Embrague de fricción

EL EMBRAGUE DE FRICCIÓN
MISION DEL EMBRAGUE
El embrague es el mecanismo encargado de transmitir el par motor
que nos proporciona el grupo propulsor, a la caja de cambios y ésta,
a su vez, a las ruedas a voluntad del conductor (manual) o
automáticamente (automático), o dicho de otra manera, su misión,
es desconectar el motor de las ruedas en el momento de arrancar o
realizar un cambio de marcha.
El mecanismo de embrague es absolutamente necesario en los
vehículos automóviles dotados de motor térmico, ya que para iniciar
la marcha del vehículo hay que transmitir el par motor a bajo
régimen de una forma progresiva por resbalamiento mecánico o
viscoso, hasta conseguir un acoplamiento rígido entre el motor y las
ruedas del vehículo a través del cambio de velocidades. Además, en
los vehículos con cambio de velocidades mecánico es necesario
disponer del mecanismo de embrague para desconectar el
movimiento del motor del movimiento de las ruedas siempre que
tengamos que cambiar de velocidad o deseemos parar el vehículo sin
detener el motor. El embrague debe cumplir una serie de
características, debe poseer suficiente fuerza para que no patine con
el motor funcionando a pleno rendimiento y a la vez proporcionar una
marcha suave. Tiene que ser resistente, rápido y seguro. Resistente
debido a que por él pasa todo el par motor. Rápido y seguro para
poder aprovechar al máximo dicho par, en todo el abanico de
revoluciones del motor.
En lo que concierne al confort, el mecanismo de embrague también
tiene que ser progresivo, para que no se produzcan tirones cuando
ponemos en movimiento el vehículo, desde una posición de parado;
debe ser, además, elástico para absorber los cambios de revoluciones
en aceleraciones y desaceleraciones del motor.
El embrague va situado entre el motor y la caja de cambios, y más
concretamente entre el árbol motor o cigüeñal y el eje primario de la
caja de cambios.
El principio de funcionamiento es muy simple, une o separa dos
árboles; esta separación debe efectuarse tanto si los dos árboles se
hallan en movimiento como si están parados. Se trata de dos discos
que se pueden acercar o alejar entre sí, de modo que cuando entran
en contacto, tras un breve instante inicial de deslizamiento, quedan
unidos firmemente girando solidarios. Normalmente, la disposición de
trabajo del embrague es en la posición de transmisión del
movimiento, en tal circunstancia se dice que el automóvil está
embragado, el par motor pasa al primario de la caja de cambios. En
caso contrario, cuando se interrumpe la transmisión de dicho par, un
automóvil está desembragado cuando no transmite ningún tipo de
movimiento.
TIPOS DE EMBRAGUES
Existen diferentes tipos de embrague, que se agrupan básicamente
en tres:
-De fricciónBasados en la unión de dos piezas que al adherirse forman el efecto
de una sola. Del cual se a hablara mas adelante
-Embrague centrífugoEste sistema de embrague está previsto de unos contrapesos que, al
alcanzar el motor un determinado régimen de giro, son empujados
hacia la periferia por la fuerza centrífuga, haciendo que las palancas
que van unidas a ellos basculen y hagan presión sobre la maza de
embrague.
Cuando el motor gira a ralentí, los contrapesos ocupan su posición de
reposo gracias a la acción de unos pequeños muelles y, con ello, el
plato de presión deja en libertad al disco de embrague, consiguiendo
el desembragado del motor.
Dado que la velocidad de giro del motor sube en las aceleraciones de
forma progresiva, la acción de embragado resulta igualmente
progresiva.
Basados en este mismo sistema se montan embragues
semiautomáticos. Estos embragues están formados por un sistema de
embrague convencional, disco y mecanismo, montados sobre la cara
frontal de un tambor que recibe en su interior el plato provisto de
zapatas en su periferia. El plato está unido al volante de inercia del
motor y, por tanto, gira con él. Las zapatas son capaces de
desplazarse hacia fuera por la acción de la fuerza centrífuga,
haciendo solidario el tambor con el giro del plato. Con esta
disposición se consigue que siempre que el motor alcance un
determinado régimen de giro se produzca el embragado del motor.
-ElectromagnéticosSon los menos utilizados, y están basados en el principio de los
efectos de la acción de los campos magnéticos.
Todos los sistemas de embrague que basan su funcionamiento en los
efectos de adherencia entre dos piezas de distinto coeficiente de
rozamiento. A causa de ese frotamiento estos embragues pueden
resultar ruidosos y padecen un desgaste. Estos inconvenientes se
solucionan gracias al uso de embragues electromagnéticos e
hidráulicos, aunque generan otros inconvenientes propios.
El sistema de embrague electromagnético esta constituido por una
corona de acero que se monta sobre el volante de inercia del motor.
En el interior de esta corona va alojada una bobina, que al pasar la
corriente eléctrica a través de ella produce un campo magnético en la
zona del entrehierro formado entre la corona y el disco de acero.
Dicho disco va montado en el primario de la caja de cambios por
medio de un estriado, sustituyendo al disco de embrague
convencional. El espacio existente en el interior de la corona se cierra
con chapas de acero, y se rellena con polvo magnético, que se
aglomera en el entrehierro por la acción del campo magnético creado
por la bobina, haciendo solidarios a la corona con el disco. De esta
forma, cuando pasa corriente por el arrollamiento de la bobina se
produce la aglomeración del polvo magnético consiguiendo el
embragado del motor. Por el contrario, si no pasa corriente por la
bobina el polvo magnético no se aglomera en el entrehierro, lo que
permite girar en vacío a la corona sin arrastrar el disco. Con lo cual el
motor permanece desembragado.
En el instante en que comienza a pasar corriente por la bobina se
inicia la aglomeración del polvo magnético, que tarda un cierto
tiempo en completarse, además del retardo a la aparición del flujo
magnético que se produce en todas las bobinas. Este efecto consigue
que el embrague sea progresivo.
-Embrague pilotado electrónicamenteLa principal diferencia con respecto al embrague automático
servocomandado radica en que el embrague pilotado
electrónicamente es gobernado por un sistema electrónico de gestión
que controla un circuito hidráulico de mando de la palanca de
desembrague. Dicho módulo de gestión electrónica recibe información
sobre la posición de la palanca de cambios y del pedal del acelerador,
así como la velocidad del vehículo y el régimen del motor.
Con el vehículo parado y el contacto desconectado el embrague
siempre se encuentra en posición de embragado,
independientemente si está en punto muerto o no. Si se encuentra
una velocidad metida no es posible arrancar el vehículo. Para sacar la
velocidad el sistema está provisto de un captador de esfuerzo situado
sobre la palanca del cambio que envía una señal al calculador
electrónico que acciona el embrague. Permitiendo así sacar la
velocidad y poder ser arrancado el motor.
Al poner en marcha el vehículo y accionar la palanca del cambio de
velocidades, un captador de esfuerzo manda una señal al módulo
electrónico, que activa el embrague permitiendo la selección de esta
marcha. El arranque del vehículo se produce de manera progresiva
con la posición del acelerador.
Con el vehículo circulando a gran velocidad el desembrague se
produce cuando el módulo recibe señales del captador de esfuerzo de
la palanca del cambio y el captador de la posición del acelerador
indica que se ha levantado el pie del acelerador. Al colocar la palanca
del cambio en la velocidad deseada el captador de la posición de la
palanca del cambio envía una señal al módulo que autoriza el
embragado al acelerar.
La gestión electrónica del embrague mejora considerablemente las
prestaciones y manejo del cambio que un embrague convencional,
además de que la conducción del vehículo es mucho más agradable y
el disco de embrague se desgasta bastante menos.
-Embrague hidráulicoLos embragues convencionales de fricción tienen el inconveniente
principal de que su funcionamiento es un poco ruidoso y se producen
desgastes. Estos pequeños defectos, por otra parte no importantes
en la mayoría de modalidades de competición automovilística por su
relativamente corta duración, se evitan con el uso de embragues
hidráulicos.
A grandes rasgos, el funcionamiento de un embrague hidráulico es
parecido a dos ventiladores, uno enchufado y otro no: la corriente de
aire creada incide en las aspas del ventilador desenchufado y lo hace
girar. Así se logra transmitir el movimiento sin que haya rozamiento,
y con ello se evitan los desgastes.
Consta de dos partes giratorias: la bomba, movida por el motor, y la
turbina, que transmite el par a la caja de cambios. Ambos elementos
tienen forma de medio toro con álabes en su interior y se deben
colocar enfrentados entre sí, dentro de una caja llena de aceite, pero
con una cierta separación de modo que nunca lleguen a tocarse.
En el funcionamiento de este tipo de embragues se puede distinguir
tres fases distintas, que dependen principalmente del régimen del
motor. Cuando el motor (y por tanto la bomba) gira a pocas
revoluciones el aceite por efecto de la fuerza centrífuga, sale de la
bomba y penetra en la turbina golpeando sus álabes. Sin embargo, la
turbina permanece fija, ya que la velocidad del aceite es tan pequeña
que no tiene la fuerza suficiente para hacerla girar.
Cuando el conductor pisa el acelerador para iniciar la marcha suben
las revoluciones de la bomba a la par que las del motor, de modo que
el aceite se mueve ahora con mucha más energía, consiguiendo hacer
girar la turbina y por tanto desplazar el coche. Sin embargo, en esta
situación existe un gran deslizamiento, esto es, la bomba girará
mucho más deprisa que la turbina.
A partir de las 3000 revoluciones aproximadamente, se alcanza un
deslizamiento mínimo que está en torno al 3%. Es importante que
exista un cierto deslizamiento, aunque pequeño, puesto que de lo
contrario no se transmitiría ningún esfuerzo.
-Embragues gemelosUn embrague gemelo o dual (Dual Clutch Transmission, DCT) es un
tipo de transmisión semi-automática con embragues separados para
marchas pares e impares. El embrague exterior controla las marchas
impares y la marcha atrás, mientras que el embrague interior
controla las marchas pares. Los cambios pueden realizarse sin
interrupción en la transmisión de potencia del motor, al poder aplicar
el par generado a un embrague mientras el otro es desconectado.
Dado que los sincronizadores que seleccionan las marchas impares
pueden desplazarse mientras el vehículo funciona con una marcha
par, y viceversa, los sistemas DCT pueden permitir un cambio de
marcha más rápido que el de cualquier embrague convencional,
incluido el utilizado en la Fórmula 1. A su vez, el cambio puede
realizarse de forma más suave y progresiva, haciendo el sistema
óptimo para conducción normal.
Este tipo de embrague fue inventado por Adolphe Kégresse poco
antes del inicio de la Segunda Guerra Mundial, pero nunca desarrolló
un modelo que funcionara. El primer sistema DCT apareció en los 80,
cuando los sistemas electrónicos de control fueron lo suficientemente
compactos: el PDK (Porsche Doppelkupplung) utilizado en el Porsche
956 y el 962, ambos competidores en Le Mans, y el Sport Quattro S1.
EVOLUCION DE LOS MATERIALES
El cuero, que constituyó durante
muchos años el material de rozamiento
más empleado, tenía el problema de un
calentamiento rápido y su gran
sensibilidad al aceite y a la humedad,
por lo que nunca garantizaba un
funcionamiento constante.
Hacia 1920, la construcción y difusión de los forros de embrague de
aglomerado de amianto, permitió obtener elevados coeficientes de
rozamiento (de más de 0,3) y alcanzar elevadas temperaturas sin
perjuicio para los propios forros, lo que permitió el éxito definitivo de
un tipo de embrague que había sido introducido ya a principio de
siglo por De Dion Bouton.
El éxito del embrague
monodisco en seco se
debió en gran parte a la
empresa británica Ferodo,
que anteriormente había
construido forros de
rozamiento a base de
conglomerado de amianto
y cobre, para el frenado.
Dicho material demostró su
capacidad de resistencia a
elevadas temperaturas y
presiones, necesarias para un embrague monodisco.
Pero este embrague monodisco en seco no resultó satisfactorio hasta
pasados treinta años debido a la aparición de una serie de
inconvenientes. El principal problema residía en que el contacto en el
disco no era completamente plano, puesto que era suficiente un
pequeño juego en el árbol acanalado o en el sistema de palancas,
para tener un contacto parcial, teniendo en cuenta además que si se
utilizaban varios muelles helicoidales, la carga de los mismos no era
lo suficientemente uniforme, por lo que el embrague vibraba y la
unión se producía a golpes.
Para evitar este inconveniente se
construyó el disco de acero
armónico, con la circunferencia
exterior ondulada, de manera que
constituía una especie de muelle
entre dos forros de rozamiento.
Cuando el disco era apretado entre
el volante y el plato de presión,
ambos forros eran aplastados
progresivamente, con lo que se compensaban los efectos de
paralelismo.
Sin embargo esta solución no fue suficiente para solucionar todos los
problemas de funcionamiento y hacia los años sesenta se produjo un
claro avance con el empleo de muelles de diafragma en lugar de los
cotidianos muelles helicoidales.
EMBRAGUES DE FRICCIÓN
-Embrague de muellesEs un tipo de accionamiento muy utilizado a lo largo de la historia,
pero que actualmente se encuentra en desuso frente al embrague de
diafragma. Los muelles están dispuestos radialmente para que resulte
una presión más uniforme sobre la maza de embrague. Empujan al
plato de presión por uno de sus extremos, apoyando el otro en la
carcasa.
Debido a la presión que ejercen éstos sobre el plato de presión,
cuando no actuamos sobre el mecanismo de embrague, el disco de
embrague está presionado entre el plato y el volante motor. Por el
contrario, cuando actuamos sobre el mecanismo de embrague
oprimimos dichos muelles, dejando de ejercer presión sobre el disco
de embrague con la consecuente interrupción de la transmisión del
par motor a la caja de velocidades.
Para ejercer la acción sobre los muelles, el sistema está provisto de
unas patillas de accionamiento. Éstas están accionadas, en uno de
sus extremos, por el cojinete de embrague, y por el otro extremo
actúan sobre el plato de presión, desplazándolo y actuando éste a su
vez sobre dichos muelles. Estas patillas se basan en el principio de la
palanca para realizar tal función, teniendo como punto de apoyo la
propia carcasa.
-Embrague de diafragmaEl diafragma está constituido por un disco de acero, de forma cónica,
en el cual se encuentran practicados unos cortes radiales en forma de
ranuras, y cuya elasticidad causa la presión necesaria para mantener
el plato de presión contra el disco de embrague.
Al practicarse dichos cortes, el disco queda dividido interiormente en
varios dedos elásticos que ejercen la función de las patillas de
accionamiento en los embragues con muelles.
Cuando se monta en el vehículo, en posición de reposo, el diafragma
se fuerza colocándose en su posición plana por lo que, al tratar de
recuperar su forma cónica, oprime al disco de embrague por medio
del plato de presión. La acción sobre el diafragma se ejerce en el
centro de éste mediante un cojinete de embrague. Cuando se realiza
la acción de desembragado, se actúa de modo tal que se invierte la
conicidad del diafragma, dejando de ejercer presión sobre el plato de
presión con la consiguiente liberación del disco de embrague.
Este último sistema de accionamiento requiere de menos fuerza sobre
el pedal de embrague, cuando la accionado mecánicamente (Por
medio de cables o guayas). Además, presenta la importante ventaja
que supone una fuerza sobre el disco de embrague mucho más
uniforme que aquella aplicada por los muelles.
Con el desgaste progresivo del material de fricción del disco, en el
sistema de diafragma aumenta la presión sobre éste debido a su
conicidad, mientras que con los muelles esta presión va
disminuyendo debido al estiramiento de los mismos, corriéndose el
riesgo de que se convierta en insuficiente.
Por último, cabe mencionar que el sistema de diafragma es más fácil
de equilibrar y más sencillo de construir.
Ventajas del sistema de embrague por diafragma,
sobre el sistema por muelles:
Con el desgaste del disco, en el sistema con diafragma, aumenta la
presión sobre éste, debido a la mencionada conicidad del diafragma.
Mientras que con los muelles esta presión va disminuyendo debido al
estiramiento de los mismos.
El esfuerzo que hay que ejercer para el desembragado es menos en
el sistema por diafragma que en el sistema de muelles. El sistema de
diafragma es más fácil de equilibrar, y más sencillo de construir.
MONTAJE DEL EMBRAGUE DE FRICCION
Cuando montamos un equipo de mecanismo de embrague por
fricción, lo montamos sobre el volante motor. Debido a que el eje
primario está colocado en la caja de velocidades (que hay que
separar del motor para acceder al mecanismo de embrague),
debemos centrar el disco de embrague con el volante de inercia para
que, al montar la caja de velocidades, el mencionado estriado del
disco de embrague y el del eje primario de la caja de velocidades
coincidan. Para efectuar esta operación necesitaremos un centrador
de embragues. Se trata de un eje cilíndrico, con dos diámetros
diferentes: uno es igual al diámetro interior del estriado del disco de
embrague, y el otro es igual a un orificio situado en el centro del
volante de inercia. Existen casos en los que dicho orificio no está
practicado, entonces el centrado del disco se efectúa con el
diafragma. Es decir, un diámetro del centrado seguirá siendo el del
interior del disco de embrague, y el otro diámetro, será el mismo que
el diámetro interior del diafragma. Una vez realizado el centrado, la
herramienta se retira.
PARTES DEL EMBRAGUE DE FRICCIÓN
El embrague de fricción está constituido por una parte motriz, que
transmite el giro a una parte conducida, utilizando para tal efecto la
adherencia existente entre los dos elementos, y a los que se les
aplica una determinada presión, que los une fuertemente uno contra
el otro. El embrague de fricción está compuesto por dos partes
claramente diferenciadas, el disco de embrague y el plato de presión,
siendo la actuación más extendida del mecanismo, sistema con el que
se presiona un elemento contra el otro y con el que, por tanto, se
controla la transmisión de par, por muelles o por diafragma. Los dos
tipos están formados por un plato de presión, una carcasa y,
dependiendo del tipo, unos muelles y patillas de accionamiento, o un
diafragma.
Se describen a continuación los distintos componentes del sistema:
-Disco de embrague-
Este dispositivo está formado por un disco de acero en el que, por
medio de unos remaches, van sujetos los forros de material de
fricción, de tal manera que la cabeza de los remaches van embutidas
para que no rocen contra la superficie del asiento del volante de
motor.
El disco de embrague es el elemento encargado de transmitir a la
caja de cambios todo el par motor sin que se produzcan
resbalamientos en condiciones estacionarias. Por este motivo, el disco
de embrague está forrado de un material de fricción que se adhiere a
las superficies metálicas (superficies con las que entra en contacto
dicho disco). Este material, muy resistente al desgaste y al calor, es
el centro de atención del presente trabajo, y las diferentes opciones
disponibles a lo largo de la historia de la automoción serán
desarrolladas en los puntos posteriores.
El dimensionado del disco de embrague se realiza dependiendo del
par motor a transmitir y del peso del vehículo. Se trata de un disco
en cuyo centro se dispone un cubo estriado (por el que se pone en
contacto con el eje primario de la caja de velocidades) que se une,
mediante unos muelles repartidos en toda su circunferencia, a un
plato forrado por sus dos caras con el material de fricción. Dichos
muelles, sirven para que la transmisión de par torsor desde el
material adherente al cubo estriado (y por tanto al eje primario) se
realice de una manera elástica, absorbiéndose vibraciones y
posibilitando el retorno a su posición inicial.
El plato, a su vez, por su parte externa está provisto de unos cortes,
quedando toda la periferia de éste dividida en diferentes lengüetas,
dobladas en uno y otro sentido, facilitando la progresividad cuando se
realiza el apriete del disco de embrague contra el volante debido a la
flexibilidad que adoptan dichas lengüetas.
-Mecanismo de embragueEs el elemento mediante el que gobernamos la transmisión del par
motor al disco de embrague. En la actualidad podemos encontrarnos
con dos tipos de mecanismos de embrague, uno tipo accionado por
muelles, y el otro tipo accionado por un diafragma. Los dos tipos
están formados por un plato de presión, y una carcasa, y
dependiendo del tipo, unos muelles y patillas de accionamiento, o un
diafragma.
-Cojinete de embragueDenominado también cojinete axial o collarín de embrague. Es el
elemento por el que accionamos el mecanismo de embrague. Se trata
de un cojinete de bolas, que se desliza sobre el tamo de primario
situado en la campana de la caja de velocidades. Dicho deslizamiento
axial, se controla por una de sus caras a la que va acoplado un
elemento denominado horquilla, (gestionada ésta por diferentes
formas que veremos más adelante), y por el otro extremo permanece
en contacto con las patillas de accionamiento, en el caso de que se
trate de un mecanismo de embrague por muelles, o sobre los dedos
elásticos, si se trata de un mecanismo dotado de embrague por
diafragma.
-Plato de presiónTambién denominado maza de embrague, se compone de un disco de
acero en forma de corona circular. Por una cara se une a la carcasa
del mecanismo de embrague, a través de unos muelles o diafragma y
por otra cara se une a una de las caras del disco de embrague.
-CarcasaEs el elemento que sirve como cubierta al mecanismo de embrague,
por el que se fija éste al volante de inercia (por medio de tornillos).
En ella se alojan los distintos muelles o diafragma, y las patillas de
accionamiento (si proceden).
-Muelles o DiafragmaTanto los muelles como el diafragma, son los que realizan el esfuerzo
necesario para aprisionar el disco de embrague, entre el volante
motor y el plato de presión. El sistema provisto de muelles,
actualmente ha sido sustituido por el sistema por diafragma, debido a
las ventajas que veremos más adelante.

Muelles
Están dispuestos circularmente para que resulte una presión más
uniforme sobre la maza de embrague. Empujan al plato de presión
por uno de sus dos extremos, apoyando el otro en la carcasa.
Debido a la presión que ejercen éstos sobre el plato de presión,
cuando no actuamos sobre el mecanismo de embrague, el disco de
embrague está presionado entre el plato y el volante motor. Por el
contrario cuando actuamos sobre el mecanismo de embrague,
oprimimos dichos muelles, dejando de ejercer presión sobre el disco
de embrague, con la consiguiente interrupción de la transmisión del
par motor a la caja de velocidades.
En el sistema de embrague provisto de muelles, para ejercer la
acción sobre éstos, el sistema está provisto de unas patillas de
accionamiento. Estas están accionadas, en uno de sus extremos, por
un elemento denominado cojinete de embrague, que estudiaremos
más adelante, y por el otro extremo actúan sobre el plato de presión,
desplazándolo y éste actuando a su vez sobre dichos muelles.
Dichas patillas se basan en el principio de la palanca, para realizar tal
función, teniendo como punto de apoyo, la carcasa anteriormente
nombrada.

Diafragma
El diafragma está constituido por un disco de acero, con forma
cónica, en el cual se encuentran practicados unos cortes radiales,
cuya elasticidad causa la presión necesaria para mantener el plato de
presión contra el disco de embrague.
Al practicarse dichos cortes, el disco queda dividido interiormente en
varios dedos elásticos, que ejercen la función de las patillas de
accionamiento estudiadas en los embragues con muelles.
Cuando se monta en el vehículo, en posición de reposo, el diafragma
se fuerza montándose en su posición plana, por lo que al tratar de
recuperar su forma cónica, oprime al disco de embrague por el medio
del plato de presión.
La acción sobre el diafragma, se ejerce en el centro de éste mediante
un cojinete de embrague, (estudiado más adelante). Cuando
realizamos la acción de desembragado, actuando de manera que
invertimos la conicidad del diafragma, dejando de ejercer presión
sobre el plato de presión con la consiguiente liberación del disco de
embrague.
ACCIONAMIENTO DEL EMBRAGUE
Veremos las diferentes posibilidades con las que el conductor puede
pilotar el sistema de embrague. Debido a la evolución que
actualmente están recibiendo los accionamientos del embrague,
existen en el mercado diferentes formas, agrupadas básicamente en
dos:
Sistemas de embragues pilotados por un pedal
Dentro de este tipo de accionamiento, nos encontramos con dos
variantes básicamente:
Accionamiento mecánico o Accionamiento hidráulico.
-Accionamiento mecánicoEste mecanismo se basa en el accionamiento del sistema de
embrague, mediante un cable de acero, unido por uno de sus
extremos al pedal de embrague, y por el otro a una horquilla de
embrague, unida ésta a su vez con el cojinete de embrague.
Al pisar el pedal, el cable tira de la horquilla, aplicándole un esfuerzo
capaz de desplazar al cojinete de embrague, deformando a su vez el
diafragma del mecanismo de embrague, con el consiguiente
desembragado del sistema. Al soltar el pedal, la fuerza de dicho
diafragma, hace desplazar al cojinete en sentido contrario, y ésta a
su vez al cable, con el consiguiente retorno del pedal de embrague a
su estado de reposo.
En el sistema de accionamiento del embrague por cable, encontramos
básicamente dos variedades:
Por una parte tenemos el sistema en el que el cojinete de embrague,
en posición de reposo, está en constante contacto con el diafragma, o
con las patillas de accionamiento, según proceda.
Y por otra, está el sistema en el que el cojinete de embrague y el
diafragma, en posición de reposo, tienen una separación denominada
guarda. Esta separación, se obtiene gracias a un muelle situado en la
horquilla del embrague. La separación guarda, es ajustable por el
extremo del cable.
En la actualidad, en los sistemas en los que el cojinete está siempre
en contacto con el diafragma, para absorber de manera automática el
juego entre el cojinete de embrague y el diafragma, existen
dispositivos como cables autoregulables, o pedales dotados de unas
serretas que, a medida que se va gastando el disco, regulan la
posición del cable.
-Accionamiento hidráulicoEn este sistema se utiliza, para desplazar al cojinete de embrague y
en consecuencia al mecanismo de embrague, un cilindro emisor (o
bomba), y un cilindro receptor (o bombín). Están comunicados entre
sí, a través de una tubería, el sistema funciona por medio del
movimiento de unos émbolos situados dentro de los cilindros, dicho
movimiento se efectúa a través de un líquido (el mismo que es
utilizado en los sistemas de frenado).
Cuando presionamos el pedal de embrague, este actúa directamente
sobre el cilindro emisor, desplazando su émbolo, éste a su vez ejerce
una presión sobre el líquido, que desplaza al émbolo del cilindro
receptor.
El cilindro receptor (o bombín), se comunica con el cojinete de
embrague (en la mayoría de los casos), por medio de una horquilla.
Esta está accionada por el cilindro receptor, por medio de un vástago,
que permanece en contacto con el émbolo de dicho cilindro. Al
desplazarse el émbolo por la fuerza del líquido, se desplaza el
vástago y acciona la horquilla.
Otra variedad con la que nos podemos encontrar es que el cilindro
receptor y el cojinete de embrague, sean una misma pieza. Con lo
que el desplazamiento axial del cojinete de embrague, es aplicado del
cilindro receptor directamente a dicho cojinete. Los diámetros de los
dos cilindros, (emisor y receptor) son diferentes, por lo que la fuerza
ejercida por el conductor sobre el pedal de embrague (aplicada
directamente sobre el cilindro emisor), se multiplica, permitiendo al
conductor un esfuerzo menos para el desembragado.
Mecanismos de embrague pilotados electrónicamente
El otro medio por el cual el conductor pilota el mecanismo de
embrague, aunque esta vez sin la existencia del pedal de embrague.
En este mecanismo el mando del sistema, está encomendado a un
sistema electrónico de gestión accionado por la electrónica o la
hidráulica.
-Embragues electromagnéticosEstán formados por un elemento conductor fijado al volante de
inercia en el que se encuentra polvo metálico, un elemento conducido
ensamblado sobre el primario de la caja de cambios con una bobina
que es alimentada a través de unas escobillas y un calculador
electrónico, que recibe información de la posición de la palanca de
cambios, del régimen del motor, de la velocidad del vehículo, y de la
posición del pedal del acelerador. El embrague es gestionado por
corrientes de intensidad variable.
En otras ocasiones, el calculador es gestionado por un grupo
hidráulico el cual proporciona, mediante un cilindro receptor, la fuerza
necesaria para desplazar la horquilla de embrague y el cojinete de
embrague, y en consecuencia el mecanismo de embrague.
Una de las marcas que actualmente montan un mecanismo de
embrague pilotado electrónicamente, es SAAB, el sistema se
denomina SENSONIC.
-Embragues hidráulicosSe constituye mediante una bomba solidaria al volante de inercia y
una turbina solidaria al primario de la caja de cambio; entre ambas
se sitúa un reactor montado sobre una rueda libre y todo el conjunto
va cerrado y bañado por aceite, siendo los álabes helicoidales de los
tres elementos los que mueven el aceite. Es importante conocer los
principios de los diferentes tipos y accionamientos de un sistema del
que depende el aprovechamiento y transmisión del movimiento del
motor a la caja de cambios y a las ruedas, para su correcta
sustitución en los vehículos.
Cálculos en los sistemas de mando
La fuerza aplicada por el conductor sobre el pedal de accionamiento
del embrague no es suficiente par accionar la maza de presión, por
ese motivo son necesarios multiplicadores de la fuerza. Según los
mandos de accionamiento, sean por cable de acero o hidráulicos, se
emplearan diferentes formas de multiplicar la fuerza.
-Ley de la palancaLa ley de la palanca se basa en transmitir la fuerza aplicada a un
objeto utilizando una barra rígida y gracias a un punto de apoyo. De
esta forma, la fuerza obtenida se crea en función de la distancia que
existe entre los dos extremos de la barra y el punto de apoyo, según
la siguiente fórmula:
𝐹2 =
d1 ∙ F1
𝑑2
F1 = Fuerza aplicada al pedal de freno.
d1 = Distancia entre el apoyo y el extremo donde se aplica la fuerza.
𝑑2 = Distancia entre el eje y el otro extremo.
En un sistema de embrague por cable de acero existen dos puntos de
amplificación de la fuerza ejercida por el conductor: el pedal de
embrague y la horquilla de mando del collarín. En ambas partes se
aplica la ley de la palanca para conseguir la amplificación de la
fuerza.
-Aumento de presión hidráulicaEn un circuito hidráulico de un mando de accionamiento de un
embrague existen dos elementos básicos que producen el aumento
de presión:
 El embolo o pistón procedente de la bomba de freno.
 El pistón receptor del bombín de accionamiento del collarín de
embrague.
Para calcular la fuerza amplificada que se obtiene en el collarín en
embragues accionados por un circuito hidráulico se aplica la siguiente
fórmula:
𝐹
𝐹2 =𝐹1 ∙ 𝐴2
2
F1 = Fuerza en el pedal.
𝐹2 = Fuerza final de la presión hidráulica.
𝐴1 = Área del pistón emisor.
𝐴2 = Área del pistón receptor.
VERIFICACIÓN Y SUSTITUCION DEL EMBRAGUE
Para que no exista resbalamiento entre el disco de embrague y el
volante motor, la fuerza de rozamiento del disco debe ser igual al
esfuerzo de rotación del motor (par motor). Si es menor, el
embrague patinará. Esta fuerza de rozamiento disminuye cuando la
superficie de rozamiento del disco es menor (colocación de un disco
inadecuado) o si los muelles o diafragma pierden elasticidad y no
efectúan el debido apriete sobre el plato de presión. Cuando
disminuye el coeficiente de rozamiento (disco engrasado o
deteriorado), también lo hace la fuerza de rozamiento.
Con el uso, el disco de embrague adquiere un grado de pulimentación
importante, del que resulta una superficie menos rugosa, lo que hace
disminuir el coeficiente de adherencia. Llegado a un cierto grado de
desgaste, puede sobrevenir el deslizamiento, que se nota en la
práctica porque el motor desarrolla mayor régimen de giro del que
corresponde a la velocidad del vehículo (se "embala").
Cuando se produzcan anormalidades en el funcionamiento del
embrague, deberá precederse a su comprobación y a la reparación
correspondiente. Las averías más frecuentes en este mecanismo son:

El embrague patina
Debido al desgaste excesivo de los forros del disco, o a que
dichos forros están engrasados. En este caso hay que
desmontar el embrague para comprobar el disco. Si patina a
alta velocidad solamente, la causa será posiblemente que los
muelles o diafragma han perdido elasticidad o alguno está roto.
El patinado también puede ser debido a un reglaje defectuoso.

Trepidación del coche al embragar
Lo que indica que el disco no asienta convenientemente en el
volante del motor por estar deformado, o también falta de
progresividad debida a defecto de los muelles del disco o
diafragma del embrague. Esta trepidación o retemblor también
se produce cuando el disco está engrasado y el aceite se ha
secado por efecto del calor del patinado del disco.

Las velocidades "rascan" al entrar
Debido a un reglaje defectuoso del embrague, que hace que el
disco no se suelte por completo y por lo tanto impide el
desembragado completo.

Ruidos al pisar el pedal
Producidos generalmente por el cojinete de empuje, cuyo
rodamiento axial está mal engrasado, en mal estado, o por
rotura de alguna de las puntas del diafragma.

Fallos en otros componentes.
Todos los componentes del embrague están sometidos a fuertes
cargas torsionales y de compresión, pudiéndose generar fallos
por no soportar estos, en algún punto, tales esfuerzos.
En la mayoría de los casos, el fallo se presenta como
destructivo, obteniéndose una inmediata pérdida de las
prestaciones del sistema.
Son típicas roturas en el estriado de la maza de presión, alguno
de los amortiguadores del disco de embrague, alguna lengüeta
del diafragma o alguno de los rodamientos del sistema. Estas
roturas se producen por un diseño y dimensionado inadecuado,
por un defecto en el montaje o por un uso excesivamente duro.
Por otra parte, un hábito típico de conducción, consistente en
mantener, en parado (por ejemplo en un semáforo) el pedal de
embrague apretado y la primera marcha engranada, carga el
cojinete de embrague en exceso, reduciendo su vida y pudiendo
causar ruido.
La selección de una marcha excesivamente superior causa
cargas excesivas en disco de embrague y puede dañarlo o
dañar por torsión los muelles de disco.
Por último, la carga excesiva del vehículo puede provocar la
rotura de componentes como los rodamientos o el disco de
embrague.
Cualquiera de estas averías implica el desmontaje del embrague para
su comprobación, excepto la de reglaje (guarda de embrague), que
puede subsanarse efectuándolo de manera que el recorrido libre del
pedal sea de dos a tres centímetros, lo que se notará porque en este
recorrido el pedal se mueve sin dificultad y, a partir de aquí, ofrece
una resistencia mayor debida a la acción de los muelles del plato de
presión.
La regulación del recorrido libre del pedal (guarda de embrague)
puede efectuarse actuando en el dispositivo de regulación que existe
en el mecanismo de mando, que une el cable con la horquilla de
mando del embrague. Si el recorrido libre es nulo, la distensión de los
muelles de embrague puede ser incompleta, lo que hace patinar al
disco y que se desgaste rápidamente. Si el recorrido libre es grande,
no se puede conseguir el desembrague completo, con lo que las
velocidades entran mal y rascan al entrar.
Como quiera que este recorrido libre disminuye a medida que se
desgastan los forros del disco, deberá efectuarse el reglaje
periódicamente. En la figura inferior se representó un sistema de
mando del embrague, del tipo de contacto permanente del tope con
el diafragma, donde el muelle (R) tiende a mantener el pedal
separado del tope (F), tanto como le permita la horquilla de
desembrague (L). Tirando de la punta del cable en el sentido (C)
hasta que el pedal apoye en el tope (F), debe obtenerse un juego (J)
de 2,5 mm, lo que se consigue mediante la correspondiente tuerca de
reglaje.
-Desarmar y armar un embragueAl desmontar un embrague para su reparación, hay que tener en
cuenta el marcar su posición sobre el volante, ya que en esta posición
están compensados los desequilibrios anti vibratorios de ambos
elementos; así como para el desmontaje de la maza, es conveniente
marcar todas sus piezas para volverlas a montar en el mismo lugar,
ya que este elemento esta equilibrado en conjunto por el fabricante.
Comprobar el diafragma midiendo la altura de sus puntas que debe
ser igual para todas y no tener ningún tipo de desgaste en su zona de
acoplamiento con el cojinete de empuje.
Comprobar si las puntas de las lengüetas del diafragma presentan
señales de desgaste excesivo o puntos quemados.
Comprobar que las superficies de asiento en el volante de inercia y en
el plato de presión no presenta deformaciones ni ralladuras; en caso
contrario, es conveniente rectificar estas superficies.
Comprobar el casquillo de apoyo del eje primario de la caja de
cambios, no debe estar roto ni estar excesivamente desgastado.
El cojinete axial de empuje debe estar engrasado y deberá deslizarse
suavemente por el casquillo guía.
Comprobar la holgura existente entre el disco de embrague y su
acoplamiento sobre el eje primario de la caja de velocidades, que si
es excesiva provoca la oscilación del disco y hace que el
funcionamiento sea ruidoso, por lo que deberá cambiarse el disco.
También se comprobara que el disco se desliza correctamente sobre
el eje primario, procediendo a la limpieza de los estriados si fuese
necesario y al posterior engrase de los mismos, con grasa, sin
excederse para que esta grasa no se deslice durante la rotación y
engrase el disco de embrague.
Se comprobara igualmente el desgaste de los forros del disco
midiendo su espesor. Si fuese inferior al valor estipulado como
mínimo o si los remaches afloran a la superficie de los forros, deberá
sustituirse el disco.
Si los forros estuviesen engrasados, pueden limpiarse con
tricloroetileno y un cepillo de alambres. Independientemente deberá
corregirse la causa de este engrasamiento, que será debido a fuga
del reten trasero del cigüeñal o el del primario de la caja de
velocidades.
Los muelles que dan progresividad al disco de embrague deberán
encontrarse en perfecto estado. Si no fuera así y alguno estuviera
roto, deberá cambiarse el disco.
Una vez comprobado el embrague y reparadas las posibles averías,
se procederá a su montaje y a la colocación del conjunto en su
posición sobre el volante motor. Antes de realizar el apriete de los
tornillo de fijación de la carcasa de embrague con el volante, es
necesario centrar el disco de embrague, para que entre luego
fácilmente en su alojamiento el primario de la caja de velocidades.
Para efectuar este centrado puede disponerse de un eje primario del
modelo conveniente, que se retira posteriormente una vez realizado
el aprieto de los tornillos de fijación de la carcasa al volante motor.
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 autoajustableEn 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 automatizadoGran 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 o
efecto Bonanza (se da en coches de motor longitudinal y cambio
manual. Es un cabalgamiento de la transmisión de ahí el nombre de
Bonanza producido sobre todo en cambios de carga y que consiste en
rebotes sucesivos entre los tacos de motor y la propia transmisión).