Relação de Transmissão

Uma relação de transmissão exprime a relação entre as velocidades de rotação de duas engrenagens em engrenamento, definida como o número de dentes da engrenagem conduzida a dividir pelo número de dentes da engrenagem motora, ou, de forma equivalente, o número de voltas de entrada necessárias para produzir uma volta de saída. É o conceito central de qualquer transmissão com engrenagens, porque determina o compromisso entre a velocidade de rotação e a força de rotação, isto é, o binário, em cada ponto da transmissão. Uma relação superior a um significa que a saída roda mais devagar do que a entrada, mas com binário proporcionalmente maior, ao passo que uma relação inferior a um faz o inverso.

O princípio assenta na conservação da energia e na geometria dos dentes em engrenamento. Quando uma engrenagem pequena aciona uma grande, cada rotação da pequena faz avançar a grande apenas uma fração de volta, pelo que a engrenagem maior roda devagar mas exerce maior alavancagem. A potência, produto do binário pela velocidade de rotação, mantém-se em larga medida constante, salvo as perdas por atrito, razão pela qual só é possível multiplicar o binário aceitando uma perda de velocidade. Uma relação de 3:1, por exemplo, triplica aproximadamente o binário, reduzindo a velocidade de saída a um terço.

Isto é determinante porque um motor de combustão interna só produz binário útil dentro de uma faixa limitada de rotações, tipicamente alguns milhares de rpm. Uma única relação fixa não conseguiria, ao mesmo tempo, fazer arrancar um veículo pesado e permitir-lhe cruzar de forma económica a velocidade. Assim, uma caixa de velocidades oferece um conjunto de relações: as relações curtas, com valor numérico elevado, multiplicam o binário para arrancar e subir encostas, enquanto as relações longas trocam esse binário por velocidade, deixando o motor rodar devagar e silenciosamente num cruzeiro constante. A progressão entre relações é escolhida para que o motor permaneça próximo da sua faixa eficiente à medida que a velocidade aumenta.

As relações da caixa de velocidades não atuam isoladamente. Combinam-se multiplicativamente com a relação da transmissão final, ou do diferencial, para dar a relação global entre o motor e as rodas. Uma primeira de 3,5:1 a trabalhar através de uma transmissão final de 4,0:1 produz uma redução global de 14:1, ao passo que uma relação superior em overdrive de 0,8:1 através do mesmo diferencial dá apenas 3,2:1. As relações mais longas, com valores inferiores a um, designam-se por overdrive e existem especificamente para reduzir o regime do motor, proporcionando um cruzeiro relaxado e económico em autoestrada.

As relações de transmissão influenciam ainda a aceleração, a capacidade de reboque e o consumo de combustível de formas que os engenheiros têm de equilibrar. Relações muito próximas mantêm o motor sempre vivo, ao serviço do desempenho desportivo, enquanto relações muito espaçadas favorecem a economia e o refinamento. A mesma lógica aplica-se aos veículos elétricos, embora estes normalmente necessitem de apenas uma relação de redução, pois os seus motores produzem forte binário a partir de zero rpm. Compreender as relações de transmissão é, por isso, fundamental para interpretar a forma como qualquer veículo entrega a sua potência ao piso.