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).