A presente matéria aborda os conceitos básicos das transmissões semi-automáticas que unem a simplicidade construtiva das transmissões manuais com a funcionalidade das automáticas. Como resultado, apresentam um impacto significativo na economia de combustível, com a conseqüente melhora nas emissões.
Esta transmissão, identificada na literatura com a sigla AMT (do inglês: Automated Manual Transmission ou Transmissão Manual Automatizada), é constituída por duas subtransmissões independentes, cada uma funcionando como uma transmissão manual convencional. A cada subtransmissão é associada uma embreagem seca ou úmida.
Como exemplo, dentre os muitos existentes no mercado, a figura 1 apresenta o esquemático de uma transmissão de 7 marchas de dupla embreagem utilizada em veículos BMW.
As embreagens são aplicadas em função da marcha selecionada (engatada). As marchas ímpares são engatadas através da embreagem E1 (fig.1) e as pares, através da embreagem E2.
Desde o ponto de vista mecânico, a todo o momento, 2 marchas estão selecionadas, mas, somente uma delas tem a embreagem correspondente engatada, transferindo potência do motor às rodas. Como resultado, com o veículo em movimento só uma das transmissões está ativa.
Na outra subtransmissão, em função da situação de condução, a marcha superior ou inferior permanece selecionada, mas, com a embreagem correspondente desengatada.
- A embreagem E1 conecta o motor ao eixo motriz 1 que aciona assim as engrenagens correspondentes às marchas ímpares (1,3, 5, 7).
- A embreagem E2 conecta o motor ao eixo motriz 2 que aciona assim as engrenagens correspondentes às marchas pares (2, 4, 6 e Ré).
- O anel seletor S1/3 conecta o conjunto de engrenagens da 1ª. ou da 3ª. marcha ao eixo secundário.
- O anel seletor S2/R conecta o conjunto de engrenagens da 2ª. marcha ou da Ré ao eixo secundário.
- O anel seletor S4/6 conecta o conjunto de engrenagens da 4ª. ou da 6ª. marcha ao eixo motriz 2.
- O anel seletor S5/7 conecta o conjunto de engrenagens da 5ª. ou da 7ª. marcha ao eixo motriz 1.
- O eixo motriz 1 é solidário ao conjunto de engrenagens da 1ra. e 3ra. marchas e da Ré.
- O eixo motriz 2 é solidário ao conjunto de engrenagens da 2da. Marcha.
- O eixo secundário é solidário ao conjunto de engrenagens da 4ta., 5ta. e 6ta. marchas.
- O conjunto da 7ma. marcha (saída da transmissão) é solidário ao eixo secundário e suas engrenagens giram constantemente quando o veículo se movimenta.
Para ilustrar a funcionalidade, o exemplo da figura 2 apresenta duas condições de operação.
A figura 2a apresenta a situação em que o veículo se movimenta em 3ra. marcha em aceleração.
- A embreagem E1 está engatada e aciona o eixo motriz 1 o que por sua vez aciona o conjunto de engrenagens da 3ra. marcha.
- O anel sincronizador S1/3 conecta o conjunto de engrenagens da 3ra. marcha ao eixo secundário que assim transmite a potência ao conjunto de saída (7ma. marcha).
- A 4ta. marcha está já selecionada através do anel sincronizador S4/6, que conecta o conjunto de engrenagens da 4ta. marcha ao eixo motriz 2 que, nesta situação, não transmite potência em função da embreagem E2 estar desengatada.
A figura 2b apresenta o caso em que o veículo se movimenta em 7ma. marcha estabilizada.
- O anel sincronizador S5/7 conecta o eixo motriz 1 ao conjunto de engrenagens da 7ma. marcha.
- A embreagem E1 está engatada e aciona o eixo motriz 1 o que por sua vez, aciona o conjunto da 7ª. marcha (saída). O veículo se movimenta em direta (relação de transmissão 1:1).
- A 6ta. marcha está já, selecionada através do anel sincronizador S4/6, que conecta o conjunto de engrenagens da 6ta. marcha ao eixo motriz 2 que, nesta situação, não transmite potência em função da embreagem E2 estar desengatada.
A mudança de marcha se processa em duas fases:
1. Seleção de engrenagens nas subtransmissões através dos garfos de engate (acionados hidraulicamente) os quais por sua vez, movimentam os anéis sincronizadores.
2. Transição do fluxo de potência entre as subtransmissões por meio do engate/desengate da embreagem correspondente.
A característica relevante desta transmissão é que permite garantir mudanças de marchas sem interrupção da força de tração (torque).
A transição sem interrupção do fluxo de potência, durante uma troca de marchas, é implementada por meio de sobreposição no engate/desengate das embreagens. Com isto, durante a transição, a embreagem que está engatada permanece transferindo torque com pressão reduzida até que o torque seja plenamente transmitido pela embreagem que será engatada. A seguir, em função da situação de condução, é selecionada a próxima marcha ascendente ou descendente. Esta transição é acompanhada por uma temporária redução do torque do motor, durante uma mudança ascendente e por um aumento, durante uma mudança de marcha descendente.
O gráfico da figura 3a mostra como varia o torque transmitido pelas embreagens durante uma mudança de marcha. No caso da figura, a embreagem E2 engata e a E1 desengata. A variação é conseguida controlando a pressão exercida pelo atuador da embreagem correspondente. O torque é transferido gradualmente, da embreagem que desengata para a que engata. Durante o intervalo de sobreposição a pressão hidráulica na embreagem que desengata é reduzida na mesma proporção em que a da embreagem que engata é aumentada (curva de linha cheia). Em ambas as embreagens verifica-se escorregamento controlado. O resultado é uma transferência gradual de torque entre marchas.
As curvas de linha tracejada correspondem aos casos em que há sobreposição positiva (P) ou sobreposição negativa (N).
1. Sobreposição negativa (N) ocorre quando a embreagem que engata assume totalmente o torque com atraso ou a embreagem que desengata reduz a pressão antecipadamente. O resultado é uma interrupção momentânea de torque o que pode provocar um aumento da rotação do motor no caso deste estar operando sob carga.
2. Sobreposição positiva (P) ocorre quando a embreagem que engata assume o torque antecipadamente ou a que desengata libera o torque (diminui a sua pressão) com atraso. Esta situação deve ser evitada, já que momentaneamente, a transmissão permanece bloqueada.
O gráfico da figura 3b mostra o comparativo de variação de torque em função do tempo que leva uma mudança de marcha. Observar a momentânea interrupção de torque que se verifica durante a mudança, tanto para a transmissão manual como para a robotizada de embreagem única.
