Funcionamiento y Tipos de Embragues en Vehículos: Mecanismos y Componentes

El embrague tiene la misión de conectar o desconectar el movimiento que transmite el motor. Debe estar diseñado de forma que sea progresivo y elástico, para que el movimiento no se transmita bruscamente.

Tipos de Embragues

Embragues de fricción
Embragues hidráulicos
Embragues electromagnéticos

Embragues de Fricción (de Disco Simple)

Componentes principales:

Volante de inercia: Unido al cigüeñal, sirve de apoyo al disco de embrague.
Maza de embrague o plato de presión: Parte rozante junto con el volante de inercia, que porta el sistema de accionamiento.
Collarín: Formado por un rodamiento axial, acciona el diafragma para oprimir o liberar el disco.

Funcionamiento:

Embragado (pedal sin accionar): El movimiento del volante de inercia se transmite por rozamiento al disco de embrague y a la caja de cambios (el vehículo se mueve, salvo que esté en punto muerto).
Desembragado (pedal pisado): El collarín empuja el diafragma, liberando el disco. El disco deja de girar y la caja de cambios se detiene.
Medio embrague (pedal soltándose): El rozamiento en el disco aumenta gradualmente, transmitiendo parte del movimiento del motor a la caja de cambios.

Disco de Embrague

Encargado de permitir el acoplamiento entre el volante de inercia y la maza del embrague.

Componentes y características:

Disco de acero con cortes radiales.
Manguito estriado para acoplamiento al árbol primario de la caja de cambios.
Forros lisos en la cara de acoplamiento y estriados en la zona de fricción para transmitir el movimiento sin deslizamiento.

Cualidades del material del disco de embrague:

Alto coeficiente de fricción entre los materiales en contacto.
Coeficiente de fricción constante en un rango adecuado de temperaturas y presiones.
Resistencia a condiciones atmosféricas y ambientales.
Buenas propiedades térmicas.
Capacidad para soportar elevadas presiones de contacto.
Vida útil de hasta cientos de miles de kilómetros.

Plato de Presión

Se encuentra entre el disco de embrague y la cubierta. Sirve para el acoplamiento del conjunto al volante de inercia del motor. Está constituido por un disco de acero en forma de corona circular con espesor para evitar deformaciones.

Embrague de Muelles

La presión se ejerce mediante muelles repartidos uniformemente en la periferia del plato opresor. Usado antiguamente en motocicletas y turismos.

Embrague de Diafragma

Los muelles son sustituidos por un diafragma elástico de acero al carbono.

Ventajas:

Mejor equilibrado.
Tamaño más reducido.
Menor esfuerzo de desembragado.
Menor sensibilidad a los efectos de la fuerza centrífuga.

Volante de Inercia

Elemento transmisor del par motor al conjunto del embrague. Va atornillado al cigüeñal y actúa como acumulador de energía cinética, suavizando el flujo de energía. Una de sus caras proporciona apoyo al disco de fricción. Dispone de una corona dentada para el arranque del motor y orificios para su unión al cigüeñal y al embrague.

Volante Bimasa

Este tipo de volante filtra las oscilaciones torsionales con un sistema de resortes de amortiguación, absorbiéndolas casi por completo. Evita que las oscilaciones del cigüeñal se transmitan a la transmisión. Un sistema de amortiguación separa la masa primaria de la secundaria. Los discos de embrague en volantes bimasa carecen de muelles.

Collarín de Embrague

Encargado de hacer presión sobre el diafragma para desembragar el sistema. Cuerpo cilíndrico con un rodamiento interno que se apoya sobre la maza. Puede ser movido por un sistema manual o automático.

Sistemas de Accionamiento

Manual

Mecánico: La fuerza se transmite mediante un cable tipo Bowden. Puede tener un sistema de tensado. Un juego incorrecto puede causar pandeo del disco.
Hidráulico: La fuerza se transforma en presión hidráulica mediante una bomba de embrague.
Neumático: Utiliza aire comprimido.

Automático

Se encuentran en cajas de cambio automatizadas.

Eléctrico: Usa un motor eléctrico. Sensores detectan el cambio de marcha.
Hidráulico: Común en cajas de doble embrague (DSG), CVT y cambios automáticos. Usa presión de aceite.
Neumático: Presente en vehículos industriales.

Embrague Multidisco

Se instala cuando no hay espacio para un disco grande o se necesita soportar un alto par motor. Utiliza varios discos para aumentar la superficie de fricción. Alterna discos metálicos y discos con ferodo.

Embrague Centrífugo

Funciona automáticamente en el arranque y cambio de marchas, sin pedal. Se basa en contrapesos que, por la fuerza centrífuga del motor, gestionan el embragado y desembragado.

Funcionamiento:

A ralentí, los contrapesos no actúan y el embrague permanece desembragado.
Al acelerar, la fuerza centrífuga empuja los contrapesos, iniciando la transmisión.
El acoplamiento es progresivo.

Embrague Electromagnético

Evita el desgaste y ruido al prescindir del rozamiento directo, aunque tiene inconvenientes.

Funcionamiento:

Una bobina en una corona de acero, montada sobre el volante de inercia, genera un campo magnético al activarse.
El campo magnético aglomera polvo magnético, uniendo la corona con el disco de acero (embragado).
Sin corriente, el polvo no se aglomera (desembragado).
El proceso es progresivo.

Aplicaciones: No se usa en turismos ni motos. Se emplea en vehículos industriales como freno motor y en maquinaria industrial.

Embrague Hidráulico

Usa un fluido para transmitir el movimiento entre el eje de entrada (bomba) y el eje de salida (turbina).

Funcionamiento:

La bomba, unida al cigüeñal, impulsa el aceite dentro de una carcasa cerrada.
La turbina, conectada a la caja de cambios, recibe el movimiento del aceite.
Existe un resbalamiento: la turbina gira más lento que la bomba, generando pérdidas de energía.

Comportamiento:

A ralentí, el par transmitido es casi cero.
Al acelerar, el par transmitido aumenta.
La transmisión es progresiva y automática.
Nunca hay una transmisión del 100%, salvo en situaciones donde el vehículo arrastra el motor.

Averías Comunes en Embragues

Rotura del diafragma o sus patillas: Desgaste o defectos de fabricación.
Forros del embrague con aceite: Fugas en retenes. Reemplazar el embrague.
El embrague patina: Desgaste del disco, regulación incorrecta, collarín atascado o falta de presión.
Trepidación al desembragar: Deformación del disco, defectos en muelles o diafragma, problemas en volante bimasa o estriado.
Velocidades “rascan”: Desacople incompleto por reglaje defectuoso, fugas hidráulicas o desgaste del disco.
Ruidos al pisar el embrague: Problemas en collarín o diafragma.
El embrague no responde: Destrucción del disco, rotura de componentes del sistema de accionamiento.

Convertidor de Par

El convertidor de par es clave en las cajas automáticas; reemplaza al embrague hidráulico y transmite la potencia del motor a la transmisión, proporcionando cambios más suaves.

Tiene tres partes:

Bomba: Mueve el fluido.
Turbina: Recibe la energía y la pasa a la caja de cambios.
Reactor: Ajusta el flujo de aceite para amplificar el par motor cuando es necesario.

Funciona en tres fases:

Arranque: La bomba gira fuerte, pero la turbina está quieta, generando máxima amplificación de par.
Aceleración: El coche gana velocidad y la turbina gira más rápido, pero con diferencia de velocidad con la bomba.
Acoplamiento: Ambas giran casi igual, reduciendo la amplificación de par y actuando como un embrague hidráulico.

Un problema común es el resbalamiento. Para evitarlo, se usa el embrague de anulación, controlado por la unidad electrónica de la caja, que mejora la eficiencia.

En resumen, el convertidor de par hace la conducción más cómoda, optimiza la potencia y mejora el rendimiento.