Como funcionam as transmissões manuais

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As transmissões dos carros de hoje vêm em padrão, manual, CVT e até manual automatizado. 00ONE / ISTOCK

Se você dirige um carro com câmbio manual, pode ter várias perguntas flutuando em sua cabeça.

Como é que é engraçado Padrão "H" que estou movendo este botão de mudança tem alguma relação com as engrenagens dentro da transmissão? O que está se movendo dentro da transmissão quando eu movo o shifter?

Quando eu errar e ouvir aquele horrível esmerilhamento som, o que está realmente moendo? O que aconteceria se eu acidentalmente mudasse para reverter enquanto estou acelerando na rodovia? Será que toda a transmissão explodiria?

Neste artigo, responderemos a todas essas perguntas e muito mais à medida que exploramos o interior de uma transmissão manual.

Os carros precisam de transmissões por causa da física do motor a gasolina. Primeiro, qualquer motor tem um linha Vermelha - um valor máximo de rpm acima do qual o motor não pode ficar sem explodir. Em segundo lugar, se você leu Como funciona a potência, sabe que os motores têm faixas estreitas de rpm, em que a potência e o torque estão no máximo. Por exemplo, um motor pode produzir sua potência máxima a 5.500 rpm. A transmissão permite que a relação de marchas entre o motor e as rodas motrizes mude conforme o carro acelera e desacelera. Você muda as marchas para que o motor possa ficar abaixo da linha vermelha e perto da faixa de rpm de seu melhor desempenho.

Idealmente, a transmissão seria tão flexível em suas relações que o motor sempre pudesse funcionar em seu valor de rpm único e de melhor desempenho. Essa é a ideia por trás da transmissão continuamente variável (CVT). Falaremos sobre isso a seguir.

Conteúdo
  1. Transmissões continuamente variáveis
  2. Uma Transmissão Muito Simples
  3. Mudando para a primeira marcha
  4. Uma Transmissão Real
  5. E o manual automatizado?
  6. Para onde foram os manuais?

Uma transmissão continuamente variável (CVT) tem uma gama quase infinita de relações de transmissão. No passado, os CVTs não podiam competir com as transmissões de quatro e cinco velocidades em termos de custo, tamanho e confiabilidade, então você não os via em automóveis de produção. Hoje em dia, as melhorias no design tornaram os CVTs mais comuns.

A transmissão é conectada ao motor por meio da embreagem. O eixo de entrada da transmissão, portanto, gira na mesma rpm do motor, o que melhora a potência e a economia de combustível. Os CVTs tornaram-se comuns em carros híbridos porque são consideravelmente mais eficientes do que as transmissões manuais e automáticas tradicionais, e sua popularidade disparou a partir daí, conforme as montadoras competiam pelas melhores classificações possíveis de economia de combustível. No final de 2016, um em cada quatro carros vendidos nos Estados Unidos estava equipado com um CVT.

O CVT tem suas desvantagens; mais notavelmente, pode ser lento para dirigir, uma vez que foi projetado para ser mais eficiente do que divertido. No entanto, como muitos motoristas optam por se afastar da transmissão manual, o que resulta em menos manuais sendo oferecidos, o CVT continua a aumentar sua presença. O CVT também funciona melhor em carros pequenos com motores pequenos, razão pela qual a maioria dos caminhões e SUVs grandes continuam a usar automáticas tradicionais.

Você pode ler Como funcionam os CVTs para obter ainda mais informações sobre como funcionam as transmissões continuamente variáveis. Agora vamos dar uma olhada em uma transmissão simples.

Para entender a ideia básica por trás de uma transmissão padrão, o diagrama à esquerda mostra uma transmissão muito simples de duas velocidades em neutro. Vamos examinar cada uma das partes deste diagrama para entender como elas se encaixam:

  • o eixo verde vem do motor através da embreagem. O eixo verde e a engrenagem verde são conectados como uma única unidade. (A embreagem é um dispositivo que permite conectar e desconectar o motor e a transmissão.) Quando você pressiona o pedal da embreagem, o motor e a transmissão são desconectados para que o motor possa funcionar mesmo se o carro estiver parado. Quando você libera o pedal da embreagem, o motor e o eixo verde são conectados diretamente um ao outro. O eixo verde e a engrenagem giram na mesma rpm que o motor.
  • o haste vermelha e as engrenagens são chamadas de eixo horizontal. Eles também são conectados como uma única peça, de modo que todas as engrenagens no eixo intermediário e o eixo intermediário giram como uma unidade. O eixo verde e o eixo vermelho são conectados diretamente por meio de suas engrenagens gradeadas, de modo que, se o eixo verde está girando, o eixo vermelho também está. Desta forma, o contra-eixo recebe sua potência diretamente do motor sempre que a embreagem é engatada.
  • o eixo amarelo é um eixo estriado que se conecta diretamente ao eixo de transmissão por meio do diferencial até as rodas motrizes do carro. Se as rodas estão girando, o eixo amarelo está girando.
  • o engrenagens azuis andar em rolamentos, então eles giram no eixo amarelo. Se o motor estiver desligado, mas o carro estiver parando, o eixo amarelo pode girar dentro das engrenagens azuis enquanto as engrenagens azuis e o eixo intermediário estão imóveis.
  • O propósito do colarinho é conectar um dos dois engrenagens azuis ao eixo de transmissão amarelo. O colar é conectado, por meio das ranhuras, diretamente ao eixo amarelo e gira com o eixo amarelo. No entanto, o colar pode deslizar para a esquerda ou direita ao longo do eixo amarelo para engatar qualquer uma das engrenagens azuis. Os dentes da coleira, chamados de dentes de cachorro, se encaixam em orifícios nas laterais das engrenagens azuis para prendê-los.

Agora, vamos ver o que acontece quando você passa para a primeira marcha.

Siga o processo passo a passo de mudança de marcha.

A imagem à esquerda mostra como, ao engatar a primeira marcha, o colar roxo engata na marcha azul à sua direita. Como o gráfico demonstra, o eixo verde do motor gira o eixo intermediário, que gira a engrenagem azul para a direita. Essa engrenagem transmite sua energia através do colar para acionar o eixo de transmissão amarelo. Enquanto isso, a engrenagem azul à esquerda está girando, mas está girando livremente em seu rolamento, por isso não tem efeito no eixo amarelo.

Quando o colar está entre as duas marchas (conforme mostrado na figura da página anterior), a transmissão está em ponto morto. Ambas as engrenagens azuis rodam livremente no eixo amarelo em taxas diferentes controladas por suas relações com o eixo intermediário.

A partir desta discussão, você pode responder a várias perguntas:

  • Quando você comete um erro ao mudar e ouve um som horrível de trituração, você está não ouvir o som dos dentes da engrenagem engrenando mal. Como você pode ver nesses diagramas, todos os dentes da engrenagem estão totalmente engrenados o tempo todo. A moagem é o som do dentes de cachorro tentando sem sucesso engatar os orifícios na lateral de uma engrenagem azul.
  • A transmissão mostrada aqui não tem "sincronizadores" (discutidos posteriormente neste artigo), então se você estivesse usando esta transmissão, você teria que embreagem dupla isto. A dupla embreagem era comum em carros mais antigos e ainda é comum em alguns carros de corrida modernos. Na embreagem dupla, você primeiro pressiona o pedal da embreagem uma vez para desengatar o motor da transmissão. Isso tira a pressão dos dentes caninos para que você possa mover a coleira para a posição neutra. Em seguida, você solta o pedal da embreagem e acelera o motor até a "velocidade certa". A velocidade certa é o valor de rpm em que o motor deve estar funcionando na próxima marcha. A ideia é fazer com que a engrenagem azul da próxima marcha e o anel girem na mesma velocidade para que os dentes caninos possam engatar. Em seguida, você empurra o pedal da embreagem novamente e bloqueia o colar na nova marcha. A cada mudança de marcha, você deve pressionar e soltar a embreagem duas vezes, daí o nome "dupla embreagem".
  • Você também pode ver como um pequeno movimento linear no botão de mudança de marcha permite que você mude de marcha. O botão de mudança de marcha move uma haste conectada ao garfo. O garfo desliza o colar no eixo amarelo para engatar uma das duas engrenagens.

Na próxima seção, daremos uma olhada em uma transmissão real.

A maioria das transmissões hoje tem pelo menos cinco velocidades.

As transmissões manuais de quatro velocidades estão bastante desatualizadas, com as transmissões de cinco e seis marchas tomando seu lugar como as opções mais comuns. Alguns carros de alto desempenho podem oferecer ainda mais marchas. No entanto, todos eles funcionam mais ou menos da mesma forma, independentemente do número de engrenagens. Internamente, é mais ou menos assim:

Existem três garfos controlados por três hastes que são engatadas pela alavanca de mudança. Olhando para o hastes de mudança de cima, eles se parecem com isto em marcha à ré, primeira e segunda marcha:

Tenha em mente que a alavanca de mudança tem um ponto de rotação no meio. Quando você empurra o botão para frente para engatar a primeira marcha, na verdade está puxando a haste e o garfo para a primeira marcha para trás.

Você pode ver isso enquanto move o shifter esquerda e direita você está usando garfos diferentes (e, portanto, colares diferentes). Movendo o botão para frente e para trás move o colar para engatar uma das engrenagens.

Marcha a ré é controlada por uma pequena engrenagem intermediária (roxa). Em todos os momentos, a marcha-atrás azul neste diagrama acima está girando na direção oposta a todas as outras marchas azuis. Portanto, seria impossível colocar a transmissão em marcha à ré enquanto o carro está se movendo para a frente; os dentes de cachorro nunca se encaixariam. No entanto, eles farão muito barulho.

Sincronizadores

Transmissões manuais em carros de passageiros modernos usam sincronizadores ou sincronizadores, para eliminar a necessidade de embreagem dupla. O objetivo de um sincronizador é permitir que o colar e a engrenagem façam contato de fricção antes que os dentes caninos façam contato. Isso permite que o colar e a engrenagem sincronizem suas velocidades antes que os dentes precisem se encaixar, como este:

O cone na engrenagem azul se encaixa na área em forma de cone no colar, e a fricção entre o cone e o colar sincroniza o colar e a engrenagem. A parte externa do colar, então, desliza para que os dentes caninos possam engatar a engrenagem.

Cada fabricante implementa transmissões e sincronizadores de maneiras diferentes, mas esta é a ideia geral.

A transmissão S tronic de sete velocidades da Audi permite que os motoristas usem os modos D (Drive) ou S (Sport). Os motoristas podem usar a alavanca seletora ou os remos de mudança no volante para se deslocarem. Audi

A transmissão manual automatizada talvez seja mais conhecida e descrita com mais precisão como a automática de dupla embreagem, e é uma opção cada vez mais popular. Embora a transmissão automática de dupla embreagem tenha se tornado popular em carros de alto desempenho, como Porsches e Audis, está cada vez mais disponível em modelos mais convencionais.

O automático de dupla embreagem opera por meio de duas embreagens, que são controladas pela rede de computadores do carro e não exigem intervenção do motorista. Como discutimos, quando a embreagem em uma transmissão manual é engatada, ela desconecta o motor da transmissão para permitir a mudança. O automático de dupla embreagem opera duas marchas diferentes ao mesmo tempo, o que completa a mudança enquanto ignora o estágio de desconexão de energia. Isso permite que uma transmissão de dupla embreagem complete as mudanças de marcha com muito mais rapidez, já que não há uma "pausa" enquanto o motor e a transmissão tentam fazer a correspondência de volta.

O carro é mais rápido porque não há interrupção na potência, o passeio é mais suave, pois é quase impossível localizar o momento da mudança de marcha, e a economia de combustível é melhor porque não há perda de potência em trocas ineficientes. Você pode ler sobre as transmissões de dupla embreagem em mais detalhes aqui.

É importante notar que alguns carros com automáticas de dupla embreagem oferecem um modo de mudança manual, geralmente por meio de shifters de remo montados no volante, mas a experiência não é a mesma. Alguns entusiastas do desempenho podem lamentar a perda da experiência "reme você mesmo", uma vez que mudar manualmente é uma habilidade agradável de praticar e aperfeiçoar, mas se a velocidade for o objetivo final, é difícil contestar os resultados de uma transmissão manual automatizada.

As transmissões manuais, também conhecidas como 5 velocidades, diminuíram em popularidade nos Estados Unidos e, em 2016, representavam apenas 5% dos carros vendidos. Vladdeep / Thinkstock

No final de 2016, apenas 5 por cento dos veículos novos eram vendidos com transmissão manual, de acordo com o U.S. News & World Report. Isso caiu de um pico de cerca de 25 por cento em 1987.

Mesmo se você estiver entre os raros compradores de carros que preferem dirigir um carro manual, você terá dificuldade em encontrar um na próxima vez que for a uma concessionária. Alguns fabricantes mantêm o manual como desculpa para cobrar mais por uma automática ou CVT, mas o outro lado é que é difícil conseguir um carro bem equipado com transmissão manual. Se você deseja opções como atualizações de motor ou tração nas quatro rodas, esses recursos geralmente vêm apenas em modelos ou níveis de acabamento que não oferecem transmissão manual. Os carros esportivos, que costumavam ser formas infalíveis de obter transmissões manuais, também estão adotando opções automáticas mais rápidas e eficientes.

Os fabricantes de automóveis dizem que as transmissões automáticas são simplesmente melhores em todos os aspectos, especialmente as opções de CVT e dupla embreagem que abordamos nas páginas anteriores. O interesse real em possuir um carro com transmissão manual também está em declínio, especialmente porque os motoristas americanos passam mais tempo sentados no trânsito intenso, onde pisar constantemente no pedal da embreagem pode ser cansativo. Como relatou o U.S. News, "conforme os motoristas encontram mais dessas excelentes e modernas automáticas, menos estão interessados ​​em aprender a dirigir um manual."

Última atualização editorial em 26 de março de 2018 15:47:01.

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