GRA1040 - Tecnologias veiculares (Apostila 4)

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TECNOLOGIAS VEICULARESTECNOLOGIAS VEICULARES
TRANSMISSÃO,TRANSMISSÃO,
BATERIAS EBATERIAS E
EMBREAGENSEMBREAGENS
Au to r ( a ) : M e . Fe l i p e D e l a p r i a D i a s d o s S a n to s
R ev i s o r : F l av i o N u m a t a J u n i o r
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Introdução
Olá, caro(a) estudante! Seja bem-vindo(a) a este ciclo de estudos. Neste
material, abordaremos temas relacionados à transmissão veicular e
apresentaremos a diferença entre transmissão manual, automática e
automatizada. Discutiremos, ainda, os principais componentes que fazem
parte desse tipo de sistema, bem como estudaremos sinais de possíveis
falhas desses elementos. Na sequência, será dado um foco maior ao sistema
de embreagem por transmissão mecânica, uma vez que é a tecnologia mais
popular atualmente. Em um próximo momento, discutiremos a tração nas
quatro rodas e veremos os componentes que fazem parte desse sistema e as
respectivas classi�cações. Para �nalizar nosso estudo, realizaremos uma
discussão a respeito dos veículos elétricos, quando estudaremos os modelos
de veículos elétricos/híbridos mais comuns, algumas das principais
vantagens deles, bem como entenderemos quais as necessidades, em
questão de infraestrutura, para as quais devemos estar preparados com
tecnologia, em grande proporção.
Bons estudos!
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Você já estudou os tipos de transmissões utilizadas em veículos? Vamos lá?
A transmissão veicular está relacionada com uma série de elementos que
têm como objetivo principal a transmissão de energia do motor às rodas.
Como funções secundárias do sistema de transmissão, podemos citar a
regulagem do torque, ou seja, da força que será direcionada às rodas por
meio da atuação das marchas (BOSCH, 2005).
Quando falamos de motores de transmissão, podemos abranger diferentes
modelos, com alterações de alguns elementos entre um e outros.
A transmissão manual é o modelo mais comum encontrado nos veículos,
necessita da presença do pedal da embreagem e da alavanca de câmbio, cuja
troca deve ser realizada, manualmente, pelo condutor. A troca deve ocorrer
quando a rotação do motor atinge um valor elevado ou, ainda, quando for
necessário mais torque nas rodas. O modelo costuma ser mais barato, devido
à popularização e à menor necessidade de manutenção (BOSCH, 2005).
Já a transmissão automática apresenta a troca de marcha realizada de forma
automática e, muitas vezes, bem sútil, pouco perceptível em muitos veículos.
A transmissão automática, naturalmente, não tem pedal de embreagem
Tipos de
Transmissões
Utilizadas em
Veículos
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(GILLESPIE, 1992). Além disso, o câmbio apresenta opções diferentes na
alavanca, sendo:
1. R — Reverse — Marcha a ré do veículo.
2. P — Parking — Posição utilizada para dar a partida no carro.
3. N — Neutral — Mantém o veículo em ponto morto.
4. D — Drive — Movimenta o veículo para frente.
Temos, ainda, a transmissão automatizada, chamada, por alguns, de
transmissão sequencial. Assim como a transmissão automática, esse
modelo também não apresenta o pedal da embreagem, contudo requer a
seleção manual da marcha. Nesse caso, há a presença de um sistema
eletrônico de gerenciamento que atua no momento da troca de marcha pelo
motorista e que, automaticamente, aciona a embreagem. Como desvantagem
desse sistema, temos o maior tempo de resposta no processo de troca de
marcha (BOSCH, 2005).
Outra transmissão existente é a transmissão continuamente variável (CVT),
cuja principal diferença dos outros modelos é a ausência de engrenagens
planetárias que fazem o sincronismo para gerar a energia (marcha)
correspondente. O sistema utiliza polias com diferentes diâmetros. Como
vantagem, temos a suavidade na troca de marcha, bem como o melhor
desempenho do motor, devido à menor perda de energia pela ausência (ou
minimização) de atrito (MACEY; WARDLE, 2008).
Por �m, o último modelo de transmissão que apresentaremos é chamado de
transmissão automatizada de dupla embreagem. É o modelo mais
moderno/tecnológico dentre os sistemas citados. O processo utiliza duas
embreagens que tornam a troca de marcha, praticamente, instantânea. A
principal utilização está em carros esportivos, devido ao alto desempenho,
contudo já é possível encontrar esse sistema em carros populares (MACEY;
WARDLE, 2008). Como grande representante do modelo apresentado, temos
o câmbio DSG, lançado pela Volkswagen em 2004. Atualmente, muitas
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marcas apresentam câmbios com o mesmo princípio do câmbio DSG.
Vejamos, a seguir.
PDK (Porsche).
PowerShift (Ford).
TCT (Fiat).
StepTronic (BMW).
DSG (VW e Audi).
SpeedShift (Mercedes).
Você, certamente, deve imaginar que a transmissão dos carros ocorre por
meio de diferentes elementos, correto? Por esse motivo e diante de tudo que
foi apresentado, não podemos deixar de comentar os principais
componentes de transmissão e as respectivas funções. Veja, a seguir, alguns
deles.
Embreagem
Este elemento será o primeiro que discutiremos, pois é, possivelmente, o
primeiro elemento em que pensamos quando falamos em sistemas de
transmissão. De forma bastante simpli�cada, podemos dizer que a
embreagem nada mais é do que dois discos que são pressionados um contra
o outro. Um desses discos deve estar conectado ao motor enquanto o outro
está conectado com os demais elementos de transmissão (TYLER, 2012).
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Fonte: phantom1311 /
123RF.
A liberação do pedal provoca o retorno para a posição estacionária e permite
que os pneus voltem a receber movimento do motor.
Conversor de torque
Este elemento substitui a embreagem em carros cuja transmissão ocorre de
forma automática. O conversor de torque também pode ser chamado de
conversor hidrodinâmico de torque ou mesmo de embreagem hidráulica. O
equipamento funciona como um sensor mecânico realizando a desconexão
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do motor de câmbio quando este encontra-se parado, realizando o
travamento do carro e impedindo possíveis movimentos (TYLER, 2012).
Caixa de câmbio
Este componente, como o próprio nome sugere, assume um formato
semelhante a uma caixa na qual são localizadas as engrenagens ou polias
que fazem a troca da marcha do automóvel. No caso de sistemas de
transmissão manual, a caixa de câmbio, também, guarda a alavanca de
câmbio. Outra função importante da caixa de câmbio é a in�uência na
mudança da relação entre torque e velocidade transferida às rodas. Neste
caso, quanto maior for o torque requisitado, menor será a velocidade gerada
na saída da caixa de câmbio. Por �m, outra função que vale destacar é a
alteração do sentido da rotação que vem do motor. O sentido alterado implica
que a ré está engatada (TYLER, 2012).
Diferencial
Neste caso, estamos tratando de um conjunto de engrenagens que são
responsáveis pela distribuição da potência do motor entre as rodas. É um
sistema complexo e importante para os automóveis. O sistema diferencial
garante, em situações de curvas, por exemplo, que a distribuição ocorra de
forma desigual entre as rodas, para equilibrar o giro, que tambémacontece
em velocidade diferente. Por exemplo, em uma curva para a direita, as rodas
da esquerda percorrerão maior distância, tendo, portanto, que girar mais
rápido para garantir o total equilíbrio do carro (BOSCH, 2005).
Vale destacar que veículos que têm tração nas quatro rodas apresentarão
uma função conhecida como bloqueio diferencial. Quando essa função é
acionada, o torque gerado pelo motor será distribuído de forma igualitária
entre todas as rodas. Se não houvesse esse bloqueio, em casos de uma roda
perder o contato com o solo, somente ele giraria, o que não seria útil,
principalmente, para casos de off-road (BOSCH, 2005).
Semieixos
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Este componente apresenta a função de transmitir, para as rodas do
automóvel, o movimento que surge no diferencial. Os semieixos, em caso de
tração dianteira, serão os homocinéticos (presentes em cada roda). Em caso
de automóveis com tração traseira, devem ser utilizados os semieixos rígidos
(BOSCH, 2005).
Eixo cardan
Para veículos que têm tração traseira e o motor localizado na parte dianteira
ou, ainda, para veículos com tração nas quatro rodas, utiliza-se uma conexão
entre a caixa de câmbio e o diferencial. A conexão é realizada por meio do
eixo cardan, que consiste em um tubo fabricado a partir de material metálico
e com forquilhas nas pontas. Uma das extremidades deverá ser conectada à
caixa de câmbio, enquanto a outra deverá ser conectada ao diferencial
(TYLER, 2012).
Uma vez que discutimos os principais componentes que formam o sistema
de transmissão, vamos entender um pouco mais da relação entre o conjunto.
Para isso, iremos considerar um câmbio manual de cinco marchas em um
carro com tração e motor frontal. Começamos imaginando o carro sendo
ligado e teremos, então, as etapas a seguir.
Seleção das marchas
Quando entramos em um carro e damos partida, a primeira ação deve ser a
de posicionar a alavanca de câmbio na posição correta da marcha: ponto
morto, primeira marcha, segunda marcha e assim por diante. O engate da
marcha se inicia a partir do acionamento do pedal de embreagem, que
interrompe a conexão entre o motor e os demais componentes. A caixa de
câmbio, na qual são armazenadas as engrenagens, nos permitirá controlar a
rotação e o torque que deverão ser direcionados às rodas. As diferentes
engrenagens permitem diferentes velocidades. Uma engrenagem grande
associada a um pequeno disco dos pedais resultará em uma menor
velocidade. Ao acionar a embreagem, engatando a primeira marcha, uma
grande força estará sendo direcionada ao veículo, necessária para remover
ele da inércia. Ao trocar de marcha, a conexão é cortada e, ao soltar o pedal
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da embreagem, a força gerada pelo motor estará disponível, novamente, para
as rodas, e assim sucessivamente (TYLER, 2012).
Transferência da potência
Uma vez que realizamos a seleção da marcha, o elemento que terá in�uência
será o diferencial. Convencionalmente, esse elemento é conectado à caixa de
câmbio e é responsável por dividir a força do motor entre as rodas. Vale
lembrar que a divisão pode não ocorrer de forma igualitária (MACEY;
WARDLE, 2008).
Movimentação das rodas
Uma vez que a potência está dividida, essa força será direcionada ao
semieixo, que, por sua vez, está conectado às rodas, que, de fato, permitem a
movimentação do motor. Com o carro em movimento, você poderá engatar
outra marcha, aumentando a velocidade do automóvel e reiniciando todo o
ciclo apresentado até o momento. Vale destacar a in�uência dos eixos no
movimento comentado. Uma vez que os eixos se desgastam, devido a atrito e
aquecimento, eles poderão prejudicar outros elementos do sistema de
transmissão (MACEY; WARDLE, 2008).
Foi explicado que os semieixos podem apresentar problemas e prejudicar
todo o sistema, contudo outros elementos também podem ter problemas e
indicativos de falha. Por esse motivo, é fundamental conhecer os principais
sinais de desgaste em um sistema de transmissão, conforme veremos a
seguir.
Marcha arranhando: você, provavelmente, já ouviu o barulho da marcha sendo
arranhada, quando estava trocando de marcha. Esse barulho signi�ca que as
engrenagens, presentes na caixa de câmbio, não estão em perfeito
alinhamento, podendo resultar na quebra dos dentes e na falha do sistema.
Di�culdade em ladeira: você deve lembrar que a embreagem funciona com
dois discos sendo pressionados um contra o outro, correto? Esse atrito
provoca a elevação da temperatura e, consequentemente, o desgaste do
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disco. Quando isso ocorrer, teremos a perda de capacidade na transmissão
de potência do motor à caixa de câmbio, provocando a “patinação” do
conjunto de embreagem.
Embreagem muito alta: você deve imaginar que o ideal da movimentação de
um automóvel é que a ação ocorra quando o pedal da embreagem estiver no
meio do percurso. Em situações em que temos o desgaste do sistema, a
embreagem começará a necessitar de uma altura cada vez mais próxima do
�m de curso de alta da embreagem para realizar a movimentação.
Marcha escapando: você consegue imaginar o perigo de ter uma marcha
escapando? Para que essa situação ocorra, é necessário que as molas, que
mantêm as marchas engatadas, apresentem algum problema. As molas
podem apresentar problemas de lubri�cação, quebra ou trincamento, devido à
manutenção incorreta ou à direção imprudente do motorista, dentre outras
possibilidades. É uma situação perigosa e, normalmente, ocorre em uma das
marchas do veículo.
Di�culdade para engatar marcha: você, provavelmente, sabe que a troca de
marcha que ocorre em um carro acontece de forma suave, sem a
necessidade de aplicação de grandes esforços. Contudo, se houver a
necessidade de forçar o engate da marcha, deveremos nos atentar a alguns
fatores, como o �uido da embreagem, que pode estar baixo, ou, ainda, o
sistema de acionamento, que pode apresentar algum tipo de folga ou
desgaste. Além disso, pode haver problemas mecânicos relacionados com o
desgaste das pastilhas.
Vazamento: você já deve saber que vazamento de óleo/lubri�cantes não é
bom para nenhum sistema. Vazamentos de óleos ou �uidos refrigerantes
podem ocorrer por dani�cação dos tubos ou utilização do �uido incorreto. A
situação apresenta como consequência a falta de lubri�cação, aumentando
atrito e calor e gerando estragos no sistema. É importante que o nível de óleo
do sistema seja sempre veri�cado, para evitar vazamentos prematuros e
possíveis danos no sistema.
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Ruído em curva: você já passou pela situação de entrar em uma curva e ouvir
um ruído originado do sistema de transmissão? Esse barulho pode ter
diversas origens, e uma das mais comuns é no desgaste do semieixo nas
juntas. O componente em questão é responsável pela absorção de grande
quantidade de energia de impacto, e se não houver lubri�cação adequada,
então, a chance de resultar em falha é grande.
Outras falhas também podem ser citadas, como anel sincronizado que
provoca barulhos ao pisar no pedal ou, ainda, pedal da embreagem mais duro,
necessitando de maior esforço para acionamento, resultado de desgaste
natural ou forçado.
Conhecimento
Teste seus Conhecimentos
(Atividade não pontuada)
Diversos são os componentes que estruturam um sistema de transmissão,
seja ele do tipo automatizado de dupla embreagem, continuamente variável
ou automatizado. Dentre os elementos que compõem o sistema, podemos
citar: embreagem, conversor de torque, caixa de câmbio, diferencial, eixo
cardan, semieixos, dentre outros.
A respeito dotema abordado e considerando seu conhecimento a respeito
dos elementos que realizam a transmissão de um sistema, leia as
a�rmações a seguir e assinale a correta.
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a) Diferencial: o sistema em questão realiza a distribuição de força de
forma igual entre as rodas de um automóvel, seja para um veículo de
tração dianteira, traseira ou nas quatro rodas.
b) Semieixo: tem a função de realizar a transmissão do motor ao
diferencial. Apresentam a classi�cação do semieixo rígido para
veículos com tração dianteira.
c) Eixo cardan: é um eixo que realiza a conexão entre o diferencial e o
conversor de torque. O eixo cardan é fabricado a partir de material
metálico com forquilhas nas pontas.
d) Embreagem: são dois discos que se atritam entre si. Ambos os
discos são conectados ao motor, para receber a força e realizar a
distribuição entre os outros elementos do sistema.
e) Conversor de torque: este elemento substitui a embreagem em
carros cuja transmissão ocorre de forma automática. O conversor de
torque também pode ser chamado de conversor hidrodinâmico de
torque.
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Agora, vamos estudar sobre o sistema de embreagem para transmissão
mecânica. O sistema de embreagem é só uma parte de todo o sistema de
transmissão. A criação dele possibilitou chegarmos a tecnologias que
resultaram nos automóveis que temos atualmente. O sistema permite que um
motor de combustão continue funcionando mesmo em situações de paradas
do automóvel, sem perder, por exemplo, temperatura de trabalho e sem haver
a necessidade de realizar a partida novamente.
Comumente, escutamos que a mudança de marcha exige que a embreagem
seja acionada. O desacoplamento do disco do volante do motor, que provoca
a desconexão com a caixa de câmbio, é consequência do acionamento da
embreagem. Para que possamos entender melhor, vamos entrar em pontos
mais especí�cos da etapa de funcionamento.
Sistema de
Embreagem para
Transmissão
Mecânica
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Quando falamos de transmissão via embreagem, estamos falando de um
conjunto de componentes, e, por esse motivo, o termo mais correto seria
“sistema de embreagem”. Vejamos a seguir.
Conjunto de embreagem
O giro ocorre conforme o giro do volante do motor. O conjunto de embreagem
é �xado, por meio de parafusos, ao volante do motor, logo, o giro acontece de
forma simultânea. Na situação em que o pedal esteja em repouso e não haja
marchas engatadas, os dois sistemas (câmbio e embreagem) estarão em
repouso (SANTOS, 2006).
Pedal
É acionado pelo condutor e provoca o acionamento de um sistema mecânico,
envolvendo cabos de aço, ou de um sistema hidráulico, envolvendo �uido. O
acionamento do sistema, independentemente de qual for, realiza a
transferência da pressão inserida pelo pé do condutor para um cilindro
auxiliar (BOSCH, 2005).
Cilindro auxiliar
Como o próprio nome sugere, é responsável por auxiliar a movimentação da
alavanca do câmbio com o garfo da embreagem, realizando o empurramento
do rolamento de apoio contra uma mola conhecida como diafragma do platô
(SANTOS, 2006).
Mola diafragma do platô
A mola é responsável pelo afastamento do disco de embreagem, em alguns
poucos milímetros, do volante do motor, provocando o desacoplamento entre
eles. É necessário que a mola realize um movimento semelhante ao de uma
alavanca, pressionando, no centro, e erguendo as extremidades, para que o
disco seja puxado (SANTOS, 2006).
Disco da embreagem para de girar
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Uma vez que o disco é puxado, ele irá parar de girar, devido ao
desacoplamento gerado. O desacoplamento provoca a perda de contato e,
portanto, a perda de fricção com o volante do motor. Como consequência,
outro elemento que para de trabalhar é a caixa de câmbio, uma vez que o eixo
piloto, responsável pela transferência da força, está conectado ao disco
(SANTOS, 2006).
Marcha trocada
Uma vez que o carro não está transmitindo força para as rodas, a alavanca
poderá ser movimentada, provocando a troca de marchas, resultando na
troca suave de uma marcha para outra, sem problemas com desgaste
excessivo das engrenagens da caixa de câmbio (SANTOS, 2006).
Pedal retorna à posição de repouso
Após a troca de marcha, é necessário que o motorista pare de pressionar o
pedal da embreagem, aliviando toda a pressão imposta sobre a mola
diafragma. Por �m, todo o ciclo pode ocorrer, novamente, em uma nova troca
de marcha (TYLER, 2012).
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Após um intenso estudo a respeito do funcionamento do sistema de
embreagem, vamos nos aprofundar nas peças que compõem o sistema.
Volante do motor
Este elemento consiste em uma engrenagem no formato de um disco
dentado, é fabricado, normalmente, a partir de metal fundido e apresenta
peso elevado. O volante deve ser conectado à extremidade do virabrequim,
juntamente com o motor. O acessório exerce duas forças primordiais: uma
força para redução das vibrações provocadas por movimentações irregulares
dos pistões e outra força relacionada à transferência de força para a
embreagem (TYLER, 2012).
Todo o conceito apresentado resulta em um elemento de grande inércia, para
que seja possível manter o virabrequim com alto nível de estabilidade, bem
como para garantir que o contato com o disco da embreagem não provoque
perda de giro (rotação) do motor. A Figura 4.1 apresenta a ilustração de um
volante do motor.
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Figura 4.1 — Volante do motor
Fonte: josemperal / 123RF.
#PraCegoVer: a imagem apresenta um volante de motor. Este elemento
apresenta o formato de um disco fabricado de material metálico. O disco
apresenta ao longo de toda sua lateral dentes, formando uma engrenagem de
dentes retos. O centro do disco apresenta um furo para encaixe de eixo e furos ao
redor para parafuso e �xação.
Platô de embreagem
O sistema de platô consiste em um conjunto de elementos, dentre os quais
podemos citar (TYLER, 2012):
mola diafragma;
carcaça;
placa de pressão.
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O conjunto é responsável por realizar o armazenamento do disco de
embreagem, bem como por pressioná-lo contra a parede do volante do motor.
Uma vez que os elementos estejam todos unidos (volante e platô), por
consequência, o giro acontece de forma simultânea. Contudo o platô é o
elemento que permite a realização da “desembreagem”, conforme já
estudado. A Figura 4.2 apresenta o conjunto disco-platô-rolamento, no qual é
possível observar a união dos elementos.
Disco de embreagem
Este elemento é um dos principais componentes do sistema de embreagem.
É o disco de embreagem o grande responsável por realizar toda a conexão
física entre a caixa de câmbio e o motor. Como o próprio nome sugere, é um
disco circular de metal com revestimento na borda, conhecido como
guarnição. A guarnição é, normalmente, fabricada a partir de algum metal
com características abrasivas, que são úteis em situações de atrito com o
platô, em um dos lados, e com o volante, no outro lado (BOSCH, 2005).
Outra função importante dos discos de embreagem é a redução dos ruídos e
da vibração do sistema. A Figura 4.2 ilustra a posição do disco.
Rolamento de apoio
O elemento conhecidocomo “rolamento de apoio” ou, ainda, como “colar de
embreagem” é responsável por pressionar a mola diafragma por meio do
deslizamento que ocorre sobre o eixo piloto. O rolamento é responsável,
ainda, pela redução da força do impacto entre as peças, uma vez que o platô
está em giro quando o pedal é acionado (BOSCH, 2005).
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Figura 4.2 — Disco, platô e rolamento
Fonte: Gregori (2016, p. 19).
#PraCegoVer: a imagem apresenta um conjunto com três elementos: sendo o
primeiro, localizado à esquerda, um disco de embreagem. O segundo, localizado
no centro, um platô de embreagem e o terceiro, localizado ao lado direito, um
rolamento. O disco de embreagem apresenta um formato de anel. O anel contém
vários furos para �xação de parafuso, o furo central (interno) do disco apresenta
espaço su�ciente para encaixe de outros elementos. O platô de embreagem
apresenta formato de disco com uma geometria mais robusta. Seu furo central
deve ser próximo ao tamanho do rolamento que estará conectado. O rolamento é
um elemento de máquina também em formato de anel e com espessura
considerável para redução de vibração.
Garfo da embreagem
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Recebe este nome pois se assemelha ao formato de garfo. Funciona como
um braço que, quando acionado, é responsável por movimentar o rolamento
de apoio em direção à mola diafragma. É uma das peças que mais sofrem
com desgaste e atrito, portanto é necessário ter bastante atenção durante os
períodos de manutenção e revisão dela, substituindo-a sempre que
necessário (QUALIDADE…, 2019).
Conhecimento
Teste seus Conhecimentos
(Atividade não pontuada)
O sistema de embreagem é uma parte bem complexa do sistema de
transmissão mecânica. Envolve diversos elementos, que devem atuar em
perfeita sincronia para garantir conforto, segurança e ergonomia para os
usuários. O sistema é acionado quando o condutor pisa no pedal da
embreagem, e, a partir desse momento, uma série de processos internos
ocorre, de forma quase que instantânea, possibilitando a troca de marcha.
A respeito do tema abordado e considerando seu conhecimento a respeito
dos elementos que realizam a transmissão mecânica em um sistema de
embreagem, assinale a alternativa correta.
a) Pedal: é acionado pelo cilindro auxiliar, pode envolver cabos de
aço ou sistemas hidráulicos. É responsável pela transmissão de
movimento entre o volante e a roda.
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b) Cilindro auxiliar: responsável por auxiliar a movimentação da mola
diafragma do platô com o garfo da embreagem. É necessário que a
mola seja comprimida.
c) Mola diafragma do platô: é responsável por realizar o afastamento
do cilindro auxiliar, em poucos milímetros, do volante do motor.
d) Virabrequim: o funcionamento dele ocorre a partir do
acionamento da embreagem, que, por meio da transmissão de força,
realiza a movimentação do virabrequim.
e) Disco da embreagem: quando o funcionamento dele é
interrompido, tem como consequência o interrompimento do
trabalho caixa de câmbio.
Agora, vamos estudar diferencial e tração nas quatro rodas. A tração nas
quatro rodas é, popularmente, conhecida por nós brasileiros como tração 4x4
(tração quatro por quatro). Em países de língua inglesa, é comumente
chamada de “All-wheel drive” (SANTOS, 2006).
Diferencial e Tração
nas Quatro Rodas
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O sistema apresentado tem como um dos principais objetivos a distribuição
da força nas rodas, garantindo, consequentemente, melhor aderência ao solo.
Os veículos 4x4 podem ser categorizados da seguinte forma (MACEY;
WARDLE, 2008):
4x4 full-time;
4x4 part-time.
O sistema full-time, como o próprio nome sugere, oferece tração o tempo
todo, ou seja, a funcionalidade está sempre ativa, e esse tipo de veículo
necessita da presença de um diferencial central. Esse elemento deve realizar
a compensação da diferença de velocidade que ocorre entre as rodas
traseiras e frontais. Como exemplos de automóveis que recebem esse tipo de
tração, podemos citar o modelo X1 da BMW e a Land Rover Defender
(MACEY; WARDLE, 2008).
Em contrapartida, o sistema 4x4 part-time é conhecido pela ausência do
diferencial central, apresentando, apenas, uma caixa de transferência.
Veículos como S10 (Chevrolet) e Ranger (Ford) têm esse sistema, no qual a
funcionalidade da tração 4x4 deve ser ativada em momento oportuno
(MACEY; WARDLE, 2008).
É comum encontrarmos, em veículos que possuem esse sistema, a presença
da “roda livre” com acionamento automático. O acionamento ocorre de forma
O sistema mais comum entre ambos os citados é o part-time,
que se encontra presente em muitos veículos do tipo off-road.
 
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mecânica, por catraca ou vácuo. A forma mecânica, bastante usual, deve ser
acionada por travas pelo próprio motorista.
O sistema requer alguns cuidados em relação ao seu uso. Por exemplo, em
situações de curva, em que os eixos dianteiros e traseiros apresentam
diferentes velocidades, é recomendado que não seja utilizado o sistema 4x4,
pois o uso, em solo de alta aderência, pode dani�car, de forma severa, os
componentes de transmissão. Como forma de resolver esse problema,
modelos de veículos mais modernos, como os da Mitsubishi (Pajero TR4, por
exemplo), vêm inserindo um moderno sistema de caixa de transferência,
proporcionando maior versatilidade ao uso da tração.
Outra característica do sistema 4x4 part-time se refere a um mecanismo que
realiza a multiplicação do torque. Esse mecanismo está presente na caixa de
transferência e apresenta a funcionalidade de realizar a multiplicação da
força gerada pelo motor, facilitando a superação de obstáculos, como rampas
e inclinações acentuadas.
REFLITA
Dentro da categoria de carros 4x4, temos
algumas possibilidades, que o consumidor deve
procurar para entender qual se adequa mais à
necessidade dele. As picapes, por exemplo,
apresentam espaço e oferecem força na tração.
Os SUVs (Sport Utility Vehicles — Veículos
Utilitários Esportivos) compactos estilo jipes são
projetados para encarar off-roads mais
extremos, com estrutura mais robusta e menos
conforto em relação ao espaço. Os SUVs mais
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Carros como o modelo Grand Cherokee (Jeep) apresentam um sistema
automático chamado de Quadra-Trac. Esse sistema nada mais é do que uma
caixa de transferência que contém um diferencial central de acoplamento
viscoso; neste caso, ao contrário do que se costuma usar, utiliza-se silicone, e
não óleo. O elevado calor provocado pelo atrito provoca a redução da
viscosidade do óleo, situação que não ocorre com o silicone.
Um sistema parecido com o citado é o sistema que a EcoSport 4WD (Ford)
apresenta, contudo, em condições estáveis, a tração ocorre nas rodas
dianteiras.
praticar
Vamos Praticar
Quando vamos comprar um carro, iremos nos deparar com as seguintes
opções: carros com tração traseira, dianteira ou nas quatro rodas (4x4). A
escolha deve ser feita com base em custos e necessidade de uso do veículo.
tradicionais (porte médio) oferecem mais
espaço e tecnologia, indicados para aventuras e
trilhas. Portanto, é importante que, tanto na
aquisição quanto na execução do projeto de um
automóvel, seja levada em conta a �nalidade de
projeção, provocando uma análise crítica em
relação às característicasdo motor.
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Por exemplo, se o intuito é fazer trilhas e passar por grandes aventuras, não
é o ideal utilizar um carro com tração apenas dianteira.
A partir do tema proposto, preencha as três lacunas da imagem a seguir,
apresentando qual situação corresponde a tração dianteira, tração nas
quatro rodas e tração traseira. Na sequência, explique o motivo de sua
resposta.
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Figura — Comparação entre diferentes possibilidades de tração
Fonte: Adaptada de simplyamazing / 123RF.
#PraCegoVer: a imagem apresenta a vista inferior de um carro onde é
apresentado características que de�nem se um veículo apresenta tração
apenas dianteira, apenas traseira ou nas 4 rodas. A primeira imagem
(mais a esquerda) é apresentada às 4 rodas, o motor frontal e um
destaque com o com a ligação das rodas dianteiras. A segunda imagem,
central, é apresentada às quatro rodas, o motor, e a conexão destacada
entre o motor e as rodas frontais bem como a conexão entre o motor e
as rodas traseiras por meio do eixo cardan. Por �m, a imagem mais à
direita apresenta as quatro rodas e o motor com destaque apenas na
ligação entre motor e eixo traseiro por meio do eixo cardan.
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Você já ouviu falar em fundamentos dos veículos elétricos? Vamos estudar
sobre esse tema? Os veículos elétricos apresentam uma tecnologia
relativamente nova e que está começando a se popularizar pelo mundo.
Dessa forma, é importante que haja um estudo aprofundado para entender as
necessidades de melhoria, bem como entender o que pode ser feito para
impulsionar o consumo dela.
Tratando do Brasil, especi�camente, temos diversas ações que podem e vêm
sendo realizadas para impulsionar o consumo e a fabricação. Por exemplo,
têm-se questões de facilidade de licenciamento para empresas nacionais
produzirem componentes de veículos elétricos; fusões ou aquisições de
empresas para investimento no ramo; e barateamento de custos logísticos
para a aquisição de componentes.
Mas, a�nal, o que são os veículos elétricos e o que os de�ne? Esta classe de
automóveis, conhecida em países de língua inglesa como electric vehicle,
apresenta propulsão realizada por um, ou mais de um, motor elétrico. A
utilização deles vai desde condução de pessoas e objetos pequenos até a
movimentação de grandes cargas, assim como os veículos convencionais.
Como você já deve ter percebido, a grande diferença em relação aos
automóveis convencionais é que os elétricos apresentam um sistema de
propulsão elétrica.
Fundamentos
sobre Veículos
Elétricos
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Fonte: zinkevych /
123RF.
Mas e os veículos híbridos? Estes utilizam, ao menos, duas fontes de
potência para garantir a produção de energia e, por consequência, o
movimento. Os carros híbridos apresentam um motor a combustão e um
motor elétrico. Dessa forma, alguns especialistas categorizam os automóveis
híbridos como uma subdivisão dos automóveis elétricos, uma vez que a
tração também pode ocorrer por meio da energia elétrica.
Tipos de Baterias Utilizadas
Os motores elétricos utilizam energia química, que se armazena nas baterias recarregáveis e
que, mais tarde, pode ser convertida em energia elétrica que alimentará o motor, fazendo a
conversão para energia mecânica e realizando a movimentação.
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Uma vez que a tecnologia vai avançando, novos modelos de bateria vão
surgindo no mercado para suprir diferentes necessidades. No princípio,
carros elétricos comportavam, apenas, modelos populares, com poucas
horas de duração, atingindo um pequeno público. Com o passar do tempo,
novos públicos foram sendo agregados devido a novas tecnologias. Vejamos,
a seguir, alguns dos principais tipos de carros elétricos e características de
suas respectivas baterias segundo Santos (2020).
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#PraCegoVer: o infográ�co estático apresenta, ao centro, o título “Tipos de carros
elétricos”. Ao redor, há outros cinco círculos, com seus respectivos títulos e
de�nições. O primeiro círculo, intitulado “Plug-in Electric Vehicle (PEV)”, apresenta
a de�nição “tipo de veículo que pode utilizar duas diferentes categorias de
bateria: Battery Electric Vehicle (BEV) e Plug-in Hybrid Electric Vehicle (PHEV).
Nesse caso, a bateria, carregada por eletricidade, deve ser originada de uma
tomada conectada à rede elétrica”. O segundo círculo, intitulado “Hybrid Electric
Vehicle (HEV ou FHEV)”, apresenta o texto “esse modelo é utilizado tanto em
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motores à combustão interna quanto em motores elétricos. Nesse caso, os
motores à combustão são utilizados para propulsionar o veículo, apenas. Logo
em seguida, cabe ao motor elétrico mover o veículo. Esse modelo, ao contrário do
anterior, não pode ser carregado na rede elétrica”. O terceiro círculo, intitulado
“Plug-in Hybrid Electric Vehicle (PHEV)”, apresenta o texto “esse veículo é
movimentado, de forma simultânea, por um motor à combustão interno e um
motor elétrico. Ambos os sistemas funcionam em paralelo, para garantir mais
potência e autonomia ao sistema do veículo”. O quarto círculo, intitulado
“Extended Range Electric Vehicle (EREV)”, contém o texto “esse veículo apresenta
longo alcance, sendo ideal para viagens distantes. O sistema apresenta um
extensor de autonomia que inicia seu trabalho com a energia do motor elétrico e,
quando esgotado, troca, automaticamente, para a energia do motor à combustão
interna”. O quinto círculo, intitulado “Fuel Cell Vehicle (FCV)”, apresenta o texto
“esse veículo, 100% elétrico, realiza a conversão de energia química oriunda do
hidrogênio, por exemplo, em energia elétrica. Ao contrário dos outros modelos,
não apresenta combustão interna”.
Infraestrutura para Receber os Veículos
na Cidade
Para que as cidades sejam capazes de receber grande quantidade de
veículos elétricos e/ou híbridos, elas devem ter uma infraestrutura adequada.
Santos (2020) descreve algumas das infraestruturas necessárias. Vejamos, a
seguir.
Aumento da oferta de energia
Uma vez que tivermos a popularização dos veículos elétricos, a demanda por
energia também irá aumentar, sendo necessário investimento em
infraestrutura tanto na geração quanto na distribuição de energia para suprir
o uso. Caso esse cenário se torne realidade, então, provavelmente, teremos
um aumento de demanda por empregos em setores de energia renováveis e
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pouco poluentes. Além disso, será necessário, também, implantar pontos de
recargas de bateria nas cidades. Esse assunto irá requerer grande
investimento para �ação, equipamentos e utilização.
Limitação da oferta de lítio
O desempenho das baterias à base de lítio necessita de otimização ainda. O
lítio é um recurso �nito extraído da natureza. Um possível crescimento do
consumo acarretará maior preço no mercado internacional. Países como
Argentina, Austrália, Zimbábue e Chile são os atuais maiores produtores
desse minério.
Logística de produção
Expandindo um pouco o campo de limitação das cidades e apresentandopontos de melhoria/otimização, de forma mais geral, temos tópicos
relacionados ao uso das baterias de lítio, que é um problema, devido às
limitações. O processo de produção em cadeia logística ainda é pouco
e�ciente, pois, como não há certeza de qual bateria será produzida em larga
escala no futuro, as montadoras não apresentam competitividade
signi�cativa, devido a problemas de transporte de insumo e matéria-prima até
o centro de distribuição.
Reciclagem das baterias
Seguindo o mesmo raciocínio do item anterior, discutiremos, aqui, um ponto
que vai além da infraestrutura das cidades. Não há, no mundo, muitas
empresas que realizam a reciclagem correta de baterias fabricadas a partir
do lítio ou de outros metais raros, como disprósio, lantânio, neodímio e
praseodímio. As baterias utilizadas em carros elétricos, normalmente,
apresentam a vida útil entre oito a dez anos (em média). Outro fato
importante a ser comentado é sobre a questão de padronização de
reciclagem, que ainda não existe. Empresas como Toyota vêm investindo em
grandes programas de coleta de baterias, principalmente a bateria do modelo
Prius, o carro híbrido mais vendido do mundo. A Nissan, também, vem
investindo em parcerias e programas relacionados ao assunto. Em 2018, por
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exemplo, a Sumitomo Corporation, em parceria com a Nissan, inaugurou, no
Japão, uma indústria de reciclagem de baterias de veículos elétricos.
praticar
Vamos Praticar
Diversas marcas vêm investindo em tecnologias para carros elétricos e
híbridos, por entenderem que é a tecnologia do futuro. Diferentes modelos
vêm sendo testados e estudados para buscar o ponto ótimo entre e�ciência
e custo. Existem, atualmente, no mercado, aqueles carros que são
puramente elétricos; outros que necessitam do acionamento do motor de
combustão interna; outros que apresentam ambos os motores trabalhando
de forma simultânea e assim por diante.
A partir do tema apresentado e considerando que carros do tipo Fuel Cell
Vehicle (FCV) estão entre os modelos mais populares de veículos elétricos,
busque vantagens e desvantagens de se possuir um veículo com essa
tecnologia e as apresente.
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Material
Complementar
F I L M E
É assim que funciona a embreagem |
Elton Pinheiro
Ano: 2021
Comentário: O vídeo indicado apresenta o funcionamento
do motor e da embreagem em uma motocicleta. A
animação contém todo o passo a passo, em alto nível de
detalhamento. Você perceberá que o sistema é bastante
semelhante ao sistema de carros.
Para conhecer mais sobre o assunto, acesse o vídeo
disponível em:
TRA I LER
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L I V R O
Veículos elétricos e híbridos:
fundamentos, características e
aplicações
Autor: Max Mauro Dias Santos
Editora: Érica
Capítulo: 3
Ano: 2020
ISBN: 978-85-365-3283-7
Comentário: O livro indicado apresenta um vasto estudo a
respeito dos fundamentos, das aplicações e das
características dos veículos elétricos e híbridos. No
capítulo indicado, discute-se a respeito dos principais
componentes de veículos elétricos e híbridos, bem como
são apresentados pontos importantes a respeito do motor
de combustão interna, de acoplamento mecânico, de
eletrônica de potência, de motor gerador e do sistema de
armazenamento de energia.
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Conclusão
Caro(a) estudante, chegamos ao �m da nossa jornada de estudos. Neste material,
foram abordados temas relacionados à transmissão veicular, e apresentamos e
discutimos as principais diferenças entre transmissão manual, automática e
automatizada. Discutimos, ainda, os principais componentes que fazem parte
desse tipo de sistema, bem como estudamos quais são os sinais que indicam
possíveis falhas desses sistemas. Tivemos um grande foco no sistema de
embreagem por transmissão mecânica, uma vez que é a tecnologia mais popular
atualmente.
Posteriormente, foi discutida a tração nas quatro rodas, e estudamos os
componentes que fazem parte desse sistema, bem como as respectivas
classi�cações. Para �nalizar nosso estudo, foi realizada uma discussão sobre os
veículos elétricos. Nesse momento, debatemos a respeito dos modelos de
veículos elétricos/híbridos mais comuns, bem como algumas das principais
vantagens.
Referên
cias
BOSCH, R. Manual da
tecnologia automotiva. São
Paulo: Blucher, 2005.
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É assim que funciona a
embreagem | Elton Pinheiro.
[S. l.: s. n.], 2021. 1 vídeo (20
min.). Publicado pelo canal
Future Motos. Disponível em:
https://www.youtube.com/w
atch?v=siTQOEeX2Ng.
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GREGORI, I. R. S. Trepidação em veículos equipados com embreagens a seco:
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https://fei.edu.br/~cet/tese_IvanGregori_2016.pdf. Acesso em: 15 mar. 2022.
MACEY, S.; WARDLE, G. Fundamentals of car design and packaging. Culver City:
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QUALIDADE e segurança são fundamentais. Catálogo. Ima, 2019. Disponível em:
https://ima.ind.br/wp-content/uploads/2019/08/Catalogo_IMA.pdf Acesso em: 24
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SANTOS, M. M. D. Veículos elétricos e híbridos: fundamentos, características e
aplicações. 1. ed. São Paulo: Érica, 2020. (Disponível na Minha Biblioteca).
SANTOS, W. M. Sistema de acionamento de embreagem hidráulico para
caminhões leves. 2006. Dissertação (Mestrado em Engenharia Automotiva) —
Departamento de Engenharia Automotiva, Universidade de São Paulo, São
Bernardo do Campo, 2006. Disponível em: http://automotiva-poliusp.org.br/wp-
content/uploads/2013/02/wagner_santos.pdf. Acesso em: 15 mar. 2022.
TYLER, S. Handbook of vehicle and automobile engine technologies. Nova Iorque:
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https://ima.ind.br/wp-content/uploads/2019/08/Catalogo_IMA.pdf
http://automotiva-poliusp.org.br/wp-content/uploads/2013/02/wagner_santos.pdf
http://automotiva-poliusp.org.br/wp-content/uploads/2013/02/wagner_santos.pdf
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