Na era da inovação em veículos elétricos, a miniaturização e integração dos sistemas de acionamento são primordiais. Embora as dimensões radiais sejam frequentemente limitadas pela densidade de potência e resistência do material, o espaço axial (direção Y) oferece uma via crítica para otimização. Através de design estrutural avançado, inovação de processos e soluções integradas, uma redução significativa do espaço axial pode ser alcançada sem comprometer — e muitas vezes aprimorando — a eficiência e confiabilidade da transmissão. Este resumo de conhecimento descreve as principais estratégias para comprimir a pegada axial dos sistemas de eixo de acionamento elétrico.

1. Integração do Eixo de Entrada e do Eixo do Motor

Um método primário para economizar espaço axial envolve a integração do eixo do motor com o eixo de entrada da caixa de câmbio, eliminando interfaces e componentes.

• Luva de Engrenagem no Eixo do Motor: A engrenagem é montada diretamente no eixo do motor por meio de um encaixe estriado de tolerância fina (tipicamente H/h). Uma seção de rolamento lisa auxiliar no eixo com uma folga mínima (~0,05 mm) fornece suporte adicional. Uma porca de travamento é preferível a um anel de retenção para fixação final, a fim de evitar folga axial (que pode ser de 0,1–0,2 mm com um anel de retenção) durante as reversões de força.

• Design de Eixo de Uma Peça: Esta abordagem avançada integra totalmente os eixos do motor e de entrada. Elimina a estria de acoplamento e pode remover a necessidade de pelo menos um rolamento, economizando substancialmente o comprimento axial. Os designs podem usar arranjos de dois ou três rolamentos. Crucialmente, um rolamento deve ser permitido flutuar para resolver a superdeterminação estática. Validação cuidadosa é necessária ao combinar rolamentos de esferas e de rolos cilíndricos para avaliar possíveis problemas de frequência lateral. Para fabricação, a retificação de engrenagens é usada, com a distância da face da engrenagem à posição de fixação recomendada para não exceder 140 mm para estabilidade do processo.

2. Redução do Espaço de Montagem do Eixo Intermediário

A otimização do eixo intermediário e suas engrenagens associadas apresenta outra grande oportunidade para compacidade.

• Encaixe por Pressão Estriado com Anel de Retenção Opcional: As montagens tradicionais de encaixe por pressão estriado exigem um certo comprimento axial para estabilidade. A força de pressão é tipicamente controlada abaixo de 20 kN para prensagem a quente. Um chanfro estriado externo auxilia na montagem. Um anel de retenção pode ser adicionado para anti-afrouxamento quando as forças axiais na engrenagem do eixo intermediário e na engrenagem da primeira redução atuam em direções opostas.

• Rolamento de Rolos Cônicos Montado na Engrenagem: Ao integrar o assento do rolamento diretamente na engrenagem, a carcaça pode ser rebaixada. Isso pode comprimir a largura do rolamento em aproximadamente metade, economizando cerca de 10 mm. A localização do rolamento na engrenagem da primeira redução deve ser torneada com alta precisão.

• Forjamento Integrado de Engrenagem Grande e Eixo: Forjar a engrenagem grande e o eixo como uma única peça é uma solução altamente integrada. A engrenagem menor é então encaixada por pressão. Este processo depende da alta precisão da estria (requerendo excentricidade dentro de 0,04 mm) para garantir o alinhamento final da engrenagem, eliminando a retificação pós-montagem.

• Processo de Fabricação de Engrenagem Dupla: Isso envolve usinar as engrenagens grande e pequena como uma unidade integrada. Pré-tratamento térmico, a engrenagem grande é fresada e a engrenagem pequena é conformada (por exemplo, por escareamento). Pós-tratamento térmico, a engrenagem grande é retificada e a engrenagem pequena é brunida. A distância axial entre as duas engrenagens é precisamente calculada, tipicamente entre 9–12 mm. Uma consideração chave é gerenciar a diferença na profundidade de cementação entre as engrenagens de módulos diferentes durante o tratamento térmico.

3. Resumo e Aplicação na Indústria

A compressão estratégica do espaço axial é uma pedra angular do desenvolvimento moderno de acionamento elétrico de alta densidade de potência. As técnicas descritas — desde a integração do eixo e otimização do rolamento até forjamento e usinagem avançados — demonstram uma abordagem sistemática para economizar cada milímetro. A implementação dessas estratégias permite que os engenheiros projetem sistemas de acionamento elétrico mais compactos, eficientes e robustos, contribuindo diretamente para melhorias no empacotamento do veículo, redução de peso e desempenho. O domínio desses princípios de otimização é essencial para se manter na vanguarda da tecnologia de eletrificação.