Ciência
– Mundo Cientifico –
Dispensa Intermediária – Cambio Toroidal
Por Quadro Rodas
Edição de Julho 2006
O ponteiro
do conta-giros é o mais animado do painel. Aquele sobe-e-desce parece divertido
de se ver, mas é na verdade desperdício de combustível. Cada motor tem sua
faixa ideal de rotação e deveria ficar o máximo de tempo ali, para trazer
melhor rendimento, em vez de perder embalo a cada troca de marcha. É essa a
importância dos câmbios continuamente variáveis (CVT), que conservam o giro do
motor e fazem a velocidade variar mudando infinitas marchas. No sistema CVT,
com duas polias, a corrente de transmissão é exigida o tempo todo. É por isso
que o câmbio toroidal usado pela Nissan vem colecionando prêmios em todo o
mundo. Ele é um CVT que não usa correias, o que possibilita cargas de esforço
maiores.
Os sedãs Cedric e Gloria, primeiros a usar o Extroid (foi assim que a Nissan batizou o sistema), têm motor V6 biturbo com 39,5 mkgf de torque máximo. Um esforço bem maior que os 30 mkgf suportados pelo Multitronic, o CVT com polias da Audi. Os dois sedãs conseguiram economia de combustível de 10%, em relação ao câmbio automático convencional.
O CVT toroidal tem dois discos afunilados, em forma de boca de corneta. Um vem do motor e o outro vai para as rodas. Entre eles vai uma rosquinha de metal, chamada variador de marchas. Ele pode mudar de inclinação, sem perder contato com dois lados. Quando isso acontece, ele passa a girar numa área diferente dos discos, descrevendo um raio maior ou menor. Na prática, é como se aquela faixa de contato percorrida pela rosquinha fosse uma catraca de bicicleta. No sistema da Nissan, a relação entre as voltas de um disco e outro pode variar continuamente até a razão 4,4:1. O sistema também tem, programadas, seis posições de marcha fixas, para os motoristas acostumados a câmbios convencionais.
A princípio, o CVT toroidal não mereceria estar na seção Novas Tecnologias. Foi inventado em 1877 e teve lugar em carros de 1920. Mas foi abandonado, por ter durabilidade baixíssima. Isso porque ele parte de uma contradição: a rosquinha precisa ter tração para transferir a força do motor para as rodas e, ao mesmo tempo, não pode ter atrito, para não desgastar os discos de metal. Inviável na prática, o CVT toroidal foi considerado a transmissão ideal por uma associação de engenheiros dos Estados Unidos, no fim dos anos 70.
Desde então, a fábrica de rolamentos japonesa NSK procurou uma solução. Ela veio na forma de um lubrificante chamado DM2H, que, em alta pressão, adere à superfície dos metais e forma uma capa com mícrons de espessura. No Extroid não há contato direto entre os discos e o variador, e isso resolve a questão do desgaste por atrito. O problema da tração é resolvido por outra característica desse óleo: sua estrutura molecular em forma de velcro. Os olhos não vêem, mas a película tem pequenos dentes que funcionam como microengrenagens e não deixam os discos derraparem. Para facilitar a transferência de força de um disco ao outro, o Extroid usa dois variadores. E, para aumentar a superfície de contato, eles são feitos de metal ligeiramente macio, que se deforma como um pneu murcho.
Desse jeito o projeto foi vendido à Nissan, em 1990. Mas a montadora queria usá-lo em carros grandes e os discos não suportaram a pressão de 12 toneladas exercida por motores de 3 litros. Uma análise microscópica mostrou que uma impureza no metal, com tamanho de 2 centésimos de milímetro, tinha enfraquecido a estrutura do disco. A metalúrgica Sanyo teve então de inventar uma técnica de fundição que levasse a um aço puríssimo. Só então o câmbio toroidal passou nos testes de resistência de 300000 quilômetros. O melhor câmbio na teoria, finalmente, pôde chegar ao mundo real.
Os sedãs Cedric e Gloria, primeiros a usar o Extroid (foi assim que a Nissan batizou o sistema), têm motor V6 biturbo com 39,5 mkgf de torque máximo. Um esforço bem maior que os 30 mkgf suportados pelo Multitronic, o CVT com polias da Audi. Os dois sedãs conseguiram economia de combustível de 10%, em relação ao câmbio automático convencional.
O CVT toroidal tem dois discos afunilados, em forma de boca de corneta. Um vem do motor e o outro vai para as rodas. Entre eles vai uma rosquinha de metal, chamada variador de marchas. Ele pode mudar de inclinação, sem perder contato com dois lados. Quando isso acontece, ele passa a girar numa área diferente dos discos, descrevendo um raio maior ou menor. Na prática, é como se aquela faixa de contato percorrida pela rosquinha fosse uma catraca de bicicleta. No sistema da Nissan, a relação entre as voltas de um disco e outro pode variar continuamente até a razão 4,4:1. O sistema também tem, programadas, seis posições de marcha fixas, para os motoristas acostumados a câmbios convencionais.
A princípio, o CVT toroidal não mereceria estar na seção Novas Tecnologias. Foi inventado em 1877 e teve lugar em carros de 1920. Mas foi abandonado, por ter durabilidade baixíssima. Isso porque ele parte de uma contradição: a rosquinha precisa ter tração para transferir a força do motor para as rodas e, ao mesmo tempo, não pode ter atrito, para não desgastar os discos de metal. Inviável na prática, o CVT toroidal foi considerado a transmissão ideal por uma associação de engenheiros dos Estados Unidos, no fim dos anos 70.
Desde então, a fábrica de rolamentos japonesa NSK procurou uma solução. Ela veio na forma de um lubrificante chamado DM2H, que, em alta pressão, adere à superfície dos metais e forma uma capa com mícrons de espessura. No Extroid não há contato direto entre os discos e o variador, e isso resolve a questão do desgaste por atrito. O problema da tração é resolvido por outra característica desse óleo: sua estrutura molecular em forma de velcro. Os olhos não vêem, mas a película tem pequenos dentes que funcionam como microengrenagens e não deixam os discos derraparem. Para facilitar a transferência de força de um disco ao outro, o Extroid usa dois variadores. E, para aumentar a superfície de contato, eles são feitos de metal ligeiramente macio, que se deforma como um pneu murcho.
Desse jeito o projeto foi vendido à Nissan, em 1990. Mas a montadora queria usá-lo em carros grandes e os discos não suportaram a pressão de 12 toneladas exercida por motores de 3 litros. Uma análise microscópica mostrou que uma impureza no metal, com tamanho de 2 centésimos de milímetro, tinha enfraquecido a estrutura do disco. A metalúrgica Sanyo teve então de inventar uma técnica de fundição que levasse a um aço puríssimo. Só então o câmbio toroidal passou nos testes de resistência de 300000 quilômetros. O melhor câmbio na teoria, finalmente, pôde chegar ao mundo real.
Texto em
PDF:
Disponível em < http://quatrorodas.abril.com.br/reportagens/novastecnologias/conteudo_143861.shtml
> Acesso dia 19 de maio de 2014.
Nenhum comentário:
Postar um comentário