1.16. Embrague

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Video resumen 1.16. Embrague

Ya sabemos cómo funciona el motor y como se generan el par y la potencia, ahora han de llegar a las ruedas motrices mediante los componentes de la transmisión.

El primero que se encuentra al salir del motor es el embrague, con la función de conectar y desconectar las ruedas motrices con el motor, pasando por la caja de cambios y diferencial.

Los tres elementos de acoplamiento motor – caja de cambios

El embrague

Su función es realizar la conexión y desconexión del motor con la caja de cambios, que después continua por el árbol de transmisión, diferencial y palieres o transmisiones hasta las ruedas motrices.

Se representa sobre este automóvil con motor delantero longitudinal y propulsión (tracción trasera):

Se ve como con el pedal de embrague suelto el par motor pasa a la caja de cambios y ruedas motrices, es la posición de “embragado”
Al pisarlo se desconecta la caja de cambios – ruedas motrices del motor, cortando el paso del par motor, es la posición “desembragado”
Estos son los tres componentes del embrague:
- Volante motor; está unido al cigüeñal y recibe el par motor
- Disco; es un disco metálico con dos forros de fricción acoplados a ambos lados
  - El disco está engranado con un árbol que lleva el movimiento a la caja de cambios
Plato de presión; es un disco o plato con un sistema de presión que empuja al disco contra el volante motor
Pedal y accionamiento; el pedal dispone de un sistema de unión con el plato de presión para vencer la fuerza al pisar el embrague y separar el plato de presión del disco, desembragar
Los tres componentes de acoplamiento del embrague; volante motor, disco y plato de presión, están en el interior del cárter de embrague

Hay dos sistemas genéricos de accionamiento del embrague desde el pedal, por cable flexible de acero o hidráulico.

Volante motor

La función del volante motor es reducir las vibraciones por las explosiones discontinuas en los cilindros.

Se denomina también volante de inercia del motor.

Tiene una corona dentada en la que engrana el piñón del motor de arranque.

Se utiliza también el volante de inercia para que su superficie opuesta al motor sea el punto de apoyo para conectar la salida del par mediante el disco.

Disco

El disco central, que está acoplado a la caja de cambios, tiene los dos forros de fricción en cada una de sus dos superficies, estos forros están sujetos al disco metálico por un conjunto de remaches.

Por un lado fricciona sobre el volante motor y por el otro sobre el plato de presión hasta que está totalmente acoplado o embragado, pedal suelto, o separado pedal pisado a fondo, desembragado.

Plato de presión con diafragma

El sistema de empuje para mantener el disco presionado sobre el volante motor, utilizado hace años, es el diafragma con un conjunto de patillas que actúan como ballestas presionando al disco contra el volante motor.

El disco está acoplado por un lado al volante motor y por el otro al plato de presión, por sus forros de fricción, cuando está el pedal de embrague suelto, embragado.

En el centro del disco metálico engrana el eje o árbol que lleva el par motor a la caja de cambios, no se representa en esta animación.

La ventaja del sistema de diafragma con relación a otros con varios muelles es la uniformidad de presión en toda la superficie del disco.

Además de los dos sistemas de accionamiento citados, mecánico e hidráulico, hay otros; automático, sin pedal de embrague y con pedal electrónico.

El accionamiento automático del embrague se utiliza en las cajas de cambios pilotadas/robotizadas.

Punto de acoplamiento

Antes de explicar este concepto veamos de nuevo los elementos que componen el embrague, su funcionamiento y algunos detalles más:

Cárter; está entre el motor y la caja de cambios conteniendo en su interior a los tres elementos de acoplamiento del embrague
Accionador; es el encargado de vencer la presión del diafragma del plato de presión al pisar el pedal de embargue, desembragar
- Se denomina cojinete de empuje, es un rodamiento con una superficie de apoyo en las patillas o ballestas del diafragma, y con una hendidura para el acoplamiento del elemento conectado al pedal (horquilla)
Eje o árbol de movimiento desde el motor a la caja de cambios, está engranado al disco
Plato de presión; con sus dos partes, la placa de apoyo sobre el disco y la de presión que es el diafragma
Disco; con su disco metálico central y los dos forros de fricción
- El disco metálico engrana con el eje o árbol que va a la caja de cambios, pasando el par motor en posición embragado (pedal de embrague suelto)
Volante motor; al que está acoplado el plato de presión
Horquilla; es el receptor del sistema de accionamiento desde el pedal, con el que articula en su extremo superior y por el inferior encaja con la hendidura del cojinete de empuje y pivota por su centro
- Al girar la horquilla vence la presión del diafragma desembragando
Pedal y accionamiento; el pedal transmite sus movimientos a la horquilla mediante el sistema de accionamiento.
Se ve a continuación al embrague en funcionamiento identificando los componentes
Punto de acoplamiento; al ir soltando el pedal se va acoplando el disco sobre las superficies del volante motor y plato de presión, generando rozamiento en los forros de fricción, el punto de recorrido del pedal cuando comienza a moverse el automóvil es el punto de acoplamiento
- Es en esta posición cuando hay más desgaste de los forros de fricción, con el pedal suelto o pisado a fondo no hay desgastes de los forros de fricción

Controlar el acoplamiento del embrague con el pedal requiere práctica, se puede provocar un desgaste intensivo manteniendo la posición de punto de acoplamiento en marcha y acelerando.

Incluso apoyar el pie sobre el pedal puede restar presión del diafragma induciendo patinamientos del embrague al acelerar con el consiguiente desgaste de los forros de fricción.

Desgastes del embrague

El elemento fusible del embrague es el disco, concretamente los forros de fricción que están sujetos al disco metálico mediante remaches.

Hay más elementos que también se fatigan y que se consideran integrados en el conjunto de cambio de embrague, que se explica después.

Se ve en la siguiente animación el desgaste progresivo de los forros del disco y las posibles consecuencias:

Se parte de la imagen con el embrague, la caja de cambios, árbol de transmisión y una de las ruedas motrices, además del pedal y el sistema de accionamiento
Se mantienen secuencias de desembrague y embrague, repasando los elementos que ya se han explicado
Volante motor, disco, plato de presión y accionamiento (cojinete de empuje), con su identificación y se juntan en posición de embragado
Aparece en detalle ampliado el disco, viéndose los remaches de fijación de los forros de fricción
Se van desgastando los forros de fricción con el uso por el roce con el volante motor y plato de presión; se ha de sustituir el disco antes de que los remaches lleguen a la superficie de fricción de los forros…
… de no hacerlo vemos como las superficies del volante motor y plato de presión se rayan por el contacto con los remaches, dañando irreversiblemente ambos elementos del embrague

Cuando el disco llega a su límite de desgaste comienza a patinar, no puede transmitir todo el par motor a la caja de cambios, el motor sube de RPM sin que lo haga la velocidad proporcionalmente, este efecto es más apreciable en relaciones largas de la caja de cambios, las más altas, 6ª, 5ª, 4ª.

Los muelles que se ven en el disco forman parte de un sistema de control y amortiguación de la torsión que se provoca en el punto de acoplamiento, y ya embragado al acelerar y retener.

Desgastes del embrague (detalle)

Vamos a ver con más detalle el desgaste del disco:

Se ve el disco con los forros de fricción y varios remaches de sujeción
Se representan desde el disco nuevo, tres secuencias de desgaste de los forros de fricción hasta llegar al ras de los remaches
Se repite el desgaste de los forros sobre un mismo disco
Cuando los remaches llegan al ras de la superficie de los forros de fricción dañan el volante motor y plato de presión

Ya se ha comentado que se está llegando al límite de desgaste del disco cuando el embrague comienza a patinar, también se puede detectar por la variación de altura del punto de acoplamiento o diferente dureza del pedal.

El desgaste del disco requería ajustar el sistema de accionamiento periódicamente para mantener la altura del punto de acoplamiento.

Habitualmente esta operación actualmente la realiza algún componente del embrague de forma automática, el sistema de accionamiento o apoyos variables en las ballestas o patillas del diafragma.

Conjunto de cambio de embrague

Además de los forros del disco hay otros elementos que se desgastan y probablemente no durarían hasta la sustitución del siguiente disco, estos son los elementos que conforman el conjunto de cambio de embrague:

Se ve un disco con los forros de fricción y los remaches de fijación
Se reproduce el desgaste progresivo de los forros de fricción, que como se ha comentado no han de llegar al nivel de los remaches

Cuando se ha desgastado el disco se han de sustituir también:
- El plato de presión, las patillas o ballestas han perdido fuerza no empujando como deben el disco sobre el volante motor, aunque la superficie de contacto con el disco esté bien
- El cojinete de empuje (accionamiento) al ser un rodamiento auto lubricado probablemente tendrá ya desgastes internos
El conjunto de cambio de embrague está formado por el disco, plato de presión y cojinete de empuje

Es también frecuente sustituir el retén de aceite en el árbol de entrada a la caja de cambios para evitar que su desgaste permita el paso de aceite de la caja al embrague.

En el sistema de volante motor bimasa puede ser necesario sustituir también este elemento.

Resumen de este módulo

Elementos y funcionamiento del embrague

Se parte de la imagen de un automóvil con motor delantero transversal y tracción (delantera).

Esta es la secuencia de tránsito del par motor con el pedal suelto, embragado; el disco, al estar comprimido por el plato de presión contra el volante motor, pasa el par a la caja de cambios y esta al diferencial, que está integrado en la caja, por los palieres o transmisiones el par sigue hasta las ruedas delanteras motrices, no hay árbol de transmisión.

Con esta imagen de base se repasa lo siguiente:

El cárter de embrague contiene los elementos del embrague:
- Volante motor que recibe el par motor
- Disco conectado a la caja de cambios
- Plato de presión que acopla el disco con el volante motor en posición de embragado

Pedal y sistema de accionamiento
Se representa el movimiento de embrague y desembrague de los elementos implicados en transmitir el par motor
Los desplazamientos reales son sumamente reducidos

Punto de acoplamiento y desgastes del embrague

Con el motor funcionando se representan secuencias de desembrague y embrague:

Volante motor
Disco de embrague con los forros de fricción sujetos mediante remaches
Árbol o eje desde el disco de embrague a la caja de cambios
Plato de presión… con diafragma
Cojinete de empuje
El punto de acoplamiento es la posición del pedal al ir embragando en el instante que el automóvil comienza a moverse, es cuando se produce el mayor desgaste de los forros de fricción del disco
Se representa el progresivo desgaste por el uso de los forros de fricción del disco, que se ha de sustituir antes de que llegue al ras de los remaches, con el conjunto o “kit” de embrague; disco, plato de presión y cojinete de empuje

Por el embrague pasa el par motor que ha de llegar a las ruedas motrices.

El accionamiento desde el pedal ha de ser suave y progresivo, lo que ha supuesto diseñar sistemas para lograrlo que se verán en el módulo 2.16.1.

Si el par motor es muy elevado haría falta un disco de embrague de demasiado diámetro, se evita con más de un disco de embrague y también con embragues multidisco en baño de aceite, este último asociado a cajas de cambios pilotadas o robotizadas.