Como exemplo, tomemos um carro hipotético cujo motor tem potência máxima a 6.000 rpm, torque máximo a 3.200 rpm e um câmbio típico de cinco marchas bem escalonado. As quedas de rotação ao trocá-las a 6.000 rpm seriam: primeira para segunda, 3.500 rpm; terceira, 4.000 rpm; quarta, 4.400 rpm; e quinta, 4.800 rpm. Portanto, está atingido o objetivo de vencer a resistência do ar com intervalos cada vez menores.

Por onde começa   O ponto de partida do escalonamento é determinar a relação de primeira marcha para vencer rampas. Considera-se como mínima capacidade uma rampa de 30% com veículo carregado. O cálculo leva em conta torque, relação da primeira, relação do diferencial, raio da roda (já determinado no início do projeto) e peso, por meio de um cálculo relativamente simples.

A etapa seguinte é calcular que velocidade o veículo pode atingir, tomando por base a potência do motor, o coeficiente aerodinâmico (Cx), a área frontal e a resistência de rolamento. Para as engenharias das fábricas isso é relativamente fácil, principalmente com os atuais softwares específicos para esse cálculo.

É importante que se note: nesse cálculo não entra nada de relação de marcha ou de diferencial. Depois de saber qual a velocidade máxima, estabelece-se a relação total da última marcha, também um cálculo simples. Nesse momento ocorre o "casamento", quando a redução é calculada de maneira que a velocidade máxima coincida com a rotação de potência máxima. A primeira parte do escalonamento está então definida: sabe-se qual é a relação da primeira e a da última marcha.

É importante saber que a relação de cada marcha combina-se com a do eixo motriz (comumente chamada de relação de diferencial, porque ali se encontra este par de engrenagens). O termo correto é relação do eixo motriz. Essa combinação dá-se por multiplicação, e não soma, como pode parecer à primeira vista. Por exemplo, se a relação de primeira é 4,0 e a do eixo motriz é 4,5, a redução total é 4 x 4,5, que é igual a 18 (18:1).

Haver duas reduções na transmissão é necessário por dois motivos. Um, porque ficaria fisicamente inviável acomodar grandes reduções dentro do limitado espaço da caixa de câmbio. Por exemplo, se a redução total de primeira for 18:1, a engrenagem maior (conduzida) seria muito grande, como 126 dentes, considerando sete dentes na engrenagem menor.

O outro motivo é o esforço sobre os dentes da engrenagem menor (condutora), que aumenta muito em relações acima de 5:1. Ambas as dificuldades são contornadas dividindo a transmissão de força motriz em um sistema de duas reduções -- uma na caixa de câmbio, outra no eixo motriz.

Mas há uma terceira razão, de natureza prática, para dividir a redução total em dois sistemas de engrenagens. Fica possível alterar apenas uma delas, a do diferencial, e com isso obter efeito em todas as marchas.

A indústria automobilística usa bastante esse recurso. Por exemplo, o câmbio do Fusca 1300 trazia relação de diferencial 4,37:1; no 1500/1600, 4,12:1 (depois 3,88:1). As quatro marchas eram exatamente iguais, mas não o efeito final, que dependia da relação do eixo motriz. Continua