10 Nov
Constitución del Embrague de Fricción Monodisco
El embrague de fricción monodisco de accionamiento manual consta de los siguientes elementos:
- Volante de inercia.
- Disco de embrague.
- Maza de embrague o plato de presión.
- Collarín de empuje.
- Sistema de accionamiento.
Estos componentes estructurales del embrague se fabrican en fundición de hierro, aluminio (para el volante) o acero, titanio o carbono en aplicaciones deportivas.
Volante de Inercia
El volante de inercia es el elemento transmisor del par motor al conjunto del embrague. Va atornillado al cigüeñal del motor.
Una de sus caras presenta una superficie rectificada para proporcionar el apoyo al disco de fricción. Exteriormente dispone de una corona dentada para el sistema de arranque del motor. Dispone de una serie de orificios para su unión al cigüeñal, y otros (roscados) para el acoplamiento de la carcasa del embrague. Se fabrica con materiales como el acero y la fundición gris. En aplicaciones más deportivas se utilizan materiales ultraligeros.
Disco de Embrague
El disco de embrague está situado entre el volante de inercia y el plato de presión. Su misión es transmitir al eje primario de la caja de cambios el movimiento que recibe del volante. Para ello, el disco de embrague dispone de unos forros de fricción que generan esa transmisión de fuerza mediante rozamiento.
Consiste en un disco de acero (disco de arrastre) que va montado en un buje estriado que, a su vez, se ensambla al eje primario del cambio. El estriado permite que el disco se desplace unos milímetros de manera axial durante las fases de embragado y desembragado.
Los forros están remachados o pegados sobre los segmentos elásticos. Los segmentos elásticos están ensamblados con remaches sobre el disco de arrastre.
Inicialmente, la utilización de muelles helicoidales generaba un contacto parcial, lo que provocaba vibraciones y acoplamientos muy bruscos. Para solucionar esto, se ideó el disco con la circunferencia exterior ondulada (sistema de amortiguación del revestimiento). Cuando el disco es presionado entre el volante de inercia y el plato de presión, ambos forros son aplastados progresivamente, con lo que se compensan los efectos de paralelismo.
Tipos de Amortiguación del Revestimiento
En los sistemas de embrague existen varios tipos de amortiguación del revestimiento:
- De segmento simple: Los revestimientos se remachan sobre segmentos delgados y bombeados, que se remachan a su vez con el disco de arrastre. Las ventajas son un momento de inercia másica pequeño, facilitando el cambio rápido de marchas y la dosificación más fácil de la amortiguación.
- De segmento doble: Los revestimientos se remachan sobre dos segmentos, uno encima de otro, que actúan en sentido contrario. Los segmentos están remachados al disco de arrastre. La ventaja es el mejor aprovechamiento del recorrido del resorte; la desventaja es un momento de inercia másico superior y un precio más elevado.
- De láminas: Es la opción más habitual. La chapa portante de los revestimientos se encuentra ranurada y ondulada, donde se apoya el revestimiento. Corresponde en su modo de actuar al resorte de segmento simple y se utiliza allí donde no hay espacio para remachar el elemento simple a la chapa portante.
Para que la transmisión de movimiento sea más elástica y suave, el disco suele disponer de unos muelles amortiguadores torsionales, los cuales tienen la función de absorber las irregularidades del par motor, las vibraciones y las sobrecargas instantáneas.
El buje está alojado entre el disco de arrastre y el contradisco de forma que pueda girar libremente.
Los forros están sometidos a una carga muy alta y deben soportar tensiones de tracción, de cizallamiento y de torsión. También deben resistir elevadas fuerzas centrífugas debidas a las altas revoluciones a las que gira el disco.
Materiales de Fabricación de los Forros
En la actualidad, los forros se fabrican con los siguientes materiales:
- Material orgánico de metal/fibra tejida: Es el material más habitual, ya que permite una transmisión suave y uniforme, aunque con el uso intensivo puede sobrecalentarse. El material suele ser de color marrón oscuro o negro. Sus principales características son: producen un accionamiento suave y progresivo, tienen un largo período de servicio, un amplio rango de temperaturas de trabajo y un periodo de desgaste inicial casi nulo.
- Kevlar: Es un material muy duradero y resistente al uso intensivo. Suele tener un color amarillo/verde. Presenta características muy similares a los materiales orgánicos, destacándose su resistencia a tracción y cizalladura. En el periodo de desgaste inicial puede que el embrague patine; para evitar sobrecalentamientos producidos por este efecto, es necesario un uso cuidadoso. En muchas ocasiones se dispone en forma segmentada para mejorar la disipación del calor y reducir su tendencia a cristalizarse. Suele equiparse en vehículos de alta potencia o con transmisión tipo secuencial.
- Carbo-cerámicos: Resisten temperaturas muy altas y transmiten altas cifras de par motor, por lo que se suelen utilizar en sistemas multidisco. Presentan una durabilidad ligeramente mayor, menor peso y menor capacidad de erosión. Su color varía entre gris, marrón o rosa, dependiendo del material de fabricación.
- Metálicos sintetizados: Resisten temperaturas extremadamente altas porque presentan el mejor coeficiente de fricción a dichas temperaturas. Su color suele ser marrón o negro, dependiendo del metal utilizado. Los embragues que equipan estos discos suelen ser más bruscos en su funcionamiento, e incluso en las aplicaciones deportivas se suprimen los muelles torsionales para obtener una elevada rapidez de respuesta, a costa de mayores vibraciones y de someter a los ejes de la caja de cambios a mayores esfuerzos puntuales.
- Híbridos: Utilizan materiales orgánicos en una cara (la del volante) y segmentos de Kevlar, cerámicos o de carbono en la otra cara del disco. Se pretende con ello que la cara de material orgánico suavice el embragado reduciendo las vibraciones torsionales, mientras que la otra se acoplará de forma más rápida. En situaciones de elevadas solicitaciones, la cara orgánica se desacoplará.
Maza de Embrague (Plato de Presión)
La maza de embrague está atornillada al volante de inercia. Consta de una carcasa, un sistema de empuje (diafragma) y un plato de presión.
La carcasa sirve como soporte para el diafragma, que se apoya sobre la misma por medio de pernos y/o anillos.
El diafragma aprieta el plato de presión contra los revestimientos del disco.
El diafragma es un muelle cónico al que se le han practicado unos cortes, cuya elasticidad permite soportar las cargas y deformaciones aplicadas en el centro de acción del collarín. Se somete a diferentes tratamientos térmicos para soportar las elevadas solicitaciones de funcionamiento.
El plato de presión está unido a la carcasa del embrague a través de resortes de láminas tangenciales.
El plato de presión cumple tres funciones esenciales:
- Asistir en la carrera de retroceso del plato de presión al desembragar.
- Transmitir el par motor de la carcasa al plato de presión.
- Centrar el plato de presión.
El espesor del disco de embrague disminuye aproximadamente de 1,5 a 2 mm durante su vida útil.
Collarín de Empuje
El collarín es el dispositivo que presiona el diafragma del embrague. Cuando el conductor pisa el pedal del embrague, se produce un desplazamiento del collarín que presiona el diafragma de la maza.
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