo de 90o. O conjunto é formado por um par de engrenagens de tamanhos diferentes, dispostas em ângulo reto, denominado conjunto coroa e pinhão. TRANSMISSÃO MECÂNICA DE VEÍCULOS LEVES 73 Coroa Pinhão Figura 113 – Funcionamento do eixo motriz. Nos veículos com motor longitudinal, a coroa tem forma cônica. Seu diâmetro é maior que o diâmetro do pinhão e tem um maior número de dentes. A coroa recebe o torque motriz e o transmite à caixa do diferencial. Quando a caixa de mudanças é transversal em relação ao veículo, suas árvores têm rotação no mesmo plano que as rodas motrizes e não necessitam, neste caso, de coroa e pinhão configurados para ser a transmissão angular. Árvore secundária Árvore primária Conjunto coroa e pinhão Figura 114 – Transmissão transversal. Além da transmissão angular, o eixo motriz possui outro conjunto de engrena- gens: o diferencial. Es tú di o DA Ó 74 SISTEMA DE TRANSMISSÃO MECÂNICA Procedimentos de inspeção e manutenção Figura 115 – Procedimento de marcação antes da desmontagem. Figura 116 – Procedimento para desmontagem e ajustes. TRANSMISSÃO MECÂNICA DE VEÍCULOS LEVES 75 Ao realizar a verificação dos contatos entre dentes da coroa e do pinhão, se faz necessária a utilização de zarcão e óleo, a fim de visualizar os contatos entre si. Contatos incorretos 1 – Contato cruzado – diminua a folga entre a coroa e o pinhão 2 – Contato interno e externo – aumente a folga entre a coroa e o pinhão 3 – Contato raso – suba o pinhão 4 – Contato fundo – desça o pinhão 1 4 3 2 Casos em que será preciso substituir o conjunto coroa e pinhão 1 – Contato externo 2 – Contato interno 3 – Contato interno 1 3 2 Figura 117 – Formas de contatos entre dentes. Conjunto planetário Função O conjunto planetário, conhecido como diferencial, tem como função permitir que as rodas motrizes possam girar cada uma com rotação diferente da outra. Isso ocorre quando o veículo percorre uma curva – a roda do lado de dentro da curva se move mais lentamente do que a roda do lado de fora da curva. 76 SISTEMA DE TRANSMISSÃO MECÂNICA A roda 1 percorre uma distância maior que a roda 2, que está do lado interno da curva. Figura 118 – Condição do veículo ao descrever uma curva. Funcionamento Quando as duas rodas motrizes giram à mesma velocidade (veículo em linha reta), a caixa do diferencial gira junto com a coroa, e as engrenagens satélites funcionam como trava entre as engrenagens planetárias que giram com a mesma velocidade. Roda mais rápida Roda mais lenta Figura 119 – Funcionamento das engrenagens satélites e planetárias. Porém, quando uma das rodas diminui de velocidade (por exemplo, em uma curva), a engrenagem planetária ligada a ela também gira mais lentamente. Nesse caso, as engrenagens satélites passam a girarsobre seu eixo, permitindo a varia- ção de rotação entre as planetárias. O mesmo acontece com as rodas motrizes, pois estão presas às engrenagens planetárias através das semiárvores. Es tú di o DA Ó TRANSMISSÃO MECÂNICA DE VEÍCULOS LEVES 77 Quando ocorre essa situação, o número de rotações que diminui em uma roda aumenta na outra. Para que a roda que se move mais lentamente não seja arrastada pela outra, o eixo motriz é dividido em duas semiárvores ligadas entre si pelo diferencial. Diferencial Semiárvores Figura 120 – Semiárvores. Componentes O eixo motriz possui em sua carcaça a caixa de diferencial. Nela estão alojadas as engrenagens planetárias, que são paralelas à coroa, e as satélites, que estão a 90o, isto é, perpendiculares às planetárias. Semiárvore Planetária Satélite Semiárvore Planetária Figura 121 – Componentes do diferencial. Es tú di o DA Ó 78 SISTEMA DE TRANSMISSÃO MECÂNICA Tipos 1. Aberto (convencional) O diferencial que equipa a grande maioria dos veículos é conhecido no mercado como diferencial convencional – ou tecnicamente como open-type (tipo aberto) – e funciona muito bem quando as condições de aderência pneu/piso são favo- ráveis. Em situações críticas, como lama ou areia, as chances do veículo atolar tendem a aumentar, pois sua característica construtiva transfere o torque para a roda com menor tração. 3 1 – Engrenagens planetárias 2 – Engrenagens satélites 3 – Caixa do diferencial 4 – Coroa 5 – Eixo dos satélites 6 – Semiárvore 4 6 5 Figura 122 – Diferencial aberto. 2. Autoblocante Para operações em pisos escorregadios ou com baixa aderência, existem os diferenciais autoblocantes ou de deslizamento limitado (LSD – Limited Slip Differential), presentes na grande maioria de pick-ups e utilitários esportivos (SUVs). Esse bloqueio ocorre quando uma das rodas patina em consequência da baixa aderência com o piso. Esse sistema bloqueia as planetárias com a caixa do diferencial, fazendo com que as duas rodas girem à mesma rotação. Conjunto diferencial autoblocante montado Figura 123 – Diferencial autoblocante. TRANSMISSÃO MECÂNICA DE VEÍCULOS LEVES 79 O acionamento do blocante do conjunto de planetárias é feito por comando elé- trico no painel ou através de uma alavanca pequena, situada ao lado da alavanca de mudanças. Certos veículos possuem um sistema de tração positiva (antiderrapante), que impede a passagem de rotação de uma roda à outra. Luva de engate Figura 124 – Sistema antiderrapante. Nas caixas de mudanças compactas, o diferencial está acoplado na própria caixa. Caixa de mudanças Conjunto diferencial Figura 125 – Diferencial junto com a caixa de mudanças. Es tú di o DA Ó 80 SISTEMA DE TRANSMISSÃO MECÂNICA Procedimentos de inspeção e manutenção A manutenção do conjunto planetário depende muito do fabricante. Consulte o manual de reparações do fabricante para: a. verificar folga entre dentes; b. proceder a regulagens. Eixo motriz traseiro Definição O diferencial é um dispositivo mecânico que divide o torque entre dois semiei- xos, possibilitando-os a tomar velocidades de rotações distintas, e com torque igual para os semieixos, independentemente das suas velocidades de rotação. Função Tem a finalidade de apoiar a suspensão traseira, transmitir o torque motriz para as rodas e suportar os esforços laterais. Componentes Compreende os seguintes componentes: a. transmissão angular; b. diferencial; c. semiárvores e rolamentos; d. carcaça metálica que aloja todos os elementos anteriores. Carcaça Diferencial Semiárvore Transmissão angular Semiárvore Figura 126 – Componentes do eixo motriz. TRANSMISSÃO MECÂNICA DE VEÍCULOS LEVES 81 A semiárvore é uma barra de aço cilíndrica que tem suas extremidades prepara- das para fazer acoplamentos com outras peças. Figura 127 – Semiárvore. As semiárvores precisam suportar os esforços impostos pelo peso do veículo, além de transmitir o torque motriz, recebido através do diferencial, para as rodas. De acordo com a montagem das semiárvores, o eixo motriz pode ser: a. semiflutuante – utilizado em automóveis e em veículos para serviços leves; b. flutuante – empregado em veículos destinados a serviços pesados. O sistema semiflutuante possui cada semiárvore apoiada por um rolamento na extremidade interna da carcaça do eixo motriz. É sobre esse rolamento que a roda se apoia. Figura 128 – Sistema semiflutuante. No sistema flutuante, a semiárvore é fixada ao cubo da roda, que se apoia em dois rolamentos. Os rolamentos são montados na extremidade exterior da carcaça do eixo motriz e suportam tanto o peso do veículo como os esforços desenvolvidos nas curvas. Nesse tipo de montagem, a semiárvore transmite o torque para as rodas, não tendo que suportar o peso do veículo. 82 SISTEMA DE TRANSMISSÃO MECÂNICA Flange de semiárvore Mancais de rolamento de apoio do cubo da roda Semiárvore Figura 129 –Sistema flutuante. Procedimentos de inspeção e manutenção O Quadro 7 apresenta as falhas mais comuns verificadas no eixo motriz e suas causas prováveis. Quadro 7 – Defeitos e causas Defeitos Causas O eixo superaquece • Nível do lubrificante muito baixo. • Lubrificante inadequado. • Pré-carga excessiva nos rolamentos. • Folga entre dentes insuficiente entre a coroa e o pinhão. Vazamento de óleo • Carcaça trincada ou danificada. • Vedadores danificados. • Orifícios de aeração obstruídos. 2. Óleos lubrificantes para engrenagens Definição Tipos Definição Quando se movimentam, as engrenagens se submetem à força de atrito entre suas superfícies de contato. Esse atrito é decorrente das irregularidades que as superfícies dos objetos possuem, por melhor que seja seu acabamento. Atrito Figura 1 – Atrito. Com o movimento, as irregularidades se engancham, ficam pressionadas e se partem. É assim que o atrito produz desgaste, aquecimento e perda parcial do torque que uma engrenagem transmite à outra. O uso de substâncias lubrificantes nas engrenagens visa diminuir a intensidade dos problemas causados pelo atrito. Pelas características de formato e funcionamento, as engrenagens necessitam de óleos lubrificantes apropriados. 84 ÓLEOS LUBRIFICANTES PARA ENGRENAGENS Esses óleos devem ser quimicamente estáveis, para evitar a formação de produ- tos resultantes da sua deterioração, que os tornam mais espessos. A alteração química do óleo pode também produzir a corrosão nas superfícies – finamente acabadas – dos dentes das engrenagens e dos rolamentos. Outra propriedade importante é uma viscosidade apropriada que facilite mu- danças de marcha e garanta uma distribuição rápida do óleo. Tipos Óleos minerais Óleos extraídos do petróleo, que não receberam aditivos para suportar cargas elevadas. Entretanto, podem conter outros aditivos, como antiespumante, anti- ferruginoso. No Brasil, são usados os óleos com viscosidade SAE 75 W a 140 W, dependendo da aplicação e das condições de utilização dos veículos. Óleos para engrenagens hipoides Também são fabricados com viscosidades SAE 75 W a 140 W. No entanto, contêm aditivos que garantem um mínimo de desgaste e perdas por atrito, nas condições de funcionamento em que as películas lubrificantes estão sujeitas a serem expul- sas das superfícies. Assim, esses aditivos conferem condições para o óleo suportar as extremas pressões encontradas nos diferenciais com engrenagens hipoidais. Figura 2 – Engrenagem hipoide. TRANSMISSÃO MECÂNICA DE VEÍCULOS LEVES 85 Óleos para transmissão mecânica Para que a caixa de mudanças e o diferencial sejam preservados é necessário que a viscosidade do lubrificante esteja correta. Por essa razão, os que são destina- dos à transmissão passaram a ser multiviscosos, ou seja, na baixa temperatura ambiente o ponto de fluidez também é mais baixo, permitindo uniformidade na lubrificação. Além disso, conforme o veículo entra em utilização e se aquece, mesmo que esteja em locais onde a temperatura ambiente é maior, as proprieda- des lubrificantespermanecem inalteradas, cumprindo com a sua função. A globalização foi um dos fatores responsáveis para a necessidade de expansão dessa tecnologia, pois os veículos lançados estão cada vez mais voltados para a comercialização em mais de um país, ou seja, são veículos denominados globais, para vários mercados. Como exemplo de diferentes viscosidades de óleos de transmissão, entre outros, podemos citar os modelos 75W80, 75W90, 85W140 (linha pesada). Procedimentos de inspeção e manutenção 1. Nível de óleo muito baixo causa: a. Lubrificação insuficiente. b. Maior desgaste das engrenagens. c. Superaquecimento. 2. Lubrificação inadequada causa: a. Maior barulho das transmissões, em consequência do aumento das folgas. b. Dificuldade no engate das marchas. c. Maiores perdas de óleo, decorrentes do desgaste rápido dos retentores que trabalham a seco. Para a substituição do óleo, deve-se observar rigorosamente a especificação do fabricante. 3. Ferramentas e equipamentos Definição Tipos Manutenção, limpeza e conservação Definição Devemos utilizar ferramentas e equipamentos designados pela montadora para proceder à reparação da transmissão mecânica, uma vez que sem o uso desse material podemos causar avarias nas peças. Vale lembrar que trataremos de ferramentas e equipamentos específicos, visto que cada montadora tem suas próprias ferramentas especiais. Tipos 1. Alicates de travas externas Figura 1 – Alicate de trava externo de bico chato Figura 2 – Alicate de trava externo de bico curvo TRANSMISSÃO MECÂNICA DE VEÍCULOS LEVES 87 2. Alicates de trava bico curto Figura 4 – Alicate de trava externo de bico reto Figura 3 – Alicate de trava interno de bico curvo 3. Ferramentas para desmontagem da transmissão. Figura 5 – Torquímetro Figura 6 – Relógio comparador Figura 7 – Caixa organizadora 4. Ferramentas para desmontagem da transmissão. Figura 8 – Micrômetro 88 FERRAMENTAS E EQUIPAMENTOS 5. Ferramentas para desmontagem da transmissão. Caixa de mudanças Macaco telescópico Figura 9 – Macaco telescópico. Figura 10 – Prensa hidráulica. Manutenção, limpeza e conservação O profissional deve ter algumas regras para a utilização de ferramentas. Antes de efetuar qualquer reparação na transmissão mecânica, sempre deve verificar o manual de serviço. Conhecer o uso e as funções corretas para aplicações das diferentes ferramentas ou instrumentos de medição contribuirá para que você não cause danos a peças nem comprometa a qualidade do serviço. TRANSMISSÃO MECÂNICA DE VEÍCULOS LEVES 89 Para cada ferramenta e instrumento de medição existem procedimentos de ope- ração definidos. Certifique-se de aplicar as ferramentas com a força apropriada e a forma correta nas peças e no trabalho, sem se nunca se esquecer de manter uma postura adequada. Existem diversas ferramentas disponíveis para soltar parafusos, conforme a di- mensão, a posição ou outros critérios. Selecione sempre as ferramentas de modo que correspondam ao formato da peça e ao local onde o serviço estiver sendo feito. As ferramentas e os instrumentos de medição devem ser posicionados de modo que permitam o fácil acesso e devem ser recolocados nos locais certos após o uso. As ferramentas utilizadas devem ser limpas e, quando necessário, engraxadas. Todos os reparos necessários deverão ser feitos logo após o uso, para que as fer- ramentas conservem sempre perfeitas condições. Referências ARIAS-PAZ, Manuel. Manual de automóveis. São Paulo: Mestre Jou, 1978. DANA. Manual de diferencial. 275 e 278. FIAT AUTOMÓVEIS S/A. Apresentação sobre transmissão. s/l, s/d. FORD S/A. Transmissões mecânicas. s/l, s/d. GENERAL MOTORS DO BRASIL S/A. Manual de reparações Chevrolet 1965: suplementos C-10 e C-60. São Caetano do Sul, 1965. MERCEDEZ BENZ DO BRASIL. O mecânico. nº 48, s/l, s/d. OFICINA Brasil – 2004. UNICAMP. Campinas, s/d. SELEÇÕES DO READER’S DIGEST. O livro do automóvel. Lisboa, 1981. SENAI-DN. SMO. Mecânico de automóveis. Rio de Janeiro, 1984. SENAI-SP. Elementos de máquinas. v. 1 e 2. São Paulo, 2009. ______. Ferramentas (mecânico de automóveis I). São Paulo, 2007. ______. Mecânico de automóveis. São Paulo, 1977. ______. Sistema de transmissão. São Paulo, 2003. VOLKSWAGEN DO BRASIL. Assistência técnica. GT 868 e 869, s/l. jun. 2004. ______. Manual de reparações. s/l, s/d. A SENAI-SP Editora empenhou-se em identificar e contatar todos os responsáveis pelos direitos autorais deste livro. Se porventura for constatada omissão na identificação de algum material, dispomo-nos a efetuar, futuramente, os possíveis acertos. Gerência de produção editorial e gráfica Caroline Mori Ferreira Edição Monique Gonçalves Tania Mano Revisão Gustavo de Azambuja Feix Karinna A. C. Taddeo Colaboração editorial Juliana Muscovick Produção gráfica Rafael Zemantauskas Sirlene Nascimento Vanessa Lopes dos Santos Diagramação Globaltec Editora Ltda. Capa Inventum Design © SENAI-SP Editora, 2019