Atualmente, a indústria automóvel oferece várias tecnologias de transmissão como alternativa à caixa de velocidades manual tradicional. Neste blog, dedicámos vários conteúdos para o informar sobre, por exemplo, as vantagens da caixa CVT ou para comparar as vantagens das caixas de velocidades de embraiagem dupla com a tecnologia tradicional de conversor de binário neste interessante post.
Neste caso, vamos tentar explicar-lhe as bases das caixas de velocidades automatizadas, uma tecnologia implantada nos segmentos mais pequenos do mercado.
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Um primeiro passo para a automatização
Devido à sua simplicidade e custos, as caixas de velocidades automatizadas representam o primeiro nível da automatização da aplicação de mudanças. São, essencialmente, uma caixa manual, mas permitem que o condutor não precise do pedal da embraiagem e de aplicar as mudanças. Por conseguinte, proporcionam um conforto equivalente ao de uma caixa de velocidades automática.
Estas características fazem com que esta tecnologia seja interessante para veículos dos segmentos mais pequenos e médios, uma vez que os seus custos também são claramente inferiores aos de um sistema totalmente automático. Além disso, são bastante leves e ocupam menos espaço, sendo por isso a escolha de vários fabricantes para uma parte importante da sua gama.
Outras vantagens importantes que se escondem por trás desta tecnologia são a sua elevada eficácia graças à aplicação de pontos de mudança ótimos, a sua capacidade para funcionar no modo automático ou manual ou a facilidade para realizar manobras sem que o motor pare.
Como se utiliza uma caixa de velocidades automatizada?
A utilização desta caixa de velocidades é bastante similar à de uma caixa de velocidades automática. Possui uma alavanca seletora. Tem as posições de ponto-morto (N), marcha-atrás (R), automática (A) e manual (M). A alavanca seletora é totalmente eletrónica e não está mecanicamente unida à transmissão. Uma vez que a caixa de velocidades automatizada se baseia na caixa de velocidades manual, não possui uma posição de estacionamento (P). Tal como nas caixas de velocidades manuais, quando desliga a ignição é aplicada a mudança atual e a embraiagem fecha-se automaticamente. O motor pode ser arrancado de forma similar ao que ocorre no caso das caixas de velocidades automáticas se a alavanca de velocidades estiver coloca na posição “N” ou se a caixa de velocidades indicar a posição de ponto-morto e estiver a acionar o pedal do travão.
Como funciona?
A caixa de velocidades está equipada com vários atuadores elétricos. Estes atuadores são os que marcam a diferença, uma vez que se encarregam de realizar os movimentos da embraiagem e aplicação de mudanças em vez do condutor, motivo pelo qual também são chamadas de caixas de velocidades robotizadas. Uma unidade de controlo da caixa de velocidades assume a função de coordenação e tratamento dos sinais ou ordens. A maioria dos sinais ou ordens são recebidos e emitidos através do CAN Bus (rede de multiplexagem), ao qual se encontram ligadas a unidade de controlo do motor, a unidade de controlo ABS ou ESP, assim como a unidade de controlo do painel de instrumentos, que mostra informação sobre a velocidade atual e o estado da caixa e velocidades. Na caixa de velocidades automatizada desenvolvida pela LuK, esta unidade de controlo está colocada numa caixa comum com o motor elétrico e o sistema mecânico que trata do acionamento da embraiagem. Convém ter em consideração que, quando se substitui a unidade de controlo, deve ser instalado o software específico do veículo e deve ser realizada uma colocação em funcionamento. As restantes unidades de controlo também estão adaptadas à unidade de controlo da caixa de velocidades, não sendo por isso útil, técnica e economicamente, equipar a posteriori uma caixa de velocidades automatizada. Na imagem abaixo, é possível visualizar de forma detalhada os atuadores da caixa de velocidades e da embraiagem.
Embraiagem autoajustável SAC
De acordo com a filosofia das caixas de velocidades automatizadas, os motores elétricos responsáveis por este tipo de caixas devem ser pequenos e ligeiros. Caso contrário, não seria possível cumprir as especificações dos fabricantes. Além disso, devem conseguir reagir rapidamente para que o condutor se aperceba o menos possível das aplicações de mudanças.
Perante estas condicionantes, a embraiagem deve ser acionada com a menor força possível. Para isso, as caixas de velocidades automatizadas utilizam uma embraiagem autoajustável SAC. Neste caso, é substituída a alavanca de velocidades manual da caixa de velocidades por um módulo com dois motores elétricos. O primeiro deles é o responsável por realizar o movimento transversal para a mudança adequada e o segundo é responsável pela introdução das mudanças.
Funções especiais
Aquando da automatização de uma caixa de velocidades manual, é necessário replicar muitas das situações que ocorrem durante a condução do veículo sem que sejam provocados danos nos componentes. Para isso, o sistema possui 5 modos especiais de funcionamento:
1. Função ultralenta
A denominada função ultralenta é a que permite que, quando se solta o travão, a embraiagem seja colocada ligeiramente para que o veículo circule de forma suave sobre o terreno sem ser necessário pisar o acelerador. Neste modo, o binário está limitado para proteger a embraiagem e o binário diminui quando a temperatura da embraiagem aumenta.
2. Determinação do ponto de contacto da embraiagem
Devido às oscilações de temperatura e outras influências extremas, o ponto em que a embraiagem começa a transmitir o binário do motor para as rodas pode variar. Este ponto denomina-se ponto de contacto. A caixa de velocidades automatizada adapta este ponto de contacto sempre que o veículo permanece durante um longo intervalo de tempo com o motor a funcionar e sem travão, por exemplo, num semáforo.
Neste caso, a embraiagem fecha-se sempre brevemente até ser provocada uma reação do motor pelo leve contacto da prensa com o disco da embraiagem. Depois, a embraiagem volta a abrir-se imediatamente. Normalmente, o condutor não se apercebe deste processo e pressupõe um ralenti estável do motor. Um ponto de contacto correto garante um funcionamento suave sem longos tempos de deslizamento.
3. Proteção da embraiagem
Outra das funções especiais da caixa de velocidades automatizada é detetar quando a embraiagem se sobreaquece. Isto pode ocorrer, por exemplo, depois de vários arranques num declive ou depois de uma circulação com uma aderência muito reduzida. Para reduzir este aumento da temperatura, a função ultralenta é desativada e, aquando do arranque, a embraiagem fecha-se mais rápido ao reduzir os intervalos de tempo com a embraiagem deslizante.
4. Apoio do travão ABS
Durante uma travagem de emergência, a eficácia do sistema antibloqueio ABS aumenta com a embraiagem aberta. Por isso, quando a unidade de controlo ABS comunicar uma travagem com acionamento do ABS, o sistema pode abrir a embraiagem para melhorar a eficácia da regulação ABS graças ao desacoplamento do motor.
5. Controlo de segurança ISM
O denominado sistema de controlo de segurança inteligente ISM (Intelligent Safety Monitoring) controla o processador principal através de um segundo processador. Desta forma, e no caso de haver uma avaria, a unidade de controlo pode reagir de duas formas diferentes: ao desligar as fases finais dos atuadores para evitar o funcionamento incorreto do sistema, ou ao reiniciar a unidade de controlo para que, após alguns segundos, esta recupere o seu funcionamento normal. Graças a este sistema, os efeitos negativos que poderiam ocorrer perante a hipotética avaria da unidade de controlo podem ser controlados.
