O documento explica o funcionamento básico de uma transmissão manual de veículos, descrevendo seus componentes principais como engrenagens, eixos e anéis, e como eles interagem para permitir a troca de marchas e transmitir a potência do motor para as rodas. Também aborda como os sincronizadores facilitam a troca de marchas sem a necessidade de dupla embreagem.

1. Prof. Augusto Magalhães

2.  Se você dirige um carro manual, pode ter
algumas dúvidas a respeito do seu
funcionamento.

3.  Como o estranho padrão em "H" tem relação com
as marchas dentro da transmissão? O que está se
movendo dentro da transmissão quando eu movo
o câmbio?
 Quando erro a mudança de marcha e ouço aquele
barulho arranhado, o que realmente está
arranhando?
 O que aconteceria se, acidentalmente, eu
engatasse a marcha ré enquanto estou em alta
velocidade na estrada?

4.  Os carros necessitam de transmissões devido
à física do motor a gasolina.
Primeiramente, todo motor possui
um limite, um valor de rpm máximo, acima
do qual não consegue rodar sem explodir.
Um motor, por exemplo, pode produzir seu
máximo de cavalo de força a 5.500 rpm.

5.  A transmissão permite que a relação de
transmissão entre o motor e as rodas de
acionamento mude à medida que a
velocidade do carro aumenta ou diminui.
Trocam-se as marchas para que o motor
mantenha-se abaixo do limite e próximo da
faixa de rpm de sua melhor performance.

6.  O ideal seria que a transmissão fosse tão
flexível nas suas relações que o motor
pudesse rodar a um único valor de rpm de
melhor performance. Essa é a função
da transmissão continuamente variável (CVT).

7.  Uma CVT possui uma gama praticamente
infinita de relações de transmissão. No
passado, as CVTs não podiam competir com
as transmissões de quatro e cinco
velocidades em termos de custo, tamanho e
confiabilidade, pois não se viam CVTs em
veículos de série. Hoje, melhorias no design
tornaram-nas mais comuns. O Toyota Prius é
um carro híbrido que utiliza uma CVT.

10.  A transmissão é conectada ao motor
pela embreagem. O eixo de entrada da
transmissão roda na mesma rpm que o
motor.
 Uma transmissão de cinco velocidades aplica
uma das cinco relações de transmissão, para
que o eixo de entrada produza um valor de
rpm diferente no eixo de saída. Aqui estão
algumas relações de transmissão:

12.  Para compreender a idéia básica de uma
transmissão padrão, o diagrama abaixo
mostra uma transmissão de duas velocidades
bem simples em ponto morto:

14.  O eixo verde vem do motor pela embreagem. O
eixo e a engrenagem verdes estão conectados
como uma só unidade. A embreagem é um
dispositivo que permite conectar e desconectar o
motor e a transmissão. Quando você pisa no
pedal da embreagem, o motor e a transmissão
estão desconectados, de forma que o motor pode
rodar mesmo que o carro esteja parado. Quando
você solta o pedal da embreagem, o motor e o
eixo verde são conectados diretamente um ao
outro. O eixo e a engrenagem verdes rodam na
mesma rpm que o motor.

15.  O eixo e as engrenagens vermelhas são
chamados de eixo secundário. Eles também
estão conectados como uma peça única, de
forma que todas as engrenagens no eixo
secundário e o próprio eixo giram como uma
unidade.
 Os eixos verde e vermelho são conectados
diretamente por suas engrenagens
entrelaçadas, assim, se o eixo verde estiver
girando, o vermelho também estará. Dessa
forma, o eixo secundário recebe sua potência
diretamente do motor toda vez que a embreagem
é utilizada.

16.  O eixo amarelo é um eixo serrado que
conecta-se diretamente ao eixo motor
pelo diferencial às rodas de acionamento do
carro. Se as rodas estiverem girando, o eixo
amarelo estará girando.

17.  As engrenagens azuis giram em
mancais, portanto giram no eixo amarelo. Se
o motor estiver desligado mas o carro estiver
em movimento, o eixo amarelo pode virar as
engrenagens azuis para dentro enquanto elas
e o eixo secundário estão parados.

18.  A função do anel é conectar uma das duas
engrenagens azuis ao eixo motor amarelo. O
anel é conectado ao eixo amarelo pelas chavetas
e gira com ele.
 Entretanto, o anel pode deslizar para a esquerda
ou direita ao longo do eixo amarelo, para engatar
qualquer uma das engrenagens azuis.
 Os dentes no anel, chamados de dentes
caninos, encaixam-se em buracos nas laterais
das engrenagens azuis para engatá-las.

19.  Primeira marcha
A figura abaixo mostra como o anel, quando
engatado à primeira marcha, engata a
engrenagem azul à direita:

21.  Nesta figura, o eixo verde do motor gira o
eixo secundário, que por sua vez gira a
engrenagem azul da direita. Essa
engrenagem transmite sua energia pelo anel
para conduzir o eixo motor amarelo.
Enquanto isso, a engrenagem azul da
esquerda está girando, mas está solta no seu
mancal, não tendo efeito sobre o eixo
amarelo.

22.  Quando o anel está entre duas engrenagens
(como mostrado na primeira figura), a
transmissão está em ponto morto. As
engrenagens azuis ficam à esmo no eixo
amarelo em relações diferentes, controladas
por suas relações no eixo secundário.

23.  Dessa explicação, pode-se responder a várias
perguntas:
 Quando você comete um erro na troca de
marchas e escuta um som
arranhado, você não está ouvindo o som do
dente da engrenagem mal engatada. Como você
pode ver nestes diagramas, todos os dentes de
engrenagem estão completamente entrelaçados
o tempo todo. O som arranhado é dos dentes
caninos tentando, sem sucesso, engatar-se aos
buracos nas laterais das engrenagens azuis.

24.  A transmissão mostrada aqui não possui
"sincronizadores" (abordados mais adiante neste
artigo), assim, se você estivesse utilizando essa
transmissão, teria de utilizar a dupla
embreagem. A dupla embreagem era comum em
carros antigos e ainda é em alguns carros de
corrida. Na dupla embreagem, você pisa no pedal
de embreagem uma vez para desengatar o motor
da transmissão. Isso tira a pressão dos dentes
caninos para que você possa mover o anel para o
ponto morto.

25.  Então você libera o pedal da embreagem e o
motor rotaciona para a "velocidade correta". A
velocidade correta é o valor de rpm sob o qual o
motor deveria rodar na próxima marcha. A idéia
é pegar a engrenagem azul da próxima marcha e
o anel rotacionando na mesma velocidade, para
que os dentes caninos possam engatar. Então
você pisa no pedal de embreagem novamente e
trava o anel na nova marcha. A cada troca de
marcha você tem de pisar e liberar a embreagem
duas vezes, daí o nome "dupla embreagem".

26.  Você também pode ver como um pequeno
movimento linear na alavanca permite a troca
de marchas. A alavanca de troca de marchas
move uma haste conectada ao garfo. O garfo
desliza o anel no eixo amarelo para engatar
uma das duas engrenagens.

27.  A transmissão manual de cinco velocidades é
considerada padrão nos carros de hoje.
Internamente, ela é como na figura abaixo.

29.  Há três grafos controlados por três hastes
que estão engatadas pela alavanca de
câmbio. Olhando as hastes de câmbio de
cima, elas são assim em marcha ré, primeira
e segunda marchas.

32.  Tenha em mente que a alavanca de câmbio
possui um ponto de rotaçãono meio. Quando
você empurra a alavanca para frente para
engatar a primeira marcha, está na realidade
puxando a haste e o garfo para a primeira
marcha.

33.  Você pode ver que, ao mover o câmbio para
a esquerda e direita, você está engatando
garfos diferentes (e, portanto, anéis
diferentes). Mover a alavanca para frente e
para trás move o anel para engatar a uma das
engrenagens.

35.  A marcha ré é controlada por uma pequena
engrenagem intermediária (em roxo). Em
todos os momentos, a engrenagem de ré azul
nesse diagrama está girando na direção
oposta de todas as outras engrenagens azuis.
Assim, seria impossível jogar a transmissão
para a marcha ré enquanto o carro está indo
para frente, pois os dentes caninos nunca
engatariam. Contudo, farão um enorme
barulho.

36.  Sincronizadores
As transmissões manuais nos carros de
passeio utilizam sincronizadorespara eliminar
a necessidade da dupla embreagem. O
objetivo de um sincronizador é permitir que o
anel e a engrenagem tenham atrito antes de
os dentes caninos terem contato. Isso
permite que o anel e a engrenagem
sincronizem suas velocidades antes de os
dentes precisarem engatar, como mostrado
abaixo.

38.  O cone na engrenagem azul encaixa na área
em forma de cone do anel e o atrito entre o
cone e o anel sincroniza o anel e a
engrenagem. A porção externa do anel então
desliza para que os dentes caninos possam
se engatar à engrenagem.
 Cada fabricante implementa as transmissões
e os sincronizadores de maneiras
diferentes, mas essa é a idéia geral.