Características das transmissões

FIGURA 1

As transmissões do tipo “Powershift” são utilizadas em um grande número de veículos fora-de-estrada.
Operacionalmente, estas transmissões situam-se a meio caminho entre as transmissões mecânicas convencionais e as
automáticas. A grande diferença entre elas é a maneira como as marchas são selecionadas.
Numa transmissão mecânica convencional, o operador deve pressionar o pedal de embreagem, movimentar a alavanca de câmbio, fazendo com que o garfo da transmissão deslize engatando a engrenagem desejada e, finalmente, liberar o pedal da embreagem a fim de novamente transmitir a potência do motor às rodas. Numa transmissão “Powershift”, a troca de marchas éfeita pela movimentação de uma alavanca de câmbio que envia sinais eletrônicos que por sua vez comandam uma válvula de controle. Esta direciona o óleo através decircuitos queengatam e desengatam embreagens múltiplos discos que efetivamente fazem a troca das marchas.
As transmissões “Powershift” ajudam a reduzir os problemas que normalmente existem quando tem-se um operador não treinadooperando uma transmissão mecânicaconvencional. Elimina-se a necessidade detrocas de marchas com duplo acionamento dopedal de embreagem no caso de câmbios não sincronizados. Também não existem problemas de desgaste excessivo da embreagem a seco ou de outros componentes da transmissão. Evitam-se problemas causados pelo desgaste do operador, que ao final do dia, por estar cansado, pode não realizar as trocas de marchas necessárias. Em todos estes casos, o uso do “Powershift” estará aumentando o rendimento do trabalho bem como auxiliando a proteger o motor e todo o trem de força da máquina.
Quando uma transmissão mecânica convencional é utilizada em equipamentos pesados de aplicação fora-de-estrada, estes necessitam ter um controle rígido a fim de que se evitem danos ao mesmo. As cargas atuantes sobre um equipamento deste tipo tornam-se extremamente elevadas caso ocorra uma mudança brusca na direção do movimento do veículo ou mesmo numa troca de marchas. As transmissões “Powershift” tem uma proteção interna contra este tipo de ocorrência, o que pode ser verificado pela observação da troca de sentido de movimentação de uma máquina equipada com este tipo de transmissão. Neste caso, a máquina desacelera, para, e finalmente volta a acelerar novamente no sentido contrário. Todo este movimento é determinado pela transmissão, uma vez que o operador simplesmente move a alavanca de controle de marchas da posição “frente” para a “ré”.

Os componentes da transmissão

As transmissões “Powershift” são constituídas por quatro subsistemas principais: conversor de torque, embreagens hidráulicas, sistema hidráulico de controle do acionamento das embreagens e o trem deengrenagens da transmissão propriamente dita. (FIGURA 1) Apesar das transmissões “Powershift” poderem ser utilizadas sem conversor de torque, esta é uma exceção, já que o mesmo traz grandes vantagens a todo o sistema de transmissão. Em uma transmissão sem conversor de torque ocorre uma queda na capacidade de tração em relação à velocidade do veículo quando as marchas são trocadas. Com o uso do conversor, todas as faixas das marchas têm uma transição suave o que faz com que não seja necessária a troca das marchas a velocidades precisas a fim de se manter uma correspondência entre a carga existente e o motor.
O conversor de torque é montado entre o volante do motor e a transmissão. Na sua forma mais simples ele é constituído por uma turbina que é acionada hidraulicamente por um impulsor que gira solidariamente à rotação do motor. Um estator estacionário é montado entre a turbina e o impulsor, gerando um fluxo de óleo tal que gera uma multiplicação do torque de entrada. Quanto maior a carga imposta à transmissão, maior é a desaceleração da turbina o que aumenta o volume de óleo redirecionado pelo estator, consequentemente aumentando a multiplicação do torque. Isto faz com que existam infinitas relações geradas pelo conversor normalmente numa relação que vai de zero a três.
O sistema de controle dos circuitos hidráulicos é fundamental para o funcionamento da transmissão. Este sistema tem várias funções entre elas direcionar o óleo para o acionamento das embreagens necessárias para o engate das marchas, prover lubrificação para o sistema e refrigerar o óleo que sai do conversor. Um desenho esquemático (FIGURA 2) ajuda a entender o circuito hidráulico básico existente nos “Powershifts”. Basicamente uma bomba traz o óleo do cárter da transmissão para o conversor. Antes do conversor existe uma válvula reguladora que desvia parte do óleo com pressão maior para a válvula de controle das embreagens e desta para os circuitos de embreagem propriamente ditos. Do conversor de torque, o óleo aquecido em função das perdas geradas no próprio conversor vai para um radiador a fim de ser resfriado. Após o resfriamento o óleo faz a refrigeração do trem de engrenagens retomando ao cárter onde todo o circuito recomeça.

FIGURA 2

Com relação ao trem de engrenagens, este normalmente constitui-se de eixos paralelos interconectados por engrenagens de tamanhos diferentes cujos dentes estão em contato constante. Embreagens direcionam a potência através das engrenagens apropriadas a fim de se obter a relação final desejada. Quando a embreagem é acionada, isto faz com que a engrenagem seja acoplada ao eixo. No momento em que a embreagem é desacionada, a engrenagem continua sua rotação, porém agora desacoplada do eixo.
As embreagens de um “Powershift” são diferentes de uma embreagem convencional a seco. Nestas, existe um platô e um disco com material de atrito. Quando a embreagem não está acionada, o disco gira solidário ao próprio platô eao volante, transmitindo a potência do motor para a transmissão. A carga do platô é gerada por molas helicoidais ou por uma mola do tipo “belleville". As embreagens de um “Powershift” tem um funcionamento diferente, já que são acionadas hidraulicamente. Aém disto, elas constituem-se de vários discos de diâmetros reduzidos imersos em óleo. O acionamento da embreagem é feito pelo circuito hidráulico controlado por uma válvula do “Powershift”. Este circuito atua um pistão que pressiona os discos com material de atrito conectando o eixo à engrenagem desejada. Quando a embreagem é desacionada, a pressão de óleo no pistão é zerada e molas de retorno fazem com que os discos se desacoplem, tornando a rotação da engrenagem independente da rotação do eixo. Existem algumas transmissões que possuem marchas com modulação, fazendo com que a transição entre o acionamento e desacionamento das embreagens seja feita de forma gradual, resultando em maior conforto ao operador e evitando os choques decorrentes das trocas demarchas.

O uso crescente da eletrônica

Atualmente as novas transmissões têm incorporado componentes eletrônicos a fim de implementar novas funções e realizar a automatização de certas tarefas. O uso de alavancas de comando associados à eletrônica, permitem entre outras coisas, simplificar a troca de marchas. O módulo eletrônico pode ser programado, por exemplo, para que sempre que o operador realize uma troca direcional (selecionar ré ou frente) a transmissão selecione a primeira. Muitas outras funções podem ser programadas também para proteger todo o trem de força e evitar operações incorretas. O uso da eletrônica também está presente em outras funções como na melhora das curvas de modulação e até para troca automática das marchas.
Concluindo, podemos dizer que as transmissões “Powershift” são indicadas para operações em que uma grande flexibilidade e facilidade de operação sejam necessárias. Suas aplicações típicas no Brasil são pás-carregadeiras, moto-niveladoras, compactadores e “stackers”. Apesar do custo deste tipo de transmissão ser superior ao de uma transmissão convencional devido a sua maior complexidade, os ganhos de produtividade alcançados por este tipo de sistema são muito significativos tornando os “Powershifts” uma opção sempre a ser considerada.

*Baseado em artigo elaborado por James Robertson e Burton Zeller Dana Off-Highway Systems Group (ex-Clark)