O torque, ou força, produzido por um motor não é suficiente para movimentar um carro com a desenvoltura que gostaríamos. De uma maneira geral, o motor movimenta sim o veículo com sua força (torque), e a potência gerada resulta em velocidade, mas se ligássemos o motor diretamente nas rodas, a arrancada seria bem lenta, e a dificuldade de subir rampas seria grande. Além disso, a velocidade seria limitada de acordo com a rotação máxima do motor, não mais que isso.
Os técnicos e construtores dos primeiros carros no fim do século 19 também perceberam esse problema, e se isso não fosse resolvido de uma forma técnica, os carros iriam andar tão devagar quanto as carroças da época. A solução encontrada foi usar um conjunto de engrenagens que pudessem ser trocadas conforme a velocidade fosse aumentando (daí veio o nome caixa de câmbio, no sentido de troca). Quando se coloca um motor ligado a um conjunto de engrenagens que reduz as rotações, automaticamente você ganha torque.
Por exemplo, se um motor a 3.000rpm estiver produzindo 10 mkgf de torque e você colocar na saída do eixo uma relação de engrenagens que reduza pela metade essas rotações, o resultado disso vai ser 1.500rpm na saída do eixo mas com um torque que duplica, ou seja, 20 mkgf. Nesse caso você poderia dizer: “Se 10 mkgf davam um desempenho modesto ao carro, com o dobro a arrancada melhora muito. Mas e a velocidade?” Realmente a velocidade vai ser reduzida pela metade, mas nesse caso colocaríamos um segundo conjunto de engrenagens, que ao invés de dividir pela metade, reduziria em 1/3 o regime de rotações desse motor.
Nesse caso, a velocidade do carro aumentaria e o torque seria reduzido (lembrando que o carro em movimento não precisa de muito torque, afinal o peso já foi tirado da inércia). Assim, outras marchas podem ser adicionadas para diminuir menos a rotação do motor (quanto mais velocidade menos torque exigido, e menos reduções no câmbio), e aí sim as rotações do motor vão ser utilizadas (potência gerando velocidade). Mas é bom deixar claro que precisamos do câmbio para gerar força nas rodas e subir rampas, e só depois do carro andando é que precisamos da potência do motor para desenvolver mais velocidade.
Por que, então, quanto mais marchas o câmbio tiver, melhor o desempenho do carro? Na verdade, quanto mais velocidades o câmbio tiver, melhor fica para disponibilizarmos o torque necessário naquele momento nas rodas. Quanto mais marchas, mais tranquila será a vida do motor, que vai ter várias opções de relações de câmbio para engrenar no momento necessário. Nesse conjunto todo, além da redução das engrenagens da caixa de câmbio, há também a redução do diferencial, mas todo esse cálculo faz parte da transmissão como um todo, que começa na saída do motor e termina nas rodas de tração, sempre adequando as rotações do motor, o quanto de força é necessário no momento e o comando do motorista. Sem dúvidas, o câmbio foi o grande avanço que viabilizou o carro que temos e andamos hoje em dia.
By Douglas Mendonça
2 de março de 2022
