Sistemas de Transmisión: El Embrague y sus Tipos

La transmisión es el conjunto de elementos encargados de transmitir el giro del motor a las ruedas, formado por:

• Embrague
• Caja de cambios
• Ejes de transmisión
• Grupo reductor
• Conjunto diferencial
• Palieres y bujes

El embrague es el encargado de permitir o interrumpir el paso de la energía mecánica del motor a la caja de cambios (a voluntad del conductor, manual, o automáticamente, embragues automáticos).

Los embragues se caracterizan por la resistencia a las revoluciones, alta seguridad de transmisión de la impulsión del motor, larga duración de servicio, poca altura de diseño.

1. Tipos de Embrague

A) De fricción: Se basan en la unión de dos discos que al adherirse forman un solo conjunto solidario:

• Monodisco
• Bidisco
• Multidisco

B) Centrífugos: Basan su funcionamiento en el giro de unos contrapesos.

C) Electromagnéticos: Su funcionamiento se basa en los efectos de la acción de los campos magnéticos.

D) Hidráulicos: Utilizan como unión el aceite.

2. Embrague de Fricción

Características que deben tener los materiales en contacto:

• Alto coeficiente de fricción: para que la presión necesaria para conseguir la transmisión de par sea mínima.
• Adecuada capacidad para resistir los efectos del desgaste.
• Resistencia a humedad, presión, polución.
• Capacidad para soportar elevadas presiones de contacto.
• Resistencia a los esfuerzos cortantes.
• Una larga vida útil.

2.1 Constitución del Embrague de Fricción

Consta de los siguientes elementos:

• Volante de inercia.
• Disco de embrague.
• Maza de embrague.
• Collarín.
• Sistema de accionamiento.

Volante de Inercia

Es el elemento transmisor del par motor. Va atornillado al cigüeñal y actúa como un acumulador de energía cinética, regularizando las oscilaciones torsionales. Se fabrica con materiales como el acero y la fundición gris.

Disco de Embrague

Está situado entre el volante de inercia y el plato de presión. Su misión es transmitir al eje primario del cambio el movimiento que recibe del volante. Dispone de unos forros de fricción que son los que generan la transmisión de fuerza mediante el rozamiento.

Varios tipos de amortiguación del revestimiento (separaciones entre los forros):

• De segmento simple: los segmentos se remachan a ambos lados, sobre segmentos delgados y bombeados, que se remacha a su vez con el disco de arrastre.
• De segmento doble: los revestimientos se remachan sobre dos segmentos situados uno encima del otro y actúan en sentido contrario.
• De láminas: la chapa portante de los revestimientos se encuentra ranurada y ondulada en el borde exterior, donde se apoya el revestimiento.

Para hacer que la transmisión de movimiento sea más elástica y suave, el disco suele disponer de unos muelles amortiguadores torsionales, los cuales tienen la función de absorber las irregularidades del par motor, las vibraciones o las sobrecargas instantáneas y de evitar el rozamiento que se crea en el comienzo del engranado haciendo que el acoplamiento sea paulatino y continuo. Los forros se fabrican con materiales de resistencia muy alta y tienen que soportar tensiones de tracción, de cizallamiento y de torsión. También se ven sometidos a elevadas fuerzas centrífugas debidas a las altas revoluciones a las que gira el disco.

Los forros se fabrican con los siguientes materiales:

• Material orgánico de metal/fibra tejida: producen un accionamiento suave y progresivo, largo periodo de servicio, amplio rango de temperaturas de trabajo.
• Kevlar: muy duradero y resistente al uso intensivo.
• Materiales de carbo-cerámicos: los cerámicos resisten temperaturas muy altas y transmiten cifras altas de par motor, pero se desgastan rápidamente. Los carbono presentan mayor durabilidad, menor peso y menor capacidad de erosión.
• Materiales metálicos sinterizados: resisten temperaturas extremadamente altas, es más brusco su funcionamiento.
• Híbridos: materiales orgánicos en una cara (la del volante de inercia) y material de Kevlar, carbono o cerámico en la otra cara (el disco).

Maza de Embrague

Forma un sistema de fricción con el volante y el disco de embrague. Está atornillada al volante de inercia. Consta de una carcasa, un sistema de empuje y un plato de presión.

El diafragma es un muelle cónico de compresión cuya elasticidad permite soportar las cargas y deformaciones en dirección axial.

Función de los resortes de láminas tangenciales:

• Asistir en la carrera de retroceso el plato de presión al desembragar.
• Transmitir el par motor de la carcasa al plato de presión.
• Centrar el plato de presión.

Ventajas del embrague de diafragma frente al de muelles:

• Menor altura de construcción.
• Solidez aun estando en altas revoluciones.
• Fuerzas de desembrague pequeñas.
• Fuerza sobre el disco más uniforme.
• Mayor duración.

Collarín

Es el dispositivo que presiona el diafragma del embrague. Su estructura consiste en un conjunto formado por un rodamiento de bolas, un soporte y un casquillo. Se acciona mediante varillas o cables o bombín hidráulico.

2.2 Funcionamiento y Función del Embrague de Fricción

Su función viene dada por la necesidad de acoplar (embragar) y desacoplar (desembragar) el giro del motor a las ruedas cuando se modifican las relaciones de la caja de cambios.

El funcionamiento es simple, su función es unir o separar dos árboles, esta separación se debe hacer tanto si se hallan en movimiento o si están en parado. Fases de su funcionamiento:

• Embrague acoplado (embragado): cuando no está el pedal pisado. El par motor se transmite a las ruedas.
• Embrague desacoplado (desembragado): el pedal está pisado y se interrumpe la transmisión del par motor.

Cualidades que reúne el embrague:

• Resistente y con gran poder de adherencia.
• Capaz de transmitir la energía motriz de forma elástica y progresiva.
• Rápido en la ejecución.
• Elástico en el inicio del movimiento del vehículo.
• Su accionamiento no debe requerir un gran esfuerzo por parte del conductor.

Cuando está embragado, el par motor que llega desde el cigüeñal pasa al volante de inercia y al plato de presión del embrague. El disco de embrague transmite el par motor a través del buje, al eje primario de la caja de cambios. El diafragma aprieta el plato de presión de movimiento axial contra el disco de embrague y el volante.

2.3 Embragues con Volantes Bimasa

La diferencia con el volante convencional es que el convencional se compone de una pieza maciza para reducir vibraciones del motor y el resto se traslada al disco de embrague que se encarga de amortiguar otro rango de vibraciones a través del sistema de torsión. El volante bimasa se compone de dos masas (una acoplada al motor y la secundaria para el lado de la transmisión con ranuras de ventilación). Las dos están unidas entre sí mediante un sistema de resortes de amortiguación y colocadas de manera que puedan girar en sentidos opuestos mediante un cojinete. Los discos de embrague son amortiguadores porque ya los lleva el volante.

Ventajas de volante bimasa:

• Aumento del confort de marcha.
• Absorción total de vibraciones.
• Aislamiento de ruidos.
• Ahorro de combustible.
• Elevada precisión y rapidez de cambios.
• Menor desgaste de la sincronización.

2.4 Embrague Bidisco

Se utiliza cuando el par y la potencia a transmitir son muy elevados, lo que haría necesario disponer de un embrague convencional de gran tamaño. Se utilizan dos discos de fricción. Hay varios sistemas:

• Bidisco seco con mando único.
• Bidisco en seco para cajas de cambio automáticas.
• Bidisco con mando separado.

2.5 Sistemas de Accionamiento de Embragues de Fricción

Es el encargado de desplazar el collarín para presionar el diafragma de la maza de embrague. Varios tipos:

• Accionamiento mecánico por varillaje: la fuerza que se ejerce sobre el pedal se transmite hasta la palanca de desembrague mediante un conjunto de varillas.
• Accionamiento mecánico por cable: se dispone de un cable entre el pedal del embrague y la palanca que desplaza el collarín. Al pisar el pedal se produce un movimiento en el cable que provoca el desplazamiento de la palanca de desembrague y esta mueve el collarín contra el diafragma.
• Accionamiento hidráulico: el pedal del embrague actúa sobre una bomba que desplaza un fluido hidráulico a través de una tubería a un bombín, en el que la presión ejercida producirá el desplazamiento de su pistón que a su vez mueve el cojinete de empuje.
• Accionamiento automático: no dispone de pedal de embrague. Cuando el conductor desea cambiar de velocidad, una unidad de control recibe información de un sensor situado en la palanca de cambios y de una serie de sensores; la unidad de control envía una señal eléctrica a un elemento actuador que empuja el collarín contra el diafragma.

3. Embrague Centrífugo

Realiza las operaciones de embrague y desembrague de forma automática. Consta de unos contrapesos que cuando el motor alcanza un determinado régimen de giro, la fuerza centrífuga los empuja haciendo presión sobre el tambor del embrague, consiguiéndose así el embragado (en las motocicletas).

4. Embrague Electromagnético

Aprovecha las características de los campos magnéticos. Está formado por un elemento conductor fijado al volante de inercia y un elemento conducido ensamblado sobre el eje primario de la caja de cambios con una bobina que, alimentada eléctricamente a través de unas escobillas, origina el campo magnético. Para camiones.

5. Embrague Hidráulico

Se utiliza en vehículos con caja de cambios automática. No tienen pedal de embrague. Utilizan la fuerza centrífuga del aceite para transmitir energía desde el motor a la caja de cambios. Tipos:

5.1 El Embrague Hidráulico

Consta de una bomba solidaria al volante de inercia y una turbina solidaria al primario de la caja de cambios, está cerrado herméticamente y dentro hay aceite que hace mover las aletas de la bomba y estas, por el empuje de aceite, mueven las de la turbina.

5.2 Convertidor de Par

Incorpora un elemento situado entre la bomba y la turbina, denominado reactor. El par que entra en el embrague se aplica a la bomba que lo direcciona al reactor y este, por su diseño, aumenta el par dirigido a la turbina. El convertidor de par tiene varias funciones:

• Proporciona una transmisión suave del par motor a la caja de cambios.
• Multiplica el par transmitido desde el motor.
• Proporciona un accionamiento directo del motor a la transmisión mediante el uso de un embrague anulador del convertidor de par.

Fases del convertidor de par:

• Momento de iniciar la marcha y se pisa el acelerador: el motor hace girar la bomba con bastante potencia, pero al estar la turbina en reposo esta se opone al movimiento. El fluido que llena el convertidor de par no gira en torbellino, solo es bombeado a la turbina para hacerla girar.
• A medida que aumenta la velocidad del vehículo, el convertidor produce una alta amplificación del par. Hay diferencia notable de velocidad de giro entre la turbina y la bomba.
• En altas velocidades, la velocidad en la que gira la turbina es muy similar a la de la bomba.

5.2.1 Embrague Anulador

Cuando la velocidad entre la bomba y la turbina tiende a igualarse, transmite el par motor directamente al árbol primario del cambio. Estados operativos:

• Abierto: la válvula está cerrada y el aceite no ejerce presión, el embrague está abierto.
• En modo de regulación: la unidad de control de cambio decide que resulta más económico cerrar el embrague anulador.
• Cerrado: la electroválvula abre la cámara de aceite haciendo que este cierre.

6. Desmontaje y Montaje del Embrague

1. Desconectar el borne negativo de la batería.
2. Desmontar el conjunto del embrague, extrayendo el conjunto de la caja de cambios.
3. Realizar comprobaciones:
   • Comprobar el retén del cigüeñal.
   • Comprobar el eje primario de la caja de cambios.
   • Comprobar el retén (collarín, cojinete) del eje primario de la caja de cambios.
   • Comprobar que el embrague presenta un movimiento correcto.
4. Preparar el montaje, aplicando una pequeña cantidad de grasa en la superficie interna del collarín.
5. Para el montaje del embrague:
   • Situar el kit de embrague sobre el volante motor centrándolo.
   • Apretar los tornillos alternamente.
   • Colocar el collarín en el tubo guía.
6. Montaje caja de cambios:
   • Colocar la caja de cambios en un gato hidráulico.
   • Introducir el eje primario de la caja de cambios en el estriado del cubo de disco de embrague.
   • Comprobar que está bien alineada con el bloque motor.
   • Apretar los tornillos de sujeción del motor a la caja de cambios.
7. Comprobar el funcionamiento del embrague, el cambio de marchas y que no haya ruidos anormales.

7. Ajustes del Embrague

Los embragues de fricción se deben ajustar para el buen funcionamiento del conjunto. Consiste en situar el collarín con respecto a la maza de embrague en una posición que resulte ideal para la conducción del vehículo y para el correcto mantenimiento de los elementos que lo componen.