Diseño de embrague de coche, elementos principales.
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El embrague es el mecanismo que transmite el par del motor a la caja de cambios a través de la fricción. También permite desconectar rápidamente el motor de la transmisión y restablecer la conexión sin dificultad. Hay muchos tipos de embragues. Se diferencian en la cantidad de unidades que administran (una, dos o varias unidades), el tipo de entorno operativo (seco o húmedo) y el tipo de unidad. Los diferentes tipos de embrague tienen ventajas y desventajas respectivas, pero el embrague seco de placa única accionado mecánica o hidráulicamente se usa más comúnmente en los vehículos modernos.
Propósito del embrague
El embrague está instalado entre el motor y la caja de cambios y es una de las partes más solicitadas de la caja de cambios. Realiza las siguientes funciones principales:
- Desconexión suave y conexión del motor y la caja de cambios.
- Transmisión de par sin deslizamiento (lossless).
- Compensación de vibraciones y cargas derivadas del funcionamiento irregular del motor.
- Reduce la tensión en el motor y las piezas de transmisión.
Componentes del embrague
El embrague estándar en la mayoría de los vehículos de transmisión manual incluye los siguientes componentes principales:
- Volante motor - Disco impulsor.
- Disco de embrague.
- Cesta de embrague - plato de presión.
- Tope de desembrague.
- embrague de extracción.
- Horquilla de embrague.
- Accionamiento por embrague.
Los revestimientos de fricción están instalados en ambos lados del disco de embrague. Su función es transmitir torque a través de la fricción. Un amortiguador de vibraciones cargado por resorte integrado en el cuerpo del disco suaviza la conexión con el volante y amortigua las vibraciones y las tensiones resultantes del funcionamiento desigual del motor.
La placa de presión y el resorte del diafragma que actúa sobre el disco de embrague se combinan en una unidad, denominada "canasta de embrague". El disco de embrague está ubicado entre la canasta y el volante y está conectado por estrías al eje de entrada de la caja de cambios, sobre el cual puede moverse.
El resorte de canasta (diafragma) puede ser de empuje o de escape. La diferencia radica en la dirección de aplicación de la fuerza del actuador del embrague: hacia el volante o alejándose del volante. El diseño del resorte de tracción permite el uso de una canasta que es mucho más delgada. Esto hace que el conjunto sea lo más compacto posible.
Cómo funciona el embrague
El principio de funcionamiento del embrague se basa en la conexión rígida del disco de embrague y el volante del motor debido a la fuerza de fricción generada por la fuerza generada por el resorte del diafragma. El embrague tiene dos modos: "encendido" y "apagado". En la mayoría de los casos, el disco impulsado se presiona contra el volante. El par del volante se transmite al disco impulsado y luego, a través de la conexión estriada, al eje de entrada de la caja de engranajes.
Para desacoplar el embrague, el conductor presiona un pedal que está conectado mecánica o hidráulicamente a la horquilla. La horquilla mueve el cojinete de liberación que, al presionar los extremos de los pétalos del resorte del diafragma, detiene su efecto sobre la placa de presión, que, a su vez, libera el disco impulsado. En esta etapa, el motor está desconectado de la caja de cambios.
Cuando se selecciona la marcha adecuada en la caja de cambios, el conductor suelta el pedal del embrague, la horquilla deja de actuar sobre el cojinete de liberación y el resorte. La placa de presión presiona el disco impulsado contra el volante. El motor está conectado a la caja de cambios.
Variedades de embrague
Embrague seco
El principio de funcionamiento de este tipo de embrague se basa en la fuerza de fricción creada por la interacción de superficies secas: placas de conducción, conducidas y de presión. Esto proporciona una conexión rígida entre el motor y la transmisión. El embrague seco de placa única es el tipo más común en la mayoría de los vehículos de transmisión manual.
Agarre húmedo
Los acoplamientos de este tipo funcionan en baño de aceite sobre superficies de fricción. En comparación con seco, este esquema proporciona un contacto de disco más suave; la unidad se enfría de manera más eficiente debido a la circulación de fluidos y puede transferir más torque a la caja de cambios.
El diseño húmedo se usa ampliamente en las modernas transmisiones automáticas de doble embrague. La peculiaridad del funcionamiento de dicho embrague es que los engranajes pares e impares de la caja de cambios reciben un par de discos accionados separados. Accionamiento de embrague: hidráulico, controlado electrónicamente. Los engranajes se cambian con una transferencia constante de par a la transmisión sin interrupción en el flujo de potencia. Este diseño es más caro y más difícil de fabricar.
Embrague seco de doble disco
Un embrague seco de doble disco tiene dos discos impulsados y un espaciador intermedio entre ellos. Este diseño es capaz de transmitir más torque con el mismo tamaño de embrague. Por sí mismo, es más fácil de hacer que el aspecto húmedo. Normalmente se utiliza en camiones y automóviles con motores especialmente potentes.
Embrague con volante bimasa
El volante bimasa consta de dos partes. Uno de ellos está conectado al motor, el otro al disco accionado. Ambos elementos del volante tienen un pequeño juego entre sí en el plano de rotación y están interconectados por resortes.
Una característica del embrague de volante bimasa es la ausencia de un amortiguador de vibraciones torsionales en el disco accionado. El diseño del volante utiliza una función de amortiguación de vibraciones. Además de transmitir par, reduce eficazmente las vibraciones y las cargas resultantes del funcionamiento irregular del motor.
Vida útil del embrague
La vida útil del embrague depende principalmente de las condiciones de funcionamiento del vehículo, así como del estilo de conducción del conductor. En promedio, la vida útil del embrague puede alcanzar los 100-150 mil kilómetros. Como resultado del desgaste natural que ocurre cuando los discos hacen contacto, las superficies de fricción están sujetas a desgaste y necesitan ser reemplazadas. La razón principal es el deslizamiento del disco.
El embrague de doble disco tiene una larga vida útil debido al mayor número de superficies de trabajo. El cojinete de liberación del embrague se acopla cada vez que se rompe la conexión del motor/caja de cambios. Con el tiempo, toda la grasa se produce en el rodamiento y pierde sus propiedades, por lo que se sobrecalienta y falla.
Características del acoplamiento cerámico
La vida útil del embrague y su rendimiento máximo están determinados por las propiedades del material del acoplamiento. La composición estándar de los discos de embrague en la mayoría de los vehículos es una mezcla comprimida de fibras de vidrio y metal, resina y caucho. Dado que el principio de funcionamiento del embrague se basa en la fuerza de fricción, los revestimientos de fricción del disco impulsado están adaptados para trabajar a altas temperaturas, hasta 300-400 grados centígrados.
En los autos deportivos potentes, el embrague está bajo más estrés que de costumbre. Algunos engranajes pueden usar un embrague cerámico o sinterizado. El material de estas superposiciones incluye cerámica y Kevlar. El material de fricción de cerámica y metal está menos sujeto al desgaste y puede soportar un calentamiento de hasta 600 grados sin perder sus propiedades.
Los fabricantes utilizan diferentes diseños de embrague que son óptimos para un vehículo en particular, según el uso previsto y el costo. El embrague seco de placa única sigue siendo un diseño bastante eficiente y económico. Este esquema es ampliamente utilizado en automóviles económicos y de tamaño mediano, así como en SUV y camiones.
