El EMBRAGUE es un sistema que permite tanto transmitir como interrumpir la transmisión de una energía mecánica a su acción final de manera voluntaria. En un automóvil, por ejemplo, permite al conductor controlar la transmisión del par motos desde el motor hacia las ruedas.
El embrague se sitúa entre el volante motor y la caja de cambios y es accionado por un pedal que maneja el conductor con su pie izquierdo (menos en los automáticos que el pedal se suprime). Con el pedal suelto el giro del motor se transmite directamente a las ruedas, es decir, el motor está embragado. Y cuando el conductor pisa el pedal de embrague el giro del motor no se transmite a las ruedas, y se dice que el motor está desembragado.
El embrague debe tener la suficiente resistencia como para lograr transmitir todo el par motor a las ruedas y lo suficientemente rápido y seguro como para realizar el cambio de velocidad en la caja de cambios sin que la marcha del vehículo sufra un retraso apreciable. También debe ser progresivo y elástico para evitar que se produzcan tirones ni brusquedades al poner en movimiento al vehículo, partiendo desde la situación de parado, ni tampoco cuando se varíe la velocidad del motor en las aceleraciones y retenciones.
ELEMENTOS QUE COMPONEN UN SISTEMA DE EMBRAGUE
Del volante de inercia o volante motor llega el movimiento una vez que el disco de embrague se acopla al mismo mediante el eje principal. La maza de embrague, por su parte, ejerce presión sobre el mismo para que la potencia del motor llegue a las ruedas motrices. El disco de embrague, por tanto, es el que sufre la fricción y mayor desgaste a causa de estar en contacto con ambos elementos. El último elemento que podemos reconocer en el esquema es el collarín de empuje, encargado de acoplar o separar el disco cada vez que pisamos el pedal de embrague.
Para simplificar la acción que sucede en el interior del sistema de embrague cuando ejercemos la conducción, podemos dividirla en tres posiciones:
Posición de embrague: En la que queda acoplado transmitiendo la potencia por completo al embrague, quedando vinculadas las ruedas y el motor.
Posición de desembrague: El pedal del embrague está pisado, desacoplando el sistema, por lo que las ruedas girarán libres o estarán detenidas, según la inercia. Es la posición adecuada para realizar el cambio de marcha.
Fase transitoria: Aquí es donde cumple su principal función el embrague; moderando los choques mecánicos para que el cambio no suceda con brusquedad ni la inercia pueda dañar el motor o la caja de cambios.
CLASIFICACION DE LOS EMBRAGUES
EMBRAGUES DE FRICCIÓN MONODISCO DE MUELLES
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Este tipo de embrague posee entre sus elementos el disco de embrague, el disco, el collarín y horquilla, la palanca, los muelles de compresión y la carcaza, algunos de los cuales veremos con mas detalle a continuación.
El disco de embrague puede ser de diferentes tamaños según la potencia que deba transmitir, siendo fabricado de acero y se situa entre el disco de presión y el volante en el estriado del primario.
Presenta cortes radiales estando unido de forma elástica a un cubo estriado mediante muelles helicoidales para disminuir así las oscilaciones resultantes del contacto del disco con el volante.
Unas guarniciones son colocadas a los lados del disco para construidas de un material adherente con una gran resistencia al desgaste provocado por el calor y rozamiento.
La carcasa esta colocada sobre el volante del motor y se trata en sí del empaque que cubre y protegue todo el mecanismo del embrague, sirviendo además de asiento para muelles y palancas.
Contruído de acero fundido el plato de presión está colocado entre la carcasa y disco de embrague.
Se trata en sí de un disco que se une a la carcasa a traves de muelles y a la palancas.
Podemos encontrarnos platos con varios muelles o uno solo central.
Al accionarse el conductor el pedal del embrague se provoca un movimiento gracias a su mecanismo que permite el embrague y desembrague.
EMBRAGUES DE FRICCIÓN MONODISCO DE DIAFRAGMA
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Este embrague es el mas extendido en su uso gracias a su forma de funcionamiento y su performance.
Tiene como característica la presencia de un diafragma elástico en lugar de la existencia de un muelle.
Es este embrague el diafragma posee forma cónica con cortes radiales y es quien ejerce la presión sobre el disco.
Durante el embragado entonces es el diafragma el elemento que presiona el plato de presión al disco conducido al volante del motor, mientras qeu el desembragado al ser accionado el pedal del embrague por el conductor la horquilla empuja al collarín el cual a su vez presiona en el centro del diafragma invirtiendo su conicidad y desplazando el plato de presión, dando como resultado que el disco de embrague se libere.
EMBRAGUES DE FRICCIÓN CON DOS DISCOS
Su funcionamiento se basa en dos discos con un plato de arrastre entre ambos.
Su uso es necesario cuando se debe transmitir una fuerza grande que no sería posible realizar con un solo disco.
Puede usarse muelles o diafragma para ejercer la presión necesaria como se describió en los dos tipos de embragues anteriores.
EMBRAGUES AUTOMÁTICOS DE CONTRAPESO
Este tipo de embrague al pertenecer al tipo de los automáticos no necesita la acción de un pedal de embrague, debiendo notar que no es un tipo de embrague muy actualizado actualmente.
Su nombre se debe a que el embragado y desembragado es realizado gracias a unos contrapesos como se muestra en la ilustración derecha.
Estos contrapesos accionan automáticamente por la fuerza centrífuga resultante del mismo giro del motor.
EMBRAGUES AUTOMÁTICOS DE CONO Y RODILLOS
Al igual que en el caso de los embragues con contrapesos los de cono y rodillos también utilizan la fuerza centrífuga en su mecanismo, pero en su caso lo hacen para lograr que unos rodillos se muevan por la superficie cónica.
Así dependiendo de las revoluciones del mismo motor los rodillos se encontrarán en diferentes posiciones, situándose en la mitad inferior para el embrague y en la superior logrando el desenbrague.
EMBRAGUES HIDRÁULICOS
Usados generalmente en cajas de cambios semiautomáticas o automáticas estos embragues hidráulicos se caracterizan por utilizar un fluido para lograr la fuerza hidráulica mediante una bomba centrífuga que se transmite a una turbina, con un desgaste casi nulo y un funcionamiento extremadamente suave.
Su estructura se base en dos coronas giratorias separadas entre sí sin rozamiento, con los álabes (tabiques planos) y situadas en la carcasa. Una de estas coronas, denominada corona arrastrada, esta unida a la caja de cambios mediante el primario mientras que la otra lo está al árbol motor y se la conoce como corona matriz.
Durante las revoluciones bajas del motor la fuerza centrífuga resultante no logra que el fluído produzca el giro de la turbina, lo que sí ocurre a revoluciones más altas.
EMBRAGUES ELECTROMAGNÉTICOS
Este tipo de embrague llevan un conjunto de relés y un electroimán sobre el volante, logrando gracias a la fuerza del campo magnético realize la tarea que habitualmente lo haría el plato de presión ejerciendo la fuerza en una armadura conectada a la caja mediante el primario.
Al igual que en los embragues hidráulicos en los electromagnéticos también se evita el rozamiento ya que la armadura gira gracias a la fuerza magnética sin contacto directo, lo que le permite tener un larga vida de uso siendo también un embrague de funcionamiento suave al igual que los hidráulicos.
ULTIMAS TENDENCIAS
En la actualidad la mayoría de los embragues que se montan en automóviles son de diafragma, aunque el principio de funcionamiento es exactamente el mismo que en los embragues de muelles.
En vehículos de gran cilindrada o maquinaria de obras públicas se pueden montar embragues hidráulicos.
En los últimos años los estudios de mejora han sido encaminados al material antideslizante que recubre el disco del embrague. Normalmente éste está recubierto por una guarnición orgánica antideslizante que asegura la perfecta fijación al volante de inercia. Sin embargo estos recubrimientos pierden sus propiedades a temperaturas elevadas, algo importante si tenemos en cuenta que el embrague es un elemento que en funcionamiento alcanza muy altas temperaturas.
En la actualidad se está trabajando en recubrimientos de pastillas cerámicas, que presentan un coeficiente de rozamiento un 35% mayor y soportan mucho mejor las elevadas temperaturas de funcionamiento; sin olvidar que su duración puede multiplicar hasta por cuatro la de los forros orgánicos. Por desgracia su precio también es bastante más elevado.
También vamos a presentar dos sistemas de embrague actuales:
EMBRAGUE AUTOAJUSTABLE
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En el embrague con ajuste automático del desgaste, el aumento de la fuerza de desembrague se registra mediante el desgaste y se introduce con acierto una compensación para el decreciente espesor de los forros.
Como diferencia esencial en relación con un embrague convencional, el diafragma no se remacha firmemente a la carcasa, sino que está apoyado al diafragma sensor.
Este diafragma sensor presenta una zona suficientemente larga con una fuerza casi constante, al contrario que el diafragma principal, con una zona degresiva.
La zona horizontal del diafragma sensor se ajusta algo por encima de la fuerza de desembrague deseada. Mientras la fuerza de desembrague sea más pequeña que la fuerza de sujeción del diafragma sensor, la posición de basculación del diafragma principal permanecerá en el mismo lugar al desembragar.
Sin embargo, si aumenta la fuerza de desembrague a causa del desgaste de los forros, se rebasará la fuerza antagonista del diafragma sensor y el alojamiento de basculamiento se desvía en dirección al volante tanto como sea necesario, hasta que la fuerza de desembrague haya descendido hasta la fuerza del diafragma sensor. En caso de ceder el diafragma sensor, se formará un espacio libre, el cual será compensado, por ejemplo, mediante una cuña.
EMBRAGUE AUTOMATIZADO
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Gran confort en circulación con retenciones. La conducción en circulación con retenciones se mejora considerablemente, entre otras cosas debido a que el motor ya no se cala al arrancar ya al parar de rodar.
Facilitación de maniobra. Se ha desarrollado una estrategia que hace que el vehículo se deslice suavemente con la marcha metida, aunque que no se pise acelerador similar al cambio automático. La gran ventaja de esta "estrategia de avance lento" es que se simplifica considerablemente la maniobra, ya que el conductor sólo necesita pisar un pedal, el pedal del freno. Con el pedal del freno o el freno de mano accionados, el mando reduce por completo el momento de deslizamiento con un pequeño retardo de tiempo. Con ello se pueden evitar las desventajas del deslizamiento, tales como elevado desgaste del embrague y consumo de combustible en exceso.
Eliminación de ruidos en el cambio y zumbidos. Los ruidos molestos, tales como areneo en el cambio y los zumbidos de la carrocería, pueden eliminarse mediante un deslizamiento definido en el embrague.
Mejora del comportamiento de cambio de carga. El comportamiento de cambio de carga puede mejorarse considerablemente mediante un mando especial del embrague, con el que se evitan los tirones (efecto Bonanza).
En la actualidad la mayoría de los embragues que se montan en automóviles son de diafragma, aunque el principio de funcionamiento es exactamente el mismo que en los embragues de muelles.
En vehículos de gran cilindrada o maquinaria de obras públicas se pueden montar embragues hidráulicos.
En los últimos años los estudios de mejora han sido encaminados al material antideslizante que recubre el disco del embrague. Normalmente éste está recubierto por una guarnición orgánica antideslizante que asegura la perfecta fijación al volante de inercia. Sin embargo estos recubrimientos pierden sus propiedades a temperaturas elevadas, algo importante si tenemos en cuenta que el embrague es un elemento que en funcionamiento alcanza muy altas temperaturas.
En la actualidad se está trabajando en recubrimientos de pastillas cerámicas, que presentan un coeficiente de rozamiento un 35% mayor y soportan mucho mejor las elevadas temperaturas de funcionamiento; sin olvidar que su duración puede multiplicar hasta por cuatro la de los forros orgánicos. Por desgracia su precio también es bastante más elevado.
También vamos a presentar dos sistemas de embrague actuales:
EMBRAGUE AUTOAJUSTABLE
En el embrague con ajuste automático del desgaste, el aumento de la fuerza de desembrague se registra mediante el desgaste y se introduce con acierto una compensación para el decreciente espesor de los forros.
Como diferencia esencial en relación con un embrague convencional, el diafragma no se remacha firmemente a la carcasa, sino que está apoyado al diafragma sensor.
Este diafragma sensor presenta una zona suficientemente larga con una fuerza casi constante, al contrario que el diafragma principal, con una zona degresiva.
La zona horizontal del diafragma sensor se ajusta algo por encima de la fuerza de desembrague deseada. Mientras la fuerza de desembrague sea más pequeña que la fuerza de sujeción del diafragma sensor, la posición de basculación del diafragma principal permanecerá en el mismo lugar al desembragar.
Sin embargo, si aumenta la fuerza de desembrague a causa del desgaste de los forros, se rebasará la fuerza antagonista del diafragma sensor y el alojamiento de basculamiento se desvía en dirección al volante tanto como sea necesario, hasta que la fuerza de desembrague haya descendido hasta la fuerza del diafragma sensor. En caso de ceder el diafragma sensor, se formará un espacio libre, el cual será compensado, por ejemplo, mediante una cuña.
EMBRAGUE AUTOMATIZADO
Gran confort en circulación con retenciones. La conducción en circulación con retenciones se mejora considerablemente, entre otras cosas debido a que el motor ya no se cala al arrancar ya al parar de rodar.
Facilitación de maniobra. Se ha desarrollado una estrategia que hace que el vehículo se deslice suavemente con la marcha metida, aunque que no se pise acelerador similar al cambio automático. La gran ventaja de esta "estrategia de avance lento" es que se simplifica considerablemente la maniobra, ya que el conductor sólo necesita pisar un pedal, el pedal del freno. Con el pedal del freno o el freno de mano accionados, el mando reduce por completo el momento de deslizamiento con un pequeño retardo de tiempo. Con ello se pueden evitar las desventajas del deslizamiento, tales como elevado desgaste del embrague y consumo de combustible en exceso.
Eliminación de ruidos en el cambio y zumbidos. Los ruidos molestos, tales como areneo en el cambio y los zumbidos de la carrocería, pueden eliminarse mediante un deslizamiento definido en el embrague.
Mejora del comportamiento de cambio de carga. El comportamiento de cambio de carga puede mejorarse considerablemente mediante un mando especial del embrague, con el que se evitan los tirones (efecto Bonanza).
