Proteção dos componentes do powertrain: Como a ventilação melhorou

Por Dustin Waller, Engenheiro de projeto de P&D, Donaldson Integrated Venting Solutions

O powertrain é o músculo de um veículo. Durante a operação normal, componentes como eixos, transmissões e caixas de transferência de energia sofrem rápidas mudanças de pressão diferencial que podem tensionar as vedações e gaxetas de seus invólucros de proteção. Essas caixas devem ter uma maneira de trocar ar com o meio ambiente, evitando a entrada de água, sujeira e detritos que possam danificar lubrificantes e corroer peças metálicas críticas.

A ventilação do powertrain desempenha esta dupla função: evitar a entrada de contaminantes ao mesmo tempo em que equaliza a pressão do ar dentro e ao redor dos invólucros vedados. O sistema de ventilação foi projetado para ajudar a prolongar a vida útil do sistema de transmissão.

Nos últimos anos, houve melhorias significativas na tecnologia de ventilação. As novas ventilações de membrana inovadoras desenvolvidas pela Donaldson Company especificamente para os trens de força foram projetadas para oferecer vantagens importantes:

• Tamanhos compactos e padrão que reduzem a mão de obra, o tempo e a complexidade da instalação;  
• Um pré-filtro coalescente de óleo para melhorar o desempenho da ventilação e a vida funcional;
• Múltiplas opções de fixação para um amplo escopo de requisitos de fabricação; e
• Tecnologia central que pode ser modificada para aplicações personalizadas.

Cada avanço e seus benefícios são discutidos aqui.

O desafio da pressão diferencial

Primeiro, é útil rever o motivo pelo qual pressão diferencial é uma ameaça constante para os sistemas de transmissão. Dentro do invólucro vedado ao redor de um eixo ou caixa de transferência, o volume de ar se expande e se contrai à medida que as temperaturas mudam (muitas vezes ao dia para um veículo comum). Quando os motoristas dão a partida em seus carros nas manhãs frias e começam a dirigir para o trabalho, por exemplo, o atrito no sistema de transmissão aquece rapidamente e expande o ar dentro de componentes vedados. Se os veículos aquecidos encontram condições frias na estrada, ao contrário, o ar aquecido resfria rapidamente e se contrai (Ilustração 1).

Com força suficiente, a pressão diferencial pode deformar a carcaça e comprometer as vedações, deixar a entrada de contaminantes ou vazamentos indesejáveis de fluido. Visto que, em teoria, uma simples abertura na carcaça aliviaria a pressão, uma ventilação de membrana fornece uma barreira protetora enquanto permite que a carcaça do componente “respire”.

Design de ventilação convencional

Durante décadas, o método predominante de ventilação do powertrain tem sido rosquear um tubo de respiro de borracha ou plástico desde o componente até um nível acima da linha de travessia de água, e colocando-se uma tampa oscilante no final do tubo. O tubo semifechado funciona como um snorkel (tubo de ventilação), permitindo a troca de ar entre a parte interna e externa. 

As principais desvantagens desta solução têm sido o comprimento da tubulação e sua complexa instalação. Devido à necessidade de clipes, grampos, chicotes de fios, membros da estrutura e tubos de até 3 m / 10 pés ou mais de comprimento, a passagem requer tempo e mão de obra consideráveis durante a fabricação e manutenção. A instalação correta pode ser um desafio e pode ser difícil de padronizar em diferentes modelos de veículos. Se a ventilação do tubo não estiver devidamente tampada, o aerossol de óleo pode se acumular na saída e em superfícies próximas, produzindo o indesejável gotejamento visível em pisos de garagens e estacionamentos. 

Importância dos pré-filtros protetores da membrana

Para obter desempenho ideal, uma membrana de ventilação do powertrain de encaixe direto precisa permanecer livre de resíduos de óleo. A maior ameaça à ventilação é a forte exposição a lubrificantes, que pode causar um acúmulo de película de óleo que reduz a permeabilidade. Por esta razão, é muito importante projetar um pré-filtro coalescente na ventilação, para proteger a membrana principal contra a incrustação de óleo. 

Outros fabricantes de ventilação utilizaram elementos filtrantes absorventes para este pré-filtro coalescente. A Donaldson adota uma abordagem essencialmente diferente, empregando nosso elemento filtrante oleofóbico Synteq™ exclusivo. O meio filtrante absorvente é conhecido por absorver óleo e saturar, enquanto o meio Synteq repele o óleo e, na verdade, atende às classificações de repelência de óleo de até 8, conforme a AATCC 188-1992** (Ilustração 4).  

Ao reter o máximo de óleo em excesso no estágio de coalescência e derramá-lo de volta no componente do powertrain, o elemento pré-filtro patenteado da Donaldson apoia o alto desempenho e a vida útil da membrana de ventilação. O Synteq possui a mesma tecnologia utilizada nos filtros de lubrificação Blue® da Donaldson, projetados para a indústria de motores para trabalhos pesados. A Donaldson tem mais de 100 anos de experiência em filtragem de veículos exigente. 

Design e integração personalizados

Nenhuma necessidade de ventilação de powertrain é igual a outra. Para oferecer mais versatilidade, a Donaldson é a primeira a oferecer dois estilos de ventilação de encaixe direto: A PTV de encaixe por mangueira, que se fixa a um tubo ou mangueira de ventilação; e a PTV parafusada, que é rosqueada no componente do powertrain. Ambas podem ser facilmente integradas na maioria das configurações de powertrain.

Além disso, a Donaldson modifica regularmente sua tecnologia central de ventilação para aplicações personalizadas e, recentemente, isso foi feito com os principais OEMs automotivos e fora da estrada. Diversas opções de membranas com diferentes níveis de permeabilidade e proteção da água podem ser personalizadas, assim como o tamanho da carcaça, a cor e os métodos de integração. Os engenheiros colaboradores e gerentes de projeto da empresa se dedicam a atender às necessidades altamente especializadas dos clientes e trabalham em estreita colaboração com as equipes do OEM durante todo o processo de projeto, teste e implementação.