A transmissão automática ou hidráulica tem a finalidade de servir como uma embreagem automática entre o motor e a caixa de mudanças. Permite que o motor trabalhe mesmo com o automóvel parado e quando o motorista a acelera começa a transmitir suave e progressivamente a energia mecânica.
Há duas partes rotativas principais que compõe este sistema: A bomba que é o impulsor acionado pelo motor e a turbina que aciona a caixa de mudanças. Estas partes tem o formato de calotas esféricas e possuem uma certa quantidade de divisórias radiais denominadas pás.
Estas duas calotas ficam alojadas de forma que estão voltadas uma para a outra em um cárter cheio de óleo mantendo um pequeno espaço para não haver contato entre elas.
Em sua forma básica é conhecida como embreagem hidráulica, esta é utilizada em vez de embreagens de fricção em veículos com caixas de câmbio pré seletivas. É formado basicamente por uma bomba e uma turbina que o óleo circula enquanto o motor estiver em funcionamento.
O óleo é expelido pela bomba por causa da força centrifuga sempre que o motor trabalha ao relenti. O óleo é atirado pelas pás para a turbina, que permanece parada, por causa da força do óleo não ser suficiente para mover, porém quando o motorista acelera, a velocidade da bomba aumenta e o torque resultante do movimento mais rápido levando assim a elevação do óleo ser suficiente para vencer a resistência da turbina, que começa a rodar colocando o automóvel em movimento. Após fornecer energia à turbina o óleo retorna à bomba e repete o ciclo todo novamente.
Se a velocidade do motor continuar aumentando diferença entre as velocidades de rotação da bomba e da turbina diminuirá gradualmente até ser reduzida ao escorregamento a cerca de 2%. Numa embreagem hidráulica o torque aplicado á turbina não poderá exceder ao que é transmitido pela bomba, havendo uma limitação
A maioria dos automóveis com transmissão automática utilizam um conversor do torque. Um conversor do torque nada mais é que um redutor de velocidade que age como um conjunto extra de engrenagens, antes de a ação do motor ser sentida na caixa de mudanças. O conversor apresenta uma bomba acionada pelo motor e uma turbina q está ligada ao eixo primário na caixa de câmbio. Pode fornecer um torque mais elevado do que o gerado pelo motor, já que também tem, entre a bomba e a turbina, uma pequena roda com pás designada como reator ou estator. Um dispositivo de engate de um só sentido fixa o reator ao cárter da caixa de câmbio sempre que o número de rotações é baixo.
O óleo procedente da turbina, numa embreagem hidráulica, tem tendência a diminuir a velocidade da bomba. Entretanto, no conversor as pás do reator, quando este está engatado, dirigem o óleo segundo uma trajetória mais favorável.
O conversor chega a duplicar o torque aplicado à caixa de câmbio durante o arranque. Quando o motor aumenta de velocidade, este aumento de 2:1 do torque vai sendo reduzido até que não se verifica qualquer aumento. O óleo faz então girar o reator à mesma velocidade que a turbina, passando o conversor a atuar como uma embreagem hidráulica, com o reator girando sem qualquer efeito de aumento de torque. Nem a embreagem hidráulica e nem o conversor podem ser desembreados pelo motorista. Normalmente, são utilizados em conjunção com vários tipos de transmissão epicicloidal, que permitem efetuar as mudanças de velocidade sem desengatar o motor.
Mudanças de velocidades sem pedal de embreagem – As caixas de mudanças automáticas são baseadas, na sua maioria, em um conjunto de engrenagens designado por trem de engrenagens epicicloidais ou planetárias. Este trem é composto por uma roda central, ou panetário, à volta da qual rodam engrenagens satélites, um suporte destas e uma coroa exterior dentada no interior.
A engrenagem planetária está montada no centro. Na engrenagem epicicloidal simples, um par de satélites gira em eixos que se apoiam no suporte, em forma de U, das engrenagens satélites, onde está montado num eixo cujo este eixo corresponde ao da engrenagem planetária. À medida que o suporte roda, as engrenagens satélites giram nos seus eixos, em volta da roda central, na que estão engrenadas. As engrenagens satélites estão também engrenadas nos dentes do interior da coroa circular, onde pode girar à volta da roda central e das engrenagens satélites, também em torno do mesmo eixo. Mantendo imóvel uma destas engrenagens, as restantes podem ser rodadas de modo a permitir obter as diferentes reduções conforme as dimensões das engrenagens.
Para obter o número necessário de combinações de engrenagens, uma caixa de mudanças automática inclui dois, três ou quatro trens epicicloidais. Algumas partes de cada um dos conjuntos estão permanentemente conectadas entre si; outras são conectadas temporariamente ou são detidas por um sistema de cintas de frenagens e embreagens selecionadas por válvulas hidráulicas de mudanças, situadas na parte de baixo da caixa de mudanças. O óleo, sob pressão, para acionar as cintas de frenagem e as embreagens, é fornecido pôr uma bomba alimentada com óleo de lubrificação da caixa de mudanças. Pôr vezes utilizam-se duas bombas movidas a partir da extremidades dos eixos primário e secundário da caixa de mudanças. As válvulas hidráulicas são comandadas diretamente pelo seletor de mudanças, a menos que se selecione a marcha automática para frente. Neste caso, o funcionamento das válvulas é comandado pela abertura da borboleta do acelerador e pela velocidade do automóvel. Quando a borboleta se encontra aberta, a pressão do óleo é reduzida e as engrenagens permanecem numa posição de velocidade baixa.
Quando o automóvel atinge a uma velocidade pré-selecionada, um regulador anula o comando pôr abertura da borboleta, o que permite a passagem para uma velocidade mais elevada.
Uma transmissão automática seleciona e muda as marchas, conforme necessário, sem intervenção do motorista. Quer dizer: para conduzir um automóvel com câmbio automático, basta selecionar o movimento para frente ou para trás e acelerar. Num automóvel com este sistema de mudanças existem apenas dois pedais, um para acelerar e outro para frear.
Os diferentes sistemas de transmissão automática apresentam uma grande variedade de bloqueio das engrenagens, sendo a sua seleção comandada, por meio de uma alavanca.
Em todos os sistemas, a alavanca de comando pode adaptar-se a diferentes posições: N, para ponto morto; P, na maioria dos modelos, para estacionamento, posição que inclui um dispositivo de bloqueio (por questões de segurança apenas se pode pode dar a partida nomotor numa dessas posições); R para marcha ré: D, para a marcha à frente, e L para manter uma velocidade baixa. Um batente mecânico evita a inadequada seleção das posições de marcha ré ou de estacionamento. PRNDL é a sequência mais usual. Colocando a alavanca na posição D, obtém-se toda gama de mudanças da mais alta à mais baixa, utilizando todas as velocidades que imprimem movimento para frente. A seleção das mudanças depende não só de um regulador comandado pela velocidade, mas também da posição do pedal do acelerador.
Com o acelerador a fundo obtém-se a utilização máxima de cada mudança até a mais elevada velocidade possível dentro dos limites de segurança do motor, por outro lado, acelerando ligeiramente, o motorista permite a seleção gradual das mudanças a variedades bastante mais baixas. Existe ainda um interruptor de fim de curso que inicia imediatamente a mudança para uma velocidade mais baixa se a velocidade de deslocação do automóvel permitir. Por exemplo, pode-se, por meio do interruptor, passar da prise para Segunda a 90 km/h.; o comando automático, porém, poderá impedir essa passagem se a velocidade de deslocamento do automóvel for superior. Em alguns dos mais utilizados modelos de transmissões automáticas de três velocidades da marca Borg Warner a alavanca seletora apresenta a sequência, PRND21 de posições. Colocando a alavanca na posição 2, o motorista obtém mudanças automáticas, da primeira para a Segunda velocidades e vice-versa, ficando, contudo, a prise excluída. Se a alavanca for colocada na posição 1, o motorista obtém a primeira velocidade. Esta disposição destina-se permitir a travagem máxima do motor em descidas íngremes.
Numa transmissão automática as velocidades são selecionadas por pressão hidráulica.
D4321NR. Na sequência da alavanca seletora da transmissão da Automotive Products, a posição D permite mudanças completamente automáticas, enquanto as posições 4321 e R são selecionadas manualmente. A alavanca em N dá-se o ponto morto. Assim, o motorista pode optar entre as mudanças totalmente automáticas ou manuais.
Os automóveis DAF têm um sistema de transmissão por correias, denominado variomatc, que assegura mudanças totalmente automáticas, de acordo com as condições do tráfego e da faixa de rodagem. Já no arranque o movimento é transmitido automaticamente a uma embreagem centrífuga que, por sua vez, faz mover dois tambores por meio de uma caixa redutora de engrenagens cônicas. Os diâmetros dos tambores variam de acordo com as velocidades de rotação destes, por meio de massas centrífugas e, de acordo com a posição do acelerador, por meio de uma câmara de vácuo. Duas correias trapezoidais dentadas rodam entre dois tambores pressionados um de encontro ao outro por meio de molas. Com aceleração baixas, o sistema proporciona automaticamente uma redução elevada.
Condução econômica com ‘overdrive’ – O overdrive, ou sobre marcha, consiste em uma unidade, montada atrás da caixa de mudanças, destinada a proporcionar uma velocidade, para além da prise, que permita uma marcha econômica a um baixo regime de rotações do motor, sem redução da velocidade de deslocamento.
Em alguns modelos de automóveis, o overdrive atua também em terceira, ou mesmo em segunda, o que aumenta, para o motorista, as possibilidades de escolha de redução.
As unidades overdrive têm geralmente um sistema de engrenagens epicicloidais que inclui uma embreagem cônica acionada hidraulicamente. Quando o overdrive não está em funcionamento, a embreagem que está ligada à roda central, torna-se solidária – devido à mola – com a coroa circular, ligada ao eixo de saída. O suporte das engrenagens satélites, ligado ao eixo da caixa de mudanças, faz girar todo o conjunto, obtendo-se assim uma transmissão direta.
Quando o motorista seleciona o overdrive, a embreagem fixa-se ao cárter exterior e impede o movimento da roda central. O suporte das engrenagens planetárias gira então à volta da roda central e, por sua vez, aciona a coroa circular a uma velocidade ligeiramente superior à superior à do suporte. Em conseqüência, o eixo de saída roda mais rápido que o eixo do motor.
O overdrive é comandado, elétrica ou hidraulicamente, por meio de um interruptor existente no painel ou na coluna da direção. Pode ser ligado ou desligado sem intervenção da embreagem