Como funcionam as transmissões de dupla embreagem

A maioria das pessoas sabe que os carros vêm com dois tipos básicos de transmissão: manuais, que exigem que o motorista mude de marcha pressionando o pedal da embreagem e usando um câmbio manual, e automáticas, que fazem todo o trabalho de troca para os motoristas usando embreagens, um conversor de torque e conjuntos de engrenagens planetárias. Mas também há algo intermediário que oferece o melhor dos dois mundos - o transmissão de dupla embreagem, também chamada de transmissão semiautomática, transmissão manual "sem embreagem" e transmissão manual automatizada.

No mundo dos carros de corrida, as transmissões semiautomáticas, como o caixa de câmbio manual sequencial (ou SMG), têm sido um grampo por anos. Mas, no mundo dos veículos de produção, é uma tecnologia relativamente nova - que está sendo definida por um design muito específico conhecido como caixa de câmbio de dupla embreagem ou câmbio direto.

Este artigo explorará como uma transmissão de embreagem dupla funciona, como ela se compara a outros tipos de transmissão e por que alguns prevêem que é a transmissão do futuro.

Hands-On ou Hands-Off

Uma transmissão de dupla embreagem oferece a função de duas caixas de câmbio manuais em uma. Para entender o que isso significa, é útil revisar como funciona uma caixa de câmbio manual convencional. Quando um motorista quer passar de uma marcha para outra em um carro stick-shift padrão, ele primeiro pressiona o pedal da embreagem. Isso opera uma única embreagem, que desconecta o motor da caixa de marchas e interrompe o fluxo de força para a transmissão. Em seguida, o motorista usa o câmbio manual para selecionar uma nova marcha, um processo que envolve mover um anel dentado de uma roda dentada para outra de tamanho diferente. Dispositivos chamados sincronizadores combine as engrenagens antes de engatá-las para evitar atrito. Assim que a nova marcha é engatada, o motorista libera o pedal da embreagem, que reconecta o motor à caixa de câmbio e transmite potência às rodas.

Portanto, em uma transmissão manual convencional, não há um fluxo contínuo de potência do motor para as rodas. Em vez disso, a entrega de energia muda de em para fora para em durante a mudança de marcha, causando um fenômeno conhecido como "choque de mudança" ou "interrupção de torque". Para um motorista não qualificado, isso pode resultar em passageiros sendo jogados para frente e para trás conforme as marchas são trocadas.

Uma caixa de câmbio de dupla embreagem, ao contrário, usa duas embreagens, mas não tem pedal de embreagem. Eletrônica e hidráulica sofisticadas controlam as embreagens, assim como fazem em uma transmissão automática padrão. Em um DCT, entretanto, as embreagens operam de forma independente. Uma embreagem controla as marchas ímpares (primeira, terceira, quinta e ré), enquanto a outra controla as marchas pares (segunda, quarta e sexta). Usando esse arranjo, as marchas podem ser trocadas sem interromper o fluxo de potência do motor para a transmissão. Sequencialmente, funciona assim:

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Conteúdo

1. Eixos de transmissão de dupla embreagem
2. Prós e contras das transmissões de dupla embreagem
3. Transmissões de dupla embreagem: passado, presente e futuro

Um eixo de transmissão de duas partes é o coração de um DCT. Ao contrário de uma caixa de câmbio manual convencional, que aloja todas as suas engrenagens em um único eixo de entrada, o DCT divide engrenagens ímpares e pares em dois eixos de entrada. Como isso é possível? O eixo externo é oco, abrindo espaço para um eixo interno, que está aninhado dentro. O eixo oco externo alimenta a segunda e quarta engrenagens, enquanto o eixo interno alimenta a primeira, terceira e quinta.

O diagrama abaixo mostra essa disposição para um DCT típico de cinco velocidades. Observe que uma embreagem controla a segunda e a quarta marchas, enquanto outra embreagem independente controla a primeira, terceira e quinta marchas. Esse é o truque que permite trocas de marcha extremamente rápidas e mantém o fornecimento de energia constante. Uma transmissão manual padrão não pode fazer isso porque deve usar uma embreagem para todas as marchas pares e ímpares.

Embreagens de placas múltiplas

Como uma transmissão de dupla embreagem é semelhante a uma automática, você pode pensar que ela requer um conversor de torque, que é como uma transmissão automática transfere o torque do motor para a transmissão. Os DCTs, no entanto, não requerem conversores de torque. Em vez disso, os DCTs atualmente no mercado usam embreagens multi-placa úmida. Uma embreagem "úmida" é aquela que banha os componentes da embreagem em fluido lubrificante para reduzir o atrito e limitar a produção de calor. Vários fabricantes estão desenvolvendo DCTs que usam embreagens secas, como aquelas normalmente associadas às transmissões manuais, mas todos os veículos de produção equipados com DCTs hoje usam a versão úmida. Muitas motocicletas têm embreagens multi-placa simples.

Como os conversores de torque, as embreagens multi-placa úmida usam pressão hidráulica para acionar as engrenagens. O fluido faz seu trabalho dentro do pistão da embreagem, visto no diagrama acima. Quando a embreagem é engatada, a pressão hidráulica dentro do pistão força um conjunto de partes das molas helicoidais, que empurra uma série de placas de embreagem empilhadas e discos de fricção contra uma placa de pressão fixa. Os discos de fricção têm dentes internos que são dimensionados e moldados para engrenar com ranhuras no tambor da embreagem. Por sua vez, o tambor é conectado ao conjunto de engrenagens que receberá a força de transferência. A transmissão de dupla embreagem da Audi tem uma pequena mola helicoidal e uma grande mola de diafragma em suas embreagens multi-placa molhadas.

Para desengatar a embreagem, a pressão do fluido dentro do pistão é reduzida. Isso permite que as molas do pistão relaxem, o que alivia a pressão no pacote de embreagem e placa de pressão.

Veremos os prós e contras das transmissões de dupla embreagem a seguir.

Audi TT Roadster, um dos vários modelos Audi disponíveis com transmissão dual-shift Foto cedida pela Audi Press Database

Esperançosamente, está ficando claro por que o DCT é classificado como uma transmissão manual automatizada. Em princípio, o DCT se comporta como uma transmissão manual padrão: ele tem eixos de entrada e auxiliares para alojar as engrenagens, sincronizadores e uma embreagem. O que ele não tem é um pedal de embreagem, porque computadores, solenóides e sistemas hidráulicos fazem a troca real. Mesmo sem um pedal de embreagem, o motorista ainda pode "dizer" ao computador quando agir por meio de remos, botões ou uma alavanca de marchas.

A experiência do motorista, então, é apenas uma das muitas vantagens de um DCT. Com as mudanças de marcha levando apenas 8 milissegundos, muitos acham que o DCT oferece a aceleração mais dinâmica de qualquer veículo do mercado. Certamente oferece aceleração suave, eliminando o choque de mudança que acompanha as mudanças de marcha em transmissões manuais e até mesmo algumas automáticas. O melhor de tudo é que permite aos motoristas o luxo de escolher se preferem controlar a mudança ou deixar que o computador faça todo o trabalho.

Talvez a vantagem mais atraente de um DCT seja a economia de combustível aprimorada. Como o fluxo de potência do motor para a transmissão não é interrompido, a eficiência do combustível aumenta drasticamente. Alguns especialistas dizem que um DCT de seis velocidades pode oferecer um aumento de até 10 por cento na eficiência relativa do combustível, quando comparado a uma automática convencional de cinco velocidades.

Muitos fabricantes de automóveis estão interessados ​​na tecnologia DCT. No entanto, algumas montadoras estão preocupadas com os custos adicionais associados à modificação das linhas de produção para acomodar um novo tipo de transmissão. Isso poderia inicialmente aumentar os custos dos carros equipados com DCTs, o que pode desencorajar os consumidores preocupados com os custos.

Além disso, os fabricantes já estão investindo pesadamente em tecnologias de transmissão alternativas. Uma das mais notáveis ​​é a transmissão continuamente variável, ou CVT. A CVT é um tipo de transmissão automática que usa um sistema de polia móvel e uma correia ou corrente para ajustar infinitamente a relação de transmissão em uma ampla faixa. Os CVTs também reduzem o choque das mudanças e aumentam significativamente a eficiência do combustível. Mas os CVTs não conseguem lidar com as demandas de alto torque de carros de desempenho.

Os DCTs não têm esses problemas e são ideais para veículos de alto desempenho. Na Europa, onde as transmissões manuais são preferidas devido ao seu desempenho e economia de combustível, alguns prevêem que os DCTs irão capturar 25 por cento do mercado. Apenas um por cento dos carros produzidos na Europa Ocidental serão equipados com CVT em 2012.

A seguir, veremos a história do DCT e veremos o que o futuro reserva.

Porsche 962 Foto cedida pela Porsche Cars América do Norte

O homem que inventou a caixa de câmbio de dupla embreagem foi um pioneiro na engenharia automotiva. Adolphe Kégresse é mais conhecido por desenvolver o half-track, um tipo de veículo equipado com uma infinidade de esteiras de borracha que permite dirigir off-road em várias formas de terreno. Em 1939, Kégresse concebeu a ideia de uma caixa de câmbio de dupla embreagem, que ele esperava usar no lendário Citroën "Traction". Infelizmente, circunstâncias adversas de negócios impediram um maior desenvolvimento. -

Tanto a Audi quanto a Porsche escolheram o conceito de dupla embreagem, embora seu uso fosse limitado a princípio aos carros de corrida. Os carros de corrida 956 e 962C incluíam o Porsche Dual Klutch, ou PDK. Em 1986, um Porsche 962 venceu a corrida Monza 1000 Kilometer World Sports Prototype Championship - a primeira vitória para um carro equipado com a transmissão semiautomática PDK. A Audi também fez história em 1985 quando um carro de rally Sport quattro S1 equipado com transmissão de dupla embreagem venceu a subida de Pikes Peak, uma corrida até a montanha de 4.300 metros de altura.

A comercialização da transmissão de dupla embreagem, no entanto, não era viável até recentemente. A Volkswagen foi pioneira em transmissões de dupla embreagem, licenciando a tecnologia DualTronic da BorgWarner. Os automóveis europeus equipados com DCTs incluem o Volkswagen Beetle, Golf, Touran e Jetta, bem como o Audi TT e A3; o Skoda Octavia; e o Seat Altea, Toledo e Leon.

Volkswagon Jetta 2.0 Foto cedida pela VM Media Room

A Ford é o segundo grande fabricante a se comprometer com transmissões de dupla embreagem, feitas pela Ford da Europa e seu fabricante de transmissões de joint venture 50/50, GETRAG-Ford. Ele demonstrou o Sistema Powershift, uma transmissão de dupla embreagem de seis velocidades, no Salão Internacional do Automóvel de Frankfurt de 2005. No entanto, os veículos de produção usando um Powershift de primeira geração estão a aproximadamente dois anos de distância.

Para mais informações sobre transmissões de dupla embreagem e tópicos relacionados, verifique os links na próxima página.

Artigos relacionados

• Como funcionam as transmissões manuais
• Como funcionam as transmissões automáticas
• Como funcionam as embreagens
• Como funcionam os conversores de torque
• Como funcionam as transmissões continuamente variáveis
• Como funcionam as caixas de engrenagens sequenciais

Mais ótimos links

• Audi World
• Embreagem dupla vs. debate CVT
• BorgWarner - fabricante do DCT usado em Volkswagons
• A Ford da Europa coloca as transmissões de dupla embreagem em marcha alta
• Considerações sobre transmissão: além da caixa de engrenagens manual

Fontes

• Adams, Eric, et al. "The Popular Science Automotive Buyer's Guide: Managing Power - Transmission", Popular Science, julho de 2005.
• Amoroso, Frank. "Audi TT 3.2 2004: Obteve bom desempenho? Obteve DSG?" AudiWorld, 17 de janeiro de 2004. http://www.audiworld.com/features/tests/2004tt32.shtml
• Site da Audi World http://www.audi.com/audi/com/en1/new_cars/technology/ drive ___ suspensão / dsg / technology_and_details.html
• "DSG e CVT: Qual vai prevalecer?" CARToday.com, 5 de julho de 2005. http://www.cartoday.com/content/news/singlepage.asp?in=7312
• "O interesse europeu na tecnologia de dupla embreagem muda para uma marcha," Just-auto.com, 2 de dezembro de 2005. http://www.just-auto.com/features_detail.asp?art=1171
• Erjavec, Jack. "Tecnologia automotiva: uma abordagem de sistemas." Nova York: Thomson Delmar Learning. 2005.
• Kluger, Michael e Bapiraju Surampudi. "Suave na embreagem." Southwest Research Institute, Summer 2004. http://www.swri.edu/3pubs/ttoday/Summer04/Clutch.htm
• Thomas, Mike. "A Ford Europa coloca as transmissões de dupla embreagem em alta marcha." Ford Newsroom, 13 de fevereiro de 2006. http://media.ford.com/newsroom/feature_display.cfm?release=22361
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• Visnic, Bill. "Ensinando novos truques a um velho travesti: a BorgWarner dá vida à próxima geração na transmissão manual", WardsAuto.com, 1 de dezembro de 2000. http://wardsautoworld.com/ar/auto_tech_trends_4/index.html
• "A caixa de câmbio direta esportiva." AudiWorld, 27 de agosto de 2003. http://www.audiworld.com/news/03/082703/content.shtml