Apresentação técnica: transmissão de dupla embreagem AUDI DL501

A transmissão DL501, mais conhecida pela designação de serviço Audi/VW 0B5 S-Tronic, é uma transmissão automatizada de dupla embreagem a óleo (embreagem molhada), de 7 velocidades à frente, com configuração longitudinal, disponível nos veículos AUDI/VW a partir de 2010.

Ela combina as características positivas de uma transmissão automática com a esportividade e eficiência de uma transmissão manual. Com tempos de mudança extremamente curtos sem interrupção da força de tração, fornece uma experiência de direção única.

Vantagens de sete relações de marcha - Sete velocidades à frente fornecem um ampla relação de marchas que favorecem a aceleração inicial, e também diminuem o consumo de combustível através da sétima marcha, atuando como um overdrive.

Projeto da Transmissão – Funções - O torque é transmitido ao volante de dupla massa através do flexplate. Daí, o torque segue às embreagens controladas eletrohidraulicamente K1 e K2, que acionam as marchas pares e ímpares.

Pelo arranjo das marchas, a transmissão 0B5 pode ser vista como duas transmissões separadas.
Transmissão número 1 - As marchas ímpares (1,3,5,7) são acionadas através do eixo de entrada central número 1 pela embreagem K1.
Transmissão número 2 - As marchas pares (2,4,6 e a ré) são acionadas através do eixo de entrada oco número 2 pela embreagem K2.

Características de projeto da dupla embreagem.
A dupla embreagem serve a duas finalidades:
• Aplicar a força do motor na aceleração inicial e desaplicar a força do motor durante as paradas;
• Permitir as mudanças de marcha.

A dupla embreagem foi projetada de maneira que a embreagem K1 fica localizada na parte externa, com maior diâmetro. Isto atende às altas demandas de torque exigidas pela K1 como embreagem de partida (em primeira marcha). Pequenos cilindros de pressão e conjuntos de molas em ambas as embreagens fornecem um bom controle durante a aceleração inicial e nas mudanças de marcha.

A equalização da pressão hidráulica não se faz mais necessária. O controle das embreagens corrige o aumento da pressão dinâmica causado pela força centrífuga a altas rotações do motor em qualquer situação.Sequência de mudanças de marchas.
Aceleração inicial - Quando a alavanca seletora está na posição “P” ou “N”, somente a primeira marcha ou a marcha à ré pode ser engatada. Isto permite aceleração imediata a partir da imobilização. Não importando se o motorista deseja que o veículo vá para a frente ou à ré, a marcha correta sempre é pré-selecionada.

Mudanças - Para o movimento à frente, o motorista move a alavanca na posição “D” e a 1ª marcha é engatada. Quando uma determinada velocidade é alcançada (cerca de 15 km/h), a 2ª marcha é engatada na transmissão 2.

Ao se alcançar a velocidade correta de mudança, a mesma é efetuada pela rápida abertura da embreagem K1 e fechamento simultâneo da embreagem K2 sem nenhuma interrupção da força de tração. Para melhorar o conforto da mudança e preservar a embreagem, o torque do motor é reduzido durante a mudança de marcha (sobreposição).

O processo de mudança das marchas é completado dentro de poucos centésimos de segundo. A 3ª marcha é agora pré-selecionada na transmissão 1. O processo descrito acima é repetido alternadamente durante as mudanças subseqüentes de 2-3 até 6-7.Sincronizadores - Para facilitar os tempos de mudança extremamente curtos, todos os anéis sincronizadores são revestidos com carbono.
As marchas um, dois e três possuem anéis de cone triplo devido aos altos esforços a que estão submetidas.
As marchas quatro, cinco, seis e sete possuem anéis sincronizadores de cone simples.

Sistemas de Lubrificação
Fluido ATF - A transmissão 0B5 possui dois sistemas separados de lubrificação.

O primeiro sistema atende à embreagem dupla, sistema mecatrônico e abastecimento de pressão do sistema. Estes componentes utilizam um ATF (Fluido de Transmissão Automática em inglês) desenvolvido especialmente para a transmissão 0B5. Este sistema ATF possibilita mudanças rápidas mesmo a baixas temperaturas, servindo também para lubrificar e resfriar a dupla embreagem.

Fluido das engrenagens - O segundo sistema incorpora o conjunto de engrenagens, a caixa de transferência (diferencial central) e conjunto de diferencial dianteiro. A lubrificação se dá por meio de um fluido hipóide para engrenagens com aditivação especial para o diferencial central. A separação destas câmaras de lubrificação torna possível projetar as peças dos componentes individuais da transmissão otimamente. Não é necessário tentar conciliar o funcionamento dos componentes devido à demanda conflitante dos lubrificantes.

NOTA: O fluido ATF está sujeito a um intervalo regular de substituição, conforme o livreto de manutenção, enquanto que o óleo hipóide é projetado para utilização permanente.

As câmaras de fluido devem ser seladas hermeticamente para evitar vazamentos cruzados entre si. A intrusão de fluido de engrenagem hipóide na câmara de ATF afetará adversamente o desempenho da dupla embreagem. Para evitar este fato, alguns elementos de vedação especiais são instalados em locais especiais.

Os eixos de entrada 1 e 2 são selados por um anel de vedação duplos. No total, quatro anéis de vedação radiais são utilizados. Se houver vazamento de um anel radial, uma porta de dreno permite que o vazamento seja drenado e evita que o fluido entre na outra câmara de óleo. O alojamento transversal no eixo de entrada 2 estabelece uma conexão entre o eixo de entrada 1 e a porta de dreno de óleo.Fornecimento de fluido ATF – Lubrificação
Bomba de ATF com porta rotativa e rolamento da dupla embreagem.

Uma quantidade suficiente de fluido ATF é essencial para o correto funcionamento da transmissão. Uma bomba externa movida pela embreagem dupla através de chanfros na engrenagem motriz fornece o fluxo de óleo e pressão necessários.

A bomba de ATF alimenta o sistema mecatrônico com a pressão de óleo necessária para desempenhar as seguintes funções:
- Controle da embreagem multidisco (aplicação e desaplicação);
- Arrefecimento e lubrificação da embreagem multidisco;
- Controle do sistema hidráulico da transmissão.

Uma bomba de sucção a jato, operando pelo princípio do Venturi, aumenta o fluxo de óleo para o sistema de arrefecimento das embreagens. Devido ao fato desta bomba dobrar o fluxo de óleo sem a necessidade de aumento de sua capacidade, ela é pequena e mais eficiente.Arrefecimento do ATF - O arrefecimento do ATF é conseguido através de um trocador de calor integrado ao sistema de arrefecimento do motor (radiador do ATF). A linha de abastecimento que une o trocador de calor à transmissão acomoda um filtro pressurizado o qual, junto com o filtro de sucção, consegue uma filtragem efetiva do ATF. Ambos os filtros são projetados para utilização permanente na transmissão, e não estão sujeitos a intervalos de substituição.

Uma válvula de pressão diferencial é parte integrante do filtro pressurizado. Ela abre quando a resistência do fluxo sobe acima de certo valor, por exemplo, quando o filtro está obstruído ou o ATF está muito frio. Desta maneira, a circulação do fluido até o trocador de calor é sempre assegurada.

A ilustração desta página mostra o sistema de arrefecimento do ATF conectado ao motor 2.0L TFSI. Esta configuração é representativa de todos os motores AUDI, com exceção de diferentes chicotes elétricos.

Notas sobre o trocador de calor do ATF.
Se o trocador de calor do ATF vazar, o líquido de arrefecimento pode se misturar ao ATF. Mesmo pequenas quantidades de líquido de arrefecimento no ATF poderão afetar o controle das embreagens. Mais uma razão para o sistema de arrefecimento estar sempre limpo e com a quantidade certa de aditivo para preservar as qualidades do sistema.

Será necessário substituir o filtro pressurizado se o ATF for contaminado devido a danos na transmissão. Se limalhas, matérias estranhas, ou outras impurezas forem achadas misturadas com o ATF, o trocador de calor do ATF deverá ser lavado e se necessário, substituído.

Lubrificação do conjunto de engrenagens
Uma lubrificação seletiva, conduzida através de passagens de óleo especiais e defletores de fluido, resulta em necessidades mais baixas de lubrificação. Este projeto inovador de lubrificação reduz as perdas por geração de espuma e melhora a eficiência geral da transmissão.

Os rolamentos para as engrenagens do eixo de entrada são lubrificados através do eixo de entrada número 1, que é oco. Alojamentos transversais nos eixos direcionam o óleo aos pontos de lubrificação dos rolamentos.Trava de estacionamento
A transmissão 0B5 necessita de uma trava de estacionamento desde que ambas as engrenagens estão abertas (desengatadas) sempre que o motor não estiver em funcionamento.

A engrenagem da trava de estacionamento está conectada ao eixo de saída. A garra de estacionamento é atuada mecanicamente pela alavanca seletora através do cabo seletor.

O sensor de posição do DRIVE G676 também é atuado através do eixo seletor e alavanca da trava de estacionamento. Para esta finalidade, um ímã permanente gerando um campo magnético no sensor está localizado na alavanca atuadora da trava de estacionamento.

Utilizando os sinais gerados pelo sensor de posição do DRIVE G676, o módulo mecatrônico reconhece a posição da alavanca seletora (P,R,N,D ou S).

Nota: A engrenagem e a garra de estacionamento travam todas as quatro marchas através do diferencial central, mas pode compensar através do diferencial central se por exemplo uma roda for levantada e tender a girar livremente, na troca de pneus. Assim sendo, como precaução, o freio de estacionamento deve estar sempre aplicado, nestas situações.

Controle da transmissão
Unidade mecatrônica de engates diretos J743 - A transmissão é controlada por um sistema mecatrônico desenvolvido recentemente. Possibilita controle preciso da velocidade de engate e torque quando as marchas forem trocadas.Isto significa que não importando a situação de utilização, mudanças de marchas rápidas também serão suaves.

O sistema mecatrônico age como módulo central da transmissão. Ele combina o módulo dos atuadores eletrohidráulicos, o módulo de controle eletrônico, e alguns sensores em uma só unidade. Devido à sua configuração longitudinal, os sensores de rotação de ambos os eixos de entrada e o sensor de saída estão localizados num suporte separado.

• O sistema mecatrônico controla, regula e desempenha as seguintes funções:
• - Adaptação da pressão de óleo no sistema hidráulico conforme necessário;
• - Regulagem da embreagem dupla;
• - Seleção dos pontos de mudança;
• - Regulagem e controle da transmissão;
• - Comunicação com outros módulos de controle;
• - Programa de segurança;
• - Autodiagnóstico.

Nota: Ao substituir o sistema mecatrônico, várias adaptações devem ser realizadas utilizando a ferramenta VAS.

Nota: Ao se manusear o sistema mecatrônico, é importante prestar muita atenção às instruções de serviço devido às descargas eletrostáticas.

Visão geral dos componentes hidráulicos.
A ilustração mostra o módulo de controle eletro hidráulico, junto com todos os componentes ativados pelos atuadores.
N433 – Válvula eletro magnética de seleção 1-3
N434 – Válvula eletro magnética de seleção 7-5
N435 – Válvula eletro magnética de seleção da embreagem K1
N436 – Válvula eletro magnética reguladora de pressão
N437 – Válvula eletro magnética de seleção 2-R
N438 – Válvula eletro magnética de seleção 4-6
N439 – Válvula eletro magnética de seleção da embreagem K2
N440 – Válvula eletro magnética reguladora de pressão
N471 – Válvula reguladora de fluido de resfriamento
N472 – Válvula eletro magnética reguladora de pressão principal
GS = Seletora de marchas

Nota: Antes de instalar o sistema mecatrônico na transmissão, os seletores de marcha e trilhos seletores devem ser posicionados em alinhamento uns com os outros. Consulte o manual de reparação.

Os trilhos seletores e garfos de engate não possuem batentes, sendo os garfos de engate mantidos em posição pelos seletores de marcha. Os únicos batentes estão na luva de mudança de marcha e conjunto de sincronizadores.

O módulo de controle da transmissão, quatro sensores de distância e dois sensores de pressão hidráulica são combinados como uma só unidade integrada, fazendo parte do mesmo conjunto.

Dois sensores de temperatura são também integrados ao módulo TCM. Um sensor está posicionado para informar de maneira precisa a temperatura do fluido ATF. O outro sensor está integrado diretamente no processador e mede a temperatura dos componentes mais críticos.

Os dois sensores de temperatura monitoram-se um ao outro para plausibilidade de informações. O monitoramento eletrônico da temperatura é muito importante a fim de que as medidas para redução de temperatura ocorram imediatamente, conforme necessário.

Além da segurança, a temperatura do ATF é relevante para o controle de ambas as embreagens e do fluido hidráulico. Por esta razão, a temperatura do ATF é também fator chave nas funções de controle e adaptação da transmissão.

Os sensores de pressão hidráulica da transmissão número 1 e 2 são utilizados para monitoramente da pressão das embreagens e para adaptação da pressão de linha e pressão de cada sub-transmissão individualmente.

Quatro sensores de distância determinam a posição de cada trilho de mudança/garfo de embreagem. O TCM necessita desta informação para entender imediatamente as posições não permitidas de marcha e iniciar o modo de segurança, se necessário. Uma medição exata do curso do garfo é essencial para as mudanças precisas de marcha. As várias fases do processo de sincronização e mudança podem então ser ativadas seqüencialmente.

Um sensor de distância consiste de dois sensores do tipo Hall e dois ímãs permanentes que ficam fixados ao trilho de mudança. Dependendo da posição dos ímãs em relação aos sensores Hall, estes sensores liberam uma tensão que corresponde à distância viajada pelo garfo de engate. O sinal de distância viajada pelo garfo é gerado pela avaliação de ambos os sinais de tensão.

Nota: Para medir a distância precisa viajada pelo seletor de marchas, o mecanismo de mudanças deve ser adaptado ao módulo TCM através de um scanner adequado.

Sensores separados
Os sensores de entrada de rotação da transmissão número 1 e 2, bem como o sensor das marchas estão montados juntos e um suporte comum (PCB3).

Ambos os sensores de rotação do motor são “sensores inteligentes”. Com três sensores do tipo Hall e a avaliação eletrônica correspondente, é possível distinguir entre o movimento do veículo à frente, à ré e um campo magnético fraco. O módulo de controle recebe a informação dos sensores em forma de sinal modulado por largura de pulso.

Os vários estados são indicados ao módulo de controle por diferentes larguras de pulso. Por exemplo, quando o veículo se movimenta à frente, o sinal de rotação do motor possui uma largura de pulso diferente de quando se move em marcha à ré.

Utilização do sinal
- Determinar a rotação de saída da embreagem para cálculo da patinação.
- Determinar a rotação de sincronização para controle das mudanças.

Sensor de posição “Drive” G676
O sensor G676 está localizado na caixa de mudanças e é parte integral do módulo de sensores. É um sensor de curso sem contato mecânico o qual é utilizado para determinar as posições da alavanca seletora de marchas (P,R,N,D e S).

O módulo de controle da transmissão (TCM) necessita dos dados de posição da alavanca para executar as seguintes funções e gerar os seguintes sinais e informações:

- Informação das entradas do motorista e estado de operação do veículo,(Marchas à frente, ré, neutro) para ativação das embreagens e seletores de marchas.
- Informação para seleção do programa de mudanças “D” ou “S”.
- Sinal para controle do inibidor de partida do motor.
- Sinal para controle da posição P/N (travamento da alavanca seletora).
- Informação para a marcha à ré (por exemplo, luzes de ré, sistema de estacionamento assistido, etc).
- Controle do indicador de posição da alavanca no painel de instrumentos e mecanismo de mudanças.

Um ímã permanente liberando um campo magnético no sensor de marchas está localizado na alavanca acionadora da trava de estacionamento. A alavanca de estacionamento está conectada à engrenagem de estacionamento através de um eixo. Est´pa ligada à alavanca seletora de marchas através de um cabo.

O sensor de posição é um sensor PLCD (Permanent Magnetic Linear Contactless Displacement), ou seja, sensor de deslocamento linear sem contatos de ímã permanente, que mede o deslocamento linear utilizando um ímã permanente.

O sinal gerado por este sensor é muito importante para controle da transmissão e é crítico para a segurança. Por esta razão, o G676 consiste de dois sensores redundantes montados em paralelo.

O TCM sempre avalia os dois sensores.
Nota: Os sensores de marcha devem ser adaptados ao TCM utilizando um scanner adequado.

Sensores de entrada de rotação 3 (G641) e Sensor de Temperatura do óleo das embreagens (G509).
Os sensores G641 e G509 são partes integrantes do módulo PCB2. O G641 é um sensor de efeito Hall. Ele mede a rotação de entrada das embreagens duplas (rotação do motor após o volante de dupla massa). O carregador da placa externa da embreagem K1 serve como roda impulsora.

O sinal de rotação de entrada ser