Este artigo separa os tipos câmbios utilizados em veículos consolidando-os em apenas três modalidades. Ele lida com uma visão generalista sobre seus princípios de funcionamento. Há diferenças. Tem um tipo de câmbio automático com melhor qualidade e um outro cheio de problemas técnicos. Mas, o mais econômico é o manual.
Os três tipos de câmbio mostrados aqui são:
- Câmbio Manual
- Câmbio automático
- Cambio automatizado
O câmbio manual
O câmbio mais comum dos carros, há 20 anos, era o câmbio manual. Ele tem essa denominação devido ao fato de que as trocas de marchas eram feitas de modo manual, ou seja, pelo motorista do veículo.
Normalmente, esse câmbio tinha dois eixos um primário e um secundário.
Nesse tipo de câmbio, a força do motor passa pela embreagem e chega ao câmbio. Ela é transferida imediatamente para o secundário.
Esse eixo secundário contém uma engrenagem de entrada e mais uma engrenagem para cada marcha do veículo. Cada uma delas tem uma outra engrenagem correspondente, no eixo primário. Ao sair da caixa de câmbio, essa força é transmitida às rodas de tração, passando pelo diferencial.
A perda de energia pela transmissão em uma engrenagem varia de 1 a 3%. Essa variação acontece devido a algumas características da engrenagem. Hoje em dia, elas costumam ter perda de apenas 1% da energia transmitida através delas.
Esse é o mais simples de todos os tipos de câmbio, e é o que tem menor número de transmissões internas. Fato que aumenta sua eficiência.
O câmbio automático
Esse tipo de câmbio já é bastante antigo. Um fato curioso desses primeiros câmbios automáticos era o seu princípio de troca de marchas. Havia uma bomba interna ao câmbio que injetava o óleo em um eixo oco. Esse eixo tinha uma válvula acionada por pesos em uma centrífuga. Quanto mais rápido girava esse eixo, mais as válvulas se fechavam. Isso fazia subir a pressão desse óleo.
Havia algumas válvulas que tinham um acionamento proporcional à essa pressão. Assim, quando a pressão atingisse um determinado valor a válvula era acionada, mudando a marcha.
Esse tipo de câmbio geralmente trabalha com engrenagens planetárias. Elas recebem esse nome por ser um conjunto com uma engrenagem central, conhecida como sol. Três engrenagens satélites que ficam em torno desse sol. E, no diâmetro externo dessas engrenagens satélites há uma mais uma engrenagem em forma de anel.
Ou seja, o que funciona com apenas dois contatos entre engrenagens em um câmbio convencional passou a ter seis contatos, na transmissão automática.
Além dessas perdas, esse tipo de transmissão substitui a embreagem convencional dos veículos por um conversor de torque. Esse equipamento, conhecido como conversor, transfere a energia via um fluxo de óleo com perdas de até 15%, quando ele está funcionando.
O tipo de câmbio automatizado
Visando juntar o melhor dos dois câmbios os engenheiros inventaram um novo tipo de câmbio, nos últimos 20 anos.
Tratava-se do corpo da transmissão manual.
Nesse caso, há um computador que simula os movimentos do motorista. No momento da mudança de marcha, ele assume o controle da embreagem, acelerador e alavanca de câmbio. Ele realiza a mudança e devolve esses comandos ao motorista.
Portanto, a nova engenharia foi aplicada somente ao processo de mudança de marchas. O funcionamento interno, com as engrenagens, ficou semelhante ao do câmbio manual.
A complexidade desse câmbio é que foram introduzidas várias válvulas hidráulicas que atuavam como sensores e atuadores para auxiliar esse computador. Essas válvulas geralmente davam problemas.
Esses câmbios ficaram famosos pelos seus problemas constantes.
A Ford do Brasil lançou um desses câmbios com o nome Power Shift. Ela teve muito problema com as garantias desse câmbio. Ela chegou a ter mais de US$ 5 bi de prejuízo no Brasil, com esse evento. Possivelmente, esse foi um dos motivos que fez ela fechar suas fábricas Brasileiras.
O conversor de torque de alta eficiência, usado no tipo de câmbio automático
Visando solucionar a deficiência energética, os engenheiros criaram uma condição especial de uso para os conversores de torque usados no tipo de câmbio automático.
Como o maior consumo de combustível se dava pela transmissão de energia via o óleo, os engenheiros começaram a unir as duas partes desse conversor, com um contato mecânico direto. Esse processo ficou conhecido como lock-up (trava) do conversor. No momento do lock-up, a transmissão passava a ser mecânica e não mais pelo óleo.
Esse processo veio evoluindo ao longo dos tempos. Hoje, esses conversores trabalham a maior parte do tempo em lock-up, reduzindo muito o consumo de combustível.
Motivado por essas evoluções, o cambio automatizado praticamente saiu do mercado, nos dias atuais.
Veja a página da Schaeffler sobre esses conversores.
Características do uso de lock-up nos conversores de torque
Os conversores de torque mais antigos, anteriores ao ano de 2000, usavam pouco o travamento lock-up.
O importante é o percentual de uso desse travamento em relação ao funcionamento do veículo. Esse percentual não é constante, ele é menor quanto maior forem as trocas de marcha. Isso implica que o uso dentro da cidade usa menos o travamento que um uso em estrada.
Mas, há uma característica desse tipo de câmbio em que o motorista pode ter uma avaliação superficial sobre esse percentual de uso.
Os câmbios antigos não tinham essa função. Uma característica, marcante, é que eles não conseguiam usar o freio motor. Com a introdução dessa função, os veículos automáticos começaram a usar freio motor. Quanto maior o percentual de uso da função lock-up mais o veículo vai usar freio motor.
O freio motor aparece quando se tira o pé do acelerador. Procedimento bastante comum ao se passar de uma aclive para um declive.
O perito
É importante que o perito conheça os detalhes de funcionamento desses câmbios. Quando se inicia um processo pericial, as partes entram com poucas informações sobre o que pode ter ocorrido.
Ao longo do processo pericial pode se chegar à conclusão que o funcionamento do câmbio teve influência no problema em análise.
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