Transmissões Automatizadas

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Transmissões Automatizadas

Trans­mis­sões au­to­ma­ti­za­das são trans­mis­sões ba­se­a­das em trans­mis­sões ma­nuais. A au­to­ma­ção é fe­i­ta pe­lo a­crés­ci­mo de me­ca­nis­mos de en­ga­te e a­tu­a­ção da em­bre­a­gem co­man­da­dos a­tra­vés de uma u­ni­da­de cen­tral de pro­ces­sa­men­to, TECU ('Trans­mission Elec­tronic Con­trol Unit').

Transmissão esquematizada mostrando os componentes eletrônicos
Figura 01 - componentes de uma transmissão automatizada

Este tipo de trans­mis­são herda a ro­bus­tez, sim­pli­ci­da­de e a e­fi­ci­ên­cia das trans­mis­sões ma­nu­ais e a­gre­ga tec­no­lo­gia de úl­ti­ma ge­ra­ção, ele­van­do a “caixa ma­nual” a pa­ta­ma­res de eco­no­mia, se­gu­ran­ça e con­for­to que não são pos­sí­veis de se ob­ter a­tra­vés de ou­tros ti­pos de trans­mis­sões.

Modo de Operação

A opera­ção das trans­mis­sões auto­ma­ti­za­das é si­mi­lar às trans­mis­sões auto­má­ticas. O mo­to­ris­ta u­ti­li­za um se­le­tor pa­ra se­le­ci­o­nar a fun­ção que de­se­ja. Os pe­dais do freio e do ace­lera­dor com­ple­tam a inter­face com o sis­tema.

Ro­ti­nas com­ple­xas cui­dam da inter­pre­ta­ção das in­ten­ções do con­du­tor du­ran­te o des­lo­ca­men­to do veí­cu­lo. Mo­ni­to­ran­do o a­ci­o­na­men­to dos fre­i­os e o po­si­ci­o­na­men­to do pe­dal do a­ce­le­ra­dor, o sis­tema en­ten­de se o con­du­tor está que­ren­do mais tor­que e ve­lo­ci­da­de ou se pre­ten­de re­du­zir a a­ce­le­ra­ção.

Esquema da rede CAN mostrando a ligação entre transmissão, seletor e pedais de freio e acelerador
Figura 02 – interfaceamento entre a transmissão e o motorista

O re­sul­ta­do é su­per­vi­si­o­na­do pe­la pre­sen­ça de sen­so­res de ro­ta­ção no ei­xo de en­tra­da, ei­xo prin­ci­pal, con­tra ei­xo e ei­xo de saída. Es­sas ro­ta­ções são com­pa­ra­das o tem­po to­do com as ro­ta­ções re­sul­tan­tes dos cál­cu­los con­si­de­ran­do a re­la­ção de ca­da mar­cha. Qual­quer di­ver­gên­cia dis­pa­ra ro­ti­nas de cor­re­ção, a­vi­sos e ro­ti­nas al­ter­na­ti­vas que im­pe­dem ris­cos de a­ci­den­tes, tor­nan­do a o­pe­ra­ção ex­tre­ma­men­te se­gu­ra.

Funções mais comuns

  • Neutral Po­si­ci­o­na a trans­mis­são em neu­tro. Es­sa po­si­ção é re­que­ri­da sem­pre que o ve­í­cu­lo for es­ta­ci­o­na­do. A o­pção Parking não é comum em trans­mis­sões au­to­ma­ti­za­das.
  • Drive Pre­pa­ra a trans­mis­são pa­ra des­lo­car o veí­cu­lo pa­ra fren­te. Nor­mal­men­te es­sa po­si­ção é al­can­ça­da a par­tir do ve­í­cu­lo es­ta­ci­o­na­do, em ne­u­tro. A em­bre­a­gem per­ma­ne­ce a­ber­ta até que o mo­to­ris­ta a­ci­o­ne o pe­dal do a­ce­le­ra­dor, o que irá fa­zer com que a em­bre­a­gem fe­che, mo­vi­men­tan­do o ve­í­cu­lo.
  • Reverse Pre­pa­ra a trans­mis­são para ope­rar o ve­í­cu­lo em ré.
  • Manual Pos­si­bi­li­ta ao con­du­tor se­le­ci­o­nar as mar­chas que de­se­ja en­ga­tar, ao in­vés de de­i­xar a de­ci­são pa­ra a trans­mis­são. Mes­mo nes­sa si­tu­a­ção, a ló­gi­ca da trans­mis­são con­ti­nua a­tu­an­do, im­pe­din­do que o­cor­ram en­ga­tes in­cor­re­tos.

Ilustração da alavanca seletora de modo de operação
Figura 03 – Seletor de modo de operação

A fi­gu­ra 3 mos­tra uma a­la­van­ca da li­nha Torq­Shift da Ford, com a fun­ção “Low”, dis­po­ní­vel, pa­drão nas trans­mis­sões Eaton Ultra­Shift­PLUS. Es­sa fun­ção faz com que a trans­mis­são i­ni­ba en­ga­tes as­cen­den­tes, útil em la­dei­ras, para mi­ni­mi­zar a ne­ces­si­da­de de u­ti­li­zar o freio de ser­vi­ço. Nes­sa fun­ção, sem­pre que pos­sí­vel, a trans­mis­são irá re­du­zir mar­chas de for­ma a di­mi­nu­ir a ve­lo­ci­da­de do ve­í­culo.

Al­gu­mas das ca­rac­te­rís­ti­cas ma­is no­tá­ve­is nas trans­mis­sões au­to­ma­ti­za­das são:

  • Au­xí­lio de par­ti­da em ram­pa;
  • Im­pe­de que o ve­í­cu­lo re­tor­ne ao sa­ir com o mes­mo em uma ram­pa. Es­se e­fe­i­to é o­b­ti­do pe­la a­tu­a­ção di­re­ta da trans­mis­são no fre­i­o, in­de­pen­den­te­men­te do mo­to­ris­ta, por tem­po su­fi­ci­en­te pa­ra que, a­tra­vés da a­ce­le­ra­ção, o ve­í­cu­lo a­d­qui­ra tor­que pa­ra sa­ir sem re­tro­ce­der.

  • Pular marchas;
  • A ló­gi­ca pre­sen­te no pro­gra­ma da trans­mis­são cal­cu­la o tor­que ne­ces­sá­rio pa­ra que o ve­í­cu­lo te­nha de­sem­pe­nho o­ti­mi­za­do. Des­te mo­do, con­si­de­ran­do a car­ga, a in­cli­na­ção do ter­re­no e a in­ten­si­da­de com que o a­ce­le­ra­dor é a­pli­ca­do, a trans­mis­são de­ci­de se deve fazer engates conse­cu­ti­vos ou pular marchas.

  • Definição da mar­cha de par­tida;
  • De forma si­mi­lar à de­ci­são de pular marchas, a trans­mis­são tem a ca­pa­ci­da­de de cal­cu­lar a me­lhor mar­cha de par­ti­da pa­ra ca­da si­tu­a­ção em par­ti­cu­lar.

  • Proteção do motor con­tra ex­ces­so de ro­ta­ção;
  • So­bre gi­ro no mo­tor pro­vo­ca­do por re­du­ções in­co­e­ren­tes es­tão des­car­ta­das. A trans­mis­são re­ce­be co­mo pa­râ­me­tro a má­xi­ma ro­ta­ção do mo­tor e faz com que os en­ga­tes de mar­cha ja­mais ul­tra­pas­sem es­se li­mi­te.

  • Impos­si­bi­li­da­de de en­ga­tar uma mar­cha im­pró­pria;
  • Em­bo­ra a o­pe­ra­ção ma­nu­al es­te­ja dis­po­ní­vel, sen­do até mes­mo de­se­já­vel em al­gu­mas cir­cuns­tân­cias, a trans­mis­são não per­mi­te que se fa­ça en­ga­tes que pos­sam com­pro­me­ter o de­sem­pe­nho do veí­cu­lo ou a se­gu­ran­ça.

De­pen­den­do do fa­bri­can­te e de sua po­lí­ti­ca, mui­tas ou­tras ca­rac­te­rís­ti­cas po­de­rão es­tar dis­po­ní­veis em suas trans­mis­sões. Uma grande parte des­sas ca­rac­te­rís­ti­cas são de­fi­ni­das como pa­râ­me­tros pro­gra­má­veis. Um pa­râ­me­tro pro­gra­má­vel pode ser al­te­ra­do a­tra­vés da uti­li­za­ção de fer­ra­men­tas de a­jus­te e diag­nós­ti­co, co­mo o Service­Ranger4, por exemplo.

Sistema Operacional

O sis­te­ma o­pe­ra­ci­o­nal, re­si­den­te na TECU, su­per­vi­si­o­na os e­ven­tos a­tra­vés de in­for­ma­ções for­ne­ci­das por sen­so­res pre­sen­tes na trans­mis­são e pela rede CAN do ve­í­culo, to­man­do as de­ci­sões a­pro­pri­a­das em cada si­tua­ção.

Transmissao automatizada em corte, mostrando o posicionamento dos sensores de rotação
Figura 04 – Sensores de rotação em uma transmissão automatizada típica

Um e­xem­plo sim­ples pa­ra i­lus­trar: o sen­sor S1 lê a ro­ta­ção do eixo pi­lo­to, o sen­sor S2 ve­ri­fi­ca a ro­ta­ção re­sul­tan­te no con­tra ei­xo após a re­du­ção do par de en­tra­da. Com a lei­tu­ra re­sul­tan­te em S3, co­nhe­cen­do-se as re­la­ções das mar­chas pre­vi­a­men­te gra­va­das na me­mó­ria da TECU, o sis­te­ma de­ter­mi­na qual mar­cha está en­ga­ta­da.

Fluxograma mostrando a sequencia de eventos utilizando sensores de rotação
Figura 05 – Supervisão dos eventos durante a condução

A­tra­vés da su­per­vi­são des­ses e­ven­tos, é pos­sí­vel ao sis­te­ma, por e­xem­plo, de­ter­mi­nar se a em­bre­a­gem es­tá ou não pa­ti­nan­do, com­pa­ran­do a ro­ta­ção do mo­tor in­for­ma­da na CAN com a ro­ta­ção de en­tra­da ob­ti­da em S1. Se es­sas ro­ta­ções a­pre­sen­ta­rem di­fe­ren­ça sig­ni­fi­ca­ti­va, o sis­te­ma e­xe­cu­ta a ro­ti­na res­pon­sá­vel pa­ra co­mu­ni­car a fa­lha e tra­ta­men­to do e­ven­to.

A pro­gra­ma­ção de uma trans­mis­são au­to­ma­ti­za­da é ba­se­a­da em in­te­li­gên­cia ar­ti­fi­ci­al. Seu pro­gra­ma ob­tém in­for­ma­ções so­bre a in­cli­na­ção do ter­reno a­tra­vés de sen­so­res. A co­mu­ni­ca­ção com o mo­tor feita pela re­de de da­dos pre­sen­te no ve­í­cu­lo, for­ne­ce in­for­ma­ções so­bre o tor­que e­fe­ti­va­men­te con­su­mi­do a ca­da mo­men­to. Is­so per­mi­te à trans­mis­são “saber” se dis­põem de re­ser­va de tor­que su­fi­ci­en­te pa­ra fa­zer e man­ter uma mu­dan­ça de mar­cha as­cen­den­te, se se­rá ne­ces­sá­rio man­ter a mar­cha a­tu­al ou pro­ce­der mu­dan­ça des­cen­dente.

Gráfico rotação versus tempo mostrando um exemplo do comportamento durante a sincronização
Figura 06 –Sincronização

A po­si­ção do pe­dal do a­ce­le­ra­dor for­ne­ce o prin­ci­pal meio de co­mu­ni­ca­ção com o mo­to­ris­ta. A­tra­vés des­se po­si­ci­o­na­men­to, a trans­mis­são en­ten­de se o mo­to­ris­ta de­se­ja mais e­co­no­mia e pas­sa a fa­zer as tro­cas em ro­ta­ções mais ba­i­xas do motor, ou por outro lado, con­se­gue en­ten­der que o que se de­se­ja é per­for­man­ce, pas­sando a fa­zer as tro­cas em ro­ta­ções mais e­le­va­das.

O co­nhe­ci­men­to des­sas ro­ta­ções pe­lo sis­te­ma tam­bém é ne­ces­sá­rio na sin­cro­ni­za­ção das en­gre­na­gens ao se en­ga­tar mar­chas. A sin­cro­ni­za­ção se dá quan­do a ro­ta­ção da en­gre­na­gem que pre­ten­de­mos en­ga­tar i­gua­la-se à ro­ta­ção do eixo prin­ci­pal. Uma pos­si­bi­li­da­de pa­ra se con­se­guir is­so, i­lus­tra­do no grá­fi­co da fi­gu­ra 6, con­sis­te em se co­lo­car a trans­mis­são em neu­tro e au­men­tar ou di­mi­nu­ir a ro­ta­ção do con­tra ei­xo i­gua­lan­do, des­sa for­ma, as ro­ta­ções, fa­zen­do aí o en­ga­te da mar­cha pre­ten­di­da. O grá­fi­co é a­pe­nas uma re­fe­rên­cia já que o pro­ces­so de sin­cro­ni­za­ção de­pen­de da es­tra­té­gia de cada fa­bri­can­te e das ca­rac­te­rís­ti­cas de sua trans­mis­são.

Manutenção

Ilustração de um veículo pesado em diagnóstico utilizando um computador para varredura de falhas
Figura 07 –Ferramentas para diagnóstico

Sis­te­mas com es­sa com­ple­xi­da­de e­xi­gem fer­ra­men­tas de di­a­gnós­ti­co es­pe­ci­al­men­te de­sen­vol­vi­das pe­los fa­bri­can­tes das trans­mis­sões. Es­sas fer­ra­men­tas co­nec­tam-se ao ve­í­cu­lo a­tra­vés do co­nec­tor pre­sen­te no pa­i­nel, aces­san­do des­te mo­do a re­de CAN, per­mi­tin­do o­pe­ra­ções de lei­tu­ra e es­cri­ta, po­den­do al­te­rar pa­râ­me­tros e/ou ve­ri­fi­car e e­li­mi­nar fa­lhas.

O per­fil dos me­câ­ni­cos de ma­nu­ten­ção está pas­san­do por a­de­qua­ção aos no­vos pa­drões da in­dús­tria e e­xi­gem que es­ses pro­fis­si­o­nais te­nham pre­pa­ro a­de­qua­do pa­ra e­xe­cu­tar as in­ter­ven­ções ne­ces­sá­rias a es­ses ti­pos de ve­í­cu­los. O ter­mo “me­câ­ni­co de ma­nu­ten­ção” não se a­de­qua mais à fun­ção, já que são ne­ces­sá­rios co­nhe­ci­men­tos em e­le­tri­ci­da­de, e­le­trô­ni­ca e ló­gi­ca.

Posicionamento no mercado

A jul­gar pe­lo in­te­res­se dos fro­tis­tas, fi­ca cla­ro que as van­ta­gens na u­ti­li­za­ção das trans­mis­sões au­to­ma­ti­za­das su­pe­ram os seus de­sa­fios. A prin­ci­pal de­las en­vol­ve o as­pec­to e­co­nô­mi­co li­ga­do ao TCO ('Total Cost Operation,' Cus­to O­pe­ra­ci­o­nal To­tal), mas não e­xis­tem dú­vi­das de que a au­to­ma­ção tam­bém traz sig­ni­fi­ca­ti­va re­du­ção no ris­co de a­ci­den­tes e a da­nos à i­ma­gem da em­pre­sa em de­cor­rên­cia de a­ci­den­tes com seus ve­í­cu­los.

Benefícios:

  • Eficiência no gasto de combustível;
  • A TECU ('Transmission Electronic Control ' Unit, u­ni­da­de de con­tro­le e­le­trô­ni­co da trans­mis­são) é quem de­fi­ne a es­tra­té­gia a ser a­do­ta­da pa­ra as tro­cas de mar­cha e, em­bo­ra ad­mi­ta va­ri­a­ções em fun­ção da pre­fe­rên­cia en­tre de­sem­pe­nho ou e­co­no­mia, faz com que o re­gi­me do mo­tor per­ma­ne­ça em re­gi­mes pró­xi­mos ao i­de­al pa­ra ca­da si­tu­a­ção, ma­xi­mi­zan­do a e­co­no­mia de com­bus­tí­vel.

  • Facilita o recrutamento de motoristas;
  • A con­tra­ta­ção de mo­to­ris­tas pro­fis­sio­nais para o trans­porte de car­gas vem se tor­nan­do um pro­ble­ma jun­to aos fro­tis­tas de­vi­do à fal­ta de in­te­res­se dos jo­vens nes­te ti­po de pro­fis­são. A au­to­ma­ção a­pro­xi­ma a for­ma de di­ri­gir dos ve­í­cu­los co­mer­ci­ais às dos de­mais ve­í­cu­los, am­pli­an­do sig­ni­fi­ca­ti­va­men­te o le­que de pes­soas ap­tas à con­tra­ta­ção.

  • Baixo custo do treinamento de motoristas;
  • Os ve­í­cu­los do­ta­dos de trans­mis­sões au­to­ma­ti­za­das e­xi­gem me­nos ha­bi­li­da­de ma­nu­al, tor­nan­do a cur­va de a­pren­di­za­do mais rá­pi­da e me­nos o­ne­ro­sa às em­pre­sas.

  • Homogeneidade no con­sumo en­tre os ve­í­cu­los da fro­ta e en­tre mo­to­ris­tas;
  • A es­tra­té­gia de mu­dan­ças de mar­chas trans­for­ma to­dos os mo­to­ris­tas em mo­to­ris­tas a­ci­ma da mé­dia, e­li­mi­nan­do ou di­mi­nu­in­do bas­tan­te a va­ri­a­ção en­tre eles. Da mesma forma, a va­ri­a­ção é re­du­zi­da en­tre os ve­í­cu­los da frota, au­men­tan­do a pre­vi­si­bi­li­da­de da e­fi­ci­ên­cia, além de elevar a pró­pria mé­dia de con­su­mo.

  • Desempenho do mo­to­ris­ta e se­gu­ran­ça;
  • O con­for­to o­fe­re­ci­do aos mo­to­ris­tas vem prin­ci­pal­men­te em for­ma da re­du­ção do es­for­ço fí­si­co, pro­por­ci­o­nan­do con­di­ções pa­ra que se con­cen­tre em con­du­zir o ve­í­cu­lo de for­ma se­gu­ra, além dis­so, fun­ções e­xis­ten­tes nas trans­mis­sões au­to­ma­ti­za­das e­le­vam es­se pa­ta­mar ao im­pe­di­rem que o ve­í­cu­lo re­tro­ce­da ao sair em rampas, ad­qui­ra ve­lo­ci­da­des in­se­gu­ras em a­cli­ves ou mude de ve­lo­ci­da­de de forma im­pró­pria.

  • Integração tecnológica;
  • A trans­mis­são e o motor em um ve­í­cu­lo au­to­ma­ti­za­do in­te­gram-se aos outros com­po­nen­tes que te­nham con­tro­le e­le­trô­ni­co, co­mo por e­xem­plo, com os freios que evita que o ve­í­cu­lo re­tro­ce­da ao dar a par­ti­da em uma rampa, a­tu­an­do até que a trans­mis­são si­na­li­ze que tem tor­que su­fi­ci­en­te para sair. Di­fe­ren­tes graus de in­te­gra­ção são pos­sí­veis, per­mi­tin­do que o ve­í­cu­lo se com­por­te de for­ma di­fe­ren­te em a­pli­ca­ções dis­tin­tas, o­ti­mi­zando o seu de­sem­pe­nho e per­for­man­ce.

Desafios frente às trans­mis­sões ma­nu­ais:

  • Custo inicial alto;
  • Os custos dos com­po­nen­tes e­le­trô­ni­cos so­mam-se ao custo dos com­po­nen­tes me­câ­ni­cos na for­ma­ção do con­jun­to, tor­nan­do es­sa opção mais cus­to­sa.

  • Valor de revenda;
  • Espera-se que o valor da re­ven­da dos veí­cu­los au­to­ma­ti­za­dos siga o mesmo ca­mi­nho dos ve­í­cu­los au­to­má­ti­cos, com me­no­res va­lo­res de re­ven­da. Es­sa ten­dên­cia deve-se ao custo da ma­nu­ten­ção ser maior quando com­pa­ra­dos com as trans­mis­sões ma­nu­ais.

  • Custo da manutenção;
  • Embora a pla­ta­for­ma das trans­mis­sões au­to­ma­ti­za­das se­ja cons­tru­ti­va­men­te si­mi­lar à das trans­mis­sões ma­nu­a­is, os com­po­nen­tes e­le­trô­ni­cos en­vol­vi­dos, as­sim como a sua com­ple­xi­da­de, de­man­dam custo de ma­nu­ten­ção maior.

Esses ar­gu­men­tos são for­tes o su­fi­ci­en­te pa­ra de­fi­ni­rem a ten­dên­cia mun­di­al a­tu­al dos pro­du­to­res de ve­í­cu­los mé­di­os e pe­sa­dos, como Volvo, Daimler, MAN e Na­vis­tar, entre outros. No Brasil a lista de fa­bri­can­tes é grande:

Foto transmissão automatizada Eaton MHD
Figura 08 - Transmissão Automatizada Eaton MHD
Ford TorqShift
Foto transmissão automatizada Eaton HD
Figura 09 - Transmissão Automatizada Eaton HD
Ford TorqShift/International 9800i
Foto transmissão automatizada ZF AS Tronic
Figura 10 - Transmissão Automatizada ZF AS-Tronic
Iveco Stralis / MAN TGX
Foto transmissão automatizada ZF AS-Tronic Lite
Figura 11 - Transmissão Automatizada ZF AS-Tronic Lite
MAN Delivery 13160
Foto transmissão automatizada Mercedes Benz PowerShift
Figura 12 - Transmissão Automatizada Mercedes Benz PowerShift
Mercedes Benz Axor e Actros
Foto transmissão automatizada Scania Opticruise
Figura 13 - Transmissão Automatizada Scania Opticruise
Scania Opticruise
Foto transmissão automatizada Volvo IShift
Figura 14 - Transmissão Automatizada Volvo IShift
Volvo IShift

Fontes:

Sigsigmatas by Fco