Transmissão ZF8HP45 de oito velocidades: tecnologia ao alcance das mãos

Sistema utilizado na Volkswagen Amarok, Jeep Grand Cherokee e Chrysler 300M (a partir de 2011), conta com conjunto planetário e de embreagens bastante complexos

A transmissão ZF 8HP45 é a nova unidade de linha Amarok, principalmente pelas oito velocidades à frente e uma a ré, item pouco comum nos demais veículos, principalmente do seu segmento. Ela utiliza quatro conjuntos planetários e somente cinco embreagens para obter oito marchas à frente. Neste artigo vamos analisar rapidamente algumas características técnicas desta transmissão de baixo arrasto e baixo peso, e entender como se consegue essa quantia de relações de transmissão em um conjunto razoavelmente pequeno.

Como já dissemos, a transmissão ZF 8HP45 hoje é utilizada nos veículos Chrysler série 300, Dodge Charger/Challenger 2012, Jeep Grand Cherokee 2011/2012 e VW Amarok, entre outros. A pick-up Dodge RAM 1500 possui uma versão maior chamada 8HP70. As duas unidades são bem similares e algumas peças até mesmo intercambiáveis.

Correntemente, estas unidades são fabricadas na Alemanha pela ZF e montadas em veículos no México e Estados Unidos. A Dodge comprou os direitos de fabricação da ZF para fabricar esta transmissão nos Estados Unidos. A unidade fabricada nos EUA possui a denominação 845RE.

Uma das características ímpares desta transmissão é a tabela de aplicação das embreagens, mostrada na figura 1. Existem três embreagens acionadoras e duas embreagens de retenção (freios). Os freios ou embreagens de retenção são ligados à carcaça através de estrias. Duas das embreagens acionadoras são ligadas a um tambor de engrenagem solar e uma delas ligada através de estrias ao tambor da embreagem D (figura 2).

Como a tabela de aplicação bem mostra, existem somente dois elementos de fricção liberados em cada marcha. Quanto menos elementos aplicados, menos arrasto parasita, e com menos arrasto temos maior economia de combustível. Lembre-se que hoje tudo gira em torno de eficiência do uso de combustível.

A larga faixa de marchas disponível possibilita aceleração rápida, e com duas relações de sobremarcha (overdrives), o motor Pentastar da Chrysler, V6, pode rodar a 112 km/hora a apenas 1.400 RPM.

Elementos internos - Ainda falando sobre economia de combustível, os componentes internos possuem peso leve e a resistência necessária.

Os conjuntos planetários P1, P2 e P4 são feitos de aço estampado. O conjunto planetário P3, cubo da embreagem D, e o tambor da engrenagem anelar do conjunto planetário P4 são feitos de alumínio.

Como os conjuntos planetários funcionam interligados - Isto pode parecer estranho. Podemos estar pensando, “Eu já sei como o conjunto planetário funciona”. Embora isto seja verdade, a maneira como os conjuntos planetários são utilizados nesta unidade é bem diferente do que costumamos ver.

Primeiro, todos nós sabemos que por acionar e travar uma combinação de dois elementos que compõem o conjunto planetário obtemos relações de marcha diferentes. Existem alguns arranjos do conjunto planetário onde a engrenagem solar gira para trás quando a engrenagem anelar é acionada (lembram-se da velha escola dos câmbios de três marchas?).

Também sabemos que se acionarmos o carregador planetário e travarmos a engrenagem solar, o resultado será uma marcha desmultiplicada (Overdrive). Estas relações de saída sempre serão constantes porque somente uma parte do conjunto está sendo acionado. Com estes arranjos primários, se desejamos mais marchas teremos de adicionar mais conjuntos planetários. Se precisarmos de uma transmissão com oito até dez marchas, a transmissão teria de ter um comprimento de 1,8 metro!

Pense um pouco na transmissão A4LD da FORD ou 4L30-E da GM. Estas duas unidades permaneceram em operação por mais tempo que a transmissão C3 e THM 180, respectivamente. A FORD e a GM simplesmente adicionaram um conjunto de duas marchas com relações de saída Overdrive nelas, para transformarem as mesmas em unidades de quatro marchas.

O fato é que estas transmissões mais antigas seriam capazes até de terem seis marchas à frente e duas marchas à ré se o fabricante adicionasse uma cinta em cada componente extra. Quantas outras transmissões foram construídas desta forma? A transmissão AISIN WARNER A40D e a MAZDA N4AEL são algumas que nos vem à mente.

Outra maneira de ver as coisas - Existe outra maneira de se obter mais marchas com apenas quatro conjuntos planetários. A maneira de se obter mais relações de marcha de um conjunto planetário Simpson é termos duas ou às vezes três rotações de entrada ao invés de somente uma. O que queremos dizer é que um conjunto simples de engrenagens agora é capaz de múltiplas relações de saída ao invés de somente uma.

Isto significa que podemos acionar a engrenagem solar à uma determinada rotação e a engrenagem anelar à uma rotação diferente para se obter uma relação de saída diferente do normal. Podemos acionar o carregador planetário à uma rotação e a engrenagem anelar à uma rotação diferente para se obter uma relação de saída diferente da primeira. Podemos acionar a engrenagem solar à uma determinada rotação e o carregador planetário à outra para ter uma terceira relação de marcha.

Lembre-se que o único fator limitador às relações de saída são as rotações que acionamos a engrenagem anelar, solar e carregador planetário.

Antes de verificarmos como tudo isto ocorre dentro da ZF 8HP45, é importante reconhecer que todas as oito marchas são obtidas utilizando um conjunto de engrenagens planetárias. Os conjuntos planetários P1, P2 e P3 são todos utilizados para acionar os diferentes elementos do conjunto planetário P4 a rotações diferentes.

Duas das embreagens acionadoras são ligadas por estrias a um tambor da engrenagem solar e uma é ligada por estrias ao tambor da embreagem D (figura 2).

Existem duas embreagens dentro da capa da embreagem solar (figura 3). A embreagem traseira (embreagem C) é ligada por estrias ao eixo de entrada. Quando esta embreagem está aplicada, a engrenagem solar gira na mesma rotação do eixo de entrada. 

A embreagem dianteira (Embreagem E) é ligada por estrias à engrenagem anelar do conjunto p2 e pode ser acionada em duas rotações diferentes, dependendo da aplicação dos freios A e B. Eis como a engrenagem solar do conjunto P4 é acionada em rotações diferentes, independente de outros componentes do conjunto planetário.

O conjunto planetário traseiro pode ser acionado pelo cubo da embreagem D, o qual é acionado por sua vez pelo conjunto  planetário P3 (figura 4).

O conjunto planetário traseiro pode também ser acionado pela engrenagem anelar traseira, a qual por sua vez é acionada pelo conjunto planetário P1 (Figura 5).

O conjunto planetário traseiro também pode ser acionado pela engrenagem anelar traseira, o qual por sua vez é acionada pelo conjunto planetário P1 (figura 5).

Como podemos ver, temos conjuntos de engrenagens planetárias acionando todos os três componentes do conjunto planetário traseiro separadamente a qualquer tempo, dependendo da marcha solicitada.

A coisa mais legal é que, pela primeira vez que eu possa lembrar, todos os três componentes do conjunto de engrenagens planetárias podem ser acionados de uma vez a diferentes velocidades, criando uma gama muito grande de marchas.

É difícil de acreditar que uma vez tivemos transmissões de três e quatro velocidades, então de cinco velocidades, e então antes que demorasse muito, de seis velocidades. Esta transmissão de oito velocidades é somente outro passo nesta progressão. E isto é só o começo.

Num futuro não muito distante teremos transmissões automáticas de dez marchas à vista.

Continue se divertindo com elas!