Os fabricantes de automóveis estão cada vez mais a optar por
aplicar caixas de velocidade automáticas como equipamento de serie nos
veículos novos. A adoção por parte dos fabricantes de automóveis de
caixas automáticas, prende-se sobretudo pela redução de consumos e
emissões de poluentes e com a capacidade de os motores produzirem cada
vez maiores binários, isto aliado a um maior conforto de condução.
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Função principal das caixas de velocidades: desmultiplicar e
distribuir a potência e rotação do motor para as rodas.
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Possibilidade de obter diferentes gamas de binário e/ou
rotação.
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Adaptação às solicitações do condutor e às condições da
estrada.
Através de uma relação de transmissão poderemos alterar o binário de
saída ou a rotação. Esta relação é dada pelo número de dentes do par
de carretos através da equação
Por exemplo, se tivermos um carreto de entrada (ligado à cambota) com
5 dentes, e um carreto ligado ao veio de saída para o diferencial com
10 dentes, ao calcular a relação de transmissão iremos ter uma relação
de 2:1. Ou seja, por cada volta do carreto primário, o carreto do
secundário dá 2 voltas, traduzindo-se num incremento de rotação.
Por outro lado se tiver um com 10 e um de 20, então a nossa relação é
de 0,5:1, ou seja por cada volta no veio de entrada, o veio de saída
não chega a dar uma volta completa. Neste caso temos uma relação que
serve para multiplicar o binário a ser transmitido às rodas.
Na figura 1 está representado um exemplo de funcionamento de uma
manual nas suas posições de neutro e com a
primeira velocidade engrenada. No exemplo podemos observar o fluxo de
transmissão e ao aplicar uma rotação no veio de entrada de 1000 rpm em
primeira velocidade, à saída temos uma desmultiplicação de 250 rpm. Ou
seja, temos uma relação de força, pois a rotação de entrada (vinda do
motor) é reduzida para um quarto à saída para o diferencial ou rodas.
Figura 1 - Fluxo de Potência.
Existem no mercado inúmeras soluções em termos de caixas de velocidade
quer para veículos ligeiros quer para veículos pesados dividindo-se em
3 categorias.
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Caixas velocidade manuais
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Caixa de velocidade pilotadas/robotizadas
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Caixas velocidades automáticas
A generalidade dos veículos ainda são equipados com caixas de
velocidade manuais. Estas caixas apresentam uma construção simples e
eficaz, com relativamente poucos componentes face às caixas
automáticas, o que as torna mais fácil e económicas de fabricar. A sua
constituição não difere muito das primeiras caixas de velocidade
desenvolvidas e são compostas de grosso modo por veios de entrada e de
saída, pares de carretos, anilhas sincronizadoras, luvas, garfos ou
forquilhas e um grupo cónico (diferencial).
As caixas automáticas por seu lado possuem muitos mais componentes
internos, comparativamente às caixas manuais. São caixas que
apresentam uma construção diferente e mais complexa, o que as torna
mais difíceis de produzir e consequentemente mais caras de adquirir.
Por outro lado, normalmente são caixas em que a montagem no veículo
costuma ser mais rápida e simples. Dependendo do ano de fabrico da
caixa, são constituídas sobretudo por trens epicicloidais, discos de
embraiagem, discos de metal, pistões, filtros, cintas, bomba de óleo,
grupo de válvulas e conversor de binário.
Uma variante das caixas de velocidades automaticas são as CVT –
“Continuously Variable Transmission” (Caixa de variação contínua). O
princípio de funcionamento é baseado na transmissão de potência por
via de uma corrente ou correia.
As relações de transmissão desde a
mais baixa até à mais alta, são controladas por incrementos e
decrementos de forma contínua através dos variadores (figura 1).
Assim, em teoria estas caixas possuem múltiplas relações de caixa que
à medida que aumenta a rotação faz com que a chamada “passagem de
caixa” praticamente não seja sentida.
Figura 2 - Variação da relação de transmissão numa caixa do tipo
CVT
Entre as caixas manuais e as automáticas temos as caixas pilotadas ou
robotizadas. Este tipo de caixas de velocidade caracteriza-se por ser
um misto do tipo caixa manual com controlo automático. Em termos
práticos, este tipo de caixa tem todos os componentes associados a uma
caixa manual (carretos, sincronizadores, garfos, etc) mas com uma
parte robotizada que faz a gestão e controlo da passagem de caixa,
leia-se velocidades. Esta atuação tipicamente é realizada de forma
electro-hidráulica.
Atualmente as caixas de velocidade automáticas têm por base no seu
funcionamento a pressão hidráulica do óleo, e são controladas
eletronicamente com a adoção cada vez maior de unidades de controlo de
caixa incorporadas dentro da mesma.
Independentemente do tipo de caixa, todas têm um elo em comum:
lubrificação.
A lubrificação nas caixas de velocidade, e sobretudo nas caixas
automaticas, é tal como nos motores, fundamental para o bom
funcionamento de todo o sistema.
Uma má ou inexistente manutenção da
caixa de velocidades automática, leva a inúmeros problemas, que
depois afetam o grupo de válvulas, conversores, pistões, embraiagens,
etc.
Também a utilização do lubrificante correto, que cumpra as normas do
fabricante, reduz a possibilidade de vir a ocorrer alguns tipos de
falhas ou queixas por parte do condutor.
or exemplo, a utilização de um lubrificante de caixa automática de
especificação inferior à recomendada pode fazer com que os tempos de
atuação da caixa não sejam os corretos. Tal deve-se às diferentes
viscosidades dos óleos. O lubrificante mais comum nas caixas
velocidade automáticas é o ATF. Apesar de muitas das vezes o
lubrificante ATF ser todo semelhante, na realidade, este é muito
diferente, fruto da evolução tecnológica dos mesmos. Uma
caixa de velocidades automática é parametrizada de fábrica para
um determinado óleo que cumpre determinadas características, entre as
quais o tempo de passagem de caixa. Se o óleo possuir uma viscosidade
diferente da do recomendado, o tempo de passagem de caixa é alterado
podendo daí advir diversos problemas e queixas.
Apesar de nos últimos anos muitos fabricantes afirmarem que as caixas
mais recentes não necessitam de manutenção, os técnicos da LDauto têm
vindo a deparar-se que as mesmas beneficiam da mudança de óleo e
filtro, evitando assim desgastes prematuros entre outros problemas.
Na imagem 2 podemos ver a evolução da degradação do lubrificante do
tipo ATF de uma caixa velocidades automática.
Figura 3 - Estado do lubrificante de
caixa de velocidades ao longo do seu funcionamento
À esquerda o lubrificante apresenta-se no seu estado novo e a caminhar
para a direita pode-se observar a degradação ao longo da utilização da
caixa.
Quando o estado do óleo chega ao ponto de saturação máximo, este perde
as suas propriedades de lubrificação, tornando-se menos viscoso, o
qual irá afectar o funcionamento do grupo de válvulas, por exemplo.
Outro problema que pode advir da falta de mudança de lubrificante é o
entupimento do filtro da caixa com partículas/limalhas decorrentes da
degradação do óleo da caixa.
Desta forma a LDAuto – Leiridiesel recomenda uma manutenção
preventiva da caixa sensivelmente a cada 60 000km com a substituição
de óleo da caixa indicado e respetivo filtro. A LDAuto dispõe de
técnicos certificados e de equipamento específico para a substituição
de óleo das caixas de velocidade, pelo método de dialise.
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