Dupla Embreagem úmida ou seca,
eis a questão!
Karl-Ludwig Kimmig
Ivo Agner
D u p l a
e m b r e a g e m
Introdução
As transmissões de dupla
questão tem gerado intensas
inferiores aos limites dos
embreagem para veículos de
discussões na área técnica
conversores de torque automático
passeio têm despertado um grande
(figura 1). A LuK detém experiência
ou das embreagens úmidas. Além
interesse dos departamentos de
e tecnologia tanto em embreagens
disso, com relação à vida útil do
desenvolvimento das montadoras e
úmidas como secas. Por isso,
produto, o desgaste do revestimento
indústrias de autopeças. A força que
procura direcionar esse assunto
de atrito seco é freqüentemente
impulsiona esse desenvolvimento
de forma a não prejudicar nenhum
um ponto de discussão.
é a busca pela redução do consumo
dos sistemas, porém, sem ter
A embreagem úmida, em
de combustível, alcançada com
qualquer pretensão de apresentar
combinação com um sistema de
as atuais transmissões manuais,
uma conclusão.
controle totalmente hidráulico
aliada ao conforto das
A seguir, apresentamos as opiniões
para acionamento e resfriamento,
transmissões automáticas.
que predominam atualmente no
é geralmente considerada muito
Para que a nova geração de
cenário técnico.
específica e cara. Além do mais,
transmissões possa funcionar com
A embreagem seca tem capacidade
em comparação com as soluções
um câmbio altamente eficaz e com
térmica limitada, de forma que, sob
secas, as perdas no bombeamento
os dispositivos de sincronização
grandes dissipações de energia, o
levam, freqüentemente, a um maior
das transmissões manuais, são
sistema rapidamente atinge seus
consumo de combustível.
necessárias duas embreagens
limites, que são significativamente
que possam ser operadas de
forma independente [1]. Cada
uma das embreagens liga uma
subtransmissão ao motor de
combustão interna – função que, a
princípio, pode ser desempenhada
por embreagens úmidas ou secas.
As duas embreagens devem ser
operadas por meios automatizados
para que as operações do câmbio
possam ser controladas sem
interrupções da força de tração.
Qual é o sistema de embreagem
(úmida ou seca) que representa a
melhor solução para uma plataforma
de veículos? Atualmente, essa
Figura 1
2
D u p l a
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A Dupla Embreagem Seca
Em virtude do tipo de construção,
fechadas. Toda a força de contato
alavanca para transmitir a força de
as transmissões automatizadas
está presente no revestimento
acoplamento à placa de contato.
requerem, por motivo de segurança,
das embreagens, quando não há
A exigência especial é que as
que as embreagens abram
força agindo sobre as lingüetas
lingüetas da mola alavanca sejam
automaticamente em caso de falha
da mola diafragma [2,3], gerando
extremamente rígidas, em direção
do sistema de acionamento de
transmissão de torque máximo.
axial, para minimizar perdas de
embreagem. Isso pode ser obtido
O lado esquerdo da figura 2
curso. A mola alavanca foi projetada
facilmente por meio das embreagens
mostra o corte transversal de uma
de tal maneira que, em toda a
ativamente fechadas, nas quais
embreagem passivamente fechada;
faixa de trabalho do rolamento de
a força de contato é igual a zero
e o lado direito mostra o corte
embreagem, sempre haja baixo
quando há pouca ou nenhuma força
transversal de uma embreagem
retorno de força, assegurando a
atuando sobre as lingüetas da
ativamente fechada.
abertura segura da embreagem.
mola diafragma.
Em embreagens ativamente
Em contrapartida, veículos
fechadas, a mola diafragma é
com transmissões manuais
descrita como mola alavanca,
têm embreagens passivamente
por ser usada basicamente como
Figura 2
3
D u p l a
e m b r e a g e m
Disposição das embreagens
na transmissão
As embreagens de transmissão
manual são geralmente instaladas,
por meio do volante de motor, no
eixo virabrequim. Na maioria dos
casos, a força necessária para liberar
a embreagem é suportada pelo
volante de motor.
Já as duplas embreagens requerem
um espaço significativamente maior
em uma direção axial e, sob certas
condições de curso, as forças de
Figura 3
acionamento são mais altas do que
nas embreagens manuais. Por isso,
para a dupla embreagem por
em muitos casos, a fixação direta
meio de uma engrenagem motriz
ao volante de motor e o mancal de
pré-carregada em uma direção
Uma das questões-chave no
rolamentos no eixo virabrequim
circunferencial, que também
desenvolvimento de duplas
não são viáveis devido à carga
compensa as tolerâncias axiais entre
embreagens secas é assegurar
excessivamente alta.
o motor e os eixos de transmissão.
uma vida útil adequada. Os
Uma alternativa para o
Na variante 2, com uma junta
projetos atuais objetivam garantir
posicionamento é suportar a dupla
Cardan, dois amortecedores de
à embreagem a mesma vida útil
embreagem em um dos dois eixos de
vibração torcional são integrados
do veículo, além de capacidade
transmissão, preferencialmente no
aos dois discos de embreagem e o
suficiente para suportar situações
eixo vazado. Com essa disposição,
torque é transferido do motor para
extremas. A capacidade das
há, a princípio, duas possibilidades
a dupla embreagem por meio de
transmissões de dupla embreagem
de conectar a dupla embreagem ao
um volante com função cardânica.
deve ser semelhante à capacidade
eixo virabrequim.
A junta Cardan é formada por
das transmissões automáticas
Na variante 1, com um “amortecedor
elementos elásticos, que podem
escalonadas ou CVT.
externo“, um sistema de
compensar os deslocamentos axiais
Hoje, a capacidade de sobrecarga de
amortecedores é montado no eixo
e radiais entre o eixo virabrequim e
embreagens é medida com base em
virabrequim. O torque é transferido
os eixos de transmissão.
quantas vezes ou por quanto tempo
da parte do amortecedor secundário
Lidando com altas dissipações
um sistema de embreagem pode
4
D u p l a
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Figura 4
submeter-se à energia de atrito
da temperatura máxima, a duração
relação promove uma alteração
sem danificar permanentemente
da carga térmica também é um
quadrática na energia de partida –
o sistema. Por isso, é importante
fator importante que pode causar
constatação que se aplica, em geral,
o teste comparativo envolvendo
danos ao sistema de atrito. A curva
a todas as partidas em primeira
repetidas partidas em rampa, com
de temperatura azul, na figura 4,
marcha. Aumentando o coeficiente
intervalos definidos de tempo.
corresponde à situação existente
da primeira marcha para 20% em
Como exemplo, a figura 4 mostra
atualmente em veículos com
relação à transmissão manual, é
a curva de temperatura da
transmissões manuais, quando são
possível alcançar a capacidade
embreagem, com intervalos de
dadas repetidas partidas em uma
adequada de sobrecarga da
tempo e repetidas partidas subindo
inclinação de 12%, com carga total
dupla embreagem para quase
ladeiras. Em embreagens secas
e reboque.
todas as aplicações.
com revestimentos atuais, a
A figura 4 mostra que a freqüência
Adicionalmente, ainda há potencial
temperatura crítica da placa de
possível de partidas pode ser
para o aumento da robustez térmica
contato é de aproximadamente 350º
aumentada consideravelmente, se
de embreagens secas. Para isso, as
a 400º C. Acima dessa temperatura,
a energia de atrito por partida for
carcaças da embreagem devem ser
o sistema de atrito começa a sofrer
reduzida, aumentando a relação de
munidas de aberturas apropriadas
danos permanentes. Porém, além
redução da primeira marcha. Essa
para permitir que o ar quente
5
D u p l a
e m b r e a g e m
Vida útil
na carcaça seja intercambiado
que tanto a temperatura do ar
com o ar ambiente – mais frio. A
da carcaça quanto a temperatura
rotação da embreagem age como
dos demais componentes ficam
Além da capacidade de
um ventilador radial. O ideal é
50K menores. A figura 5 mostra o
sobrecarga adequada, as áreas de
que haja uma entrada próxima
desenho possível de um sistema
desenvolvimento de transmissões
ao centro de rotação e uma saída
de ventilação termostaticamente
de dupla embreagem também se
tangencialmente localizada no
controlado para uma carcaça de
concentram na vida útil do produto.
diâmetro externo, para obtenção
embreagem e as temperaturas
Em comparação com as
de uma alta passagem de ar.
resultantes dos componentes.
transmissões manuais, as
Para evitar que grandes quantidades
embreagens para transmissões
de ar contaminado circulem
de dupla embreagem estão sujeitas
continuamente pelo compartimento
a cargas mais altas devido à
da embreagem, é aconselhável que
sobreposição das marchas, controle
a carcaça da embreagem não seja
de patinação (slip control) e maior
aberta até que a temperatura do ar
número de operações de câmbio.
tenha atingido mais de 100º C. Isso
Controle de patinação significa
pode ser facilmente obtido por meio
que, em certas situações, as
de um flap controlado pelo Atuador
embreagens são, deliberadamente,
Térmico WAX na carcaça. O efeito na
ajustadas na faixa limite de
embreagem é indicado na fórmula:
patinação para otimizar o conforto.
A figura 6 mostra o desgaste de
revestimento esperado para a
aplicação escolhida. O diagrama
mostra que o desgaste de percurso
sobre cada embreagem, para
uma vida útil de embreagem de
240.000 km, é de
Isso significa que, quanto
aproximadamente 3,5mm.
mais calor puder ser dissipado
Isto influencia primariamente o
pelos componentes quentes
espaço axial do sistema. Para
da embreagem, mais alta será
sistemas de dupla embreagem seca
a temperatura diferencial em
com limitações de espaço, existem
comparação com o ar ambiente.
três abordagens básicas:
De uma forma simplificada, significa
Figura 5
6
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Embreagens ativamente fechadas
com ajuste de desgaste por sensor
de força LAC (Load Adjusted Clutch)
Há aproximadamente 15 anos, a
LuK iniciou o desenvolvimento
de sistemas de ajuste para
embreagens secas, para compensar
mecanicamente o desgaste do
revestimento das embreagens.
O resultado é a embreagem
Figura 6
auto-ajustável SAC [1-4], que
tem sido produzida em série por
aproximadamente 10 anos, utilizada
em várias transmissões manuais e
automatizadas.
•
•
•
Embreagens ativamente
ativamente fechadas que tenha
Parece lógico aplicar essa
fechadas com pequena relação.
uma relação interna de alavanca de
comprovada tecnologia também nas
Embreagens ativamente
aproximadamente 2:1, sem recursos
duplas embreagens secas.
fechadas com ajuste de
para compensação de desgaste
desgaste por sensor de carga
do revestimento (figura 7). Nessa
(LAC = Load Adjusted Clutch).
solução, o ponto zero das lingüetas
Embreagens ativamente
da mola alavanca se altera em
fechadas com ajuste de
função da relação da embreagem.
desgaste por sensor de curso
Essa alteração no percurso deve ser
(TAC = Travel Adjusted Clutch).
levada em consideração no desenho
do sistema de acionamento. Porém,
a desvantagem dessa solução é
Embreagens ativamente fechadas
que as forças de acionamento são
com pequena relação
maiores devido à pequena relação
da embreagem, de modo que
Uma solução simples e robusta para
somente motores até 150Nm podem
o sistema de dupla embreagem é a
ser operados, mantendo forças de
disposição com duas embreagens
acionamento aceitáveis.
7
Figura 7
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Para atender aos requisitos
sujeita a um ponto de contato
não haja exigências adicionais ao
específicos relacionados a duplas
axial ou sensor de carga por mola
sistema automatizado de controle
embreagens, tais como embreagens
sensora. Além disso, ambas as
de embreagem. Portanto, ambas as
ativamente fechadas e o contorno
molas alavanca são suportadas
embreagens podem ser ajustadas,
de revolução extremamente
na tampa da embreagem por meio
de forma que a posição da mola
enxuto para as duas embreagens
de um anel com rampas. A tampa
alavanca permaneça praticamente
e para os dois sistemas de
da embreagem provê as rampas
inalterada, apesar do desgaste, e
acionamento, foi necessário ampliar
opostas em ambos os lados, num
o espaço axial requerido para todo
o desenvolvimento do sistema. O
desenho particularmente compacto.
o sistema fique minimizado. No
resultado é o desenvolvimento de
Como nas embreagens auto-
entanto, existe uma longa cadeia
um sistema de dupla embreagem
ajustáveis, o desgaste é detectado
de tolerância, desde as lingüetas
baseado no princípio de sensor de
pela mola sensora por meio da
da mola alavanca da embreagem
força – LAC, aprovado em todos
alteração na força da mola alavanca
até o sistema de atuador, que exige
os testes de funcionalidade e
e compensado pelo anel de ajuste
compensação de tolerâncias por
resistência (figura 8).
rotativo. O ajuste de desgaste é
meio de cunhas específicas
Para obter o ajuste de desgaste
totalmente automático, livre de
na transmissão.
no LAC, a mola alavanca de cada
sobreposições e em incrementos
Para evitar esse processo demorado,
conjunto de acoplamento está
bem pequenos, de forma que
nas fábricas de montagem
automotiva, não estão sendo
poupados esforços para desenvolver
uma dupla embreagem com novo
ajuste de desgaste. A abordagem
mais promissora da atualidade
parece ser um mecanismo de
compensação de desgaste que
se ajuste por meio de um curso
constante de acionamento
(engage stroke).
Figura 8
8
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Embreagens ativamente fechadas
(drive spring), usada não apenas
esquerdo pulam uma posição. A
com ajuste de desgaste por sensor
para detectar o desgaste, mas
mola alavanca está firmemente
de curso TAC (Travel Adjusted
também como componente
conectada à mola acionadora
Clutch)
acionador para o sistema de rampas.
rotativa em direção circunferencial
A figura 9 mostra a mola acionadora,
e, conseqüentemente, também
No desenvolvimento de duplas
com um conjunto dentado exterior,
gira. A compensação de desgaste
embreagens secas, a questão
nas duas posições extremas:
é obtida quando as lingüetas da
central é a implementação da
embreagem aberta e embreagem
mola alavanca formam rampas
funcionalidade exigida no contorno
fechada. Quando o desgaste
circunferenciais suportadas
de revolução disponível em
acontece, o movimento axial
axialmente, por exemplo na placa
veículos modernos. O objetivo é
da mola alavanca aumenta, de
de pressão. Porém, o ajuste de
criar sistemas nos quais as funções
modo que os dentes no braço
desgaste por sensor requer um
estejam integradas de forma
direito da mola acionadora pulam
sistema especial de acionamento,
inteligente nos componentes e as
uma posição. Como resultado, a
no qual a força máxima possa
tolerâncias dos sistemas sejam,
embreagem abre, exercendo um
ser restringida com precisão
em grande parte, eliminadas. De
torque na mola acionadora que,
relativamente alta.
especial interesse é a tolerância
então, gira e os dentes do braço
axial envolvendo as duas
embreagens e os sistemas de
acionamento. Para cumprir essas
exigências, estão sendo feitos
grandes esforços para desenvolver
um novo sistema de dupla
embreagem: a embreagem ajustada
ao Travel Adjusted Clutch (TAC).
O TAC tem dois ajustadores de
desgaste, que podem compensar
o desgaste de revestimento e as
alterações em componentes de
acionamento, resultantes das
tolerâncias de montagem ou
desgaste. O novo ajustador de
desgaste tem uma mola com dentes,
Figura 9
descrita como mola acionadora
9
D u p l a
e m b r e a g e m
A Embreagem Úmida
Complexidade e exigências
As duplas embreagens já existentes
ou com lançamento previsto para
um futuro próximo são acionadas
por meios hidráulicos. As câmaras
de pressão giram na velocidade do
motor de combustão interna
(figura 10). Esse conceito com
Figura 10
Figura 11
transmissões automáticas
pressão centrífuga do óleo que
as partes estacionárias e rotativas.
por conversores.
se forma sob a rotação, câmaras
A mola alavanca está suportada
Para movimentar o óleo da
de óleo adicionais são incluídas
pela catraca e aciona um anel, que
unidade hidráulica até as câmaras
paralelamente às câmaras de
pressiona o conjunto de discos. Se
de pressão, são necessárias
pressão. Pelo menos, mais uma
um atuador falhar, a embreagem
passagens rotativas, com vedações
vedação será necessária para cada
abre automaticamente por causa
dinâmicas que permitem pequenos
câmara. As vedações são, em grande
da força da mola alavanca. As
vazamentos. Esses vazamentos são
parte, responsáveis pela histerese
forças de acionamento externas
um dos motivos da necessidade
no acionamento de embreagem.
são suportadas diretamente,
de haver um conjunto de potência
No entanto, a LuK adota,
deixando o eixo de virabrequim
adicional para manter a embreagem
principalmente, um conceito de
livre de forças axiais.
no ponto de contato enquanto o
acionamento que utiliza molas
A vantagem é que esse conceito
motor não está girando, visando
alavanca similares àquelas
pode ser usado em diversos
garantir a funcionalidade de start /
usadas em embreagens secas,
sistemas de acionamento. Com
stop. Assim, quando o motor volta
ativamente fechadas (figura 11).
a utilização dos elementos de
a funcionar, a embreagem pode ser
A força é aplicada por elementos
acionamento hidrostático ou
fechada de forma fácil e rápida.
não rotativos e de acionamento
alavancas rotativas ou giratórias,
As câmaras de pressão estão
estático, por meio de rolamentos de
em combinação com cilindros
seladas por duas vedações:
embreagem, até as molas alavanca
escravos, podem ser usados os
uma na parte interior e outra
que giram na velocidade do motor
clássicos sistemas de controle
na parte exterior do diâmetro.
[5]. Portanto, os rolamentos de
hidráulico e conjuntos de
Para compensar a influência da
embreagem são a interface entre
power pack. Também pode
pistões atuadores rotativos é
também usado, geralmente,
nas embreagens das clássicas
10
D u p l a
e m b r e a g e m
ser adaptado um sistema de
do funcionamento do motor, mas
mola alavanca permite a fácil
acionamento eletromecânico.
também não há necessidade de
compensação das forças centrífugas.
Sistemas de acionamento movidos
bombeamento permanente de óleo
Não há motivos para temer a
eletricamente, independente de
para manter a embreagem no ponto
comparação entre a embreagem
combustão interna, beneficiam-se
de operação. A inexistência de
úmida, acionada por alavanca, e
da condição da não ocorrência de
vedação oferece – em comparação
a embreagem seca, em termos de
vazamento. Esse é um pré-requisito
com as clássicas embreagens
exigências e complexidade
importante para a hibridização da
úmidas – valores de histerese
(figura 13). Nesse ponto, é
transmissão como um todo, porque
muito bons e modulação sensível
importante saber que sistemas
não apenas as embreagens podem
das embreagens (figura 12). A
de dupla embreagem úmida não
ser acionadas independentemente
forma especial das lingüetas da
requerem mecanismos de ajuste
de desgaste. A lubrificação a óleo
do rolamento e o mecanismo do
atuador evitam a necessidade de
vedação e permitem dispensar os
tratamentos especiais de superfície.
A lubrificação a óleo também
assegura perdas menores
e histerese.
São dispensáveis os materiais
fundidos das embreagens secas.
A função desses materiais é a
armazenagem térmica – uma tarefa
desempenhada pelo óleo nas
embreagens úmidas.
Como é assegurado o resfriamento
de óleo em um sistema de
acionamento movido eletricamente?
É usada uma bomba de circulação,
controlada por sucção [5], figura 14,
que é acionada diretamente pelo
motor de combustão interna. Uma
bomba rotativa, de baixo custo, está
instalada no setor da transmissão
Figura 12
11
D u p l a
e m b r e a g e m
estágio, o fluxo de óleo adequado
flui através do refrigerador e
mantém o equilíbrio térmico de toda
a transmissão durante “hill holding”
e “uphill creeping” (segurar na
ladeira e subida progressiva).
Na posição “drive”, o volume
do fluxo de óleo pode ser
gradativamente reduzido. O óleo
apenas previne a queima dos
revestimentos da embreagem
Figura 13
aberta e assegura o resfriamento
da embreagem acionada.
automática. A engrenagem externa
refrigerador de óleo, antes de ser
Nessa condição de operação,
da bomba é acionada diretamente
injetado à embreagem como agente
aproximadamente 2 a 3 l/min
por um estágio de engrenagem.
de resfriamento.
de fluxo de óleo fluem através
Isso permite uma disposição radial
Com a válvula de controle de sucção
do refrigerador de óleo. Essa
neutra na caixa da embreagem e
na posição “frio”, o volume do fluxo
quantidade de óleo fornece
também economiza o trabalho de
é determinado pelo índice teórico
resfriamento suficiente para as
vedação na engrenagem interna.
de deslocamento da bomba. Nesse
pequenas perdas adicionais no
Em aplicações híbridas, a bomba
também pode ser acionada por
um eixo vazado, por meio de
uma embreagem de rolos duplos,
para assegurar o resfriamento da
embreagem mesmo quando
o motor de combustão interna
estiver desligado. Existe uma
válvula de controle de sucção,
que pode se nivelar às exigências
de fluxo de óleo refrigerante,
durante a operação e o acionamento
da embreagem. Essa bomba
movimenta o óleo através de um
Figura 14
12
D u p l a
e m b r e a g e m
bombeamento – comparável a um
úmida, sem comprometer
grandes dissipações de energia.
câmbio manual de aproximadamente
sua funcionalidade.
Essas medidas permitem um
1kW durante um percurso rápido –
A LuK também está trabalhando
layout de tubulação, o uso de um
e, por isso, mantém um equilíbrio
em conceitos de resfriamento que
refrigerante mais econômico e até
térmico estável em toda
utilizam o refrigerador de óleo em
mesmo a eliminação da bomba de
a transmissão.
forma de anel e a energia cinética
plástico, que já é barata.
Como a bomba é usada apenas
do óleo rotativo que emerge da
para resfriamento e lubrificação
embreagem para criar a circulação
da embreagem, somente devem
do óleo refrigerante (figura 16). Um
ser consideradas as perdas de
jato-bomba assegura o intercâmbio
pressão no refrigerador de óleo e
constante entre o óleo circulante e
nos dutos – assim, as pressões na
o reservatório de óleo. Isso também
bomba bem abaixo de 1 bar ocorrem
permite a utilização completa do
em uma faixa relevante para o
reservatório de óleo como um
consumo, e as pressões máximas
difusor de calor em situações com
abaixo de 5bar ocorrem durante
Figura 15
o resfriamento da embreagem e
baixas temperaturas de óleo.
Essas baixas pressões permitem
um salto tecnológico na seleção do
material da bomba, que já pode ser
feita praticamente toda em plástico.
A válvula de controle de sucção
pode ser facilmente integrada à
carcaça da bomba. Devido ao uso
de plástico, não são necessárias
peças usinadas, obtendo-se um
significativo custo x benefício
(figura 15).
A combinação da dupla embreagem
úmida, acionada por alavanca, com
o conceito de resfriamento simples e
Figura 16
robusto reduz significativamente
a complexidade da embreagem
13
D u p l a
e m b r e a g e m
Consumo de combustível
É o que ocorre em veículos a diesel,
Por que isso ocorre? Os engenheiros
com graus de potência baixos e
de desenvolvimento de transmissões
Aliar a alta eficiência da
moderados, nos quais as vantagens
CVT têm compensado as pequenas
transmissão ao consumo favorável
da transmissão com dupla
desvantagens relacionadas ao
de combustível é uma das
embreagem ainda não podem ser
variador com a aplicação de bombas
questões mais importantes no
constatadas. Até as transmissões
de fluxo duplo e turbo-bombas, bem
desenvolvimento de transmissões
CVT, que apresentam pequena
como com a adoção de um conceito
com dupla embreagem.
desvantagem na faixa de carga
hidráulico otimizado, em termos de
Os dados de consumo de
parcial com relação à eficiência
baixas pressões operacionais e de
combustível fornecidos pelos
do variador, dão resultados um
tamanho da bomba.
fabricantes automotivos mostram,
pouco melhores ou comparáveis.
O rendimento das transmissões da
ao serem analisados, que a alta
Atualmente, a transmissão com
dupla embreagem, as massas de
eficiência da transmissão mecânica
dupla embreagem somente oferece
inércia das embreagens úmidas,
não necessariamente oferece baixo
vantagens nos motores a gasolina,
a viabilidade de lubrificação e a
consumo durante o ciclo (figura 17).
de alta potência.
estratégia adequada de pré-seleção
para eliminar torques de arraste
na embreagem desacoplada já
oferecem boas condições para
exploração das vantagens adicionais
do sistema e para eliminação das
desvantagens, em comparação com
outros conceitos de transmissão e
também em relação à transmissão
com dupla embreagem seca.
A maior parte das perdas no
bombeamento é causada pela
bomba hidráulica, que, por um lado,
deve fornecer grandes quantidades
de óleo refrigerante para resfriar
as embreagens e, por outro, gerar
pressão operacional para fechálas. Esse conflito de interesses
requer o uso de bombas de
Figura 17
maiores tamanhos, com mais altas
14
D u p l a
e m b r e a g e m
pressões nos sistemas, que hoje são
encontradas no mercado. Estudos
mostraram que, a uma velocidade
constante de 50 km/h, as perdas
no bombeamento influenciaram o
consumo de combustível de uma
minivan de 250Nm a diesel em
aproximadamente 7%. No ciclo
misto, esse valor foi de 7 a 8 %.
Existe aqui um enorme potencial de
Figura 18
melhora. A embreagem acionada
por alavanca, em combinação
com um sistema de acionamento
eletromecânico ou eletro hidráulico
e uma bomba de circulação
exclusiva para o óleo refrigerante,
oferece boas condições para
essa melhora. As perdas elétricas
no conjunto de potência eletro
hidráulico, nos motores elétricos do
sistema de acionamento mecânico
ou na válvula de controle de sucção
controlada eletricamente, ocorrem
na mesma grandeza que as perdas
das numerosas comutações, PWM
e solenóides proporcionais nas
clássicas unidades de controle
hidráulico. Portanto, é permissível
que nos concentremos apenas
na comparação das perdas
no bombeamento.
Perdas no bombeamento, de
circulação praticamente sem
pressão, estão aproximadamente
1% acima no caso dos 50 km/h e
próximos aos dos sistemas secos.
no ciclo misto. Portanto, podem
O uso de acionadores elétricos
ser constatados benefícios de
para o acionamento de embreagem
aproximadamente 6 a 7% em
e câmbio oferece boas condições
comparação com o “estado da
para a capacidade de hibridização
arte” (figura 18). Mesmo usando-
de transmissões com dupla
se conceitos hidráulicos clássicos,
embreagem. É possível economizar
otimizados com um jato-bomba,
o custo extra de um conjunto de
podem ser obtidos benefícios de
potência adicional nos clássicos
consumo na ordem de 5% ou mais.
sistemas de controle hidráulico,
Com base nessas observações, fica
que visam assegurar o enchimento
claro que a embreagem úmida não
prévio das embreagens, enquanto
pode ser responsabilizada pelo
o motor de combustão interna é
consumo maior de combustível, pois
desligado. Essa economia pode ser
os conceitos de acionamento e de
obtida com o uso de acionadores
resfriamento é que são decisivos
elétricos independentes do motor de
para o consumo. Se as perdas
combustão interna.
forem reduzidas ativamente e bem
Como resultado, esse conceito de
exploradas as vantagens, tais como
acionamento, em combinação com
as forças mais baixas de inércia e
uma embreagem úmida acionada
lubrificação de óleo em esguicho, os
por alavanca, atende às exigências
valores de consumo chegarão bem
do futuro.
15
D u p l a
e m b r e a g e m
Conclusão
As duplas embreagens úmidas e
secas têm vantagens e desvantagens
específicas quando são analisadas
suas condições gerais: capacidade
de torque, espaço axial, consumo de
combustível, vida útil, aptidão para
lidar com situações de alta energia e
custos. Dependendo da ponderação
e filosofia do cliente, podem ocorrer
decisões diferentes na escolha de
uma dessas embreagens.
Figura 19
É a força do mercado que
determinará se a transmissão
com dupla embreagem quebrará
barreiras ou será um produto de
de embreagens úmidas. Agora, já
ser equipado com dupla embreagem
nicho de mercado. Atualmente, as
é possível unir as vantagens dos
seca, enquanto que uma van com
transmissões de dupla embreagem
acionadores elétricos combinados
motor de 400Nm poderá requerer
ainda têm algum potencial em
com bomba de circulação, com as
embreagem úmida.
termos de consumo de combustível
vantagens em situações de alta
Em ambos os casos, poderá ser
e custos, quando comparadas aos
energia e espaços axiais restritos,
considerado vantajoso um sistema
CVTs e às melhores transmissões
especialmente em altos níveis
de acionamento eletromecânico ou
automáticas escalonadas [6-10].
de potência.
eletro hidráulico, com o objetivo
Em todos os conceitos de
A decisão a favor das duplas
de chegar a um consumo de
transmissão automática, também
embreagens úmidas ou secas
combustível favorável – comparado
deve ser dada atenção à questão
depende das exigências específicas
ao ideal – ou criar condições
da hibridização. Com princípios
do cliente, dos parâmetros do
para hibridização. As soluções
simples de ajuste de desgaste e
veículo e do sistema de transmissão,
apresentadas aqui mostram que isso
de maior robustez em situações de
como torque do motor, relação da
não precisa estar, necessariamente,
alta energia, as duplas embreagens
transmissão e peso do veículo,
associado a soluções complexas e
secas também se tornaram uma
bem como espaço axial e condições
custos adicionais.
importante alternativa para torques
de resfriamento. A decisão variará
Desde que embreagens úmidas
de motores moderados e altos.
em função da categoria do
ou secas acionadas por alavanca
Muito da tecnologia em embreagens
veículo [11] (figura 19). Um utilitário
tenham a mesma interface para
secas foi repassado aos sistemas
tipo pickup, de 880 Nm, ainda pode
receber o sistema de acionamento,
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ou seja, os rolamentos de
embreagem, é possível chegar
a um conceito modular [5, 11]
(figura 20). Em transmissões
idênticas, com acionamento de
câmbio eletromecânico ou eletro
hidráulico, as embreagens úmidas
e secas podem ser posicionadas
no compartimento de embreagem,
utilizando um sistema de
acionamento idêntico. Todas as
adaptações necessárias, tais como
montagem adicional da bomba de
circulação e válvula de controle de
sucção para as duplas embreagens
úmidas, podem ficar restritas ao
compartimento de embreagem,
que deve, na maioria dos casos, ser
adaptado aos padrões de montagem
dos diferentes flanges de motor.
O resultado é que a mesma
transmissão básica, incluindo
os acionamentos, pode ser
facilmente combinada com as
exigências diferenciadas dos
clientes, atendendo futuramente a
necessidades específicas.
Figura 20
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Bibliografia
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[11] Wagner, U.; Berger, R.; Friedmann, O.; Esly, N.: Elektromotorische Automatisierung für Doppelkupplungsgetriebe,
VDI-Berichte Nr. 1824, Getriebe in Fahrzeugen 2004
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