Cómo funciona el Embrague

Los motores de combustión tienen un problema: sólo proporcionan potencia útil dentro de un régimen muy determinado de revoluciones, todo lo contrario de lo que sucede con los motores eléctricos o las máquinas de vapor. Esto significa que las revoluciones, la potencia que puede transmitir el motor y el cambio de marchas tienen que estar perfectamente sincronizados en distintos estados de conducción. De eso se encarga el embrague.

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Detalles de Cómo funciona el Embrague en un Auto

En efecto, el embrague une o separa la cadena cinemática entre el motor y el cambio de marchas. Naturalmente, todo conductor de automóvil conoce este hecho por propia experiencia. Si se pisa el pedal del embrague, la impulsión del motor se interrumpe y se puede engranar otra marcha. El embrague hace posible sobre todo que un turismo, un camión o cualquier tipo de vehículo industrial se pueda poner en movimiento sin tirones.

Exigencias muy altas:

Como consecuencia de los continuos avances que se realizan en el sector del automóvil, los componentes del embrague tienen que satisfacer una gran cantidad de requisitos que influyen de un modo significativo en un comportamiento y manejo cómodo del vehículo.
Hablamos, por ejemplo, de un arranque suave, una conexión rápida de marchas, una máxima amortiguación de vibraciones o la reducción al mínimo del ruido. Los constructores de automóviles se plantean cual es la solución más adecuada para todas estas acciones.
Por eso, un embrague moderno se caracteriza por una gran resistencia a las revoluciones, alta seguridad de transmisión de la impulsión del motor, poca altura de diseño, escasa fuerza necesaria para accionar el embrague y una larga duración de servicio.

La vida interna del embrague:
Entre los componentes principales de un embrague moderno se encuentran:El volante de inercia
Debido al trabajo no regular de la combustión en el motor, que apenas se puede evitar, se produce forzosamente una marcha, no redonda“ del mismo.

El volante de inercia, atornillado al cigüeñal del motor, trabaja como acumulador de energía y compensa esas irregularidades.
Observación: cuanto mayor es la masa de un volante de inercia, tanto más redonda es la marcha del motor.
El volante de inercia está dimensionado además de forma que el calor por fricción que se produce al embragar, no sólo se pueda absorber sin problemas, sino que también se pueda evacuar de la mejor forma posible.

Y como este componente ejerce una influencia decisiva sobre factores importantes tales como el comportamiento en la puesta en movimiento y el comportamiento frente al desgaste, la elección del material del volante de inercia es de importancia decisiva, habiéndose acreditado a este respecto el empleo de la fundición gris.
Desde el punto de vista de su construcción se distingue entre el volante de copa y el volante plano.

El disco de embrague

Como participante en la función de fricción, se puede decir que el disco de embrague es el, mediador“ entre el volante de inercia y el plato de apriete del embrague. Por medio del disco de embrague se transmite el par motor al eje primario del cambio de marchas.

Permite que el vehículo se ponga en movimiento con suavidad y que el cambio de marchas se pueda realizar con rapidez, aislando también la cadena cinemática de las irregularidades de la combustión en el motor. Por lo tanto, no es exagerado decir que al disco de embrague se le exige un gran rendimiento.

Sin embargo, de momento es suficiente con que tomemos nota de sus componentes más importantes, que son los siguientes:

Los forros de fricción

La característica más importante de un embrague de fricción conectable es (como su nombre ya indica) la transmisión de fuerza por medio de la fricción.

• Los forros de fricción, remachados o pegados al disco de embrague, son los que generan esa transmisión de fuerza mediante el rozamiento.
• Los forros de fricción están sometidos a una carga muy alta
• Los forros de fricción soportan tensiones de tracción, de cizallamiento y de torsión, dependiendo de la función que desarrollen. Y, a diferencia de los que sucede con los forros de los frenos, tienen que soportar también algunas cosas más.

Como los discos de embrague giran a altas revoluciones, los forros se ven sujetos también a una fuerza centrífuga elevada, que crea considerables tensiones en los forros.
Por lo tanto, un criterio importante a la hora de elegir el material y fabricar forros de fricción es la capacidad de resistencia a la rotura.
Esa resistencia, también llamada resistencia a las revoluciones, debe superar en un determinado factor de seguridad a la resistencia que ofrecerían los forros de fricción sometidos a las revoluciones con que gira en condiciones normales el disco de embrague.

Los forros de fricción del embrague tienen que ser capaces de resistir sin daño (dentro de unos límites determinados) al efecto de temperaturas punta, en combinación con eventuales sobre-revoluciones causadas por un error cometido en el cambio de marchas.
Bronce sinterizado contra, la muerte del componente por calor extremo.  En la actualidad, los forros de fricción se fabrican la mayor parte de las veces con materiales orgánicos.

Sin embargo, cuando se trata de material que estará sometido a cargas térmicas muy altas, dominan los forros de fricción inorgánicos, fabricados con materiales sinterizados.
Dependiendo de sus componentes principales, se distingue entre bronce sinterizado y aleaciones de hierro sinterizadas. Debido a su gran insensibilidad al calor, tales forros sinterizados pueden soportar sin daños temperaturas de hasta 600 grados Celsius.

El sistema elástico de los forros

Pasemos ahora al sistema elástico del forro, que influye considerablemente en el confort de conducción y en el comportamiento del forro en lo que se refiere al desgaste.
Por medio de segmentos delgados de chapa ondulada se consigue que los forros del embrague tengan una elasticidad axial.

La chapa con la que se fabrican los segmentos es un fleje de acero para resortes de alta calidad. La elasticidad que estos segmentos proporcionan al forro de embrague permite recorridos comprendidos entre 0,4 y 1,2 mm.

El sistema ofrece dos ventajas importantes en comparación con la versión rígida:

Los especialistas se refieren a la primera ventaja diciendo que existe un gráfico de contacto mejorado del forro. Debido a la elasticidad se compensan las tolerancias de espesor de los forros de fricción del embrague, así como la deformación producida por el calor. Un gráfico de contacto uniforme garantiza una distribución también uniforme del calor, lo cual hace que se reduzca claramente el riesgo de desgarros producidos por la tensión y por la temperatura.

La segunda ventaja es la comodidad que proporciona el comportamiento del vehículo al ponerse en movimiento, ya que el plato compresor tiene que presionar en principio al disco de embrague contra el volante venciendo la fuerza que opone la elasticidad del forro de fricción. Como esa presión crece progresivamente, la desaparición de la diferencia de revoluciones entre el motor y el cambio de marchas se produce de un modo suave y sin tirones – haciendo así posible una conexión suave del embrague y un arranque sin tirones del vehículo.

Diámetro de fricción constante contra eventuales cargas de impacto

En el caso de grandes diámetros de embrague, como los que se suelen montar en los vehículos industriales, una breve carga de impacto puede ser causa de deformación y, como consecuencia, de una clara reducción del diámetro útil de fricción. Una elasticidad adecuada del forro de fricción contrarresta este efecto, garantizando la capacidad de transmisión del embrague.

Tipos de sistemas elásticos para los forros de fricción

Dependiendo de las necesidades existentes en cada caso, se utilizan cuatro clases diferentes de sistemas de elasticidad para los forros de fricción. Se distingue entre:

• Elasticidad por segmento simple
• Elasticidad por segmento doble
• Elasticidad de láminas
• Elasticidad por chapa intermedia

El amortiguador de torsión

Por último, aunque no menos importante, pasaremos ahora al elemento que, se traga » las vibraciones antes de que empiecen a sacudir el habitáculo de pasajeros» – el amortiguador de torsión.
Como ya sabemos, los motores de combustión no proporcionan un par constante, como sucede con los motores eléctricos y las turbinas.

Los motores de combustión se caracterizan por una cierta irregularidad, que el volante de inercia no puede suprimir totalmente. El cigüeñal crea vibraciones no deseadas
En efecto, las constantes variaciones en la velocidad del cigüeñal, debidas a la aceleración, la deceleración y a oscilaciones en el movimiento de los pistones, crean vibraciones.
Para decirlo más exactamente, se trata aquí de las llamadas velocidades angulares, tema en el que de momento no necesitamos entrar con más detalle.
A nosotros nos basta con saber que, si no se aplican contramedidas, esas vibraciones se transmiten a través de los engranajes del cambio de marchas, llegando hasta la carrocería.
El amortiguador torsional se encarga de que eso no suceda – y lo hace mediante el aislamiento de las vibraciones. Las características más importantes del amortiguador de torsión son el sistema de torsión y el sistema de fricción.