Embrague de Fricción: Funcionamiento, Componentes Clave y Tipos de Transmisión

Embrague de Fricción: Principios y Aplicaciones

Los embragues de fricción con disco son componentes mecánicos ampliamente utilizados debido a su sencillez y facilidad de mantenimiento. Por limitaciones de espacio, si el diseño no permite un disco seco simple, se recurre a configuraciones de bidisco. En motocicletas y maquinaria agrícola, es común el uso del multidisco bañado en aceite.

Principio de Funcionamiento

El mecanismo consiste en interponer el disco de embrague entre dos platos planos (el volante motor y el plato de presión). Estos platos lo presionan hasta conseguir que el conjunto gire como una sola pieza, transmitiendo así el giro y el par del motor a la caja de cambios. Cuando se requiere desacoplar el embrague (desembragar), la fuerza de empuje que presiona el disco disminuye, permitiendo que este gire libremente entre los platos o la maza.

Esfuerzos y Parámetros Clave

• Par Motor Soportado: Es el momento de giro que el motor proporciona al embrague para su transmisión a la caja de cambios.
• Fuerza de Empuje: La fuerza que el plato de presión ejerce sobre el disco (o discos). Esta se genera por el mecanismo de presión que monte el embrague (muelles o diafragma).
• Fuerza Transmitida: La fuerza máxima que el embrague puede transferir, calculada como la Fuerza de Empuje multiplicada por el coeficiente de rozamiento. Cuando el embrague patina o resbala (el disco contra la maza), la fuerza transmitida disminuye. Esto puede ser provocado por el conductor (al disminuir la fuerza de empuje, manteniendo el pedal a medias) o por falta de adherencia del disco con la maza (debido a calentamiento o desgaste).
• Presión Máxima Admisible en Disco: La presión que los materiales del disco pueden soportar sin deteriorarse ni fatigarse (Fuerza/Superficie). Los materiales cerámicos suelen soportar mayores presiones.
• Par Máximo Transmitido: Es el resultado de aplicar la fuerza que el embrague puede transmitir en el punto donde se ejerce dicha fuerza.

Componentes Principales del Embrague

1. Disco de Embrague

Situado entre el volante de motor y el plato de presión, en su centro lleva un orificio estriado donde engrana el eje primario de la caja. Su misión es transmitir el movimiento desde el volante (elemento conductor, solidario al cigüeñal) hasta el eje primario de la caja (elemento conducido).

Cualidades Operativas

• El disco debe deslizar de forma progresiva y suave para evitar tirones al igualar las velocidades entre el volante y el plato de presión.
• Una vez embragado, debe quedar firme y sin resbalamiento, transmitiendo la totalidad del par.

Características Constructivas

• Para garantizar la suavidad de funcionamiento, lleva una serie de cortes radiales en su perímetro exterior que proporcionan elasticidad al centro del disco, donde se transmite el giro.
• Para evitar el deslizamiento (antiresbalamiento), está recubierto de ferodo a ambos lados del disco metálico.

2. Otros Componentes

• Plato de Presión: Pieza metálica que oprime el disco de embrague contra la superficie del volante motor. Está unido a la carcasa mediante un dispositivo elástico que lo comprime contra el disco.
• Diafragma: Es el elemento que ejerce la fuerza de empuje sobre el plato de presión, formando un conjunto con este y la carcasa exterior. Algunos diseños alternativos utilizan muelles en lugar de diafragma.
• Carcasa (Maza): Pieza que sujeta exteriormente el plato de presión, sirve de alojamiento al diafragma y proporciona protección al conjunto.
• Collarín de Empuje (Rodamiento de Empuje): Oprime el centro del diafragma o las palancas basculantes, separando el plato de presión y logrando el desembrague del vehículo.
• Volante Motor: La cara exterior de este componente es la superficie de contacto donde el disco asienta cuando se ejerce presión a través de la maza.

Tipos Específicos de Embragues de Fricción

• Embrague por Conos de Fricción

  Este tipo no emplea un disco interpuesto. Dispone de dos piezas troncocónicas (macho y hembra) que se acoplan mediante una fuerza de empuje (F). La fricción entre las superficies iguala las velocidades de los ejes. Se utiliza comúnmente en los sincronizadores de las cajas de cambios manuales de camiones, y suelen estar bañados en aceite.

• Embrague Bidisco

  Ideal para vehículos de alta potencia y par motor, donde los embragues de un solo disco serían excesivamente grandes. El montaje de dos discos en seco permite reducir el tamaño del conjunto y simplificar el diseño. En maquinaria agrícola, el sistema bidisco (o doble embrague) se acciona desde un único pedal: al pisar a medias, se desembraga la toma de fuerza trasera; al pisar a fondo, se desembraga la caja de cambios principal, permitiendo conectar la toma de fuerza sin interrumpir la fuerza del motor.

• Embrague Multidisco

  Estos embragues están bañados en aceite y son de tamaño reducido, lo que los hace ideales para su montaje en cajas de cambios automáticas (como las DSG de VW) y en el conjunto motor-cambio de motocicletas. Aunque sus principios son similares a los embragues en seco, utilizan un fluido que lubrica y refrigera el conjunto, lo que disminuye el rozamiento y aumenta la durabilidad de los discos. De la fuerza a transmitir por el embrague dependerá el número de discos del mismo, así como el número de muelles de la campana, sus dimensiones y su fuerza de empuje, para asegurar una correcta transmisión de par.