Tópicos:
- Informações gerais
- Alavanca seletora / marchas de montanha
- Sistema de engrenagem planetária único
- Sistema combinado de engrenagens planetárias (sistema Simpson)
- Sistema de Ravigneaux
- Óleo de caixa de câmbio
- bomba de óleo
- Unidade de controle
- Válvulas de controle
Informações gerais:
As vantagens da transmissão automática são o aumento da facilidade de operação, conforto e segurança. A mudança de marcha é feita da maneira mais suave possível, sem solavancos. A transmissão automática muda para uma marcha mais alta mais rapidamente quando você acelera suavemente do que quando o pedal do acelerador é pressionado até o fundo. Se este último for feito, a mudança só ocorrerá até pouco antes do limitador de rotações. Quando o veículo para, ele muda automaticamente para a primeira marcha.
Um acoplamento hidráulico ou conversor de torque é montado entre o motor e a caixa de câmbio automática. Veja o capítulo separado para isso conversor de torque.
Alavanca seletora / marchas de montanha:
Um carro com caixa de câmbio automática possui uma alavanca seletora. A alavanca seletora pode ser operada acionando primeiro o pedal do freio. Aqui está um resumo de quais funções ele possui:
- P: Posição de estacionamento (o eixo de saída está bloqueado, o carro não anda mais e o motor pode acelerar
- R: Reverso
- N: Neutro (O carro está em ponto morto, o eixo de saída não está bloqueado, então com o pedal do freio liberado ele pode rolar
- D: Drive (A marcha para a frente, o carro mudará automaticamente para cima e para baixo quando você acelerar
- *S: Sport (O carro aumentará menos a marcha, de modo que ocorrerá mais aceleração quando você acelerar repentinamente)
- *M: Manual (Isso permite indicar quando aumentar ou diminuir a marcha movendo a alavanca seletora para frente ou para trás até + ou -.
* geralmente é uma opção e não está disponível em todas as máquinas.
Outras marcas de automóveis utilizam as posições L, 2 e 3 para permitir ao motorista escolher em qual marcha o carro deve permanecer. Esses modos também são chamados de “engrenagens de montanha”.
Quando um desses modos é ativado, a transmissão automática é colocada em uma marcha específica e mantida nessa marcha. Isto pode ser muito útil ao dirigir nas montanhas. Na descida normal, a transmissão automática passará para uma marcha mais alta na posição “D”. Como resultado, a relação na transmissão torna-se menor, fazendo com que o carro desça cada vez mais rápido. Ao engatar as marchas 3, 2 (1 ou L), a transmissão automática passará para uma marcha mais baixa (por exemplo, da 5ª para a 4ª marcha). O motor então funcionará em uma velocidade mais alta, fazendo com que o carro desacelere. Agora não há necessidade de frear cada vez mais porque há mais frenagem no motor. Ao dirigir com reboque, isso é necessário em descidas íngremes, caso contrário os freios superaquecerão devido à frenagem constante.
Sistema de engrenagem planetária único:
Os sistemas de engrenagens planetárias são utilizados em diversos sistemas, nomeadamente em caixas de velocidades automáticas, motores de arranque, overdrives e reduções de cubo. Um sistema de engrenagens planetárias consiste nas seguintes partes:
- Engrenagem anelar
- 3 rodas satélite
- Drager
- roda do sol
Para transmitir torque com um único sistema de engrenagem planetária, a coroa, a engrenagem transportadora ou a engrenagem solar devem ser fixadas. Esta parte serve então como um elemento de resposta. As rodas satélites servem apenas para preencher a distância entre a engrenagem solar e a coroa.
Exemplo: A engrenagem solar é acoplada ao motor e gira na mesma velocidade. O transportador está conectado ao eixo de saída. A coroa é fixada na carcaça da caixa de engrenagens. Isso causa um atraso significativo. Isto significa: A engrenagem solar está acionando, a coroa é o elemento de reação e o transportador é acionado.
A engrenagem solar (azul claro, no meio) gira no sentido anti-horário. Isso aciona as rodas satélites (vermelhas) giratórias no sentido horário. Eles girarão na roda circular, levando consigo o suporte (azul).
O transportador irá, portanto, girar menos rapidamente do que a roda solar. Isso significa que o movimento está mais lento.
A tabela mostra 6 opções de transmissão diferentes. Nem todas as opções de transmissão podem ser usadas na tecnologia automotiva. Normalmente restam apenas 3 opções.
Cintas de freio ou acoplamentos multiplacas são usados para conectar e fixar os vários elementos. Desta forma podemos conectar diferentes elementos e criar desacelerações, acelerações e mudanças no sentido de rotação.
Nos sistemas mais recentes, o computador garante que a pressão do óleo seja enviada para as embreagens multidisco, permitindo a fixação das peças. A teoria sobre cintas de freio e embreagens multidisco é discutida mais adiante nesta página.
A figura mostra uma representação esquemática de quatro conjuntos de sistemas de engrenagens planetárias em uma transmissão automática. Existem três sistemas para as marchas à frente e um para a ré. A linha vermelha indica a direção das forças através da transmissão automática; desde a esquerda (lado motor com conversor de torque) passando pela peça completa com sistemas planetários (linhas pretas) até o acoplamento do eixo propulsor. Quatro sistemas são usados na caixa de engrenagens, cada um com Z, D e R (engrenagem solar, transportadora e coroa).
Página op calcular reduções de sistemas de engrenagens planetárias contém mais informações sobre como ligar e desligar sistemas planetários e como conectar vários sistemas.
Os sistemas de engrenagens planetárias são simétricos acima e abaixo da linha central. Não há outra maneira, porque o interior gira durante a condução.
Para obter informações sobre o que acontece quando uma engrenagem é engatada, as peças acionadas no sistema planetário da imagem também são destacadas em vermelho.
Na figura, a marcha 1 está engatada. Para engatar a marcha 1, uma embreagem deve estar engatada. Este link é mostrado em azul. Com o acoplamento fechado e um lado acionado do sistema planetário, uma peça também deve girar. Nesse caso, os tamanhos das peças determinam a relação de transmissão (pense em uma engrenagem de entrada pequena e uma engrenagem de saída grande; a engrenagem grande girará mais lentamente. Se a engrenagem grande tivesse o dobro de dentes que a engrenagem pequena, então a proporção seria de 1:2).
Em princípio, isto também se aplica à transmissão automática; os tamanhos da coroa, das engrenagens solares e das engrenagens satélites são diferentes em todos os quatro sistemas. Agora você provavelmente pode imaginar que quando outra embreagem é energizada (por exemplo, o sistema à esquerda), a velocidade do eixo de saída mudou. Clique aqui para obter mais informações sobre como calcular reduções de engrenagens planetárias.
Sistema combinado de engrenagens planetárias (sistema Simpson)
Em caixas de velocidades automáticas, são frequentemente utilizados sistemas combinados de engrenagens planetárias, nos quais múltiplas rodas satélites ou transportadores são montados numa única engrenagem solar. Este é, entre outros, o caso dos chamados sistemas Simpson.
O sistema Simpson possui uma ampla engrenagem solar e 2 coroas. Essas engrenagens anelares geralmente são acionadas, portanto a carga no dente é muito menor do que com uma engrenagem solar acionada. Como resultado, o sistema muitas vezes pode ser reduzido. Hoje em dia os sistemas Simpson não são usados com muita frequência. O sistema Ravigneaux é mais popular entre os desenvolvedores porque economiza mais espaço.
A imagem mostra o sistema de engrenagens planetárias como um todo denso. Visíveis estão a coroa (o anel largo esquerdo com dentes) e o transportador (a parte prateada).
A coroa escorregou. Agora as rodas satélites e o transportador podem ser vistos. As 3 rodas satélites engatam a engrenagem solar por dentro e a coroa por fora (que agora foi removida). Essas engrenagens estão sempre conectadas entre si.
Aqui o suporte (contendo as rodas satélites) deslizou da engrenagem solar. A engrenagem solar é a engrenagem da parte direita.
Aqui você pode ver a engrenagem solar dupla. A seção esquerda acionava o sistema de engrenagens planetárias visto nas imagens acima. A engrenagem certa é o sistema próximo a ela. Isto dá o nome de sistema de engrenagens “combinado”, ou em outras palavras, sistema Simpson. Se a engrenagem solar for única (apenas a parte esquerda) e houver apenas 1 sistema de engrenagem planetária, isso é chamado de sistema único ou Ravigneaux. O sistema Ravigneaux possui 6 rodas satélites em vez de 3 neste sistema, mas isso será explicado mais tarde.
Esta é a outra parte do sistema combinado. A coroa preta à esquerda, o transportador com as rodas satélites no meio, com a engrenagem solar à direita (ali).
Sistema de Ravigneaux:
O engenheiro francês Paul Ravigneaux desenvolveu um sistema compacto de engrenagens planetárias no final da década de 20 para criar facilmente várias relações de transmissão práticas. Isso é chamado de sistema Ravigneaux. Este sistema é atualmente usado em muitas caixas de velocidades automáticas.
Este sistema é muito compacto, pois 2 sistemas de engrenagens planetárias são combinados em apenas 1 sistema. Consiste em 2 rodas solares, 3 rodas satélites grandes e 3 pequenas e 1 coroa. Abaixo está uma vista lateral.
Na imagem abaixo você pode ver que as rodas dos satélites se unem. A roda satélite grande está conectada à roda solar 1. A roda satélite pequena está conectada à roda solar 2.
Na tabela vemos que ao engatar a primeira marcha, a embreagem 1 (K1) e a cinta de freio 1 (B1) engatam. Isto significa que a engrenagem solar 2 e o suporte com as rodas satélites são fixos (estes são acionados). A coroa está então flutuando.
Isso causa o maior atraso. Uma grande desaceleração também significa um aumento no torque e também uma baixa velocidade nas rodas. A 1ª marcha é a melhor marcha para acelerar a partir da paralisação.
Quando a caixa de velocidades passa para a 2ª velocidade, a banda de travão B1 é libertada e a embraiagem B2 é engatada. Agora a engrenagem solar 2 e a coroa estão fixadas e, portanto, acionadas. Nesse caso, o usuário é conduzido. Esta combinação de componentes interligados produz menos desaceleração do que com a 1ª marcha e fornece exatamente a relação de transmissão correta para a 2ª marcha.
Embreagens multidisco e cintas de freio:
Cintas de freio foram usadas nas caixas de câmbio antigas para fixar as diversas peças (como a engrenagem solar, o transportador e a coroa). As cintas de freio são feitas de ferro e lubrificadas para evitar e resfriar o máximo possível o contato metal com metal. As imagens abaixo mostram uma cinta de freio (esquerda) e uma cinta de freio ao redor da coroa (direita).
A coroa é fixada apertando a cinta do freio com um êmbolo hidráulico (que se estende). Assim, ao apertar, uma determinada parte do sistema de engrenagens planetárias fica flutuante e acionada, fazendo com que uma engrenagem seja engatada.
Nas caixas de câmbio mais recentes, muitas vezes não são mais usadas cintas de freio, mas sim embreagens multidisco. Uma embreagem multidisco consiste em vários discos de embreagem separados, um atrás do outro, que são pressionados uns contra os outros usando a pressão do óleo. Isso “engata” o acoplamento e fixa a coroa. As imagens abaixo mostram os acoplamentos multiplacas desmontados. As peças são unidas. Os dentes das caixas de ferro se interligam.
Óleo da caixa de velocidades:
O óleo de engrenagem para transmissão automática é geralmente do tipo ATF (Fluido de Transmissão Automática), mas às vezes os fabricantes têm um tipo diferente de óleo com especificações diferentes. É preciso sempre ter cuidado aqui, pois o óleo errado na caixa de câmbio pode causar desgaste extra e falha prematura. O nível de óleo da caixa de velocidades automática também deve ser verificado periodicamente. Se estiver muito baixo, o óleo pode superaquecer, envelhecendo muito mais rápido, resultando em maior desgaste da caixa de câmbio. A verificação do nível do óleo às vezes pode ser feita facilmente com uma vareta, assim como a verificação do óleo do motor, mas os recipientes geralmente não possuem uma vareta. O nível do óleo deve então ser verificado desaparafusando o bujão de enchimento com o motor funcionando e enchendo-o até que o óleo acabe. Dependendo do fabricante, a temperatura deve ser verificada primeiro. Às vezes tem que ser feito com óleo o mais frio possível, às vezes com óleo entre 30 e 50 graus Celsius.
Bomba de óleo:
Uma bomba de engrenagens ou bomba de foice é frequentemente usada na transmissão. A bomba da foto é uma bomba de foice. Esta bomba é acionada diretamente pelo motor. O óleo circula sempre com o motor em funcionamento, ou seja, em todas as posições da alavanca seletora.
Unidade de controle:
A unidade de controle garante que a pressão da bomba seja constantemente ajustada para uma pressão básica. Além disso, a unidade de controle garante que as válvulas de controle sejam ligadas e desligadas no momento certo.
Válvulas de controle:
As válvulas de controle são operadas pela posição da alavanca seletora. Nas posições P e N os acessos são fechados e o óleo sai por todas as tubulações. Todos os acoplamentos e cintas de freio perdem assim a pressão do óleo e são pressionados pela força da mola. Quando a unidade de controle emite um sinal (por exemplo, para travar a coroa da primeira marcha), um sinal é enviado às válvulas solenóides (também chamadas de válvulas solenóides). Quando uma válvula e, portanto, um controle deslizante da carcaça do controle deslizante se abrem, o óleo flui sob alta pressão para um êmbolo, que fornece óleo à embreagem multidisco ou à cinta do freio. O seletor de pressão é uma válvula moduladora que regula a pressão do fluido com base no pedal do acelerador. Essa pressão do óleo fixa uma parte da transmissão automática, permitindo a mudança.
