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Técnica

Como funciona a transmissão de dupla embreagem?

Como você sabe, a transmissão de um carro tem esse nome por que ela transmite a rotação do volante do motor para o diferencial e, por fim, às rodas. No começo os carros só tinham uma marcha à frente, mas à medida em que os motores ganharam potência eles começaram a usar mais de uma marcha para aproveitar melhor a relação entre a velocidade de rotação do motor e a velocidade de rodagem.

Só que para trocar uma marcha com um motor em movimento, você precisa de alguma forma de descolar a transmissão do motor temporariamente enquanto a troca é feita, e logo em seguida precisa de uma forma prática e rápida de acoplar o conjunto ao motor novamente, e assim surgiu a embreagem que todos conhecemos.

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Novamente a evolução dos motores (e agora do automobilismo) levou os carros e seus sistemas a um novo limite. As trocas de marcha manuais tornaram-se um empecilho para obter um desempenho ainda melhor, pois quando a embreagem está desacoplada, ainda que por um curto espaço de tempo, o carro não está tracionando, o que afeta o desenvolvimento de velocidade.

Então um dia alguém percebeu que um atuador eletro-hidráulico poderia acionar a embreagem com maior precisão e velocidade do que um piloto habilidoso. Melhor ainda: qualquer pessoa poderia ter trocas rápidas com um sistema como esse, no qual você clica um botão e um robô no lugar da alavanca move as engrenagens do câmbio, e um outro, no lugar do pedal da embreagem faz o papel do seu pé esquerdo. E assim surgiu o câmbio manual automatizado, visto pela primeira vez na Ferrari 640 usada por Nigel Mansell no GP do Brasil de 1989. Com tempos de troca quase instantâneos, de 10 a 15 milissegundos, o piloto inglês conquistou a vitória com quas oito segundos sobre o segundo colocado.

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A migração da Fórmula 1 para os carros de rua não demorou, e durante quase uma década, os esportivos que quisessem andar mais rápido na rua e nas pistas, adotaram o sistema semi-automático, com trocas selecionadas pelo motorista, mas feitas pelo computador. No começo da década passada, os sistemas automatizados evoluíram a passos largos, até que em 2004, a Volkswagen e a BorgWarner lançaram um tipo diferente de câmbio semi-automático, chamado DSG, sigla para Direkt-Schalt-Getriebe, ou “Câmbio de Trocas Diretas”. O primeiro carro produzido em série a usar o câmbio DSG foi o Golf R32 de quarta geração, lançado naquele ano.

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Esse tipo de câmbio é praticamente formado por dois câmbios unidos por um par de embreagens, uma para marchas pares e outras para ímpares. É como dividir uma transmissão normal em duas meia-transmissões, uma para as marchas 1, 3 e 5 e outra para as marchas 2, 4 e 6.

Quando você seleciona a primeira marcha, a outra meia-transmissão já deixa pré-selecionada a marcha seguinte, nesse caso a segunda. Na hora de trocar a marcha efetivamente, a embreagem par entra em ação para trocar as meia-transmissões. A embreagem ímpar é desacoplada ao mesmo tempo em que a embreagem par é acoplada e coloca a segunda marcha (que estava pré-selecionada) em ação. Enquanto isso, a meia-transmissão ímpar já pré-seleciona a terceira marcha. Na hora de subir de marcha novamente, a embreagem par desacopla do volante e pré-seleciona a quarta marcha, ao mesmo tempo em que a embreagem ímpar volta a acoplar ao volante para colocar a terceira marcha em ação e assim por diante.

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Além de ser ultra-rápida, a troca sequencial de marchas ajuda a evitar a perda de torque e elimina lapsos na aceleração. É por isso que os carros conseguem tempos de aceleração e de volta mais rápidos com esse tipo de câmbio. Quando uma marcha está sendo usada, a próxima já está engrenada, só esperando sua embreagem entrar em ação ao mesmo tempo em que a outra embreagem sai de cena. Essa sobreposição, na qual uma embreagem abre e outra fecha, permite trocas em apenas 30 milissegundos, resultando em uma entrega de potência contínua e mais suave.

Quem calcula a próxima marcha lógica é a ECU — ela não precisa ser necessariamente a marcha seguinte ou anterior como nos câmbios mais antigos. Com a evolução do processamento de informações, a ECU é capaz de cruzar os dados de todos os módulos eletrônicos para decidir qual será a próxima marcha usada. Contudo as trocas não sequenciais podem levar mais tempo para ser realizadas, uma vez que as duas marchas podem ser da mesma meia-transmissão — uma troca de segunda para sexta, por exemplo, seria a mais demorada (ou menos rápida, nesse caso) pois além de estarem na mesma caixa elas estão distantes uma da outra.

Porsche Cayman: melhor com PDK ou manual?

Até agora, os câmbios de duas embreagens foram associados fortemente aos carros de alto desempenho, mas essa entrega contínua de potência e a possibilidade de funcionamento totalmente automático, sem intervenção do motorista e sem pesados câmbios automáticos com conversores de torque, a tornou a opção ideal para modelos compactos e/ou com enfoque na eficiência de combustível.

Outra aplicação prática distante dos carros de alto desempenho são os caminhões de carga. A Volvo anunciou nesta semana que desenvolveu o primeiro câmbio de embreagem dupla para caminhões. Com capacidade de tracionamento contínuo, o caminhão consegue reduzir ou subir marchas com carga total e em subidas gastando menos combustível e com velocidade mais constante e, consequentemente, maior.

Atualmente praticamente todos os fabricantes têm sua versão do câmbio de dupla embreagem, e dão a eles diferentes nomes comerciais, como PDK (Porsche), PowerShift (Ford), TCT (Fiat), StepTronic (BMW), DSG (VW e Audi) e SpeedShift (Mercedes) — todos com o mesmo princípio de funcionamento.

A maior diferença quando se trata de câmbios de dupla embreagem, é em relação ao modo de funcionamento da embreagem: seca (dry) ou úmida (wet).

As embreagens úmidas trabalham banhadas em óleo, e são usadas para aplicações de alto torque, onde trabalham com mais energia e calor mais intenso e o óleo ajuda a arrefecer o câmbio. Contudo, esse tipo de transmissão tem maior perda mecânica, pois o óleo precisa ser bombeado através da caixa para arrefecer as embreagens.

As embreagens secas, por sua vez, são mais eficientes devido ao volume reduzido de óleo bombeado através do sistema. Isso por que esse tipo de embreagem é projetado para trabalhar com números de torque mais baixos. A transmissão DSG da Volkswagen, por exemplo usa embreagem seca para motores com até 250 Nm (25,5 mkgf), enquanto a Ford adota embreagem seca em seu PowerShift para aplicações de até 280 Nm de torque (28,5 mkgf).

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Esquema do Powershift com embreagem úmida

Nas rodas de entusiastas da Europa, onde esse tipo de transmissão é mais comum, há uma certa discussão sobre a relação entre robustez e eficiência das “dry clutch” versus “wet clutch”. Enquanto isso, algumas marcas como Mercedes e Volvo, têm dado preferência a câmbios automáticos tradicionais para modelos com torque mais elevado. Mesmo com o conversor de torque e com mais peso, essas caixas recentemente têm evoluído de forma que as trocas estão bem mais rápidas e eficientes.

Quanto às de dupla embreagem, a tecnologia tem apenas dez anos — embora o conceito seja quase centenário. Ainda há muita evolução para acontecer. O que importa mesmo, é que nessa primeira década elas apareceram e mudaram nossa noção de alto desempenho e economia logo de cara. Imagine o que o futuro reserva a elas.

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