Transmissão: Funcionamento e estratégias do câmbio Volkswagen DSG DQ250

Conheça por dentro a caixa de câmbio de dupla embreagem utilizada nas linhas Volkswagen e Audi na configuração 02E

 

Lançado em 2003 no esportivo Volkswagen Golf R32 de 4ª geração, o DSG foi o primeiro câmbio com dupla embreagem a ser produzido em série para veículos de rua. Essa tecnologia, desenvolvida pela BorgWarner e fabricada pela VW, permite trocas de marcha automáticas para o motorista e dispensa o uso de conversor de torque dos câmbios automáticos epicíclicos.

DSG significa “Direkt Schalt Getriebe”, ou “câmbio com trocas diretas”. A rigor, trata-se de um câmbio mecânico com um sistema mecatrônico que automatiza a troca das marchas. Pode se dizer que é o mesmo princípio básico dos conhecidos automatizados (como o I-Motion), que por um tempo foram uma alternativa mais econômica aos puramente automáticos. Porém, as semelhanças acabam aí: os câmbios de dupla embreagem são bem mais complexos – e mais eficientes.

O câmbio de dupla embreagem tem dois pares de eixos primários e secundários que trabalham simultaneamente. Cada um dos eixos primários está ligado a um conjunto de discos de embreagem. Enquanto um eixo primário está engatado na marcha que coloca o veículo em movimento naquele momento, a próxima marcha já está pré-engatada pelo outro eixo primário. No momento da troca de marchas, o conjunto de embreagens acoplado é liberado e o outro conjunto é engatado imediatamente.

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Como o tempo da ação de troca é ínfimo, o câmbio mantém a linearidade de regime do trem de força e privilegia o desempenho do veículo. Essa característica fez com que a dupla embreagem fosse adotada não só por marcas adversárias da Volkswagen na Europa e Estados Unidos (como Ford, Fiat, Hyundai-Kia etc) como também pelas concorrentes diretas da Audi no mercado premium – BMW e Mercedes-Benz –, além da Nissan em seu superesportivo GT-R, Porsche, Lamborghini, McLaren, Ferrari e até a Bugatti no hiperesportivo Veyron.

Para abastecer a demanda do mercado por produção e desenvolvimento, outras fabricantes sistemistas se debruçaram sobre essa tecnologia, como a Getrag, Schaeffler (LuK), FPT, ZF e Eaton, criando variantes que podem ter funcionamento em condições um pouco
diferentes do conceito original – e isso ocorre até mesmo dentro do Grupo VW, porque nem todo DSG é igual.

Existem basicamente dois tipos de DSG. O mais utilizado pelos veículos Volkswagen e Audi é o que usa embrea­gens imersas em óleo, como o DQ250, de seis marchas, que acompanha moto­res até 35,7 kgfm de torque. Há outras variantes de seis ou sete marchas que suportam maior torque.

O segundo tipo é dotado de embrea­gens que trabalham a seco (DQ200, de sete marchas). Este é um câmbio menor e mais leve, desenvolvido pela Schaef­fler, que se destina a aplicações com mo­tores de menor torque (até 250 Nm, ou 25,5 kgfm). No Brasil, o DQ200 é encon­trada em modelos como o Audi A1, Audi A3 1.4 TFSI e VW Golf 1.4 TSI.

Nesta reportagem, vamos focar espe­cificamente na caixa DQ250 (02E) com embreagens imersas em óleo (1), que cir­cula no Brasil em modelos como o Jetta Highline TSI de 6ª geração e Jetta GLi da 7ª geração, Golf GTI de 7ª geração, Tiguan Allspace 250 TSI, Fusca 2.0 TSI, vários Passat desde 2007 (2.0, 3.2 V6 e 3.6 V6), Audi A3 2.0 TFSI, Audi TT, entre outros.

Para explicar como funciona por dentro o DSG de embreagens banhadas em óleo, fomos até o Centro de Treina­mento da Bosch em Campinas/SP. Lá, o instrutor técnico Paulo Henrique Steva­natto, explicou como o sincronismo do conjunto acontece e quais são as estraté­gias de funcionamento que o mecânico deve prestar atenção.

ESTRUTURA DO CÂMBIO

Olhando o câmbio em corte, é possível ver que os dois conjuntos de embreagem são de tamanhos diferentes e estão posi­cionados como se fossem um dentro do outro (2). Isso porque os eixos primários estão dispostos da mesma forma: o eixo primário nº1 está inserido no eixo pri­mário nº2, que é tubular.

O conjunto de embreagens externo (K1) (3) corresponde ao eixo primário nº1, responsável pelas 1ª, 3ª e 5ª mar­chas, além da marcha à ré. O segundo conjunto, interior (K2), corresponde às 2ª, 4ª e 6ª marchas (4). Para fazer as ve­zes de platô, há os suportes multidisco, que são acionados hidraulicamente para entrar em contato com os conjuntos de embreagens (5). Esses meca­nismos estão inseridos no disco de ar­raste – que visualmente faz lembrar um conversor de torque (6). É através desse elemento que o câmbio está ligado ao volante do motor, do tipo bimassa.

Os eixos secundários são separados. O secundário nº1 (7) é responsável pelas 1ª, 2ª, 3ª e 4ª marchas. Já o eixo secun­dário nº2 (8), pelas restantes: 5ª, 6ª e ré.

Ambos são engrenados diretamente ao diferencial (9), que envia o torque às ro­das através de semieixos. Para permitir a marcha à ré, ainda há uma árvore inver­sora engrenada ao eixo primário nº2. O bloqueio do câmbio na posição Parking (“P”), assim como em um câmbio automá­tico, é acionado mecanicamente por cabo em uma trava dentada no diferencial (10).

UNIDADE DE COMANDO ELETRO-HIDRÁULICO

Todo o funcionamento é gerenciado por uma unidade de comando eletro-hidráu­lico (11), que engloba o módulo eletrôni­co (ECU) e o corpo mecatrônico, locali­zado em um bloco na lateral do câmbio.

O conjunto possui cinco eletroválvulas “on-off” que atuam na mudança de mar­chas e seis válvulas moduladoras que fazem o controle de pressão do óleo no sistema e o acionamento das embreagens (vide quadro 12).

CORPO MECATRÔNICO
Eletroválvulas de modulação:
N215 – Válvula reguladora de pressão 1 (válvula da embreagem K1)
N216 – Válvula reguladora de pressão 2 (válvula da embreagem K2)
N217 – Válvula reguladora de pressão 3 (válvula de pressão principal)
N218 – Válvula reguladora de pressão 4 (válvula para refrigeração das embreagens)
N233 – Válvula reguladora de pressão 5 (válvula de segurança 1)
N371 – Válvula reguladora de pressão 6 (válvula de segurança 2)
A – Válvula de descarga
B – Multiplexor

 

Eletroválvulas de seleção de marcha:
N88 – Eletroválvula 1 (1ª e 5ª)
N89 – Eletroválvula 2 (3ª e N)
N90 – Eletroválvula 3 (2ª e 6ª)
N91 – Eletroválvula 4 (4ª e Ré)
N92 – Eletroválvula 5 (válvula do multiplexor)

A unidade tem apenas um conector central que a liga aos demais contro­ladores do veículo pela rede CAN (13). Através dos sinais multiplexados, o módulo envia informações e recebe as leituras da injeção, do motor, do ABS e de demais sensores para o câmbio sem­pre se manter na marcha mais adequa­da durante o deslocamento do veículo.

Para exemplificar, suponha que o veículo esteja em movimento e engre­nado em 1ª marcha. Isso significa que a transmissão de força do motor para o câmbio está ocorrendo pelas embrea­gens K1 ao eixo primário nº1. Neste momento, a 2ª marcha já está pré-en­gatada pelo eixo primário nº2. Quando a 2ª marcha é finalmente selecionada, a respectiva eletroválvula reguladora de pressão libera a pressão do conjunto de embreagens K1 e as embreagens K2 são acopladas.

Ao mesmo tempo em que ocorre esse trabalho nas engrenagens, as eletrovál­vulas de seleção de marcha trabalham para pré-engatar as marchas conforme a pilotagem do módulo eletrônico. Essa ação ocorre sucessivamente tanto nas acelerações quanto nas reduções. Para direcionar a pressão de óleo para o eixo primário que terá a respectiva marcha acionada, existe um elemento no corpo mecatrônico chamado multiplexor (14). Também há outras eletroválvulas que mantêm a pressão correta em todo esse circuito hidráulico.

“Através de controle eletrônico vindo da ECU, baseado no sinal dos sensores do sistema, as eletroválvulas trabalham para que ocorra a mudança de marchas de forma suave e contínua”, conta Paulo. “O controle eletrônico ga­rante que o câmbio mantenha a marcha adequada para a velocidade do veículo e a entrada de torque do motor para a transmissão”, sublinha o especialista.

ESTRATÉGIAS DO SISTEMA DE TRANSMISSÃO

O instrutor da Bosch explica que cada eixo primário possui um gerador de impulsos, semelhante ao utilizado no sensor de rotação do motor EA111, com revestimento imantado de metal e bor­racha. Esse elemento vai excitar um sen­sor de efeito hall para geração de sinal de rotação. “O gerador de impulsos informa à ECU da transmissão a velocidade de rotação dos eixos primários”, conta.

O eixo secundário nº2 possui dois ge­radores de impulsos para informar à ECU qual é sua velocidade de rotação e o senti­do de giro da saída para o diferencial (15). Com a leitura, o módulo eletrônico reco­nhece não só a velocidade de saída para as rodas como também em qual sentido o automóvel está se movendo.

Os garfos de engate possuem ímãs permanentes que também vão acionar sensores de efeito hall (16). São quatro sensores, presos ao conjunto mecatrô­nico, que informam qual marcha está engrenada. Os sensores no eixo secun­dário nº2 também comunicam à ECU qual marcha o câmbio está, baseado nas informações das velocidades de giro.

Já na região do disco de arraste está o sensor de entrada da transmissão, que mede a velocidade de giro desse compo­nente e de todo o mecanismo dentro de si (17). “O módulo compara a informação de rotação dos eixos com a do sensor de entrada para medir a patinação do con­junto de embreagens”, detalha o especia­lista da Bosch.

A unidade de gerenciamento da transmissão tem várias fontes de infor­mação e está ligada a outros controla­dores através da multiplexagem. Assim, caso ocorra algum problema e ela perca o sinal de um sensor, é possível eleger um substituto. “Por exemplo, em caso de perda do sensor de entrada de rotação, a ECU da transmissão passa a conside­rar a informação do sensor de rotação do motor pela injeção eletrônica através da rede CAN”, aponta Paulo. “Se perder o sinal de rotação de saída do eixo se­cundário, a ECU pega a informação de sentido de deslocamento do veículo e de velocidade pelos sensores do ABS nas rodas”, conta.

LUBRIFICAÇÃO CORRETA É VITAL

O tipo de óleo do câmbio DSG é especí­fico para a aplicação (código DSG G052 182). O controle de sua temperatura é feito através de um trocador de calor ligado ao sistema de arrefecimento do motor (18). Para o perfeito funciona­mento do câmbio, a temperatura do óleo não pode exceder os 135°C.

Por essa razão, a correta manutenção do sistema de arrefecimento é ainda mais importante nesse tipo de veículo. Uma falha pode ser extremamente perigosa a esse tipo de transmissão. Principalmente no que diz respeito à correta aditivação do fluido de arrefecimento e as conse­quências pela sua negligência. Por exem­plo: se o trocador de calor entupir devido à corrosão de partes do motor, haverá um superaquecimento do fluido. Agora, se o trocador corroer devido à falta de aditi­vação do líquido de arrefecimento haverá uma contaminação de fluido da trans­missão com fluido de arrefecimento. O que pode ser fatal ao sistema.

Dentro do corpo do sensor de en­trada de rotação, há um segundo sensor, responsável por medir a temperatura do óleo da embreagem e preservar a inte­gridade do câmbio em caso de supera­quecimento. “Quando a temperatura do óleo chegar a 138°C, o gerenciamento eletrônico vai reduzir o torque do mo­tor. Se a temperatura exceder 145°C, o sistema vai desacoplar a embreagens e o carro vai parar por falta de envio de tor­que às rodas”, afirma o instrutor técnico.

Para prover o fluxo de óleo ao sistema pressurizado, o câmbio é dotado de uma bomba de óleo mecânica (19) que tem vazão de 100 litros/minuto com pressão de 20 bar.

Também há um captador-re­servatório na parte de baixo da carcaça (20), que tem a função de reter uma certa quantia de lubrificante para a bomba su­gar e evitar a entrada de ar no sistema.

“Se houver falta de óleo na bomba, isso diminuirá a vazão e a pressão no circuito hidráulico vai cair”, aponta Paulo. Uma das características do óleo específico para a aplicação em câmbios DSG é justamente ser antiespumante. Por isso, é importan­tíssimo utilizar apenas o lubrificante es­pecífico da aplicação para evitar falhas de funcionamento. “O óleo não pode formar espuma. O sistema trabalha todo pressuri­zado, logo, não pode haver bolhas. Ar no sistema prejudica todo o funcionamento do câmbio”, adverte Paulo.

Todo óleo que sai da bomba pas­sa por um filtro de óleo (21), localizado próximo ao trocador de calor, antes de voltar ao cárter. “Não pode haver impu­rezas suspensas no óleo. Partículas pro­venientes das engrenagens ou dos discos de embreagem podem entrar no corpo mecatrônico e travar alguma válvula, prejudicando também todo o funciona­mento do sistema”, aponta o especialista.

MANUTENÇÃO DO NÍVEL DE ÓLEO

Para que o câmbio funcione e cumpra a vida útil esperada (que é a mesma do veículo), é imprescindível que o nível do óleo esteja correto.

“Um nível de óleo muito abaixo do es­pecificado vai provocar aquecimento de­masiado e, na melhor das hipóteses, o desli­gamento da transmissão, ou seja, ela não vai atuar as embreagens e o carro simplesmen­te para. Na pior das hipóteses, pode ocorrer a destruição das embreagens”, afirma Paulo. O volume de óleo dessa caixa é 7,2 litros.

A verificação do nível de óleo é feita por gotejamento (22). Porém, essa medi­ção deve ser feita após um procedimento prévio:

a) Coloque o motor em marcha lenta;
b) Acione o freio de estacionamento;
c) Acione o pedal do freio;
d) Passe por todas as marchas, dando intervalo de 5 segundos entre uma troca e outra. Repita o procedimento duas vezes;
e) Coloque a alavanca na posição “P”;
f) Verifique a temperatura do óleo do câmbio pelo scanner: é necessário que esteja entre 35°C e 40°C (valor nominal).
g) Apenas então remova o bujão de dreno próximo ao diferencial e verifique o escoamento. O óleo deve pingar no rit­mo de uma gota por segundo (23). Mais do que isso indica excesso de óleo e me­nos, a falta dele.

É importantíssimo que o óleo es­teja na temperatura nominal. “Se esti­ver demasiadamente quente, o óleo vai se expandir demais e pode levar a uma medição incorreta, ou seja, vai escorrer óleo em excesso e, no momento em que esfriar, o nível do lubrificante estará abaixo do ideal (24)”, avisa Paulo. “Da mesma forma, um óleo frio abaixo do especificado vai levar à leitura errada. Se ele não expandir, ele também não vai gotejar pelo medidor e levar a abastecer o câmbio com mais óleo do que o necessário, o que também pode prejudicar o sistema”, informa o instrutor.

Nas condições preconizadas, a cor­reção do nível de óleo é simples. Se em excesso, basta deixar escorrer até atin­gir o escoamento no ritmo descrito. Se estiver abaixo do nível, adicione o óleo correto (25). Contudo, o abastecimento desse câmbio é feito por baixo (26), pelo próprio orifício de escoamento, com um dispositivo adequado para tal.

Como são muitas as aplicações (vide quadro abaixo), os períodos (e a necessidade) de troca completa de óleo e do respectivo filtro devem seguir as recomendações dos manuais de manutenção de cada modelo.

VEÍCULOS COM CÂMBIO DQ250 (02E):
VW Jetta 2.0 TSI (6ª geração) (2011 a 2018)
VW Jetta GLi (7ª geração) (2019 e 2020-atual)
VW Golf GTI (2014 a 2019)
VW Fusca 2.0 TSI AT (2013 a 2016)
VW Eos 2.0 Turbo FSI (2009 a 2011)
VW Passat 2.0 FSI (2007 a 2010)
VW Passat 2.0 TSI (2012 a 2019)
VW Passat 3.2 V6 FSI (2007 a 2009)
VW Passat Variant 2.0 TSI (2011 a 2015)
VW Passat Variant 2.0 FSI Turbo (2007 a 2010)
VW Passat Variant 3.2 V6 FSI (2008)
VW Passat CC R-Line 3.6 V6 4Motion (2010 a 2012)
VW CC 2.0 TSI (2014 a 2016)
VW CC R-Line 3.6 V6 4Motion (2013, 2014)
VW Tiguan 1.4 TSI (1ª geração) (2017)
VW Tiguan Allspace 250 TSI (2018 a 2020-atual)
Audi A3 Sedan 2.0 TFSI (2017 a 2020-atual)
Audi A3 Sport 2.0 TFSI (2009 a 2013)
Audi A3 Sportback 2.0 TFSI (2007 a 2013)
Audi S3 Sportback 2.0 TFSI quattro (2010 a 2013)
Audi Q3 1.4 TFSI (2016 a 2020-atual)
Audi TT 2.0 TFSI (2007 a 2014)
Audi TT Roadster 2.0 TFSI (2012 a 2014)
Audi TT Roadster 2.0 TFSI quattro (2007 a 2014)
Audi TTS 2.0 TFSI quattro (2010)
Audi TTS Roadster 2.0 TFSI quattro (2010)

 

DADOS TÉCNICOS
Designação do câmbio: DSG DQ250 (02E)
Peso aprox.: 94 kg para tração dianteira; 109 kg para tração 4motion
Torque máximo de entrada: 350 Nm (35,67 kgfm)
Embreagem: duas embreagens multidisco banhadas a óleo
Marchas: seis marchas para frente e uma marcha a ré (todas sincronizadas)
Modos operativos: automático e Tiptronic
Volume recomendado de óleo: 7,2 l
Especificação do óleo: DSG G052 182

 

Mais informações – Bosch: boschtreinamentoautomotivo.com.br

 

Texto e fotos Fernando Lalli