BRPI0614150A2

BRPI0614150A2 - conjunto de anel sincronizador

Info

Publication number: BRPI0614150A2
Application number: BRPI0614150-1A
Authority: BR
Inventors: Meirad Holderied; Friedrich Gebhard; Martin Doernhoefer; Raimund Karl
Original assignee: Diehl Metall Stiftung & Co Kg
Priority date: 2005-07-28
Filing date: 2006-07-05
Publication date: 2011-03-15
Also published as: AR053478A1; EP1907720A1; CN101198802B; DE102005035941B3; EP1907720B2; RU2419734C2; KR20080037621A; PL1907720T5; PL1907720T3; ES2377768T3; ES2377768T5; ATE540235T1; EP1907720B1; WO2007012386A1; BRPI0614150B1; CN101198802A; RU2008107578A

Abstract

CONJUNTO DE ANEL SINCRONIZADOR. A presente invenção refere-se a um conjunto de anel sincronizador para uma transmissão de mudança de marcha que compreende um ane sincronizador externo (13), um anel intermediário (14) e um anel sincroniza- dor interno (15), o anel sincronizador externo (13) sendo fabricado de um material de aço, o anel intermediário (14) de um material de aço e o anelsincronizador interno (15) de um material de cobre.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CONJUNTODE ANEL SINCRONIZADOR".

A presente invenção refere-se a um conjunto de anel sincroniza-dor para transmissões de mudança de marcha, de acordo com o preâmbuloda reivindicação 1.

Um dispositivo de sincronização em uma transmissão de mu-dança de marcha serve para eliminar a diferença de velocidade rotacionalentre uma engrenagem a ser mudada de marcha e o eixo de transmissão. Afim de que altos momentos de atrito possam ser transmitidos, dispositivos desincronização são freqüentemente projetados como sincronização de múlti-plos cones. Tal dispositivo de sincronização dispõe essencialmente das se-guintes partes: uma luva deslizante, um transportador de luva, um anel sin-cronizador externo, um anel intermediário, um anel sincronizador interno euma roda dentada. Neste caso, o anel sincronizador externo, o anel interme-diário e o anel sincronizador interno são projetados como um conjunto deanel sincronizador.

Para transmissões de mudança de marcha convencionais, osanéis sincronizadores externo e interno são fabricados de um material delatão e o anel intermediário de um material de aço. Um conjunto de anel sin-cronizador assim construído, contudo, não possui a resistência exigida parasuportar altas forças de mudança de marcha que entram em ação e as ele-vadas cargas de atrito que ocorrem, tais como surgem em transmissõessubmetidas à carga elevada. Estas cargas elevadas ocorrem particularmenteem transmissões de mudança de marcha automatizadas modernas, comoresultado dos tempos de mudança de marcha curtos prevalecentes.

A resistência exigida dos anéis sincronizadores para dispositivosde sincronização em transmissões submetidas a tal carga elevada foi atéagora alcançada pelo fato de, além do anel intermediário, tanto o anel sin-cronizador interno como o anel sincronizador externo serem fabricados deaço. Entretanto, uma vez que a chapa de atrito de aço/aço não tem um com-portamento de atrito aceitável, é necessário aplicar em pelo menos uma dassuperfícies de atrito de uma chapa de atrito uma camada de atrito adicional,por exemplo, uma camada de molibdênio termicamente borrifada, uma ca-mada de sinterização ou uma camada de atrito de carbono. Isto exige umaetapa de produção adicional para a fabricação complicada de anéis sincroni-zadores de aço, o que requer ferramentas de alto custo. O uso de conjuntosde anel sincronizador com três anéis de aço resulta geralmente em proble-mas térmicos. Isto se deve ao fato de a conversão das elevadas energias deatrito que surgem na energia térmica levar a um aquecimento pronunciadodos anéis sincronizadores. Isto se aplica particularmente a um anel sincroni-zador interno, uma vez que o óleo de transmissão flui em torno deste apenasaté um ponto insignificante pelo fato de ser protegido pelo anel externo epelo anel intermediário. Não há conseqüentemente qualquer resfriamentovirtual do anel sincronizador interno pelo óleo de transmissão. Uma vez quea condutividade térmica do aço é baixa e, portanto, a compensação de tem-peratura por meio da condução de calor pelo anel sincronizador é tambéminsignificante, a decomposição do óleo de transmissão pode ocorrer no casodo superaquecimento dos anéis sincronizadores internos que ocorre. As al-tas temperaturas dentro do conjunto de anel sincronizador podem tambémdanificar o revestimento de atrito e, na pior das hipóteses, levar à soldagemdo anel sincronizador interno à superfície de contato na roda dentada.

No reconhecimento destas circunstâncias, portanto, o problemaindicado no qual se baseia a presente invenção é o de prover um conjuntode anel sincronizador, onde o conjunto de anel sincronizador, por um lado,pode implementar altas forças de mudança de marcha e, por outro lado, im-pede um superaquecimento do anel sincronizador interno, enquanto o anelsincronizador interno é ao mesmo tempo capaz de ser produzido com custoefetivo.

O objetivo é alcançado, de acordo com a invenção, por meio deum conjunto de anel sincronizador para uma transmissão de mudança demarcha, compreendendo um anel sincronizador externo, um anel intermediá-rio e um anel sincronizador interno, o anel sincronizador externo sendo fabri-cado de um material de aço, o anel intermediário de um material de aço e oanel sincronizador interno de um material de cobre.Em outras palavras, além do anel intermediário, o anel sincroni-zador externo de um dispositivo de sincronização de múltiplos cones parauma transmissão de mudança de marcha é também fabricado de um materi-al de aço, ao passo que o anel sincronizador interno é fabricado de um ma·terial de cobre.

Um conjunto de anel sincronizador assim construído, o anel sin-cronizador externo do qual é fabricado de um material que não aquele doanel sincronizador interno, supera os preconceitos que prevalecem entre osespecialistas. Isto se deve ao fato de até agora ter sido aceito entre os espe-cialistas que os anéis sincronizadores interno e externo da sincronização demúltiplos cones também têm sempre que consistir do mesmo material. Alémdisso, foi assumido que apenas o aço poderia ser usado como material paratransmissões submetidas a uma carga elevada, tal como, por exemplo,transmissões de mudança de marcha automatizadas modernas com temposde mudança de marcha muito curtos, uma vez que a resistência exigida po-deria ser alcançada apenas pelo uso de aço.

Foi mostrado, então, surpreendentemente que, por um anel sin-cronizador externo formado de aço que é combinado com um anel sincroni-zador interno formado de um material de cobre, com o anel intermediárioconhecido formado de aço sendo mantido, podem ser tratadas não apenasas mesmas cargas, mas cargas ainda mais elevadas do que em um conjuntosincronizador que consiste unicamente de anéis de aço.

Para o funcionamento confiável de um anel sincronizador exter-no que é capaz de ser usado em uma transmissão submetida a uma cargaelevada, é essencial que este anel sincronizador tenha uma alta resistência,uma dureza elevada e um alto módulo de elasticidade, de modo que altasforças de mudança de marcha que entram em ação possam ser absorvidase a fim de assegurar uma resistência ao desgaste suficientemente alta dosdentes de travamento.

Em relação a um anel sincronizador interno, em contraste aoanel sincronizador externo, a força de pressão axial durante a mudança demarcha conduz a uma carga compressiva. Esforços de tração surgem ape-nas em uma direção circunferencial como resultado do momento de atritoque entra em ação. A resistência excepcionalmente alta do anel externo nãoé, portanto, exigida para o anel interno. Foi mostrado surpreendentemente,então, que as ligas de cobre de alta resistência podem satisfazer estas exi-gências de resistência mais baixas para o anel sincronizador interno.

Além disso, materiais de cobre possuem propriedades vantajo-sas que o aço nesta forma não tem. Dessa maneira, a condutividade térmicade materiais de cobre adequados é notavelmente aumentada, conformecomparada com aquela do aço. Como resultado da alta condutividade térmi-ca, os materiais de cobre asseguram a compensação de temperatura sufici-ente através do anel sincronizador interno por meio da condução de calorem vez de uma troca insignificante de óleo de transmissão na região do anelsincronizador interno e da única descarga seguinte insignificante de calorpelo óleo de transmissão. Os efeitos adversos descritos com relação aosanéis sincronizadores internos formados de aço nos dispositivos de sincroni-zação podem ser assim impedidos.

Em um desenvolvido vantajoso, o anel sincronizador interno éfabricado de uma liga de bronze especial ou de uma liga de alumínio/bronzeou de uma liga de cobre/níquel ou de uma liga de cobre/cobalto.

Estes tipos de liga são materiais de cobre que, além da conduti-vidade térmica boa, também apresentam uma alta resistência e uma altaresistência ao desgaste.

Ao mesmo tempo, as ligas de cobre mencionadas oferecem avantagem de os anéis sincronizadores internos poderem ser produzidos comcusto efetivo e de forma econômica, mesmo em quantidades relativamentepequenas, a partir de ligas de cobre deste tipo por meio de forja.

Em uma concretização adicional, o anel sincronizador internoapresenta pelo menos uma superfície de atrito que é projetada para ficarisenta de uma camada de atrito.

Além das propriedades de material vantajosas acima menciona-das de materiais de cobre, estas também apresentam propriedades de atritomuito boas, juntamente com alta resistência ao desgaste. Proveitosamente,portanto, em contraste aos anéis sincronizadores internos formados de açoaté então usados, em muitas aplicações, a aplicação de uma camada deatrito adicional em pelo menos uma superfície de atrito de um anel sincroni-zador interno pode ser dispensada, com a produção sendo adicionalmentesimplificada e apresentando um custo mais efetivo.

Em uma alternativa preferida, o anel sincronizador interno apre-senta uma superfície de atrito externa que é projetada com uma rosca deatrito ou com uma camada de atrito.

Em sincronização dupla, o anel sincronizador interno não é co-nectado por atrito à roda dentada, e, portanto, apenas a superfície de atritoexterna é projetada com uma rosca de atrito ou com uma camada de atrito.

Devido à aplicação opcional de uma rosca de atrito, que é en-tendida como apresentando preferivelmente ranhuras dispostas de formasimilar a uma rosca, ou de uma camada de atrito, é possível satisfazer asexigências especiais dos pares de atrito ou ajustar as condições de atritoefetivas e assim coordenar os pares de atrito de forma favorável entre si.

Vantajosamente, o anel sincronizador interno pode ser projetadode tal modo a apresentar uma superfície de atrito externa e uma superfíciede atrito interna providas com uma rosca de atrito ou com uma camada deatrito.

Em sincronização tripla, o anel sincronizador interno também éconectado por atrito à roda dentada, e, portanto, tanto a superfície de atritointerna como a superfície de atrito externa são projetadas ou com uma roscade atrito ou com uma camada de atrito. Devido à aplicação opcional de umarosca de atrito ou de uma camada de atrito, é possível satisfazer as exigên-cias especiais dos partes de atrito ou ajustar as condições de atrito efetivase assim coordenar os partes de atrito de forma favorável entre si.

Uma concretização exemplificativa é explicada em maiores deta-lhes por meio da seguinte descrição e por meio do desenho, no qual:

a Figura 1 mostra um dispositivo de sincronização múltipla comsuas partes essenciais;

a Figura 2 mostra um conjunto de anel sincronizador conectadojunto; e

a Figura 3 mostra uma seção transversal através de um conjuntode anel sincronizador.

A Figura 1 mostra as partes essenciais de um dispositivo de sin-cronização 10 na forma de um desenho explodido diagramático. Estas par-tes são uma luva deslizante 11, um cubo ou um transportador de luva 12, umanel sincronizador externo 13, um anel intermediário 14, um anel sincroniza-dor interno 15 e uma roda dentada ou roda solta 16. No anel externo 13 sãolocalizados dentes de travamento 17 nos quais forças de tração atuam du-rante a operação de sincronização. Em contraste a isto, o anel interno 15 éprojetado sem os dentes de travamento. Durante a operação de sincroniza-ção, isto é, no estado montado, as partes 11 - 16 do dispositivo de sincroni-zação 10 são pressionadas umas sobre as outras. O anel intermediário 14 eo anel externo 13 são pressionados sobre o anel interno 15, circundandograndemente o anel interno 15. Como resultado desta circunjacência, umatroca do óleo de transmissão na superfície do anel interno 15 é excluída tan-to quanto possível. Haveria, portanto, uma formação de calor, à medida queo anel interno 15 fosse fabricado de aço e não, conforme reivindicado, de ummaterial de cobre que descarregaria o calor que é gerado a partir da superfí-cie do anel interno 15 através do anel sincronizador por meio de sua exce-lente condutividade térmica.

A Figura 2 mostra uma ilustração tridimensional de um conjuntosincronizador montado que consiste em um anel sincronizador externo 13,do anel intermediário 14 e do anel sincronizador interno 15 para a sincroni-zação tripla.

A Figura 3 mostra, em seção, o conjunto de anel sincronizadormontado que consiste em um anel sincronizador externo 13, de um anel in-termediário 14 e de um anel sincronizador interno 15 para a sincronizaçãotripla. A superfície de atrito 20 do anel sincronizador externo 13 forma comum lado do anel intermediário 14 uma chapa de atrito. O outro lado do anelintermediário 14 forma uma chapa de atrito com a superfície de atrito externa19 do anel interno 15. A superfície de atrito interna 18 do anel interno 15forma uma chapa de atrito com a roda dentada 16. A Figura 6 revela as con-dições limitadas no estado montado e as possibilidades altamente restritaspara a troca do óleo de transmissão.

No caso de dupla sincronização, não há qualquer chapa de atritoconsistindo na superfície de atrito interna 18 do anel interno 15 e da rodadentada 16.

A Tabela 1 indica os valores da condutividade térmica e os valo-res da resistência para algumas ligas exemplificativas, tais como alumí-nio/bronze, uma liga de cobre/níquel, uma liga de cobre/cobalto e um bronzeespecial.

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A condutividade térmica de aços de anel sincronizador comunsé, em comparação, em torno de < 40 W/mK.

Claims

1. Conjunto de anel sincronizador para uma transmissão de mu-dança de marcha que compreende uma anel sincronizador externo (13), umanel intermediário (14) e um anel sincronizador interno (15), caracterizadopelo fato de o anel sincronizador externo (13) ser fabricado de um materialde aço, de o anel intermediário (14) de um material de aço e de o anel sin-cronizador interno (15) de um material de cobre.

2. Conjunto de anel sincronizador, de acordo com a reivindica-ção 1, caracterizado pelo fato de o anel sincronizador interno (15) ser fabri-cado de uma liga de bronze especial ou de uma liga de alumínio/bronze oude uma liga de cobre/níquel ou de uma liga de cobre/cobalto.

3. Conjunto de anel sincronizador, de acordo com uma das rei-vindicações anteriores, caracterizado pelo fato de o anel sincronizador inter-no (15) apresentar pelo menos uma superfície de atrito que é projetada paraser isenta de uma camada de atrito.

4. Conjunto de anel sincronizador, de acordo com qualquer umadas reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo fato de o anel sincronizador in-terno (15) apresentar uma superfície de atrito externa que é projetada comuma rosca de atrito ou com uma camada de atrito.

5. Conjunto de anel sincronizador, de acordo com qualquer umadas reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo fato de o anel sincronizador in-terno (15) apresentar uma superfície de atrito externa e uma superfície deatrito interna com uma rosca de atrito ou com uma camada de atrito.