A caixa de velocidades de um camião combina uma caixa principal com meias mudanças (split) e gama (range), o que dá muitas mudanças em frente. Na versão automatizada (AMT), as engrenagens são as da caixa manual, mas desembraiar e engrenar ficam a cargo de atuadores comandados por uma unidade de controlo, que nos pesados funcionam em regra com o ar comprimido do veículo.
Em resumo:
- A AMT acrescenta à caixa manual o comando automático da embraiagem e das mudanças; na estrutura de base, não tem conversor de binário.
- A caixa de um pesado combina a caixa principal com meias mudanças (split) e gama (range), chegando a números elevados de mudanças, como 12 ou 16.
- Se as mudanças não entram num camião, a verificação faz-se de fora para dentro: primeiro a pressão de ar, a embraiagem e as peças de comando, por fim o interior da caixa.
- Numa AMT, depois de substituir a embraiagem, um atuador ou a unidade de controlo, pode ser necessária uma calibração com equipamento de diagnóstico.
O que é a caixa automatizada (AMT) e em que difere da dos ligeiros?
Na AMT, o interior da caixa é igual ao de uma caixa manual; muda quem comanda a embraiagem e as mudanças. A unidade de controlo escolhe a mudança com base na velocidade do veículo, na posição do acelerador e na carga do motor, e na maioria dos modelos não há pedal de embraiagem. No dia a dia, a AMT também é chamada caixa semiautomática ou «automática», mas a sua estrutura é diferente da de uma caixa automática com conversor de binário.
Nos automóveis ligeiros, as mudanças são feitas sobretudo por cilindros hidráulicos ou motores elétricos. No camião, a caixa principal e os escalões split e range são comandados, em regra, por atuadores pneumáticos, e em muitos modelos a embraiagem também.
Como funciona a caixa de velocidades de um camião? Caixa principal, meias mudanças e gama
A caixa de velocidades de um pesado é, em regra, uma caixa de engrenamento constante em que uma caixa principal com três a cinco mudanças recebe uma gama (range) e, em muitos modelos, meias mudanças (split), de modo a obter muitas mudanças em frente. Por exemplo, uma caixa principal de três mudanças com split e range dá 3 × 2 × 2 = 12 mudanças em frente.
Nos camiões tratores, o mais comum é a caixa de 12 mudanças, havendo também caixas de 14 ou 16; nos camiões ligeiros e de média tonelagem, as caixas têm menos mudanças.
A potência do motor passa da embraiagem para o veio primário e daí para o veio intermédio. As engrenagens do veio intermédio estão sempre engrenadas com as engrenagens que rodam livres no veio principal; a mudança engrena quando a luva deslizante bloqueia a engrenagem escolhida ao veio principal através dos dentes de acoplamento.
O uso de sincronizadores (anéis que igualam as rotações ao engrenar) depende do projeto: em algumas caixas manuais as mudanças da caixa principal são sincronizadas, enquanto em muitas AMT a caixa principal pode dispensá-los, porque o controlo eletrónico iguala as rotações.
Há tantas mudanças porque a gama de rotações em que o motor a gasóleo trabalha com eficiência é estreita: passos pequenos entre mudanças mantêm o motor nessa gama com carga pesada e em subida, e as relações curtas das primeiras mudanças facilitam o arranque com carga.
- Caixa principal: dá as mudanças de base; na manual, o condutor engrena com a alavanca, na AMT engrena um atuador.
- Meias mudanças (split): dividem cada mudança em dois escalões. Na caixa manual são pré-selecionadas por um botão na alavanca; em muitos projetos, a passagem faz-se quando se pisa a embraiagem a fundo.
- Gama (range): em muitos projetos é um grupo de engrenagens planetárias atrás da caixa principal, que divide as mudanças em gama baixa e gama alta. Em caixas com duplo H, seleciona-se passando a alavanca de um H para o outro ou com um botão; a passagem faz-se com a caixa principal em ponto morto, assegurada, consoante o projeto, por uma válvula na caixa ou por um mecanismo de bloqueio.
O split e o range são, em regra, comutados por cilindros pneumáticos; a posição dos escalões e a forma de comando variam consoante o fabricante.
Qual a diferença entre caixa manual, AMT e caixa automática com conversor de binário?
Os três tipos de caixa transmitem a potência do motor às rodas; a diferença está em quem faz a ligação e a passagem das mudanças, e como.
| Característica | Manual | AMT | Automática com conversor de binário |
|---|---|---|---|
| Ligação | Pedal; muitas vezes com servoembraiagem pneumática | Embraiagem a seco e atuador; na maioria dos modelos, sem pedal | Conversor de binário em vez de embraiagem; as mudanças fazem-se com embraiagens de discos internas |
| Quem passa as mudanças | O condutor; split e range por ar | Unidade de controlo e, em regra, atuadores eletropneumáticos | Unidade de controlo; embraiagens de discos de comando hidráulico e conjuntos de engrenagens planetárias |
| Interrupção da tração na passagem | Existe | Existe, de curta duração | Na prática, não existe |
| O que o condutor utiliza | Embraiagem, alavanca das mudanças, botão de split e range | Seletor: D, N, R, modo manual | Seletor |
| Manutenção em destaque | Embraiagem, cabos e torre de comando, válvulas pneumáticas | Pressão e qualidade do ar, atuador, sensores, calibração | Óleo e filtro da caixa, arrefecimento do óleo |
A caixa automática com conversor de binário tem, entre o motor e a caixa, um conversor de binário cheio de óleo em vez da embraiagem a seco, e passa as mudanças com conjuntos de engrenagens planetárias e embraiagens de discos de comando hidráulico. É mais frequente em autocarros urbanos e camiões do lixo, com muitos arranques e paragens; nos camiões tratores de longo curso, a AMT é a solução mais habitual.
Entre a manual e a AMT existe ainda uma solução intermédia: em alguns sistemas de mudança eletropneumática de certos fabricantes (designados EPS por alguns), o condutor pisa a embraiagem e guia a alavanca, e cilindros pneumáticos engrenam a mudança.
Como funciona o comando das mudanças e de que peças se compõe?
O comando das mudanças é o conjunto de peças mecânicas, pneumáticas e eletrónicas que leva a ordem de mudança do condutor ou da unidade de controlo até às forquilhas da caixa e aos escalões split e range.
Na caixa manual
- Caixa principal: alavanca das mudanças → cabos de comando ou varões → comando da alavanca das mudanças (torre de comando) → veio de seleção e engrenamento e forquilhas. A torre de comando é o mecanismo que transmite o movimento da alavanca à caixa; consoante o modelo, fica na cabina, no chassis ou sobre a caixa.
- Meias mudanças: botão de split → válvula de split → cilindro de meias mudanças (split).
- Gama: comutador de duplo H ou botão → válvula de range → cilindro de range.
Os cabos podem esticar com o tempo e criar folga, e os retentores dos cilindros pneumáticos podem deixar fugir ar; nestes casos, o cilindro de split e os cabos das mudanças podem, na maioria dos projetos, ser substituídos individualmente sem abrir a caixa.
Na AMT
- Seletor e unidade de controlo: a unidade de controlo recebe informação dos sensores de rotação nos veios da caixa e dos sensores de posição das mudanças, e comunica com a unidade de controlo do motor através da rede de dados do veículo (CAN).
- Atuador das mudanças: cilindros pneumáticos comandados por eletroválvulas selecionam e engrenam a mudança na caixa principal; nas EPS, quem engrena é também um cilindro de comando das mudanças deste tipo. Em alguns projetos, a seleção e o engrenamento são feitos por um motor elétrico.
- Cilindros de split e de range: comutam os escalões por ar, como numa caixa manual; as respetivas válvulas são comandadas pela unidade de controlo.
- Atuador da embraiagem: substitui o pedal; em muitas AMT de pesados funciona com ar, em algumas com eletricidade.
O cilindro de meias mudanças (split) e o cilindro de comando das mudanças são peças diferentes; não os confunda ao procurar peças.
A passagem de mudança passo a passo
Uma passagem típica numa AMT segue a ordem abaixo; a ordem e o método podem variar consoante o projeto.
- 1. A unidade de controlo pede à unidade de controlo do motor que reduza o binário.
- 2. A embraiagem desembraia e a mudança vai para ponto morto.
- 3. As rotações são igualadas à nova mudança: ao reduzir, sobe-se a rotação do motor; ao subir de mudança, consoante o projeto, um travão do veio intermédio abranda o veio.
- 4. A nova mudança é engrenada.
- 5. A embraiagem fecha e o binário é restabelecido.
De onde vem o ar de comando?
O ar de comando vem do compressor e da unidade de tratamento de ar que também alimentam o sistema de travagem, e é distribuído pela válvula de proteção de quatro circuitos. Esta válvula dá prioridade aos circuitos de travagem; os circuitos dos consumidores que não são de travagem, como o comando da caixa, enchem depois. Por isso, depois de ligar o motor, uma AMT pode não engrenar enquanto a pressão não subir o suficiente.
O ar com humidade, ferrugem ou óleo desgasta prematuramente os retentores das válvulas e dos cilindros. Por isso, a manutenção do secador de ar também diz respeito ao comando das mudanças.
Se as mudanças não entram, o problema está na caixa ou no comando?
Nas falhas de passagem, a verificação faz-se de fora para dentro: primeiro a pressão de ar, a embraiagem e as peças de comando (válvula, cilindro, cabo, sensor), por fim o interior da caixa.
| Sintoma | Causa provável | Verificação | O que fazer |
|---|---|---|---|
| A mudança entra com dificuldade ou arranha ao engrenar (manual, EPS) | A embraiagem não desembraia por completo; ajuste do cabo ou da torre de comando desregulado; servo pneumático da embraiagem avariado (se existir); desgaste dos sincronizadores | Pedal e servo da embraiagem; engrenamento das mudanças com o motor parado; folga dos cabos | Reparar ou afinar a embraiagem; em caso de desgaste interno, assistência à caixa |
| As meias mudanças (split) não passam ou passam com atraso | Válvula de split; fuga num retentor do cilindro de split; linha de ar; botão ou respetiva ligação | Verificar se há ar na saída da válvula; fuga com espuma de sabão; ligação elétrica | Kit de reparação ou substituição da válvula ou do cilindro |
| A gama (range) não muda e o veículo fica numa só gama | Válvula de range; válvula ou interruptor que liberta a passagem de gama em ponto morto; cilindro de range; ar insuficiente | Com a caixa principal em ponto morto, verificar se a válvula é acionada; fuga no cilindro; pressão de ar | Reparação ou substituição da válvula ou do cilindro |
| A AMT não engrena, o painel fica em N ou mostra um aviso de avaria | Pressão de ar insuficiente; tensão baixa da bateria; eletroválvula do atuador; sensor de posição; conector ou cabo; desgaste da embraiagem | Manómetro de pressão; tensão da bateria; código de avaria com equipamento de diagnóstico; fuga de ar no atuador | Não substituir peças sem ler o código de avaria; calibração após a substituição |
| Alavanca com folga, a mudança não encontra a posição | Desgaste de casquilhos e articulações na torre de comando; cabo esticado ou partido; ajuste | Ligações do cabo e da torre de comando, folga | Kit de reparação do cabo ou da torre de comando, ajuste |
| Zumbido na caixa, a mudança sai sozinha | O ajuste do comando impede que a mudança assente por completo; desgaste mecânico interno (rolamento, engrenagem, forquilha, dentes de acoplamento); falta de óleo | Ajuste do comando; nível de óleo e fugas; partículas metálicas no óleo drenado | Ajuste; em caso de desgaste interno, assistência à caixa |
Segurança: imobilize o veículo em piso plano com o travão de estacionamento, coloque calços nas rodas, passe a mudança para ponto morto (N na AMT), pare o motor e desligue a ignição; numa AMT, com a ignição ligada, a unidade de controlo pode acionar válvulas e atuadores.
Antes de desmontar uma válvula ou um cilindro, descarregue o ar desse circuito, porque um tampão ou uma peça sob pressão pode ser projetado. Se for preciso bascular a cabina, siga as instruções do fabricante para bascular a cabina e para o trinco de segurança.
Se a mudança entra a arranhar, a primeira causa externa a verificar é a embraiagem não desembraiar por completo; o pedal, a bomba principal e o servo são tratados em sinais de avaria da bomba de embraiagem e do servo.
Quando há folga na alavanca e a mudança não encontra a posição, verifica-se primeiro o lado do comando. Em caso de desgaste de casquilhos e articulações, o kit de reparação costuma bastar; se o corpo da torre de comando estiver danificado, é preciso substituir o conjunto. Para estas peças, consulte comando da alavanca das mudanças e kits de reparação.
Como escolher a peça de comando e quando recorrer à oficina?
A peça de comando da caixa escolhe-se combinando a etiqueta de tipo da caixa, o número de chassis (VIN), o ano do modelo e o número OEM da peça desmontada. O modelo do veículo, por si só, não chega, porque no mesmo modelo podem existir caixas e equipamentos de comando diferentes.
- Número da peça: o da peça desmontada e as respetivas referências cruzadas; cilindros de aspeto idêntico podem ter curso, medida de ligação e disposição dos orifícios diferentes.
- Kit de reparação ou peça completa: se o corpo e a superfície do cilindro estão em bom estado e o problema está no retentor ou na junta, o kit chega; havendo fissura, corrosão ou riscos, é preciso a peça completa.
- Depois da montagem: faz-se um teste de fugas e uma verificação do funcionamento de todas as mudanças, do split e do range.
- Na AMT: depois de substituir o atuador, um cilindro, a embraiagem ou a unidade de controlo, pode ser necessária uma calibração (aprendizagem) com equipamento de diagnóstico; vale a instrução do fabricante.
Um óleo de tipo ou viscosidade errados pode endurecer a passagem das mudanças; como escolher o óleo certo está explicado em como escolher o óleo da caixa de velocidades.
Ruído vindo do interior da caixa, partículas metálicas no óleo drenado, códigos de avaria da AMT repetidos e substituições que exigem calibração são motivo para levar o veículo a uma oficina de caixas com equipamento de diagnóstico adequado.
Para as peças do lado do comando, pode pesquisar no catálogo da MPT pelo número OEM e comparar os dados do veículo e as referências cruzadas em peças de comando e válvulas da caixa de velocidades.