EMBRAGUES JUAN ANTHONY ORTIZ SULLER.
EL EMBRAGUE. Los embragues son uno de los componentes de los vehículos sujetos a las mayores exigencias en su funcionamiento. La demanda continua de sus servicios, hace que su papel resulte fundamental en el funcionamiento de los automóviles. Por todo ello, estos integrantes mecánicos se deben utilizar y mantener con el debido cuidado para evitar desgastes prematuros. Un embrague puede durar muchos años o apenas unos kilómetros según sea el trato que reciba. A continuación reproducimos algunos datos técnicos y consejos para un mejor conocimiento del embrague y su cuidado. El embrague del vehículo se encuentra ubicado en el flujo de fuerza existente entre el motor y la caja de cambios. Esta tiene como función primordial acoplar la masa del vehículo al motor durante el arranque de forma uniforme y libre de sacudidas, así como interrumpir cuando se le requiere, el flujo de fuerza durante la marcha para efectuar el correspondiente cambio de velocidades.
DISEÑO Un embrague completo consta básicamente de: * * * *
Volante motor Plato de presión Disco de embrague Cojinete de empuje
Plato de presión: Los platos de presión con muelles helicoidales
ofrecen la ventaja constructiva de poder variar fácilmente la fuerza de la presión, seleccionando grupos de muelles de diferente efecto. Embragues de diafragma son corrientes en turismos y cada vez se emplean más en vehículos industriales, ya que no son sensibles a números de revoluciones elevados y son de menor espesor. La relación entre la fuerza de presión y de desembrague es más favorable.
Discos de embrague: El modelo más simple de un disco de
embrague, moyu y chapa portante con dos anillos de forro remachados, se aplica sólo en casos especiales. Para mejorar las propiedades de puesta en marcha es común un amortiguamiento axial de las superficies de fricción. Amortiguadores de oscilaciones de torsión cada vez más complejos tienen la función de reducir los ruidos de la caja de cambios.
Cojinete de empuje: Existen dos tipos básicos: Guiado de forma central sobre un manguito desplazable. o giratorio en una horquilla de desembrague.
TRANSMISIÓN E INTERRUPCIÓN DE FUERZA Transmisión de fuerza: El embrague en su función como
elemento de unión, transmite el par del motor a la caja de cambios. El plato de presión atornillado al volante presiona al disco de embrague contra el volante. El disco de embrague montado sobre un eje estriado transmite el movimiento giratorio a la caja de cambios. En embrague de diafragma por tracción, el cojinete de empuje está fijo en el diámetro
interior a las lengüetas del diafragma. El diafragma se apoya en el diámetro exterior a la carcasa y presiona sobre el plato.
Interrupción de fuerza: El varillaje del pedal embrague presiona el cojinete de empuje contra las lengüetas del diafragma y lo desplaza la distancia prescrita. Ballestas tangenciales tiran al mismo tiempo del plato de presión hasta que se separa del disco de embrague. El disco de embrague se libera (desplazándose en sentido axial); en este momento, se puede efectuar el cambio de velocidad. Al desembragar el cojinete de empuje, se desplaza hacia la caja de cambios y lleva consigo las lengüetas del diafragma. Las ballestas tangenciales separan el plato de presión de los forros del disco de embrague.
DISCO DE EMBRAGUE CON AMORTIGUADOR DE TORSIÓN Cálculo de la capacidad de transmisión: La marcha
no uniforme de los motores de combustión, puede ocasionar en determinados estados y números de revoluciones de servicio, fuertes ruidos que se perciben de forma desagradable en la cabina. Estos ruidos son ocasionados en la mayoría de los casos por grupos de engranajes de la caja de cambios, Igualmente, otras piezas de transmisión en el flujo de fuerza pueden oscilar de forma que se produzcan ruidos. Por ésta razón, se aconseja el montaje de un disco de embrague con amortiguación de torsión, cuya construcción permite diversas variantes para ser adaptado a cada tipo de vehículo. El amortiguador de torsión consta de suspensión elástica de torsión y dispositivo de fricción. La suspensión elástica determina el giro sobre el cual el dispositivo de fricción reduce las oscilaciones de forma que no tienen una influencia perturbadora sobre la caja de cambios. Además de eliminar los ruidos, el amortiguador de torsión absorbe los picos de par, con lo cual el tramo de accionamiento se protege y se evita un desgaste prematuro de las piezas motrices.
MONTAJE DEL DISCO DE EMBRAGUE 1.- Antes del montaje en el vehículo se debe controlar el alabeo del disco de embrague. La desviación máxima no debe exceder 0,5 mm. Precisamente este punto conduce frecuentemente a reclamaciones (dificultades de separación) ya que en el transporte o almacenamiento, existe el peligro de que el disco de embrague se deforme. 2.- El disco de embrague debe poder desplazarse fácilmente sobre el perfil del eje de la caja de cambios. De gran importancia en el montaje del embrague es el engrase correcto del estriado moyu. Consejo: Engrasar varias veces el estriado del moyu y el eje de la caja de cambios, luego desplazar varias veces de un lado a otro el disco de embrague sobre el eje de la caja de cambios. La grasa excesiva se ha depositado en el extremo del moyu y se debe retirar. De lo contrario puede engrasar los forros ocasionando tirónes o patinaje del embrague. Por el contrario, en el montaje sin grasa se presenta, tras un breve tiempo, la formación de óxido en los perfiles y con ello se causan dificultades de separación. Atención!!, es importante la utilización de un lubricante adecuado. Este debe ser termoestable y soportar elevadas cargas por unidad de superficie.
3.- Antes de atornillar el plato de presión debe centrar el disco de embrague en el volante motor con la ayuda de una espiga auxiliar, en embragues de dos discos con un eje estriado. 4.- Al montar el eje de la caja de cambios en el disco de embrague, se debe proceder de forma cuidadosa para no causar daños en el estriado del moyu. Perfiles deteriorados causan dificultades de separación. No repare por sí mismo piezas de acoplamiento,ya que solamente las piezas originales garantizan un perfecto funcionamiento. No olvide que como norma general , los fabricantes no ofrecen ninguna garantía para piezas reparadas por el taller.
Clasificación: Existen diferentes tipos de embrague:
Según el número de discos o hidráulico. No tiene discos. Se utiliza en vehículos industriales. o monodisco seco. o bidisco seco con mando único; o bidisco con mando separado (doble); o multidisco húmedo o seco. Según el tipo de mando o mando mecánico; o mando hidráulico; o mando eléctrico asistido electrónicamente. o centrífugos
UBICACIÓN DEL EMBRAGUE El embrague se sitúa entre el volante motor y la caja de cambios y es accionado por un pedal que maneja el conductor con su pie izquierdo (menos en los automáticos que el pedal se suprime). Con el pedal suelto el giro del motor se transmite directamente a las ruedas, es decir, el motor está embragado. Y cuando el conductor pisa el pedal de embrague el giro del motor no se transmite a las ruedas, y se dice que el motor está desembragado.
MECANISMO DE EMBRAGUE: El acoplamiento del disco de embrague contra el volante de inercia del motor se realiza por medio de un conjunto de piezas que recibe el nombre de mecanismo de embrague. De este conjunto forma parte el plato de presión (plato opresor), que es un disco de acero en forma de corona circular, que se acopla al disco de embrague por la cara opuesta al volante motor. Por su cara externa se une a la carcasa con interposición de muelles helicoidales que ejercen la presión sobre el plato para aplicarlo fuertemente contra el disco. La carcasa de embrague constituye la cubierta del mismo, y en ella se alojan los muelles y las patillas de accionamiento, a través de los cuales se realiza la unión con la carcasa y el plato de presión. Dicha carcasa se une al volante motor por medio de tornillos. Los muelles realizan el esfuerzo necesario para aprisionar al disco de embrague entre el volante motor y la maza de embrague. Normalmente se disponen de seis muelles helicoidales dispuestos de manera circular consiguiendo así una presión uniforme sobre toda la superficie de la maza de embrague.
TIPOS DE EMBRAGUE: Existen diferentes tipos de embrague, que se agrupan básicamente en tres:
De fricción: El embrague de fricción está formado por una parte motriz (volante motor), que transmite el giro a la parte conducida, usando el efecto de adherencia de ambos componentes, a los cuales se les aplica una fuerte presión que los acopla fuertemente. El eje primario de la caja de velocidades se apoya en el volante de inercia del motor por medio de un casquillo de bronce. Sobre este eje se monta el disco de embrague que es aplicado fuertemente contra el volante motor por el palto de presión, también conocido como maza de embrague. La maza de embrague es empujada por los muelles que van repartidos por toda su superficie. Al pisar el conductor el pedal de embrague, un mecanismo de palanca articulada desplaza el cojinete de embrague que mueve unas patillas que, basculando sobre su eje, tiran de la maza de embrague que libera al disco impidiendo que el motor le transmita movimiento, haciendo que tampoco llegue a la caja de velocidades aunque el motor esté en funcionamiento.
Electromagnéticos: 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.
Hidráulicos: 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 desenchufado y lo gira. Así se logra transmitir el movimiento sin que haya rozamiento, y con ello se evitan los desgastes. En los embragues hidráulicos el medio de transmisión del movimiento es el aceite. Una bomba centrífuga recibe el giro del motor y envía el aceite a presión hacia una turbina en la que está acoplado el eje primario de la caja de velocidades. La energía cinética de cada partícula choca contra las aletas de la turbina, que produce una fuerza que tiende a hacerla girar. El aceite resbala por las aletas de la turbina y es devuelto hacia la bomba centrífuga, donde esta lo envía hacia la periferia, volviéndose a repetir el ciclo. Cuando el motor gira a poco régimen la velocidad con que salen las partículas de la bomba es muy pequeña, y por tanto la energía cinética transmitida a la turbina es muy débil para vencer todo el par resistente opuesto por el peso del vehículo. En esta situación la turbina permanece sin girar y hay un resbalamiento total entre la bomba y la turbina. Conforme se va aumentando el régimen de giro del motor el aceite va tomando velocidad e incide con mayor energía cinética sobre la turbina, lo que produce que el resbalamiento entre bomba y turbina consiga hacer progresivo al embrague. Cuando el motor desarrolla su par máximo, el aceite impulsado por la bomba incide con gran fuerza sobre la turbina y ésta es arrastrada a gran velocidad, sin que apenas exista resbalamiento entre ambas. Por
supuesto, la turbina entra en acción cuando el par transmitido por la bomba es superior al par resistente. Siempre existe un pequeño resbalamiento entre bomba y turbina que, con el motor con régimen alto, debe estar aproximadamente en el 2%.
PROCEDIMIENTO PREVIO: Para comenzar la práctica se sacó los pernos del árbol de transmisión o también llamado “cardán” (el cual es el eje que transmite el movimiento desde la caja hasta las ruedas traseras) y posteriormente se retiró para su observación.
Cardán Luego pasamos a la caja de cambios (que es quien recibe la potencia aportada por el motor y la transmite al cardán que a su vez la entrega a las ruedas), retiramos los pernos que la fijan, cuidando de no confundir éstos con los del cardan, finalmente retiramos la caja para seguir con el embrague.
Caja de cambios
Observamos el embrague (el cual, ya se explico la función y mecanismo que presenta en la primera parte del informe), y procedimos a desarmar la tapa del embrague pudiendo observar las distintas partes de este mecanismo: tapa, plato opresor, los enlaces con esta parte, además del disco (parte fundamental) y finalmente la volante.
Embrague Revisamos, aparte, las partes del sistema de transmisión que retiramos. Notamos algunos defectos y/o fallas posteriores que se pueden presentar al entrar en funcionamiento (las cuales se describen en la tercera parte de este informe) y procedimos a colocar las partes (cardan, caja de cambios y embrague) en su posición inicial para culminar el trabajo.
III) DIAGNÓSTICO:
Tanto el cardán como la caja de cambios (a pesar de que a esta última no se revisó a fondo como el embrague) presentan estados óptimos.
Al inspeccionar el embrague lo que mas resaltó en cuanto a fallas, fue el desgaste de las lengüetas y del collarín, los cuales necesariamente deberán ser cambiados por elementos nuevos para optimizar su rendimiento.
El embrague es un elemento que se coloca entre el volante de inercia del motor y la caja de cambios. Se acciona por medio de un pedal que gobierna el conductor con su pie izquierdo.
Posición de "desembragado": Cuando se pisa el pedal del embrague se desplaza el cojinete de empuje hacia el interior, se presiona sobre el diafragma (o muelles) que desplaza el plato de presión, que libera el disco de fricción. En esta posición, el embrague gira en vacío, sin transmitir el movimiento del motor a la caja de cambios.
Posición de "embragado": Al soltar el pedal del embrague el cojinete de empuje no se aplica sobre el diafragma, por lo que este ultimo empuja sobre el plato de presión que se aplica contra el disco de fricción por una de sus caras y la otra cara se aplicaría entonces sobre el volante motor. La disposición del disco de embrague, con sus lengüetas y muelles de absorción, hace que el acoplamiento no sea brusco, sino progresivo.
Nota: El elemento que presiona sobre el plato de presión cuando no se pisa el pedal del embrague puede ser:
muelles: se utilizaban hace muchos años y consistían en una serie de muelles que empujaban el plato de presión. Un ejemplo de utilización de este modelo de embrague es el mítico Seat 600.
Diafragma: es el sistema que se esta utilizando actualmente y lleva implantado desde hace tiempo en los automóviles.
Verificación y sustitución 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.
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 embrague: Al 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 antivibratorios 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 mediendo 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 presentan 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.
Mecanismos de accionamiento del embrague En condiciones normales de funcionamiento, el embrague se halla siempre acoplado, es decir, embragado. Solamente se consigue su liberación o desembragado cuando se aplica una fuerza desde el pedal de accionamiento a través de un collarín de arrastre que desplaza la posición del muelle de diafragma. El mecanismo de accionamiento del embrague tiene también una gran importancia en el funcionamiento del mismo. Existen dos tipos de accionamiento:
Accionamiento mecánico En la figura 5 presentamos un esquema que muestra el mecanismo en posición de reposo y ello en el caso de un accionamiento mecánico. Los elementos fundamentales de este sistema son: en primer lugar, el pedal de accionamiento (1). En el extremo del pedal se encuentra sujeto un cable (2) por medio del cual se puede accionar la palanca de arrastre (3). Esta palanca, que pivota sobre el punto (4) presiona sobre el collarín de arrastre (5) y consigue la inversión del muelle de diafragma con lo que el embrague queda desacoplado tanto tiempo como se mantenga el pedal (1) oprimido.
Accionamiento hidráulico:
Cuando los embragues son grandes porque se prevé la necesidad de la transmisión de elevados esfuerzos de par, se suele acudir al accionamiento hidráulico. La diferencia fundamental con el sistema que hemos visto en la pasada figura 5 es sólo que el accionamiento de la palanca de arrastre se efectúa por medio de un empuje ejercido por un cilindro hidráulico. Pero veamos el sistema en el esquema que ahora nos muestra la figura 6. El pedal (1) del conductor acciona directamente sobre un cilindro hidráulico principal (2) o cilindro emisor. Este cilindro dispone en su parte superior de un depósito (3) de líquido hidráulico, de características similares al líquido utilizado en el circuito de los frenos. Una tubería (4), manda la presión resultante a un cilindro receptor (5) desde el que se acciona directamente la palanca de arrastre (6). A partir de este movimiento se comprende que el collarín de arrastre (7) se desplace empujado por el manguito (8), de modo que el muelle de diafragma invierte su posición y libera la presión del plato de presión sobre el disco de embrague.
