Câmbio e desempenho (1/2)

Quando falamos em aprimorar o desempenho de um carro, normalmente pensamos em aliviar peso ou melhorar o desempenho do motor, áreas que aprimoram diretamente a aceleração, retomada e velocidade máxima de um veículo. Poucos, no entanto, levam em conta a relação de marchas do câmbio, componente que, em diversos casos, tem espaço para melhorias notáveis em termos de desempenho e também de dirigibilidade de um automóvel.

Relações e marcha fazem toda a diferença em um veículo voltado para alto desempenho

Veja bem, o câmbio de um carro original comum – e sem apelo esportivo – tem a relação de marchas desenvolvida para atender uma enorme quantidade de demandas. Ele deve permitir boa aceleração, retomadas, velocidade máxima, ser pouco ruidoso e, ainda por cima, minimizar o consumo de combustível e auxiliar na emissão de poluentes. Ou seja, por ter que fazer de tudo um pouco, ele acaba não sendo 100% eficiente em nenhuma das missões. Por esse motivo, quase sempre é possível extrair maior desempenho ao se modificar as relações de marcha de um automóvel original.

Uma marca que recentemente mostrou ao mercado o poder – e a diversão – oferecido por um câmbio muito bem escalonado foi a Renault, com o Sandero R.S. Registrando 1.161 kg na balança e com 150 cv gerados pelo motor 2.0 16V, o hatch tem a boa relação peso/potência de 7,7 kg/cv, o que é bom, embora não seja de outro mundo. Mas o câmbio com relações de marchas curtas e próximas umas das outras (ou seja, cuja queda de rpm do motor é muito baixa, na ascensão de uma marcha para a outra) permite ótimo aproveitamento das curvas de torque e potência do motor. Isso sem contar que a pequena redução de rotação entre as trocas de marcha faz do pequeno Renault um hatch extremamente sensorial e instigante de conduzir rápido.

Renault Sandero R.S. surpreendeu: além de freio e suspensão bem acertados, relação de marchas faz toda a diferença na hora de conduzir o hatch

Relação de marchas do Sandero R.S. : como não o motor não gera os maiores níveis de torque e potência, marca recorreu a um câmbio curto e com relações próximas, para manter o motor sempre em altas rotações

Quando falamos em alterar a relação de marchas do câmbio, no entanto, é preciso ter em mente alguns duas principais informações para melhorar o desempenho do veículo – lembre-se que,  assim como uma nova relação de marchas pode aprimorar o desempenho de um carro, um escalonamento errado também pode piora-lo terrivelmente.  A primeira é qual é o desempenho e a faixa útil do motor, ou seja, qual é a quantidade de rotações disponíveis entre onde se encontra o torque máximo e a potência máxima – expliquei isso em outro post. A segunda é o tipo do uso que o veículo terá: se será para a rua, participará de track day, prova de arrancada de 201 ou 402 metros, velocidade máxima… Cada uma dessas aplicações demanda relações totalmente diferentes.

Quando cruzamos essa quantidade de informações e refletimos por alguns minutos, podemos ter certeza de que não é possível dizer que “relação longa é boa e relação curta é ruim.” Existe somente “aplicação certa e errada”. Antes de partir para a o aprimoramento das relações de marcha, no entanto, vamos falar sobre o funcionamento básico de uma caixa de marchas.

Funcionamento simplificado do câmbio

Colocando de modo simples, em um sistema de transmissão comum as rotações vindas do motor passam por duas etapas dentro da caixa de marchas, antes de chegarem às rodas. Detalho esses passos separadamente abaixo para facilitar a compreensão:

1º – As rotações do motor passam do volante e sistema de embreagem para dentro da caixa de marchas, pelo eixo primário.

2º – Dentro câmbio, as rotações passam pela marcha selecionada, que poderá dividir ou multiplicar o número de rotações – dependendo, é claro, da sua relação.

3º – As rotações resultantes da relação de marcha serão divididas pela relação do diferencial e, somente então, serão transferias para as rodas.

Há uma relação direta entre as rotações que são divididas ou multiplicadas dentro do câmbio, e o torque (a força) fornecido em cada marcha. Toda vez que o número de rotações do motor é dividido, ou seja, que não se ganha muita velocidade (marcha curta), o valor do torque produzido pelo motor é multiplicado.

Isso quer dizer que quando perde-se velocidade, ganha-se proporcionalmente em força. E vice-versa. É por isso que acelerar e ganhar 20 km/h na segunda marcha é infinitamente mais rápido do que se o mesmo procedimento for realizado na quinta-marcha. Vamos simular um exemplo prático e trabalhar com números mais reais para desenvolver noções precisas.

Vamos supor que um motor trabalha a 2.000 rpm e que ele gera 10 kgfm de torque nessa condição. Se a marcha engatada tiver relação 2,00:1 (40/20), e a relação do diferencia for 3,00:1, teremos a equação abaixo:

2.000 rpm / 2,00 (marcha) = 1.000 rpm  =>
=> 1.000 rpm / 3,00 (diferencial) = 333,33 rpm na roda

Ou seja, com essa marcha engatada e o motor trabalhando a 2.000 rpm, 333,33 rotações por minuto chegam às rodas. Por outro lado, no mesmo momento em que temos a situação citada acima, esse é o  torque disponibilizado na roda:

10 kgfm x 2,00 (marcha) = 20 kgfm  =>
=> 20 kgfm x 3,00 (diferencial) = 60 kgfm

Ou seja, no caso citado, das 2.000 rpm e 10 kgfm de troque que saem do motor, chegam nas rodas 333 rpm e 60 kgfm de força. Se alterarmos a marcha para outra mais longa, com relação 0,8:1, por exemplo, teremos a seguinte situação:

2.000 rpm / 0,80 (marcha) = 2.500 rpm  =>
=> 2.500 rpm / 3,00 (diferencial) = 833,33 rpm na roda

e

10 kgfm x 0,80 (marcha) = 8 kgfm  =>
=> 8 kgfm x 3,00 (diferencial) = 24 kgfm

Ou seja, nesse segundo caso, temos velocidade muito superior, visto que temos maior número de rotações chegando à roda. Ao mesmo tempo, o torque foi consideravelmente desmultiplicado. Esse, mais uma vez, é o motivo pelo qual menor tempo é consumido para ganhar 20 km/h na segunda marcha, do que na quinta marcha. Ao mesmo tempo, a segunda marcha, na mesma rotação, oferece velocidade consideravelmente inferior a uma mais longa.  Tal relação de força e velocidade é extremamente importante quando falamos em aprimorar o desempenho de um veículo.

Com esses princípios esclarecidos, explicarei no próximo post detalhes sobre relações de marchas, sobre o câmbio AP, e também sugerirei o que pode ser feito na relação de marchas para ganhar desempenho, em alguns casos específicos.  Não perca!