Os detalhes da transmissão automatizada SQ100 que equipa o up! I-Motion

Os detalhes da transmissão automatizada SQ100 que equipa o up! I-Motion

Com o sucesso da chegada do Volkswagen up! em 2013, a família precisava crescer. E foi exatamente isso que aconteceu em 2014, quando tivemos o lançamento do up! I-Motion, que veio equipado com transmissão manual automatizada. Trata-se de uma transmissão manual transversal, que realiza as trocas de marchas de forma automática e foi especialmente desenvolvida para trabalhar com o motor EA 211 1.0 3 cilindros aspirado, o qual equipa parte da família up!.

Transmissão Automatizada SQ100

Essa transmissão foi escolhida para equipar o up! por conta de suas dimensões. Além disso, ela tem o torque de entrada de 120 Nm e com isso pode perfeitamente trabalhar com a entrega de torque do motor 1.0 3 cilindros aspirado, que produz aproximadamente 100 Nm.

A SQ100 é uma transmissão mecânica que, em vez de um dispositivo mecânico de seleção e engate das marchas, recebeu um conjunto eletromecânico capaz de comandar o acionamento da embreagem, selecionar e engatar as marchas, tudo de forma automática e gerenciada por uma unidade de comando eletrônica.

A transmissão SQ100 é compacta, pois seu conjunto eletromecânico é instalado de modo a otimizar o espaço.

Vantagens da transmissão automatizada SQ100

- Ergonomia: Por efetuar as trocas de marchas automaticamente, o condutor de um veículo equipado com essa transmissão está isento dos movimentos repetitivos de acionamento da embreagem e das trocas de marchas na alavanca de mudança.

- Segurança: Por permitir que as mãos do condutor permaneçam constantemente no volante, a viagem passa a ser mais segura.

- Redução de erros: Pelo fato de a eletrônica da transmissão determinar as trocas de marchas, a ação do condutor é reduzida, o que diminui também a possibilidade de erros.

- Conforto: Como as trocas de marcha e o acionamento da embreagem são feitos automática e silenciosamente, o condutor sente mais prazer ao dirigir.

O conjunto mecânico

O conjunto mecânico é exatamente o mesmo da transmissão MQ100 que equipa a família up! comercializada na Europa. Consiste em uma transmissão manual transversal de cinco marchas à frente mais a marcha a ré. O desenvolvimento dessa transmissão veio completar a gama de transmissões da Volkswagen, passando a ser oferecida nos veículos subcompactos da marca, bem como cumpriu com os requisitos de:

- Arquitetura simples;

- Redução de peso, graças à otimização dos componentes;

- Simplificação nos passos de desmontagem e montagem durante as reparações.

Carcaças

São construídas em uma liga de alumínio. Todos os componentes estão alojados na carcaça da transmissão. Já a carcaça da embreagem faz o fechamento da transmissão.

Eixo primário

É parcialmente oco a fim de ter peso reduzido. As engrenagens da 1ª, da 2ª e da marcha a ré foram usinadas no eixo primário, ou seja, caso haja danos em uma dessas engrenagens será preciso substituir o eixo completo. Além disso, as engrenagens fixas das demais marchas, ou seja, 3ª, 4ª e 5ª, são instaladas no eixo sob interferência com a utilização de uma prensa hidráulica.

Ajuste do eixo primário

O eixo primário trabalha com uma folga entre 0,14 mm e 0,18 mm. Essa folga é determinada instalando o eixo primário dentro das carcaças, somente com os rolamentos cônicos instalados e medindo a folga existente no deslocamento do eixo (axialmente). Em seguida, basta instalar um calço de ajuste entre a pista do rolamento cônico e a carcaça da embreagem, descontando o valor de folga dentro do range citado.

A figura apresenta a localização das engrenagens fixas das cinco marchas e da engrenagem da marcha a ré (B). Além das engrenagens é possível observar as cavidades (A) existentes nas engrenagens da 4ª e da 5ª marchas, que foram feitas somente para a retirada de material com o intuito de aliviar o peso. O eixo primário trabalha sob dois rolamentos cônicos (representados pelas letras C e), os quais demandam ajuste do eixo caso haja a substituição de um deles. O eixo primário é parcialmente oco (conforme a letra D).

Eixo secundário

Para ter seu peso reduzido, o eixo secundário é totalmente oco, assim como as engrenagens móveis. As engrenagens móveis de todas as marchas estão alojadas nesse eixo e são apoiadas sobre rolamentos-agulha. Os cubos, as luvas e os conjuntos sincronizadores também são instalados nesse eixo. Nas suas extremidades temos rolamentos cônicos, os quais são alojados em cada uma das duas carcaças da transmissão. Caso os rolamentos cônicos sejam substituídos, você deverá fazer o ajuste da pré-carga do eixo. Por conta de ser o eixo principal na acomodação da maioria dos componentes da transmissão, na desmontagem da transmissão existem alguns cuidados que você deverá tomar. São eles:

- Nos rolamentos-agulha: as engrenagens móveis das marchas à frente trabalham apoiadas em rolamentos-agulha. Estes são idênticos uns aos outros e, por isso, devem ser separados às suas respectivas engrenagens durante a desmontagem. Isso para evitar que sejam trocados entre as suas engrenagens durante a montagem, o que poderia ocasionar ruídos por conta do assentamento que pode ocorrer durante a utilização. Outro detalhe importante é a avaliação de cada um desses rolamentos-agulha: você terá de efetuar leves batidas de cada um deles contra a bancada e confirmar se não houve a soltura dos seus roletes. O rolamento que apresentar a soltura dos seus roletes deverá ser substituído por um novo.

 

- Nos conjuntos sincronizadores: a 2ª marcha é a única engrenagem que possui sincronizador duplo e, por isso, não necessita ter o seu posicionamento marcado. Já os anéis sincronizadores das marchas 1ª, 3ª, 4ª e 5ª são idênticos e, por conta desse detalhe, deverão ser separados por suas respectivas marchas para não serem trocados durante a montagem, o que poderia trazer dificuldade no engate das marchas por causa do assentamento de cada peça. Caso todos os anéis sincronizadores sejam substituídos, essa separação para a ser desnecessária.

 

- Luva de engate da 5ª marcha: para otimizar o espaço, a engrenagem da marcha a ré foi usinada na própria luva de engate da 5ª marcha. Dessa forma, quando há necessidade de engatar a marcha a ré, a luva se movimenta no sentido contrário ao de engate da 5ª marcha e faz a conexão entre as árvores primária e secundária, inclusive já com o movimento rotacional determinante para a reversão do sentido de marcha das rodas.

 

Ajuste do eixo secundário

O eixo secundário trabalha com uma pré-carga de 0,15 mm. Essa pré-carga é determinada ao definir os calços aplicados antes das pistas dos rolamentos cônicos.

A figura em corte apresenta as engrenagens móveis das marchas à frente e, também, as luvas de engate das marchas 1ª e 2ª (A), 3ª e 4ª (B) e da 5ªmarcha (G), com a engrenagem da marcha a ré integrada (D). Na figura ainda é possível observar os rolamentos-agulha (C), o pinhão do conjunto diferencial (E) e os rolamentos cônicos (F e H).

Eixo da engrenagem intermediária da marcha a ré

A engrenagem intermediária, responsável por realizar a inversão no sentido de rotação do eixo secundário e, consequentemente, a reversão do sentido de marcha das rodas de tração, fica instalada num eixo intermediário. E entre a engrenagem e o eixo existe um rolamento-agulha. Essa engrenagem fica constantemente conectada à engrenagem do eixo primário e ambas giram constantemente.

No caso de remoção do eixo intermediário, duas medidas devem ser levadas em consideração para a reinstalação:

1 – a engrenagem intermediária deve ser instalada com o lado fresado dos dentes para cima. Ou seja, para o lado em que a fresa dos dentes contribui para o engate da marcha.

2 – a reinstalação do eixo intermediário deverá ser feita com o auxílio de um martelo de plástico e a altura do eixo desde a sua base deverá ser de 41,5 milímetros.

Conjunto eletromecânico

Como vimos até aqui, a transmissão I-Motion possui um conjunto mecânico exatamente igual ao de uma transmissão manual convencional. A grande diferença fica por conta da seleção, do engate das marchas e do controle da embreagem, feitos de modo completamente automático. As trocas de marcha são comandadas pela unidade de controle da transmissão e são executadas eletromecanicamente pelos atuadores de embreagem e de seleção e engate.

O conjunto eletromecânico é composto por:

Atuador de seleção e engate das marchas - VX65

O mecanismo de seleção e engate foi adaptado. Em vez de trabalhar acionado por cabos de aço, ele recebeu dois motores elétricos, um para realizar o movimento axial e outro que faz o movimento giratório no eixo de seleção e engate. Da seguinte forma:

Motor de seleção - V528: Possui uma engrenagem ligada ao seu eixo, a qual fica em contato com uma cremalheira instalada no eixo de seleção e engate. Quando o V528 entra em funcionamento, faz o eixo se deslocar axialmente, dessa forma o eixo encontra o garfo que necessita para fazer um engate. O motor V528 possui sensores Hall integrados, que informam a sua posição de funcionamento inicial e final.

V528 - Observando as setas indicadoras (na cor verde) é possível compreender a transmissão de movimentos para se conseguir a seleção de marcha.

 

Motor de engate - V529: Possui um eixo dentado que será conectado à engrenagem instalada no eixo de seleção e engate. Assim que o V529 entra em funcionamento, o seu movimento rotacional é transmitido para o eixo, que gira para realizar o engate de uma marcha par ou ímpar. O motor V529 também possui sensores Hall integrados, que informam a sua posição de funcionamento inicial e final.

V529 – Já neste caso, observando as setas indicadoras (na cor vermelha) é possível compreender a transmissão de movimentos rotacionais para se obter os engates de qualquer uma das marchas.

Atuador da embreagem - VX64

É responsável por fazer todo o controle de funcionamento da embreagem. É composto por um motor de ativação V530, uma mola de compensação, um setor dentado e um pistão com ressalto plástico, o qual conecta o pistão ao setor dentado. Funciona da seguinte forma:

Motor V530: Seu eixo transmite o movimento rotacional para o setor dentado, que gira para qualquer um dos dois sentidos de acordo com a necessidade. O motor V530 possui, integrados a ele, sensores Hall, que informam o sistema de gerenciamento da transmissão sobre as posições iniciais e finais de funcionamento.

Setor dentado: Além de estar conectado ao V530, está também ligado à mola de compensação, que sempre permanece expandida ou contraída. Isso só é possível porque, quando a embreagem está totalmente acoplada, a mola de compensação fica totalmente contraída, mas o posicionamento do setor dentado impede qualquer movimento provocado pela sua ação elástica.

Pistão de acionamento: Transmiteos movimentos de acoplamento e desacoplamento para o garfo da embreagem.

O funcionamento total do VX64: Quando o motor V530 realiza o movimento de desacoplamento da embreagem, o setor dentado gira e, com o auxílio da mola de compensação, a tensão das molas do platô é vencida. Já quando o motor V530 realiza o movimento de acoplamento da embreagem, ele auxilia a tensão das molas do platô contra a tensão da mola de compensação. Dessa forma, o V530 é sempre auxiliado nos movimentos de acoplamento pelo platô, e nos movimentos de desacoplamento, pela ação elástica da mola de compensação.

A figura ilustra o motor V530 em funcionamento, movimentando o setor dentado no sentido que permite que a mola de compensação auxilie o motor no deslocamento do pistão, cujo movimento tensiona as molas do platô e desacopla a embreagem. O movimento do pistão é similar ao de um atuador de embreagem de transmissão convencional quando o condutor pisa no pedal da embreagem.

 

Já nesta outra figura o motor V530 gira no sentido contrário ao da figura anterior, movimentando o setor dentado no sentido que permite que as molas do platô da embreagem auxiliem o motor no descolamento do pistão, cujo movimento acopla a embreagem. Esse movimento é similar ao que ocorre no atuador de embreagem de um sistema convencional quando o condutor está retirando o pé do pedal da embreagem.

Alavanca seletora E313

A transmissão automatizada SQ100 trabalha sob o conceito Shift By Wire (trocas de marcha por meio de conexões elétricas, sem nenhuma conexão mecânica). A alavanca seletora possui em sua parte inferior um dispositivo que transfere seus movimentos para a eletrônica da alavanca. No extremo inferior da alavanca de seleção está instalada uma placa-guia, com canais e rebaixos que servem de referência para o movimento da alavanca.

Na eletrônica da alavanca seletora há uma placa-guia, uma placa móvel e uma placa de circuito impresso com elementos de Hall. A placa móvel possui um imã que ativa os elementos de Hall da eletrônica da alavanca seletora. O movimento da alavanca seletora é transmitido para a unidade de controle da transmissão J514 por meio do bus de dados CAN.

A alavanca de mudança de marchas E313 possui eletrônica integrada. Os movimentos são identificados por sensores Hall e informados para a unidade de comando da transmissão via rede CAN (rede de intercomunicação entre as unidades de comando).

 

Unidade de comando da transmissão – J514

Faz a gestão das trocas de marchas e do acionamento da embreagem. Analisa os valores dos sinais suplementares provenientes das unidades de comando do motor, do ABS, da rede de bordo e do painel de instrumentos combinados, que são enviados via rede CAN. Com esses valores, a J514 determina qual a marcha a ser engatada e também o momento ideal de acoplar e desacoplar a embreagem. A transmissão somente envia para a J514 o sinal de rotação de entrada por meio do sensor G182, o qual realiza constantemente a leitura da passagem dos dentes da engrenagem da 1ª marcha, localizada no eixo secundário. O valor de rotação lido por esse sensor é comparado com a rotação do motor e é determinante para a J514 identificar o momento em que a embreagem transmite a força do motor para a transmissão e, finalmente, para as rodas.

A unidade de comando da transmissão J514 fica localizada abaixo do para-lama dianteiro do lado esquerdo.

Capítulo 2

Posicionando o atuador de seleção e engate para serviço

Se você precisar remover o atuador de seleção e engate das marchas VX65, terá de efetuar um procedimento de posicionamento para serviço com o uso do equipamento de diagnóstico. Para isso, basta acessar a eletrônica da transmissão, pelo endereço de diagnóstico 02, selecionar Funções Assistidas e clicar na função Posicionar o VX65 para serviço. Com isso, os motores de seleção e engate das marchas movimentam o eixo seletor até deixá-lo na posição neutro. Após finalizada a função por meio do equipamento de diagnóstico, basta remover os parafusos de fixação do mecanismo de seleção e engate e retirá-lo.

Posicionamento de emergência: Caso haja algum impedimento de o eixo seletor se movimentar até a posição neutro, o mecanismo de seleção e engate não poderá ser removido. Isso porque o ressalto do eixo seletor provavelmente terá movimentado o garfo de uma das marchas, o que causará a obstrução à movimentação do eixo. Para o desbloqueio, proceda da seguinte forma:

- Remova a cobertura plástica que dá acesso às engrenagens do mecanismo;

- Com o auxílio de uma chave de fenda, movimente o setor dentado que se encontra ligado ao eixo até que as suas extremidades fiquem entre as marcas de posicionamento inicial. Dessa forma o eixo seletor estará na posição neutro, livre para ser removido.

- Caso ainda não seja possível movimentar o setor dentado até a posição central, retire a porca de fixação do eixo seletor ao setor dentado.

- Agora, para remover o mecanismo, basta retirar os parafusos de fixação e movimentá-lo para cima.

Atuador VX65 com a tampa de cobertura plástica removida.

Informações no Instrumento Combinado

Por meio de comunicação CAN, a J514 envia informações sobre o estado de funcionamento do sistema de transmissão. Com isso, o condutor é constantemente informado:

- sobre a posição da alavanca seletora de marcha, a marcha que está engatada no momento e, ainda, qual deveria ser a marcha ideal para os regimes de velocidade do veículo e rotação do motor;

- se o pedal do freio está acionado para a liberação da partida do motor;

- sobre a necessidade de acionar o freio de mão assim que estacionar o veículo;

- sobre a temperatura da embreagem, caso desta tenham sido exigidos esforços excedentes.

As informações ao condutor estão distribuídas no Instrumento Combinado. No caso de temperatura da embreagem excedida, a mensagem pode ser apresentada na cor âmbar, que demandará cuidados durante o trajeto, ou na cor vermelha, que exigirá a parada total do veículo e, possivelmente, o reboque do veículo até a oficina.

Efetuando os ajustes básicos dos atuadores

Quaisquer que sejam os trabalhos na transmissão SQ100, você deve realizar todos os procedimentos de ajuste básico dos atuadores de seleção, engate das marchas e de acionamento da embreagem.

Ajuste básico do atuador VX65: os motores do atuador fazem o ressalto do eixo seletor percorrer várias vezes as pistas dos garfos para seleção e engate das marchas. Com isso, a posição do ressalto do eixo seletor, a largura e o comprimento da pista formada pelos garfos de engate das marchas são determinados. Ao se conhecer a largura e o comprimento das pistas de seleção e engate, é possível excitar os motores V528 e V529 quase simultaneamente. Esse trabalho promove eficiência e diminui o tempo das trocas das marchas. Além disso, o atuador de seleção de marchas movimentará o eixo seletor para cima e para baixo inúmeras vezes, reconhecendo assim todos os pontos de posição neutra.

Ajuste básico do atuador VX64: Já para o ajuste do atuador da embreagem, o motor deve estar em funcionamento e o freio de estacionamento, acionado. Isso porque a J514 engatará uma das marchas, acionará a embreagem e registrará o início da fricção do disco de embreagem, tecnicamente chamado de Kissy Point. Ao final desse ajuste, a J514 determinará o índice de desgaste do conjunto de embreagem.

As marcações na cor verde representam os movimentos do eixo seletor urante os ajustes básicos.