BR0205835B1 - processo e sistema para a refrigeração do sistema de embreagem de uma caixa de mudanças. - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO E SISTEMA PARA A REFRIGERAÇÃO DO SISTEMA DE EMBREAGEM DE UMA CAIXA DE MUDANÇAS".

A presente invenção refere-se a um processo para a redução da carga térmica e um processo para a refrigeração de sistemas de embrea- gem, assim como um sistema para isso.

Constatou-se que o controle do calor nos sistemas de embrea- gem, como, por exemplo, em uma embreagem de fricção a seco, é proble- mático particularmente no caso de elevados rendimentos de potência. Parti- cularmente no caso de uma embreagem de mudanças de carga de uma cai- xa de câmbio livre de interrupção (USG), deve-se temer uma sobrecarga térmica.

Os componentes da embreagem, especialmente o revestimento de fricção, apresentam uma resistência limitada à temperatura e o registro de energia é muito alto em relação ao espaço construtivo útil, sendo que a eliminação de calor para o ambiente é pequena.

Além disso, por exemplo, a placa de pressão apresenta uma menor capacidade térmica em relação à roda volante da embreagem. Além disso, o fluxo de calor para as partes periféricas é relativamente pequeno e a passagem de calor para o ar circundante no compartimento interno do sino de embreagem também é pequena. Com isso, nos sistemas de embreagem conhecidos, devido ao forte aquecimento a ser esperado,particularmente da placa de pressão, existe uma limitação quanto à operação do sistema de embreagem.

Conseqüentemente, particularmente para uma caixa de mudan- ças de carga, torna-se necessário diminuir a carga de temperatura da em- breagem através de medidas de refrigeração. No caso de uma assim cha- mada caixa de mudança em linha, como, por exemplo, para um veículo com acionamento traseiro, um tipo de construção aberto, que possibilita uma re- frigeração em determinado âmbito (instalação de túnel, água salpicada, pro- ximidade de instalação de escape), só pode ser concretizado de modo limi- tado. A presente invenção pretende propor um processo e um sistema dos gêneros descritos ao início, os quais possibilitem uma refrigeração per- feita do sistema de embreagem de uma caixa de mudanças, de tal modo que melhorem particularmente as condições de funcionamento do sistema de embreagem.

Esse objetivo é alcançado particularmente devido ao fato de que se propõe um processo para a redução da carga térmica de um sistema de embreagem, abrangendo pelo menos uma placa de pressão, um disco de embreagem e uma roda volante, com os quais transmite-se um momento, processo este no qual o momento de fricção que ocorre respectivamente nas superfícies de atrito do disco de embreagem é distribuído desigualmente.

A potência de atrito gerada no sistema de embreagem é deter- minada pelo momento de fricção ocorrido e pela velocidade relativa. De preferência, nas conhecidas construções de embreagem, as relações de velocidade nas duas superfícies de fricção do disco de embreagem são idênticas. Desse modo, uma solução pode consistir no fato de que são gera- dos momentos de fricção desiguais nas respectivas superfícies de fricção. Desse modo, a placa de pressão, por exemplo, pode ser impelida com uma fração menor da energia de fricção que ocorre, de tal modo que a carga tér- mica seja reduzida.

No âmbito de um aperfeiçoamento da invenção pode ser pre- visto que nas duas superfícies de fricção do disco de embreagem sejam em- pregados revestimentos de fricção diferentes com coeficientes de fricção diferentes. Com isso, a potência de fricção gerada é introduzida para partes desiguais nas duas superfícies de fricção, na medida em que sejam previs- tos parâmetros de fricção diferentes nos dois lados de fricção do disco de embreagem.

O momento de fricção a ser gerado depende, nesse caso, do raio de fricção ativo, da força de compressão da placa de pressão e do coe- ficiente de fricção nas respectivas superfícies de fricção. A influência das relações de coeficiente de fricção no sistema de embreagem é uma possibi- lidade de distribuir adequadamente a carga térmica. Também é concebível que as demais grandezas de influência sejam modificadas.

Para influenciar as relações de coeficiente de fricção no sistema de embreagem, segundo o processo de acordo com a invenção, podem ser previstas várias possibilidades, que serão descritas a seguir.

Por exemplo, na superfície de fricção do disco de embreagem, pelo lado da placa de pressão, pode ser empregado um coeficiente de fric- ção menor do que na superfície de fricção pelo lado da roda volante, de tal modo que na placa de pressão seja introduzido um valor menor de energia de fricção do que na roda volante. Desse modo, concretiza-se uma distribui- ção desejada da potência de fricção. Com isso, de modo vantajoso, ocorrem cargas térmicas menores na placa de pressão.

De acordo com a invenção, ao se empregar revestimentos de fricção diferentes no disco de embreagem, pode ser previsto que, pelo lado da roda volante, os respectivos parceiros de fricção sejam selecionados de um modo tal que, no caso de uma temperatura crescente, ocorra um maior coeficiente de fricção. Por exemplo, o disco de embreagem, em suas duas superfícies de fricção, pode apresentar revestimentos de fricção diferentes. Os parceiros de fricção no lado da roda volante apresentam uma tal depen- dência da temperatura que, no caso de uma temperatura crescente, ocorre um maior coeficiente de fricção. Quando no funcionamento da embreagem resultar uma temperatura mais elevada nos pontos de fricção, segundo as expectativas, então o coeficiente de fricção no lado da placa de pressão será conseqüentemente menor, de tal modo que se estabeleça a diferença dese- jada de coeficiente de fricção.

Além disso, de acordo com a invenção, pode ser previsto que, no caso de revestimentos de fricção idênticos no disco de embreagem, se- jam empregados dois parceiros de fricção com propriedades diferentes, de tal modo que resulte a desejada diferença de coeficiente de fricção, respecti- vamente a desejada distribuição de momento de fricção. Por exemplo, a pla- ca de pressão e a roda volante podem ser combinadas a partir dos materiais aço e respectivamente alumínio.

De resto, no caso de revestimentos de fricção idênticos no disco de embreagem, pode ser previsto que os respectivos parceiros de fricção apresentem uma tal dependência da temperatura que, no caso de uma tem- peratura crescente, ocorra um coeficiente de fricção menor, sendo que na placa de pressão existe uma temperatura mais alta do que na roda volante, de tal modo que seja concretizada a desejada diferença de coeficiente de fricção.

As possibilidades mencionadas acima também podem ser com- binadas de um modo qualquer entre si, a fim de se aperfeiçoar ainda mais o processo proposto.

Alternativamente, no processo de acordo com a invenção tam- bém pode ser previsto, por exemplo, que na superfície de fricção do disco de embreagem, pelo lado da placa de pressão, seja empregado um coeficiente de fricção maior do que na superfície de fricção pelo lado da roda volante, quando a placa de pressão for refrigerada adequadamente. Desse modo, sob determinadas condições, a saber, quando, por exemplo, forem executa- das ações de refrigeração na placa de pressão, também são concebíveis distribuições inversas de potência de fricção. Com isso, por exemplo, uma temperatura mais elevada da placa de pressão devido à maior diferença de temperatura pode levar a uma melhor eliminação geral do calor no sistema de embreagem. Nesse caso, no entanto, deve-se atentar para o fato de que é preciso empregar um revestimento de fricção resistente à temperatura.

Além disso, o objetivo da invenção também é particularmente alcançado na medida em que é proposto um processo para refrigerar a em- breagem de uma caixa de mudanças de um veículo, no qual uma corrente de ar de refrigeração é empregada para a embreagem. Além disso, propõe- se um sistema para a refrigeração da embreagem de uma caixa de mudan- ças de um veículo, particularmente para executar o processo, no qual é pre- vista uma corrente de ar de refrigeração que pode ser conduzida através do sino de embreagem que, como uma caixa, envolve a embreagem.

A seguir serão explicadas detalhadamente vantagens e outras configurações do sistema e do processo de acordo com a invenção, para a refrigeração da embreagem de uma caixa de mudanças. Segundo um aperfeiçoamento vantajoso da invenção, as entra- das de ar do veículo já existentes, para a ventilação do compartimento inter- no, por exemplo, podem ser empregadas para uma corrente de ar de refrige- ração para refrigerar a embreagem. De preferência, a corrente de ar de refri- geração pode ser conduzida através do sino de embreagem, que envolve a embreagem como uma caixa.

Para tanto, as entradas podem ser dimensionadas, respectiva- mente, configuradas correspondentemente, por exemplo. No total, ao se aproveitar as entradas de ar obtém-se a vantagem de que os filtros, coleto- res de sujeira, escoamento de água e similares só precisam ser previstos uma única vez no veículo devido ao aproveitamento duplo. Além disso, atra- vés da condução de ar prevista viabilizam-se vantagens acústicas em rela- ção a embreagens abertas.

No âmbito de uma configuração da invenção, a corrente de ar de refrigeração que sai pode ser escoada para o ambiente através do sistema de escapamento existente no veículo. Com isso, a corrente de ar de refrige- ração pode ser eliminada através do sistema de escapamento juntamente com o gás de escapamento. Particularmente no caso de veículos com acio- namento traseiro, a instalação de escapamento acha-se disposta na proxi- midade da caixa de mudanças. Conforme a disposição, resulta a vantagem de que desse modo os ruídos de embreagem não são percebidos como perturbadores no ambiente, devido ao amortecedor acústico final.

De preferência, a corrente de ar de refrigeração pode ser gerada por um dispositivo de bomba previsto na corrente de escapamento do siste- ma de escapamento. Desse modo, a corrente de ar de refrigeração pode ser removida por aspiração através do sino de embreagem. Como dispositivo de bomba pode ser previsto, de preferência, no mínimo uma bomba injetora ou similar, a qual, de preferência, é prevista na corrente de escapamento. Des- se modo, podem ser evitadas outras providências (ativas) necessárias de refrigeração.

Também é possível que a corrente de ar de refrigeração seja interrompida ao menos parcialmente por um dispositivo de fechamento no sistema de escapamento, de tal modo que seja viabilizada uma medição estacionária de gás de escapamento não influenciada. Como dispositivo de fechamento pode ser empregada, de preferência, pelo menos uma tampa basculante ou similar.

De preferência, o sistema e o processo propostos podem ser empregados em embreagens de alta potência, particularmente para uma caixa de mudanças com mudança de carga (USG) e/ou para uma caixa de mudanças de embreagem dupla (DKG).

As reivindicações depositadas junto com o Pedido de Patente são propostas de formulação, sem prejuízo para a obtenção de uma prote- ção de patente continuada. A Depositante reserva-se o direito de reivindicar ainda outras características que até agora tenham sido evidenciadas apenas na parte descritiva e/ou nos desenhos.

As remissões empregadas nas reivindicações dependentes apontam para a continuação da configuração do objeto da reivindicação principal através das características da respectiva reivindicação dependente; elas não devem ser entendidas como uma renúncia à obtenção de uma proteção autônoma, objetiva para as combinações de características das reivindicações dependentes remissivas.

Devido ao fato de que os objetos das reivindicações dependen- tes, em relação ao estado da técnica na data de prioridade, podem constituir invenções próprias e independentes, a Depositante reserva-se o direito de torná-los objetos de reivindicações independentes e de declarações de divi- são. Além disso, eles também podem conter invenções autônomas, que apresentem uma configuração independente dos objetos das reivindicações dependentes anteriores.

Os exemplos de execução não devem ser entendidos como li- mitação da invenção. Em vez disso, no âmbito da presente manifestação são possíveis inúmeras alterações e modificações, particularmente aquelas variantes, elementos e combinações e/ou materiais que, através de combi- nação ou mudança de características, respectivamente elementos ou etapas processuais, em ligação com aquelas descritas na parte descritiva geral e nas formas de execução e também nas reivindicações e contidas nos dese- nhos, podem ser deduzidas pelos especialistas no que se refere a atingir o objetivo e que, através de características combináveis, levem a um novo objeto ou a novas etapas processuais, respectivamente a novas seqüências de etapas processuais, mesmo que se refiram a processos de fabricação, de teste e de trabalho.

Outras vantagens e configurações resultam das reivindicações dependentes dos desenhos descritos a seguir.

Mostram-se:

Figura 1: uma vista esquemática de um sistema para refrigerar uma embreagem com uma bomba injetora;

Figura 2: um diagrama com o resultado de um cálculo de simu- lação para um processo para a redução da carga térmica de uma embrea- gem.

Mostra-se uma forma de execução possível de um sistema de acordo com a invenção, para a refrigeração de uma embreagem, sendo que na figura 1 estão representados, em princípio, um motor 101 com sistema de escapamento 102 a ele conectado e uma caixa de mudanças 103 com sino de embreagem 104, assim como um eixo cardan 105. Além disso, é mostra- da, como exemplo, uma entrada de ar 107 existente para o vidro frontal, por exemplo, para a ventilação do compartimento interno do veículo, sendo que ela é empregada adicionalmente para a corrente de ar de refrigeração de acordo com a invenção. Também podem ser previstas outras entradas de ar para a corrente de ar de refrigeração.

A corrente de ar de refrigeração pode ser retirada por aspiração por meio de pelo menos uma saída de ar 108, para fora do sino de embrea- gem 104 por meio de uma bomba injetora 106. A bomba injetora 106 está disposta no sistema de escapamento 102, o qual está representado na figura 1 em recorte ampliado.

O sistema de acordo com a invenção pode viabilizar uma linha de entrada e de escoamento da corrente de ar de refrigeração prevista de acordo com a invenção, aproveitando os sistemas de entrada de ar e os sistemas de escapamento existentes no veículo, para a refrigeração da em- breagem.

De preferência, o sistema pode ser empregado em conjunto com uma caixa de mudanças com mudança de carga (USG), uma caixa de mu- danças de embreagem dupla (DKG) e todos os tipos de embreagem de alta potência, que requerem uma refrigeração (a ar).

Na figura 2 acha-se representado o resultado de um cálculo de simulação para um processo para a redução da carga térmica de uma em- breagem. Nesse caso, estão representadas diferentes evoluções de tempe- ratura através do tempo.

O modelo de simulação foi produzido para uma embreagem de mudança de carga de um sistema USG. Desse modo, é possível mostrar o efeito dos coeficientes de fricção modificados.

Nesse caso, os coeficientes de fricção da respectiva superfície de fricção são tomados uma vez com uma relação constante (1/1) e outra vez com uma relação de 0,7/1. Como esforço de carga tomou-se uma acele- ração máxima múltipla do veículo para a velocidade de 100 km/h. A evolu- ção superior da temperatura de placa de pressão TDp caracteriza a relação de coeficiente de fricção 1/1, sendo que a evolução inferior da temperatura de placa de pressão Tdp representa a relação de coeficiente de fricção 0,7/1.

Constata-se nitidamente que a temperatura de placa de pressão é menor no caso de uma relação de coeficiente de fricção de 0,7/1. As tem- peraturas da roda volante TSr, ao contrário, subiram apenas um pouco. Isso pode ser constatado a partir da evolução da TSr.

Claims (20)

1. Processo para a redução da carga térmica de um sistema de embreagem, abrangendo ao menos uma placa de pressão, um disco de em- breagem e uma roda volante, com as quais um momento é transmitido, sen- do que o momento de fricção que ocorre respectivamente nas superfícies de fricção do disco de embreagem é distribuído de modo desigual e onde nas duas superfícies de fricção do disco de embreagem são empregados reves- timentos de fricção diferentes com coeficientes de fricção diferentes, caracte- rizado pelo fato de que no caso de revestimentos de fricção diferentes do disco de embreagem, pelo lado da roda volante, os respectivos parceiros de fricção são selecionados de um modo tal que no caso de uma temperatura crescente ocorra um maior coeficiente de fricção ou no caso de revestimen- tos de fricção idênticos do disco de embreagem, os respectivos parceiros de fricção apresentam uma tal dependência de temperatura que, no caso de uma temperatura crescente, ocorre um coeficiente de fricção menor, sendo que na placa de pressão ocorre uma temperatura mais elevada do que na roda volante, de tal modo que se concretiza a desejada diferença de coefici- ente de fricção.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que na superfície de fricção do disco de embreagem, pelo lado da placa de pressão, é empregado um coeficiente de fricção menor do que na superfície de fricção pelo lado da roda volante, de tal modo que na placa de pressão é introduzido um valor de energia de fricção menor do que na roda volante.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que no caso de revestimentos de fricção idênticos do disco de em- breagem, são empregados dois parceiros de fricção com propriedades diferen- tes, de tal modo que resulte a distribuição desejada do momento de fricção.

4. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que como parceiros de fricção na placa de pressão e/ou na roda vo- lante, combinam-se aço e/ou alumínio um com o outro.

5. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que na superfície de fricção do disco de embreagem, pelo lado da placa de pressão, emprega-se um coeficiente de fricção maior do que na superfície de fricção pelo lado da roda volante, quando a placa de pressão for refrigerada adequadamente.

6. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que como revestimento de fricção na respectiva superfície de fricção emprega-se um revestimento de fricção resistente à temperatura.

7. Processo para a refrigeração da embreagem de uma caixa de mudanças (103) de um veículo, como definido em qualquer uma das reivin- dicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que se emprega uma corrente de ar de refrigeração para a embreagem, sendo que no mínimo uma entrada de ar (107) existente para a ventilação do compartimento interno do veículo é empregada como entrada para a corrente de ar de refrigeração, de tal modo que a corrente de ar de refrigeração seja conduzida através do sino de em- breagem (104) que envolve a embreagem como uma caixa.

8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a corrente de ar de refrigeração que sai, é escoada para o ambi- ente através do sistema de escapamento (102) existente no veículo.

9. Processo de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que a corrente de ar de refrigeração é gerada através de um dispositivo de bomba previsto na corrente de escapamento do sistema de escapamento (102).

10. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que como dispositivo de bomba emprega-se pelo menos uma bomba injetora (106).

11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 7 a 10, caracterizado pelo fato de que a corrente de ar de refrigeração é interrompida ao menos parcialmente através de um dispositivo de fechamen- to, de tal modo que se viabiliza uma medição de escapamento estacionária.

12. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que como dispositivo de fechamento emprega-se uma tampa basculante.

13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 7 a 12, caracterizado pelo fato de que a corrente de ar de refrigeração é empregada no caso de embreagens de alta potência para uma caixa de mu- danças (103) de mudança de carga (USG) e/ou uma caixa de mudanças (103) de embreagem dupla (DKG).

14. Sistema para a refrigeração da embreagem de uma caixa de mudanças (103) de um veículo, para a execução de um processo como defi- nido em qualquer uma das reivindicações de 7 a 13, caracterizado pelo fato de que é prevista uma corrente de ar de refrigeração que pode ser conduzi- da através do sino de embreagem (104) que envolve a embreagem como uma caixa, sendo que pelo menos uma entrada de ar (107) existente para o compartimento interno do veículo é prevista como entrada para a corrente de ar de refrigeração.

15. Sistema de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o sistema de escapamento (102) existente do veículo é pre- visto para a saída da corrente de ar de refrigeração que sai.

16. Sistema de acordo com a reivindicação 14 ou 15, caracteri- zado pelo fato de que na corrente de escapamento do sistema de escapa- mento (102) é previsto um dispositivo de bomba, o qual gera a corrente de ar de refrigeração.

17. Sistema de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que como dispositivo de bomba é previsto pelo menos uma bomba injetora (106).

18. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações de 14 a 17, caracterizado pelo fato de que é previsto um dispositivo de fecha- mento na corrente de escapamento.

19. Sistema de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que como dispositivo de fechamento é previsto uma tampa bas- culante.

20. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações de 14 a 19, caracterizado pelo fato de que ele é previsto no caso de embreagens de alta potência para uma caixa de mudanças (103) de mudança de carga (USG) e/ou uma caixa de mudanças (103) de embreagem dupla (DKG).