Embrague : un elemento de la transmisión de un automóvil que transmite el par motor y le permite desconectar brevemente el motor de todos los demás elementos de la transmisión y volver a conectarlos suavemente (gancho). [una]
Por lo general, el término "embrague" se refiere al componente del tren motriz de un vehículo diseñado para activar o desactivar la conexión de un motor de combustión interna a una transmisión . La invención del embrague se atribuye a Karl Benz .
El embrague sirve para desconectar temporalmente el cigüeñal del motor de la transmisión de potencia del automóvil , lo cual es necesario al cambiar de marcha en la caja de cambios y al frenar el automóvil hasta que se detenga por completo. Además, el embrague permite moverse con suavidad (sin tirones).
Tractores y vehículos blindados usan el término equivalente de arrastre .
Hay muchos tipos diferentes de embragues, pero la mayoría se basan en uno o más discos de fricción apretados entre sí o con resortes de volante . El material de fricción es muy similar al que se utiliza en las pastillas de freno y en el pasado casi siempre contenía amianto , más recientemente se han utilizado materiales sin amianto. La suavidad del encendido y apagado de la transmisión está garantizada por el deslizamiento de un disco impulsor que gira constantemente unido al cigüeñal del motor en relación con el disco impulsor conectado a través de una estría a la caja de cambios.
La fuerza del pedal del embrague se transmite al mecanismo mediante un accionamiento mecánico (palanca o cable) o hidráulico .
Al pisar el pedal del embrague (apretar, desacoplar) se separan los discos del embrague, dejando finalmente espacio libre entre ellos, y al soltar el pedal (aplicar) se produce una fuerte compresión de los discos maestro e impulsor.
Cuando el embrague está acoplado, el par se transmite desde el cigüeñal al volante, luego a la carcasa del embrague y, a través de los resortes de hojas, al disco impulsor (de presión). Desde el volante y la placa de presión de transmisión, debido a las fuerzas de fricción, el par se transmite a la transmisión accionada sujeta entre ellos, cuyo cubo tiene una conexión estriada con el eje de transmisión de la caja de cambios.
Para desacoplar el embrague, presione el pedal que, a través de un sistema de varillas y palancas, transmite fuerza a la horquilla, el embrague, las palancas y los dedos retraen el plato de presión principal. En este caso, los resortes se comprimen y liberan el disco accionado, en ambos lados de los cuales se forman espacios que interrumpen la transmisión del par a través de él. En un embrague de doble disco, para garantizar las holguras necesarias entre los discos impulsor e impulsor en estado apagado, hay resortes de liberación y un perno de ajuste de disco intermedio. Cuando se suelta suavemente el pedal, los resortes de presión devuelven todas las partes del mecanismo de apagado a su posición original, el disco impulsado se presiona contra el disco impulsor (presión) y el volante.
Si, cuando el embrague está acoplado, simplemente "suelta" el pedal, el disco accionado presionará contra la transmisión (volante) con fuerza y reducirá la velocidad hasta tal punto que el motor puede detenerse (calarse), es decir, el embrague funcionará como un mecanismo de freno. Por lo tanto, el pedal del embrague después del inicio del acoplamiento de los discos debe soltarse suavemente. La técnica específica de operación del pedal depende del diseño del accionamiento del embrague.
En los automóviles modernos, se utilizan dos tipos de embrague: cable hidráulico y mecánico.
Con un accionamiento de embrague hidráulico, el valor del recorrido total del pedal del embrague permanece constante (que está garantizado por la presencia de un resorte de retorno en el pedal del embrague), pero el valor de su recorrido de trabajo cambia, compensando la disminución en el espesor del disco impulsado como resultado del desgaste: cuanto menor es el espesor del disco restante, más, en el mismo recorrido completo del pedal del embrague, su carrera de trabajo resulta ser grande, y "más alto" (más cerca de el extremo del pedal marcha atrás cuando se suelta) el embrague se activa. El pedal del embrague con accionamiento hidráulico se puede soltar con bastante fuerza hasta el momento en que los discos impulsor y accionado comienzan a acoplarse entre sí (lo que se siente con una ligera sacudida del automóvil al comienzo de la puesta en marcha); después de eso, comienza la carrera del pedal, durante la cual debe soltarse lentamente. Con el nuevo disco accionado, el embrague funciona "hacia abajo" y el automóvil comienza a moverse incluso con una ligera liberación del pedal; con un disco impulsado muy desgastado, por el contrario, los discos no engranan hasta el final del recorrido del pedal. El pedal del embrague con accionamiento hidráulico siempre tiene un juego libre pequeño (generalmente no más de 10 ... 15 mm por pedal) al comienzo de presionar el pedal, debido a la presencia de un espacio estructural de 2 ... 3 mm entre el empujador conectado de manera pivotante al pedal del embrague y el pistón impulsado por el cilindro maestro del embrague; esto es necesario para garantizar que el embrague esté completamente acoplado cuando se suelta el pedal y para evitar que patine cuando el automóvil está en movimiento.
Con un pedal de embrague accionado por cable, el recorrido completo aumenta a medida que se desgasta el disco accionado (el pedal de embrague se eleva en relación con el piso), y su carrera de trabajo aumenta con él. El pedal debe soltarse suavemente desde el principio, ya que el embrague siempre funciona "abajo". El juego libre del pedal se proporciona ajustando la longitud del cable y suele ser de unos 30 ... 40 mm.
El disco de embrague accionado consiste en el disco real con placas de resorte, al que se remachan o pegan dos forros de fricción independientemente uno del otro . Esta fijación de los forros asegura su divergencia cuando se apaga el embrague, cuando se enciende, las placas de resorte se comprimen gradualmente, asegurando un acoplamiento suave. La parte central del disco de embrague, el cubo, tiene una conexión estriada y se mueve a lo largo del eje de entrada de la caja de cambios. El cubo está conectado de manera móvil al disco a través de resortes amortiguadores y arandelas de fricción del amortiguador de vibraciones torsionales (visibles en la imagen), que sirven para igualar las fluctuaciones de par que surgen inevitablemente bajo la influencia de cargas variables e inercia de masa cuando se transmite desde el motor a las ruedas motrices y hacia atrás. En determinadas condiciones, estas vibraciones pueden provocar la rotura de los ejes .
Cuando presiona el pedal 8 , el eje 7 gira, primero se selecciona el espacio ( juego libre del pedal del embrague ) entre la horquilla de liberación del embrague 5 y el embrague de presión 6 . Entonces el embrague con el cojinete de desembrague 11 se mueve y el cojinete de desembrague presiona los extremos interiores de las palancas 10 , que desvían el disco de presión 9 del disco conducido 3 con sus extremos exteriores . Al mismo tiempo, los resortes de presión 4 se comprimen: el embrague se desacopla y el par no se transmite del motor a la transmisión. Después de soltar el pedal, el embrague de liberación del embrague con el cojinete de liberación vuelve a su posición original bajo la acción de los resortes. Bajo la acción de los resortes de presión, la placa de presión 9 se presiona contra el volante 1 , mientras se comprime el disco accionado 3 : el embrague se acopla, el par se transmite del motor a la caja de cambios. El disco accionado 3 tiene estrías y se mueve a lo largo de las estrías de acoplamiento del eje de entrada de la caja de cambios 12 . La transmisión suave del par cuando el embrague está acoplado es proporcionada por resortes amortiguadores montados en el disco impulsado.
Todas las partes del embrague están cubiertas con una carcasa (canasta de embrague) atornillada al volante; los ejes de las palancas de liberación están unidos a la carcasa a través de las orejetas.
El embrague de motocicletas con motor longitudinal no tiene diferencias fundamentales.
Los automóviles de pasajeros generalmente usan un embrague de resorte de presión de diafragma en lugar de una gran cantidad de palancas de accionamiento y resortes helicoidales. El resorte del embrague es plano o tiene forma de tronco de cono , en su parte central se encuentran estampados pétalos (unas dos docenas), que a la vez sirven como palancas de desembrague. Cuando presiona el pedal, la horquilla de liberación del embrague mueve el embrague de presión y el cojinete de liberación 7 , el borde interior del resorte se mueve hacia adelante, el resorte se dobla y su borde exterior retrae la placa de presión 4 , el embrague se desacopla. Cuando se suelta el pedal, las piezas se mueven en orden inverso, el resorte del diafragma vuelve a la forma de un cono truncado, el embrague se acopla. Un embrague de resorte de presión de diafragma es más liviano y económico que un embrague de varillaje, y requiere menos ajustes para repararlo.
En camiones pesados , tractores , vehículos blindados , en algunas motocicletas pesadas (" Ural ", " Dnepr "), así como en algunos autos deportivos, se utilizan embragues de doble disco.
Se instalan mecanismos de doble disco para aumentar la vida útil del embrague, debido a la gran potencia de los motores y la necesidad de transmitir mayores pares.
Disposición general de un embrague de doble discoEl cojinete de liberación presiona las palancas de liberación, estas tiran de la placa de presión. El plato de presión se aleja del primero accionado y libera los resortes de liberación. Liberan el disco de accionamiento intermedio, y se aleja del segundo disco de fricción debido a otros resortes de compresión, tanto como la presión se alejó del primer disco de fricción. Durante el movimiento inverso, los resortes de compresión contribuyen a la presión uniforme del disco intermedio sobre el segundo accionado y el disco de presión sobre el primero accionado.
Las placas de presión se mueven a lo largo de los espárragos atornillados en el volante y la canasta del embrague está unida a ellos. Los espárragos están equipados con resortes de compresión.
Los camiones pesados, como MAZ , tienen una transmisión de embrague con un reforzador neumático, diseñado para reducir la fuerza aplicada al pedal de liberación del embrague.
Dispositivo: pedal, varilla, carrete (válvula de control), mangueras, cámara neumática, palancas, freno, eje de entrada con tambor de freno. Principio de funcionamiento: cuando se suelta el pedal, la válvula de entrada del carrete se cierra y la válvula de salida se abre. Cuando presiona el pedal, la fuerza se transmite a través de la varilla y el carrete a la horquilla de liberación del embrague. En este momento, la válvula de entrada se abre en el carrete y la válvula de salida se cierra: el cuerpo del carrete se mueve hacia la válvula de salida, la válvula de salida se presiona contra la válvula de entrada y se cierra, y la válvula de entrada se abre con este movimiento. El aire ingresa a la cámara neumática a través de la válvula de admisión, que, debido a la presión, ayuda a presionar la horquilla de liberación del embrague.
El tipo de embrague más antiguo, ampliamente utilizado en muchos automóviles de principios del siglo XX. Las superficies de fricción tenían forma cónica. Transmitía más torque con las mismas dimensiones en comparación con un solo disco, era simple en diseño y mantenimiento. Sin embargo, el pesado disco de dicho embrague tenía una gran inercia y, al cambiar de marcha después de pisar el pedal, seguía girando al ralentí, lo que dificultaba o simplemente imposibilitaba el cambio de marcha. Para frenar el disco de embrague, se utilizó una unidad especial, el freno de embrague, pero su uso fue solo una solución a medias del problema, al igual que la sustitución de un cono por dos menos masivos. Además, el embrague era pesado y engorroso. Como resultado, fue abandonado en la década de 1920.
También había un embrague de cono inverso que funcionó para expandirse.
Los sincronizadores de transmisión son esencialmente embragues cónicos que funcionan frotando bronce (u otro metal con un alto coeficiente de fricción) contra acero.
Las motocicletas de motor transversal suelen utilizar un embrague en baño de aceite.
Esto se debe a que los motores de las motocicletas (tanto de dos como de cuatro tiempos ) tienen un cárter común para el motor y la caja de cambios. Las piezas del embrague se combinan con la transmisión del motor y el sistema de arranque del motor, lubricados con aceite de motor , que debe tener propiedades especiales. [2]
Asimismo, los embragues multidisco en baño de aceite fueron muy utilizados en los automóviles a principios del siglo XX, pero posteriormente cayeron en desuso.
Los embragues de transmisión automática son esencialmente embragues multidisco que funcionan en un baño de aceite.
En el extremo trasero (izquierdo) del cigüeñal hay una rueda dentada principal (pequeña) , conectada por una cadena de transmisión (engranaje de avance o engranaje del motor) al tambor del embrague principal (externo). El tambor de embrague delantero (exterior) gira libremente sobre el eje de entrada de la caja de cambios y es al mismo tiempo una rueda dentada grande (impulsada) de la transmisión de cadena del motor; también en el tambor de accionamiento hay un trinquete del dispositivo de arranque (pedal de arranque). El tambor de embrague impulsado (interior) está montado en el mismo eje de entrada de la caja de cambios de forma móvil sobre estrías y asegurado con una tuerca. En los tambores hay un paquete de discos de embrague, impulsados y principales. Los discos impulsores están conectados al tambor exterior por medio de protuberancias incluidas en las ranuras. Discos accionados con dientes en la circunferencia interior y están conectados por estos dientes al tambor accionado (interior). El paquete se ensambla de la siguiente manera: se instala un disco impulsado de soporte en el tambor interno, seguido de uno principal, luego uno impulsado nuevamente ... El disco de presión se coloca en último lugar, que es atraído al tambor impulsado por resortes cilíndricos. Los forros de fricción están pegados a los discos de transmisión y están hechos de corcho o plástico especial. Ferodo no puede funcionar en un ambiente aceitoso, engrasar el embrague de un automóvil es una de sus fallas, el corcho o el plástico, a su vez, no puede funcionar en condiciones de fricción seca (se quemará instantáneamente). El enganche suave del embrague se debe al hecho de que los pares de discos impulsores y accionados, separados por una capa de aceite, no se "atascan" al mismo tiempo.
El eje de entrada de la caja de cambios es hueco, a través de él pasa una varilla de empuje que transmite la fuerza a través de un cable en una funda flexible desde la palanca en el manillar de la motocicleta. La fuerza del cable se convierte mediante un tornillo sin fin o un mecanismo de palanca. La varilla termina con una bola de aleación dura (este es el cojinete de liberación), luego la fuerza se transfiere al hongo que retrae la placa de presión, después de lo cual el paquete de discos de embrague se separa y no se transmite par.
Deslizamiento: cuando el pedal del embrague no se suelta por completo (pedal del embrague parcialmente liberado), los discos patinan uno con respecto al otro. Debido al deslizamiento prolongado, los discos se calientan significativamente, el disco impulsado por acero puede deformarse y el volante de inercia y las placas de presión de hierro fundido pueden agrietarse. Los revestimientos de fricción se desgastan y se queman, aparece un olor desagradable específico en la cabina.
El conductor nota patinaje al principio en marchas más altas, a pesar del aumento de la velocidad del motor, la velocidad del vehículo no aumenta. Si no se repara, el proceso avanza, en el futuro, en primera, el coche no puede moverse.
La razón principal del deslizamiento es el pequeño juego libre del pedal del embrague, generalmente es de 15 a 25 mm desde la posición superior extrema del pedal hasta la posición en la que el cojinete de liberación comienza a presionar las palancas de liberación o el resorte del diafragma. Es necesario restablecer (ajustar) el juego libre del pedal del embrague.
Si la causa está en el disco impulsado, entonces debe ser desmontado e inspeccionado en busca de deformaciones y defectos mecánicos.
Con un desgaste severo de las guarniciones de fricción, no es posible ajustar el juego libre, es necesario reemplazar las guarniciones o el disco conducido.
Otra razón para el deslizamiento es la lubricación de los revestimientos, así como el debilitamiento de los resortes de presión (el acero puede haberse templado cuando el embrague se sobrecalentó).
El desacoplamiento incompleto del embrague se detecta cuando se engrana la marcha cuando el automóvil está parado, esto se acompaña de un fuerte "crujido" de los engranajes y conduce al desgaste de la caja de cambios. Una posible causa es el mayor recorrido del pedal del embrague.
También es posible cuando las palancas de liberación están deformadas; o el cojinete de desembrague se atasca, no se mueve con el embrague de presión. Es posible que el disco de embrague no se mueva a lo largo de las estrías (grasa espesa o contaminada).
El eje de entrada de la caja de cambios se inserta en un cojinete de bolas ubicado en el rebaje del volante; quizás el “adelanto” del embrague se deba a un mal funcionamiento de este rodamiento. En un embrague de doble disco, este problema ocurre cuando se engrasa y luego se pegan las placas impulsadas y de presión.
Si, a pesar de soltar suavemente el pedal del embrague, el automóvil comienza a "tirones", se debe suponer que los forros de fricción están destruidos, el disco impulsor está deformado, los resortes del amortiguador están rotos o las arandelas de fricción están desgastadas.
También es posible que el disco impulsado se agarrote al moverse a lo largo de las estrías del eje de entrada de la caja de cambios, así como el bloqueo del embrague de presión o la destrucción del cojinete de desembrague.
Si entra aire en el actuador de liberación del embrague hidráulico, el pedal puede “caerse” y, como resultado, es posible que el embrague no se libere por completo. Es necesario eliminar las burbujas de aire con parte del líquido de frenos (purgar el embrague), rellenando con líquido nuevo. [3]
En los mecanismos con accionamiento por cable, el embrague no se apaga en absoluto, es posible que se rompa el cable.
El pedal del embrague no vuelve a su posición original, el resorte de retorno se ha desconectado.
Si al desacoplar el embrague se escucha un fuerte ruido generado por el cojinete de desembrague, esto indica su desgaste.
Si el accionamiento del embrague es mecánico (palanca o cable), a medida que se desgastan los forros de fricción, el pedal del embrague se eleva gradualmente, con un accionamiento hidráulico, el pedal no cambia de posición, el nivel del líquido de frenos en el depósito disminuye. [3]
Estas habilidades vienen y se fijan subconscientemente con el tiempo, en el proceso de conducción.
En su forma clásica, no hay embrague (diseñado para separar el motor y la transmisión) en las transmisiones automáticas hidromecánicas y CVT; se usa solo en las cajas de cambios robóticas. Sin embargo, los embragues de fricción en las cajas de cambios hidromecánicas se utilizan en todas partes, pero para propósitos completamente diferentes (para cambios de marcha suaves sin interrumpir el flujo de potencia).
En las cajas de cambios robóticas, el embrague se presiona y las marchas se cambian mediante accionamientos eléctricos, mientras que para un cambio más suave, hay cajas de cambios robóticas con dos embragues que funcionan a la vez (un embrague en funcionamiento, el otro, con la siguiente marcha, lista).
En las cajas de levas que se usan en los autos deportivos, el pedal del embrague se usa solo al arrancar, luego los cambios de marcha ocurren sin usar el pedal.