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Câmbio automático nerd

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Costuma-se dizer que câmbio automático tira boa parte da diversão em dirigir um automóvel. Mas para o nerd ele pode ser uma grande fonte de alegria. É um dispositivo complexo, genial até em alguns aspectos, e é bastante interessante observar seu funcionamento na prática.

Figura 1: Alavanca de câmbio automático típico

Sem falar no conforto (este compartilhado com os seres humanos "normais") de poder esquecer do câmbio quando queremos depositar nossa atenção noutra coisa.

Li uma vez num site sobre 4x4 que "um câmbio automático é tudo, menos automático". O escritor advogava que é um tipo completamente diferente de transmissão, com méritos e fraquezas distintos do câmbio manual, e o fato das marchas trocarem automaticamente é um detalhe irrelevante.

Acho que é uma afirmação radical demais, já que na maior parte do tempo o câmbio realmente permite ao motorista esquecer as marchas, mas concordo que ele torna o comportamento do automóvel bastante diferente, e influencia inclusive no jeito de dirigir.

O conteúdo deste artigo é baseado em experiência pessoal e principalmente em inúmeras dicas obtidas de diversos sites pela Internet. Não sou um especialista em mecânica, apenas pretendi fazer um resumo do que tenho lido a respeito, filtrando fora as lendas e informações improcedentes.

Modo de usar

De maneira geral, usar um câmbio automático é muito mais fácil que um manual. O folclore que gira em torno do CA é injustificado, e provavelmente nutre-se da vergonha que muitos já passaram ao tentar sair da loja com o primeiro carro automático, e não conseguiram tirar a alavanca da posição P (Park).

O CA "canônico" tem cinco posições na alavanca:

Todo automóvel com CA "sai andando sozinho" em D, L ou R, sem acelerar. Em piso plano, sai andando rápido até demais. O antídoto é manter o pé no freio nas manobras, e sempre pisar no freio antes de engatar marcha.

Uma vez que se acostuma com isso, é um recurso extremamente bem-vindo. Fica muito fácil manobrar o carro, pois basta controlar no freio.

Figura 2: Botões do câmbio automático

Todo CA tem um ou mais dispositivos de segurança para impedir mudanças "infelizes".

Por exemplo, a troca D-N é livre, mas a troca N-R exige apertar um botão-trava, para evitar que o motorista engate a ré sem querer. Poderia ser desastroso ir de D para R (ou para L) estando em alta velocidade.

Para tirar o câmbio de P, alguns carros impõem duas travas: pressionar o botão da manopla e também o pedal do freio. Não conseguir tirar a alavanca de P por esquecer de pisar no freio (ou por não saber que isto é necessário) é a pegadinha que a maioria dos motoristas cai ao manobrar um CA pela primeira vez.

Estas proteções são necessárias porque não há embreagem. Qualquer criança poderia mexer na alavanca de um automóvel ligado. No caso da redução de marcha, não há embreagem para dar feedback que a troca foi malfeita.

O motorista cria rápido o hábito de pisar no freio antes de mexer na alavanca, e o uso dos dispositivos de segurança acaba virando ato reflexo.

Uma pergunta que pode ter lhe ocorrido: se o câmbio é automático, para que uma posição L? A resposta curta: para usar o freio-motor. Exceto por carros mais sofisticados, o câmbio não "sabe" quando você está descendo uma serra.

A maioria dos câmbios também possui os seguintes recursos adicionais:

Seria mais consistente haver uma posição "3" para a alavanca em vez de um botão overdrive. Porém, desligar a última marcha é uma operação bastante utilizada na prática; apertar um botão é muito mais prático que mexer na alavanca. Também poupa o mecanismo da alavanca (falarei disso mais adiante).

Figura 3: Alavanca câmbio automático com Tiptronic

Num câmbio com cinco ou seis marchas (cada vez mais comuns em carros de luxo), o número de posições reduzidas fica excessivo (L, 2, 3, 4, 5). Os fabricantes têm preferido então a alavanca "Tiptronic", com mudanças "manuais".

A imagem acima/à esquerda mostra a manopla de câmbio do Golf. Há apenas as posições canônicas PRND, mais a posição S "Sport". Se a alavanca for empurrada para a direita, o câmbio torna-se "manual", permitindo reduzir a marcha em declives ou dirigir mais esportivamente. (É "manual" entre aspas porque o câmbio ainda intervém e troca marchas em situações-limite).

Dicas e conselhos

Só há dois pedais: acelerador e freio. Use apenas o pé direito para atuar um ou outro, reservando o pé esquerdo para quando for dirigir um automóvel com câmbio manual. Entre outras coisas, isto evita que você pise forte no freio por engano, no "instinto" de pisar a embreagem.

Não pressione o botão-trava para toda e qualquer mudança de marcha. Apenas quando necessário. Do contrário, você vai criar o hábito e anular o objetivo desta proteção, e acabar fazendo uma mudança "infeliz" sem querer.

Carro com câmbio automático precisa estar com a manutenção preventiva realmente em dia! Uma quebra na caixa automática custará muito mais caro para consertar. Os freios são mais exigidos, e devem ser revisados mais freqüentemente.

É mais fácil esquecer o freio de mão puxado num câmbio automático, porque você não sente o peso adicional na embreagem. Preste atenção nisso, e crie o hábito de pisar no freio, soltar o freio de mão e então engrenar.

A posição P (Park) deve ser selecionada depois do carro estar com o freio de mão puxado e conferido. Num aclive, o motorista deve tirar o pé do freio e ver se não está correndo para trás, antes de mover a alavanca de N para P.

Do contrário, a trava P pode ficar sob pressão excessiva, segurando o carro no morro, e o motorista não conseguirá tirar a alavanca desta posição. Será preciso rebocar, ou erguer uma roda motriz para aliviar a trava.

Isto também pode acontecer se o freio de mão falhar, ou não tiver sido puxado com força suficiente.

Ainda assim, use a posição P para estacionar! Não deixe o câmbio em N num aclive. É melhor passar vexame do que ver o automóvel despencar morro abaixo, fazendo vítimas no caminho.

Apesar do que alguns sites falam, o freio-motor deve sim ser utilizado com câmbio automático, do mesmo jeito que se usa com câmbio manual.

Os freios de um carro com CA são iguaizinhos aos demais, e também falham quando sobreaquecidos. Qualquer declive com mais de alguns segundos de "duração" é oportunidade para usar freio-motor.

Por outro lado, não se deve dar "reduzida" o tempo todo. Este hábito, comum em quem dirige carro manual, poupa bastante os freios, mas desgasta a caixa. Como a manutenção do CA é muito cara, a troca não vale a pena.

Mas fique tranqüilo: a caixa não vai estragar só porque você fez uma ou duas reduzidas. Estamos falando de poupar o mecanismo no muito longo prazo. Se hoje você acordou "inspirado" para dirigir esportivamente, reduza marcha quantas vezes quiser. Só não faça disso um hábito.

Se quiser "caprichar" ainda mais nesta questão, procure (desligando o overdrive ou colocando a alavanca em 2) reduzir a marcha antes de começar o declive, e não durante, pois a carga é menor.

Alguns automóveis têm CA inteligente o suficiente para reduzir marcha quando se pisa no freio. Mas a regra é o câmbio "soltar" quando se alivia o acelerador, diminuindo a RPM do motor, o que diminui o freio-motor.

A rigor, declive é a única situação que o CA precisa de "ajuda" para decidir a melhor marcha. Andando no plano ou em aclive, o CA geralmente toma decisões corretas, baseado na pressão sobre o acelerador.

Pode ser interessante desligar o overdrive, ou mesmo mudar o câmbio para 2 ou L, nas seguintes situações:

Lembrando novamente que, na maioria dos casos, a posição D com overdrive ligado faz um bom trabalho. Evite o preciosismo de ficar interferindo o tempo todo; procure pegar o jeito do CA, que é diferente do CM.

Uma outra "pegadinha" para quem vem de CM é a redução automática quando se pisa a fundo. O reflexo é aliviar o acelerador assim que a redução acontece (por medo de acelerar demais o motor) e aí a caixa sobe a marcha novamente.

A solução é habituar-se a manter o acelerador numa pressão constante, contendo o reflexo de tirar o pé quando o motor sobe de giro. Pressionar o acelerador aos poucos, sem "chutar" o pedal, e observar as reações da caixa.

Mesmo com o carro engrenado (em D ou R), é possível mantê-lo parado pisando no freio. Mas será que isto é aconselhável? Temos uma escolha de Sofia:

O desgaste da alavanca era mais grave no tempo que as caixas eram totalmente hidráulicas. Hoje em dia elas são em parte elétricas. (Novamente, estamos falando de desgaste no muito longo prazo, não é algo que vá acontecer nos primeiros anos de uso.)

Uma regra de bom senso é mudar para N quando a espera for mais longa que a de um semáforo comum.

Alguns automóveis de luxo colocam a caixa em ponto-morto quando o carro está imobilizado em D, cortando esta discussão pela raiz.

Superaquecimento do óleo da transmissão

A grande nêmesis do câmbio automático é o superaquecimento do óleo no conversor de torque. Se isto acontecer, a caixa pode sofrer sérios danos, e o conserto é caro.

Consulte o manual para saber como este problema é exibido no painel do seu automóvel. E se acontecer, pare e verifique. O procedimento padrão para esfriar o óleo da transmissão é colocar o câmbio em N e deixar o motor ligado para o óleo circular.

O aquecimento do óleo tem um folclore próprio entre usuários com algum conhecimento técnico. Depois vou explorar os aspectos técnicos deste problema.

Muita gente diz que basta subir uma serra ou morro mais comprido, mas na verdade é preciso forçar bastante (dirigir na areia, fazer off-road) para causar o problema.

Se a caixa superaquecer em uso normal, é muito provável que haja um problema oculto:

Em todo caso, o mais aconselhável é levar para a oficina.

A indicacão de superaquecimento no painel é um "aviso antecipado". Se você parar, não haverá danos à caixa e o óleo (se estava bom) não precisará ser trocado.

Se você continuar dirigindo mesmo assim, o próximo sintoma será uma "patinagem": o motor acelera mas o carro não anda muito. O óleo está ficando fino de tão quente, e não transmite direito a potência.

Neste ponto, o óleo ganha um cheiro de queimado e precisará ser trocado. É bom rezar para que a caixa não tenha sido comprometida.

Uso em off-road

Até há pouco tempo, considerava-se que câmbio automático e off-road não podiam se misturar.

Mas há cada vez mais jipes, SUVs e picapes com CA. A maioria dos usuários está feliz, e já encontramos quem diga que CA é até melhor para CM em determinadas situações de off-road.

Algumas possíveis vantagens objetivas do CA em off-road:

Possíveis desvantagens:

O principal cuidado é não abusar do conversor de torque. Como ele permite segurar o carro em subida, enfrentar ladeiras íngremes indo devagarinho etc. é fácil esquecer que este tipo de uso aquece o óleo.

O antídoto é simples: engrenar a reduzida quando possível. No mínimo absoluto, nos mesmos lugares/trechos que um câmbio manual pediria reduzida. O CA torna a reduzida mais conveniente, então pode/deve ser mais utilizada que em CM.

As relações de marcha

O câmbio automático "canônico", tal qual projetado originalmente por Howard Simpson, possui três marchas à frente e uma à ré.

Com o aumento das velocidades em rodovia, alguns carros automáticos começaram a vir com "overdrive": uma segunda caixa de mudanças que servia para "alongar" a última marcha, quando em alta velocidade.

Com o tempo, o óbvio foi feito: o overdrive foi trazido "para dentro" da caixa automática, na forma de uma quarta marcha. Por razões históricas, ela ainda é chamada de "overdrive".

Os câmbios manuais ganharam a quinta marcha na mesma época, pelo mesmo motivo.

Considerando um CA de quatro marchas, a equivalência com um câmbio manual é mais ou menos a seguinte:

A primeira marcha automática é bastante longa, mas ainda assim o automóvel não tem dificuldade em sair do lugar. Isto acontece graças ao conversor de torque.

Mas ter força não significa ser rápido. Um automóvel com CA é em geral bem mais "lerdo" por conta da primeira longa, e a grande distância entre primeira e segunda marchas.

Carros mais rápidos têm CA de cinco marchas, com relações muito semelhantes às de uma caixa manual.

Uma caixa com mais marchas também alivia o conversor de torque, que é menos exigido, esquenta menos e tudo isso redunda num consumo de combustível menor. A situação ideal é, naturalmente, um câmbio com inúmeras marchas, como o CVT.

O conversor de torque

A suavidade do câmbio automático é, em primeiro lugar, devida ao conversor de torque.

Figura 4: Conversor de torque

Este componente transmite a força motriz usando um fluído (óleo), evitando uma ligação rígida entre motor e transmissão.

Num conversor de torque (CT) instalado, a carcaça vista na imagem à direita está cheia de óleo. Ali dentro há duas peças parecidas com hélices: uma bomba de óleo (impulsionada pelo motor) e uma turbina (ligada à transmissão).

Como já deve ter ficado claro, a bomba impulsiona o óleo, que bate na turbina e faz ela girar (se o motorista não estiver pisando no freio).

Além da óbvia suavidade, o CT também tem um efeito multiplicador de torque, se a diferença de rotação entre bomba e turbina for muito grande.

Por exemplo, quando se engrena R com o automóvel parado, a turbina está a zero RPM, mas o motor na lenta (e portanto a bomba) está girando a pelo menos 700 RPM. Esta diferença é transformada em força adicional.

É por isto que o automóvel com CA sai andando fácil, mesmo sem acelerar. Também por isso a primeira marcha de um CA é bem mais longa que a primeira de um câmbio manual.

Figura 5: Corte de conversor de torque

Alguns automóveis nos anos 1940 e 1950 chegaram a abolir completamente a caixa de mudanças, usando apenas dois conversores de torque em série como transmissão. Parece lógico, não é?

Só tem um probleminha: eficiência.

O grande problema do CT é que ele não é 100% eficiente. Parte da potência do motor é desperdiçada. Leia-se: faz o óleo da caixa esquentar em vez de fazer o automóvel andar. Isto desperdiça combustível e pode fazer o óleo superaquecer.

Em particular quando a diferença de RPM entre motor e transmissão é grande (e o torque está sendo multiplicado), a eficiência é bem baixa. O caso limite é quando o motorista está segurando o automóvel no freio: 100% da potência gerada pelo motor vira calor.

O problema não é tão grave quanto parece porque

Em cima disso, a maioria dos conversores de torque modernos possuem uma embreagem de travamento (lockup clutch).

Embreagem de travamento (lockup clutch)

Esta embreagem automática, embutida dentro do conversor de torque, conecta rigidamente o motor à transmissão, como no câmbio manual.

Ela está presente em quase todos os CAs modernos. Seu objetivo é poupar combustível. Com a embreagem travada, o conversor de torque chega a 100% de eficiência, o que seria impossível usando apenas o acoplamento hidráulico.

Para evitar "trancos" típicos do câmbio manual, a embreagem só trava quando alguns requisitos são atendidos:

... ou seja, andando na rodovia em velocidade de cruzeiro, sem estar subindo morro ou ultrapassando alguém. É realmente um recurso para economizar combustível em viagem.

Quando a embreagem engaja ou destrava, o pequeno tranco lembra o de uma troca de marcha: reduz a RPM quando engata e aumenta quando desengata. Alguns usuários de CA acabam achando que seu carro tem mais que quatro marchas por conta disso.

Quando se pisa a fundo na rodovia, a caixa precisa destravar a embreagem antes de trocar de marcha. A operação toda leva quase um segundo, isto dá ao CA uma certa fama de "lerdo". Quando se precisa agilidade na ultrapassagem, é uma boa ideia desligar o botão de overdrive, antecipando a troca.

Outros tipos de transmissão automática

Transmissões com arquiteturas completamente diferentes podem ser tornadas automáticas, suaves e com eficiência superior ao CA convencional.

Um exemplo é o CVT, que permite variação contínua da relação de marcha. Neste sistema, o conversor de torque pode, em tese, travar a embreagem mais cedo, assim que o carro sair da imobilidade, e permanecer travada até o carro voltar a parar.

Projetos ainda mais radicais, como o IVT, utilizado no Toyota Prius, permite obter uma transmissão perfeitamente suave sem caixa de mudanças e sem conversor de torque.

São novidades interessantes, mas ainda precisam passar pelo crivo dos testes de longo prazo para chegar ao uso generalizado.

E é isso aí. Para explorar ainda mais como funciona o câmbio automático, veja a segunda parte deste artigo, com direito a animações e brinquedos.

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