Se você dirige um carro com transmissão manual, pode ter várias perguntas na cabeça. Como o padrão engraçado 0que eu movo com a alavanca de câmbio tem relação com as engrenagens dentro da transmissão? O que está se movendo dentro da transmissão quando eu mudo a marcha?
Quando eu erro e ouço aquele som horrível de ranger, o que está realmente rangendo? O que aconteceria se eu acidentalmente engatasse a ré enquanto estivesse em alta velocidade na estrada? A transmissão inteira explodiria?
Neste artigo, responderemos a todas essas perguntas e mais, enquanto exploramos o interior de uma transmissão manual.
O que é uma Transmissão?
Os carros precisam de transmissões por causa da física do motor a gasolina.
Primeiro, qualquer motor tem uma linha vermelha — um valor máximo de rpm acima do qual o motor não pode ir sem explodir. Segundo, se você já leu sobre como a potência funciona, sabe que os motores têm faixas estreitas de rpm onde a potência e o torque estão no máximo.
Por exemplo, um motor pode produzir sua potência máxima a 5.500 rpm. A transmissão permite que a relação de marchas entre o motor e as rodas motrizes mude à medida que o carro acelera e desacelera. Você troca de marcha para que o motor possa permanecer abaixo da linha vermelha e próximo à faixa de rpm de seu melhor desempenho.
Idealmente, a transmissão seria tão flexível em suas relações que o motor poderia sempre funcionar em seu único valor de rpm de melhor desempenho. Essa é a ideia por trás da transmissão continuamente variável (CVT).
Transmissões Continuamente Variáveis (CVT)
Uma transmissão continuamente variável (CVT) tem uma gama quase infinita de relações de marchas. No passado, as CVTs não podiam competir com as transmissões de quatro e cinco velocidades em termos de custo, tamanho e confiabilidade, então você não as via em carros de produção.
Hoje em dia, melhorias no design tornaram as CVTs mais comuns.
A transmissão manual padrão é conectada ao motor através da embreagem. O eixo de entrada da transmissão, portanto, gira na mesma rpm que o motor, o que melhora tanto a potência quanto a economia de combustível.
As CVTs se tornaram comuns em carros híbridos porque são consideravelmente mais eficientes do que as transmissões manuais e automáticas tradicionais, e sua popularidade disparou a partir daí, à medida que os fabricantes competiam pelas melhores classificações de economia de combustível.
Cerca de 26% dos carros produzidos em 2022 estavam equipados com CVT.
A CVT tem suas desvantagens; mais notavelmente, pode ser lenta para dirigir, já que é projetada para eficiência em vez de diversão. A CVT também funciona melhor em carros pequenos com motores pequenos, razão pela qual a maioria dos caminhões e SUVs grandes continua usando automáticas tradicionais.
Partes Básicas de uma Transmissão
Para entender a ideia básica por trás de uma transmissão padrão, vamos analisar cada uma das partes para entender como elas se encaixam:
A Embreagem e o Pedal da Embreagem
O eixo verde vem do motor através da embreagem. O eixo verde e a engrenagem verde são conectados como uma única unidade. (A embreagem é um dispositivo que permite conectar e desconectar o motor e a transmissão.)
Quando você pressiona o pedal da embreagem, o motor e a transmissão são desconectados, para que o motor possa funcionar mesmo que o carro esteja parado. Quando você solta o pedal da embreagem, o motor e o eixo verde são diretamente conectados um ao outro. O eixo verde e a engrenagem giram na mesma rpm que o motor.
O Eixo Intermediário
O eixo vermelho e as engrenagens são chamados de eixo intermediário. Eles também são conectados como uma única peça, então todas as engrenagens no eixo intermediário e o próprio eixo giram como uma unidade.
O eixo verde e o eixo vermelho são diretamente conectados através de suas engrenagens, de modo que, se o eixo verde estiver girando, o eixo vermelho também gira. Dessa forma, o eixo intermediário recebe sua potência diretamente do motor sempre que a embreagem está engatada.
O Diferencial
O eixo amarelo é um eixo estriado que se conecta diretamente ao eixo de transmissão através do diferencial até as rodas motrizes do carro. Se as rodas estão girando, o eixo amarelo está girando.
Os Rolamentos
As engrenagens azuis giram sobre rolamentos, então elas giram no eixo amarelo. Se o motor estiver desligado, mas o carro estiver em movimento, o eixo amarelo pode girar dentro das engrenagens azuis enquanto as engrenagens azuis e o eixo intermediário estão parados.
O Colar
O propósito do colar é conectar uma das duas engrenagens azuis ao eixo de acionamento amarelo. O colar é conectado, através das estrias, diretamente ao eixo amarelo e gira com o eixo amarelo.
No entanto, o colar pode deslizar para a esquerda ou direita ao longo do eixo amarelo para engatar uma das engrenagens azuis. Dentes no colar, chamados de dentes de cachorro, se encaixam em orifícios nas laterais das engrenagens azuis para engatá-las.
Engatando a Primeira Marcha
Este diagrama mostra que, ao engatar a primeira marcha, o colar roxo engata a engrenagem azul à sua direita. Como o gráfico demonstra, o eixo verde do motor gira o eixo intermediário, que gira a engrenagem azul à sua direita.
Essa engrenagem transmite sua energia através do colar para acionar o eixo de acionamento amarelo. Enquanto isso, a engrenagem azul à esquerda está girando, mas está girando livremente em seu rolamento, então não tem efeito sobre o eixo amarelo.
Quando o colar está entre as duas engrenagens, a transmissão está em ponto morto. Ambas as engrenagens azuis giram livremente no eixo amarelo em taxas diferentes controladas por suas relações com o eixo intermediário.
O que é o Som de Ranger ao Trocar de Marcha?
Quando você comete um erro ao trocar de marcha e ouve aquele som horrível de ranger, você não está ouvindo o som dos dentes das engrenagens se engrenando incorretamente. Todos os dentes das engrenagens estão sempre totalmente engrenados. O ranger é o som dos dentes de cachorro tentando, sem sucesso, engatar os orifícios na lateral de uma engrenagem azul.
Dupla Embreagem
A transmissão mostrada aqui não tem “sincronizadores” (discutidos mais adiante no artigo), então, se você estivesse usando essa transmissão, teria que usar a dupla embreagem. A dupla embreagem era comum em carros antigos e ainda é comum em alguns carros de corrida modernos.
Na dupla embreagem, você primeiro pressiona o pedal da embreagem uma vez para desengatar o motor da transmissão. Isso alivia a pressão sobre os dentes de cachorro para que você possa mover o colar para o ponto morto. Em seguida, você solta o pedal da embreagem e acelera o motor até a “velocidade certa”.
A velocidade certa é o valor de rpm em que o motor deve estar funcionando na próxima marcha. A ideia é fazer com que a engrenagem azul da próxima marcha e o colar girem na mesma velocidade para que os dentes de cachorro possam engatar.
Então, você pressiona o pedal da embreagem novamente e trava o colar na nova marcha. A cada troca de marcha, você precisa pressionar e soltar a embreagem duas vezes, daí o nome “dupla embreagem”.
Como a Alavanca de Câmbio Funciona
Você também pode ver como um pequeno movimento linear na alavanca de câmbio permite que você troque de marcha. A alavanca de câmbio move uma haste conectada ao garfo. O garfo desliza o colar no eixo amarelo para engatar uma das duas engrenagens.
Uma Transmissão Real
As transmissões manuais de quatro velocidades estão praticamente obsoletas, com as transmissões manuais de cinco e seis velocidades assumindo seu lugar como as opções mais comuns. Alguns carros de desempenho podem oferecer ainda mais marchas.
No entanto, todas funcionam mais ou menos da mesma forma, independentemente do número de marchas. Existem três garfos controlados por três hastes que são acionados pela alavanca de câmbio.
Lembre-se de que a alavanca de câmbio tem um ponto de rotação no meio. Quando você empurra a alavanca para frente para engatar a primeira marcha, na verdade está puxando a haste e o garfo da primeira marcha para trás.
Você pode ver que, ao mover a alavanca para a esquerda e direita, você está engatando garfos diferentes (e, portanto, colares diferentes). Mover a alavanca para frente e para trás move o colar para engatar uma das engrenagens.
A marcha ré é tratada por uma pequena engrenagem intermediária (roxa). Em todos os momentos, a engrenagem azul da ré neste diagrama acima está girando em uma direção oposta a todas as outras engrenagens azuis.
Portanto, seria impossível colocar a transmissão em ré enquanto o carro está se movendo para frente; os dentes de cachorro nunca engatariam. No entanto, eles farão muito barulho.
Sincronizadores
As transmissões manuais em carros de passageiros modernos usam sincronizadores, ou sincros, para eliminar a necessidade de dupla embreagem. O propósito de um sincro é permitir que o colar e a engrenagem façam contato por fricção antes que os dentes de cachorro façam contato.
Isso permite que o colar e a engrenagem sincronizem suas velocidades antes que os dentes precisem engatar.
O cone na engrenagem azul se encaixa na área cônica do colar, e o atrito entre o cone e o colar sincroniza o colar e a engrenagem. A parte externa do colar então desliza para que os dentes de cachorro possam engatar a engrenagem.
Cada fabricante implementa transmissões e sincronizadores de maneiras diferentes, mas essa é a ideia geral.
E a Transmissão Manual Automatizada?
A transmissão manual automatizada é talvez mais conhecida e mais precisamente descrita como a transmissão automática de dupla embreagem, e é uma opção cada vez mais popular. Embora a transmissão automática de dupla embreagem tenha se popularizado em carros de alto desempenho, como Porsches e Audis, ela está cada vez mais disponível em modelos mais comuns.
A transmissão automática de dupla embreagem opera por meio de duas embreagens, que são controladas pela rede de computadores do carro e não exigem nenhuma entrada do motorista. Quando a embreagem em uma transmissão manual é engatada, ela desconecta o motor da transmissão para permitir a troca de marcha.
A transmissão automática de dupla embreagem opera duas marchas diferentes ao mesmo tempo, o que completa a troca de marcha enquanto ignora o estágio de desconexão de energia. Isso permite que uma transmissão de dupla embreagem complete as trocas de marcha muito mais rapidamente, já que não há uma “pausa” enquanto o motor e a transmissão tentam se sincronizar novamente.
Vantagens da Transmissão Automática de Dupla Embreagem
O carro é mais rápido, já que não há interrupção na potência, a condução é mais suave, já que é quase impossível identificar o momento da troca de marcha, e a economia de combustível é melhor porque não há perda de energia em trocas ineficientes.
Vale notar que alguns carros com transmissões automáticas de dupla embreagem oferecem um modo de troca manual, geralmente por meio de borboletas atrás do volante, mas a experiência não é a mesma.
Alguns entusiastas de desempenho podem lamentar a perda da experiência de “trocar as marchas você mesmo”, já que a troca manual é uma habilidade prazerosa de praticar e aperfeiçoar, mas se a velocidade é o objetivo final, é difícil argumentar com os resultados de uma transmissão manual automatizada.
