Vários construtores de automóveis recorrem a fornecedores exteriores para as caixas de velocidades que utilizam nos seus automóveis. O conhecimento técnico necessário para as construir é muito específico e a experiência essencial.
Por razões técnicas, industriais, de mercado e talvez também políticas, desde o início que a Volkswagen fabrica as suas próprias caixas de velocidades.
O investimento nesta área específica tornou os seus primeiros modelos tão conhecidos pelo motor de cilindros opostos como pelas suas caixas de velocidades manuais, bem mais precisas e fáceis de utilizar do que a generalidade dos seus concorrentes.
Estou a falar do VW Carocha e da sua caixa manual, a famosa Type 113 dos anos sessenta. Invulgarmente, para a época, esta caixa tinha quatro relações todas sincronizadas e um invólucro em magnésio.
Serviu para todos os modelos refrigerados a ar durante anos, sendo fabricada entre 1960 e 1983, totalizando 13,5 milhões de exemplares.
As caixas MQ
Quando a VW lançou o primeiro Golf e todos os modelos de motor transversal dianteiro com tração às rodas da frente que se seguiram, outra caixa de velocidades começou um trajeto ainda mais impressionante.
Foi a MQ250, que no nome já dizia tudo: M para manual, Q para motor transversal (em alemão…) e 250 era o valor de binário máximo que suportava.
Esteve disponível em versões de cinco e seis relações e foi produzida num total de 14 milhões de exemplares. Depois seguiram-se várias outras unidades, com destaque para a MQ200, destinada a modelos mais pequenos e que atingiu os 32 milhões. A mais recente caixa manual é a MQ281, lançada em 2019.
Kassel foi o “berço”
O “berço” das caixas manuais da VW foi a fábrica de Kassel-Baunatal, inaugurada em 1958 e de onde já saíram 130 milhões de caixas de velocidades.
E não se trata de uma fábrica que faz apenas a montagem das caixas, pois são aí fabricados os invólucros, os carretos, os veios, os sincronizadores e até as embraiagens.
Claro que, com o crescimento da produção dos modelos do grupo VW, Kassel rapidamente deixou de ser suficiente. Hoje, a produção de caixas de velocidades VW está dispersa por 16 fábricas em todo o mundo.
Mas, na VW a tradição de fabricar as suas próprias caixas de velocidades não se fica pelas manuais.
O fenómeno DSG
Em 2003 a VW revolucionou o mercado quando lançou a primeira caixa automática DSG de dupla embraiagem, numa altura em que poucos acreditavam que esta tecnologia pudesse vingar.
Mais eficiente e menos dispendiosa que as caixas automáticas de conversor de binário, a DSG acrescentava ainda a possibilidade de utilização manual através de patilhas no volante, tal como nos carros de competição. Foi um enorme sucesso.
Só para se ter uma ideia, em 1999, os números diziam que 85% das caixas fabricadas pela VW eram manuais. Mas em 2019, 76% dos VW vendidos estão equipados com caixas automáticas, predominantemente DSG.
Outra estatística reveladora: em 2003, eram 90% os Golf vendidos com caixa manual, hoje, mais de 50% de todos os Golf deixam a fábrica com uma caixa DSG montada.
A primeira DSG foi a DQ250, para modelos do segmento do Golf, a que se seguiu a DQ200, para modelos mais pequenos e a DL501, para modelos maiores, com motor longitudinal.
Em 2015, já tinham sido fabricados 10 milhões de caixas DSG. A mais recente versão é a DQ400e, para modelos com motorização híbrida.
O sistema e-Drive
A fábrica de Kassel também serviu para lançar a DSG, como seria de esperar, mas entretanto passou a ser o centro de competência das transmissões para modelos híbridos e elétricos.
Já em 2013 tinha feito a transmissão do VW eUP! E no futuro fará 2000 unidades da nova transmissão para os modelos da família ID, a começar já pelo ID.3, como é lógico.
O ID.3, como a maioria dos automóveis elétricos feitos com prioridade para a maior autonomia possível, usam uma caixa de velocidades de apenas 1 mudança. Qual a razão?…
Só 1 mudança chega
Num motor de combustão interna, a sua força máxima, ou seja, o seu binário máximo, é obtido a uma determinada rotação do motor. Antes e depois desse regime, o binário disponível é sempre mais baixo.
Para poder ter o binário máximo disponível sempre que necessário, é precisa uma caixa de várias velocidades, que permita ao condutor colocar o motor no regime ideal, consoante a velocidade de circulação. Mas não só.
Uma caixa de várias velocidades é também precisa para manter o motor a baixos regimes, quando se circula a velocidades mais altas, por exemplo em autoestrada, de modo a diminuir os consumos.
Mas num motor elétrico, nada disto é necessário. Os motores elétricos debitam o seu binário máximo logo no arranque, por isso não precisam de relações curtas, têm sempre força.
E o binário máximo mantém-se constante durante uma larga franja de utilização do motor, por isso também não precisam de relações intermédias.
Muito mais compacta
O dimensionamento da transmissão é feito de acordo com a velocidade máxima projetada para o modelo. No caso do ID.3, como a prioridade vai para a autonomia da bateria, houve a necessidade de reduzir o consumo de energia elétrica o mais possível.
A nova caixa APP310 usada no ID.3 tem por isso apenas 1 relação fixa de transmisão, dispensando a embraiagem, bem como os sistemas de engrenagem e de sincronização.
É uma caixa muito leve e compacta que ocupa muito menos espaço que uma caixa manual de seis relações ou uma DSG.
O número de engrenagens foi reduzido ao mínimo, nem sequer há um carreto de marcha-atrás.
Para inverter o sentido da marcha, o controlo eletrónico do motor simplesmente inverte a polaridade do motor, que passa a rodar no sentido inverso e a marcha-atrás pode ser iniciada.
Motor roda a 16 000 rpm
Ainda assim, para atingir os 150 kW de potência máxima, o motor elétrico tem que rodar a uma rotação considerável.
Ao chegar aos 160 km/h o motor vai a 16 000 rpm, mais do dobro de um motor de combustão interna equivalente.
Para aproveitar o binário máximo de 310 Nm da melhor maneira possível, é aplicada uma desmultiplicação de 10 vezes, ou seja, o veio primário do motor roda dez vezes mais depressa do que o veio secundário, ligado ao diferencial.
Duas fases, 1 relação
Para manter a caixa com dimensões o mais compactas possível, em vez de um carreto grande para garantir a desmultiplicação desejada, foram usados dois carretos solidários, de tamanhos diferentes.
A multiplicação dos seus diâmetros resulta no valor final pretendido de desmultiplicação, ocupando muito menos espaço.
A VW chama-lhes carreto fase 1 e carreto fase dois, mas na prática funcionam como se de um só carreto se tratasse, em termos de transmissão do motor às rodas.
Outra preocupação desta caixa de 1 velocidade foi a redução dos ruídos. Se num motor de combustão interna, o funcionamento do próprio motor acaba por “abafar” em muitos casos os eventuais ruídos da transmissão, no caso dos motores elétricos acontece o oposto.
Ouve-se tudo
O trabalhar muito silencioso do motor elétrico torna outros ruídos bem mais audíveis, tais como os de origem aerodinâmica ou os da transmissão.
Por isso o cuidado na suavidade de funcionamento desta caixa de 1 velocidade teve que ser redobrado, existindo um controlo final para garantir o reduzido ruído de funcionamento.
Conclusão
A fábrica de Kassel está assim mais uma vez na vanguarda das transmissões da VW, desta vez no que aos sistema e-Drive diz respeito, ou seja, as transmissões para os modelos da família ID de carros elétricos da VW.
Todas as transmissões para os vários modelos feitos com base na plataforma MEB, a vender nos EUA e EU serão aí fabricadas. Depois de ter começado com o Beetle nos anos sessenta, Kassel entra agora na era da eletrificação.
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