El embrague constituye un eslabón importante en la cadena de la transmisión; permite efectuar un cambio de velocidades fácil y una aceleración suave sin que resulten dañados los componentes vitales.
Todo conductor de un automóvil que tenga una caja de cambios manual conoce la importancia del embrague. Su función es desconectar el movimiento del motor y facilitar así el cambio de velocidad. De no ser por él resultaría imposible conectar otro engranaje de la caja de cambios sin estropearla. Y a usted le sería imposible arrancar suavemente sin que se calara el coche.
Solamente los automóviles con caja de cambios manual tienen embrague. Por lo general los que tienen caja de cambios automática carecen de él. Los diversos tipos de transmisión automática y su funcionamiento se describen en un artículo posterior.
El diseño del embrague varía de un modelo de coche a otro, pero prácticamente todos tienen embrague de fricción. Éste transmite el par motor por fricción desde el volante de inercia del cigüeñal al disco de embrague, montado en el centro del embrague, y de este último al eje primario de la caja de cambios, situado entre el plato de presión y la caja.
El embrague de fricción funciona de una forma bastante semejante a un disco de lija montado en una taladradora eléctrica que entra en contacto con otro disco estacionario. La fricción de ambas superficies obliga al disco estacionario a girar e ir aumentando el número de revoluciones hasta que ambos giran a la misma velocidad.
Cuando el embrague está conectado, su disco es oprimido contra el volante del motor. Debido al alto grado de fricción entre esto dos componentes, el disco es arrastrado por el volante del motor, y este movimiento transmitido, a través del eje primario, a la caja de cambios. Cuando el disco del embrague se separa (desembragado) del volante, se interrumpe la transmisión del par motor.
En la práctica, el funcionamiento del embrague es más complejo que el de un simple dispositivo de fricción para transmitir la potencia de un componente a otro. Ello se debe principalmente a la necesidad de empujar con firmeza el disco de fricción contra el volante del motor o a separarlo de él.
Interior del embrague
El proceso más importante en el funcionamiento de un embrague se produce bajo la carcasa, la cual está unida mediante tornillos con el volante del motor y gira junto con él. Bajo la cubierta, y unido a ella por unos muelles robustos y fuertes, existe un anillo plano metálico llamado plato de presión. Dado que este último está unido a la carcasa del embrague, también girará con el volante del motor, tanto si el embrague está conectado como si no lo está.
El disco de fricción está montado entre el plato de presión y el volante de inercia, pero no va fijado a ninguno de ellos. Está sostenido por el eje primario de la caja de cambios, el cual atraviesa la carcasa del volante por un orificio sin tocar ni ésta ni el palto de presión.
Cuando el embrague está acoplado, los muelles empujan el plato de presión hacia adelante, poniendo en contacto el disco de fricción con el volante. Al quedar firmemente sujeto entre el volante y el plato de presión, el disco de fricción también girará.
Cuando el embrague está desacoplado, se comprimen los muelles y el palto de presión se separa del disco. Éste, a su vez, ya no recibe el movimiento, se suelta del volante del motor y empieza a girar más despacio.
Funcionamiento del embrague
Cuando el conductor suelta lentamente el embrague para conectar el par motor, el palto de presión empuja el disco de fricción contra el volante sólo gradualmente. Al principio, la fricción es demasiado pequeña para vencer el peso combinado del coche y de la transmisión y transmitir el movimiento. El disco de fricción patina contra el volante y el palto de presión mientras giran.
Luego, cuando el conductor ha soltado más el pedal del embrague, la presión en el disco de fricción se incrementa. Pronto la fricción es suficiente para vencer la resistencia de la transmisión. El disco resbala menos y gradualmente adquiere la velocidad del volante y del palto de presión, situados a ambos lados. La potencia se empieza a transmitir a través de la transmisión y al automóvil comienza a moverse.
Pero, en el mismo momento en que la transmisión empieza a notar la potencia del motor, también el motor notará la resistencia de la transmisión y el embrague empezará a arrastrar el volante del motor. Por tanto, al ponerse en marcha, la resistencia de la transmisión es tan grande que, dado que el embrague actúa como freno, disminuye el régimen del motor en vez de poner en movimiento el vehículo. Para compensar esto, habrá que apretar el acelerador al mismo tiempo. Si no se hace, o se conecta el embrague rápidamente, el motor se calará.
Por último, la fricción entre el disco del embrague y el volante es tan grande que el embrague no puede patinar. Aquí la transmisión y el motor giran conjuntamente. El embrague está acoplado.
El muelle del embrague
En muchos automóviles antiguos, una serie de muelles de empuje helicoidales, montados entre la carcasa y el palto de presión del embrague, empujan éste contra el disco de fricción. En los automóviles modernos, sin embargo, se tiende a emplear un muelle simple de diafragma, que requiere un esfuerzo mucho menor del pedal.
El muelle de diafragma es un cono de muy poca altura hecho de acero flexible y unido a la cubierta del embrague mediante unos pernos. En su centro hay un orificio a través del cual pasa el eje primario. Desde el orificio central salen radialmente una serie de ranuras que permiten una cierta flexión. El cono, naturalmente, apunta hacia la parte trasera del embrague, pero, cuando el embrague está conectado, queda prácticamente plano. Al intentar recuperar su forma cónica, el muelle presiona el palto contra el disco de fricción, puesto que el borde exterior queda fijado en una ranura (formada por dos anillos de apoyo), en la parte posterior del plato de presión.
Desconexión del embrague
Al apretar el pedal del embrague, se acciona el mecanismo de desconexión del empuje, llamado de este modo porque libera el empuje de los muelles sobre el plato de presión.
La horquilla de desembrague, que conecta el pedal del embrague, está montada en el exterior de la carcasa. Su diseño varía de un modelo a otro de automóvil. En vehículos con embrague de diafragma consiste por lo general en un eje que pivota desde la carcasa de la caja de cambios. En los embragues de muelles es más corriente que esté montada en una varilla transversal; la horquilla está firmemente fijada a la varilla y cuando ésta pivota, también lo hace la horquilla.
En las patillas de la horquilla está situado el rodamiento axial de empuje, sostenido por dos pasadores en los extremos de las patillas.
El rodamiento axial de empuje es un collarín montado en el eje de la caja de cambios, a la salida de la carcasa del embrague, pero está sostenido por la horquilla y no se apoya realmente en el eje de la caja de cambios.
En los embragues de diafragma, el rodamiento de empuje actúa directamente en la parte central. Al presionar el pedal del embrague la horquilla pivota hacia adelante y empuja el rodamiento contra el centro del diafragma. Esto hace que la posición del cono del diafragma prácticamente se invierta, que cese la acción del plato de presión y se desplace hacia atrás.
En un embrague de muelles, sin embargo, el rodamiento axial de empuje tiene la superficie recubierta de grafito y actúa sobre otro collarín llamado disco de empuje. Si se desgasta la superficie de grafito, cada vez que se accione el pedal del embrague se oirá un chirrido característico.
En este sistema, cuando la horquilla de empuje pivota hacia adelante, empuja el rodamiento contra el disco de empuje. Éste, al desplazarse hacia adelante, presiona los extremos de tres palancas que separan el palto de presión del de fricción, venciendo de este modo la presión de los muelles.
La acción del embrague
En algunos automóviles, la conexión entre el pedal del embrague y la horquilla es de empuje es mecánica, en otros es hidráulica. Debido a que los embragues de diafragma necesitan una menor presión del pedal, no precisan de asistencia hidráulica; por ello, la mayoría de los automóviles modernos tienen conexión mecánica, normalmente un cable.
En los embragues accionados por cable, cuando el conductor empuja el pedal, el extremo de éste, oculto por el suelo, tira del cable. Éste, a su vez, desplaza la horquilla de empuje la distancia requerida. Si existe desgaste en el rodamiento, no se moverá lo suficiente para desembragar correctamente. Precisamente por este motivo, el cable debe ser ajustado con regularidad para compensar el desgaste en el rodamiento. Si resulta difícil cambiar de velocidad, seguramente se debe a una falta de ajuste.
Los embragues hidráulicos son generalmente autorregulables, si bien a veces se pueden efectuar ajustes para compensar el desgaste del disco de fricción. Al apretar el pedal, en la conexión hidráulica se mueve un pistón del cilindro principal del embrague. El pistón empuja una columna de líquido hidráulico a través de un tubo que va a parar a un cilindro receptor, montado en la caja de cambios. La columna de fluido empuja un pistón en el cilindro receptor y éste desplaza a su vez la horquilla de empuje.
Aunque sean autorregulables los sistemas hidráulicos requieren un mantenimiento periódico para regular el nivel de líquido del depósito. Si el embrague se nota “esponjoso”, será indicio de que el líquido del depósito ha descendido por debajo de su nivel normal y ha dejado penetrar aire en el sistema hidráulico, o de que existe una fuga.