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Princípio de funcionamento da Transmissão Continuamente Variável – CVT


Conheça em detalhes os mecanismos e principais componentes internos do sistema CVT em suas diferentes configurações e sistemas de acionamento

Por: Humberto Manavella - 28 de junho de 2016

A transmissão CVT (do inglês “Continuously Variable Transmission”, ou transmissão continuamente variável) é um tipo de transmissão que tem por principal característica a de oferecer uma variação contínua, sem escalonamento, de relações de transmissão (número infinito de marchas), entre valores típicos de 2,5:1 (redução) a 0,5:1 (sobremarcha).

A transmissão CVT permite obter um ganho de economia em função de que o motor funciona constantemente, na faixa de rotação de maior eficiência. Atualmente é aplicada tanto em veículos híbridos como em não-híbridos. Os tipos utilizados atualmente, todos de controle eletrônico, são:

Transmissão CVT mecânica. O componente principal é o “variador mecânico contínuo” que pode ser de polias expansíveis ou toroidal.

Transmissão CVT eletromecânica ou e-CVT. É utilizada em veículos híbridos e o componente principal é o “variador eletromecânico contínuo” constituído por um ou mais trens epicicloidais associados, na maior parte dos casos, a dois motores/geradores elétricos.

Uma característica relevante da transmissão continuamente variável é que a potência gerada pelo motor de combustão e pelos motores/geradores elétricos (no caso da e-CVT) se transmite às rodas sem interrupção de torque e sem mudança escalonada da relação de transmissão.

 

CVT com Variador de Polias Expansíveis

 

O tipo de variador mais utilizado atualmente é o de polias expansíveis ou de diâmetro variável, com dois elementos cônicos de 200 mm cada uma. São seus componentes:

• Polia condutora (polia expansível) de diâmetro variável. Entrada do motor;

• Polia conduzida (polia expansível) de diâmetro variável. Saída às rodas;

•  Correia metálica, corrente metálica ou correia de borracha de alta densidade, esta última não mais utilizada. Transmite o torque da polia condutora para a conduzida.

O diâmetro das polias pode ser ajustado aproximando ou afastando as metades (cones) de forma sincronizada, mantendo a correia ou corrente na tensão apropriada às necessidades de transmissão do torque.

Com isto, verifica-se a mudança gradual das velocidades relativas das polias e conseqüentemente, da relação de transmissão. Assim, a transmissão CVT permite ajustar a relação de transmissão para condicionar a rotação do motor à carga solicitada e à velocidade do veículo.

A troca de marchas se realiza de forma contínua e sem interrupção do torque transmitido, variando os diâmetros das polias. Isto, contrariamente às transmissões manuais nas quais há interrupção do fluxo de potência durante um curto período de tempo, no momento da mudança de relação de transmissão.

- A figura 1a apresenta a condição de redução (maior torque) com as metades da polia condutora afastadas e a correia próxima do eixo: Mínimo diâmetro da polia. O inverso acontece com a polia conduzida.

- A figura 1b apresenta a condição de sobremarcha (menor torque) com as metades da polia condutora próximas e a correia afastada do eixo: Máximo diâmetro da polia. O inverso acontece com a polia conduzida.

A figura 2 complementa estes conceitos com as configurações que assumem as polias para 3 relações de transmissão.

- Figura 2a. Canal da polia condutora de largura máxima (mínimo diâmetro) e o da conduzida, de largura mínima (diâmetro máximo). Como resultado, a velocidade de rotação da polia conduzida é menor que o da condutora (relação de velocidade < 1:1); conseqüentemente, a relação de transmissão RT > 1:1 (redução).

- Figura 2b. Canal da polia condutora de largura igual ao da conduzida (diâmetros iguais). Como resultado, a velocidade de rotação da polia conduzida é igual ao da condutora (relação de velocidade = 1:1); conseqüentemente, a relação de transmissão RT = 1:1.

 

- Figura 2c. Canal da polia condutora de largura mínima (máximo diâmetro) e o da conduzida, de largura máxima (diâmetro mínimo). Como resultado, a velocidade de rotação da polia conduzida é maior que o da condutora (relação de velocidade > 1:1); conseqüentemente, a relação de transmissão RT < 1:1 (sobre-marcha).

Relações de transmissão intermediárias se conseguem ajustando convenientemente a largura dos canais das polias. Como será visto a seguir, para obter a marcha à ré é utilizado um conjunto planetário simples com 2 embreagens úmidas multipratos.

Nota: A primeira aplicação comercial de uma transmissão CVT (denominada Variomatic), se deu nos veículos DAF, de fabricação holandesa, em 1967. A distância entre as polias era controlada com base no vácuo do coletor e a rotação do motor. O acionamento, totalmente mecânico, era feito por um mecanismo de elementos (pesos) centrífugos montados nas polias. Atualmente, o acionamento é eletro-hidráulico e o controle, eletrônico. Ou seja, o sistema é monitorado eletronicamente e regulado de forma eletro-hidráulica, por meio de uma unidade de comando dedicada.

 

Funcionamento

 

 

A figura 3 apresenta o mecanismo utilizado para o ajuste da relação RT. Através de válvulas solenoides, o módulo de controle regula as pressões aplicadas às câmaras.

A figura 3a corresponde ao caso de máxima redução (relação de transmissão RT > 1:1). Alta pressão é aplicada à câmara da polia secundária, reduzindo ao mínimo a largura do canal desta, que assume assim o seu máximo diâmetro. Simultaneamente, a pressão na câmara da polia primária é regulada de forma a aumentar a largura do canal e diminuição do diâmetro, mantendo a tensão da correia em níveis tais que permitam a transmissão do torque necessário.

A figura 3b corresponde ao caso de máxima sobre-marcha (relação de transmissão RT < 1:1). Alta pressão é aplicada à câmara da polia primária, reduzindo ao mínimo a largura do canal desta, que assume assim o seu máximo diâmetro. Simultaneamente, a pressão na câmara da polia secundária é regulada de forma a aumentar a largura do canal e diminuição do diâmetro, mantendo a tensão da correia em níveis tais que permitam a transmissão do torque necessário.

Na condição de sistema hidráulico despressurizado, a mola na câmara da polia secundária estabelece a pressão de contato necessária ao ajuste do variador na relação de transmissão inicial.

A figura 4 apresenta a transmissão CVT associada ao trem planetário utilizado para a movimentação em marcha à ré. A entrada (do motor) é pela solar e a saída pelo suporte. O conjunto incorpora, ainda, a embreagem de partida E.

Marcha à ré: O módulo de controle ativa o freio F, que acopla a coroa à carcaça da transmissão. Com isto, o suporte gira em sentido reverso.

Marcha à frente: O módulo de controle ativa a embreagem de partida E, que acopla a solar ao suporte com o que o conjunto gira solidário com relação RT=1:1.

 

O conjunto planetário pode estar instalado antes (como na figura) ou após a CVT.