v

2.  Es el mecanismo encargado de transmitir el
par motor proporcionado por el grupo
propulsor a la caja de cambios y ésta, a su vez,
a las ruedas a voluntad de conductor o
automáticamente.
 Su misión es desconectar el motor de las
ruedas en el momento de arrancar o realizar
un cambio de marcha.

3.  El mecanismo de embrague es
absolutamente necesario en los vehículos
automóviles
 Debido a que al iniciar la marcha del vehículo
hay que transmitir el par motor de una forma
progresiva por resbalamiento mecánico o
viscoso, hasta conseguir un acoplamiento
completo entre el motor y las ruedas

4.  En los vehículos con cambio de velocidades
mecánico es necesario disponer del
mecanismo de embrague para desconectar
el movimiento del motor del movimiento de
las ruedas siempre que se desee cambiar de
velocidad o detener el vehículo sin detener
el motor.

5. El embrague debe cumplir una serie de
características.
• Poseer suficiente fuerza para que no patine con
el motor funcionando a pleno rendimiento.
• Proporcionar una marcha suave.

6. Debe ser resistente, rápido y seguro.
Resistente
• Debido a que por él pasa todo el par motor.
Rápido y seguro
• Para poder aprovechar al máximo dicho par en
todas las revoluciones del motor.

7.  El embrague de fricción está constituido por una
parte motriz, que transmite el giro a una parte
conducida, utilizando para tal efecto la
adherencia existente entre los dos elementos, y a
los que se les aplica una determinada presión,
que los une fuertemente uno contra el otro.
 El embrague de fricción está compuesto por dos
partes claramente diferenciadas, el disco de
embrague y el plato de presión
 Los componentes del sistema:

8.  Este dispositivo está formado por un
disco de acero en el que, por medio
de unos remaches, van sujetos los
forros del material de fricción,.
 El disco de embrague es el
elemento encargado de transmitir a
la caja de cambios todo el par motor
sin que se produzcan
resbalamientos
 El disco de embrague está forrado
de un material de fricción que se
adhiere a las superficies metálicas
 Este material, muy resistente al
desgaste y al calor.

9.  El dimensionado del disco de embrague
depende del par motor a transmitir y del peso
del vehículo.
 Se trata de un disco en cuyo centro se dispone
un cubo estriado por el que se pone en
contacto con el eje primario de la caja de
velocidades
 El disco tiene unos muelles repartidos en toda
su circunferencia, a un plato forrado por sus
dos caras con el material de fricción.

10.  El plato de presión sirve de acoplamiento del
conjunto al volante de inercia y va montado
entre el disco de fricción y la carcasa.

11.  Denominado también cojinete axial o collarín
de embrague, es el elemento por el que se
acciona el mecanismo.
 Se trata de un cojinete de bolas que se desliza
sobre el tramo del eje primario situado en la
campana de la caja de velocidades.

12.  Dicho desplazamiento axial se
controla por una de sus caras a la
que va acoplado la horquilla, y
por el otro extremo permanece en
contacto con las patillas de
accionamiento, en el caso de que
se trate de un mecanismo de
embrague por muelles, o sobre
los dedos elásticos, si se trata de
un mecanismo dotado de
embrague por diafragma,
realizando el empuje axial sobre
éstos.

13.  Los sistemas de embrague para competición
de automóviles muestran diferencias
importantes con respecto a los empleados en
automóviles convencionales.

14.  Es importante resaltar que, en competición,
priman características como:
• La rapidez de actuación,
• Peso reducido
• Capacidad de transmisión de pares elevados frente a
otras como confort, ausencia de ruido o durabilidad.

15. Es por ello que, aún hoy en día, los
embragues utilizados en este campo son
los de fricción, frente a hidráulicos,
electromagnéticos o centrífugos.

16. La rapidez en el proceso de desembragado
y embragado necesaria ha permitido que
los sistemas de embrague más utilizados
sean los de pilotado electrónico.
El piloto no necesita accionar el pedal de
embrague solo en algunos casos como la
aceleración para arrancar.

17. La gestión electrónica
controla, a través de
la posición de la
palanca de mandos,
de las revoluciones
del motor y la
posición del pedal de
aceleración, la
activación del circuito
hidráulico de mando.

18. “La capacidad de aceleración longitudinal
depende en gran medida de la masa e
inercias de todo el sistema de
transmisión”

19.  Por la segunda ley de Newton, F = m.a, el vehículo sufrirá
una aceleración longitudinal que es función de la fuerza
de tracción disponible, es decir,
• La total aportada por el motor menos la fuerza de rodadura, la
resistencia aerodinámica y el efecto de pendientes adversas.
• A su vez, ambos valores se relacionan mediante la masa equivalente
del vehículo, masa en vacío multiplicada por un coeficiente, llamado
factor de masa, que crece con el incremento de las inercias del
sistema de tracción: motor, caja de cambios y embrague, árboles de
transmisión, diferencial y ruedas.
• En vehículos de calle, esta masa equivalente puede alcanzar, en
primera marcha, valores hasta tres veces superiores a la propia masa
del vehículo. La capacidad de aceleración, por tanto, queda muy
mermada.

20. Es obvio, de ese modo, que la disminución
del factor de masa es vital con vistas a
obtener las mejores prestaciones en
aceleración longitudinal del vehículo.
Ello implicará la disminución de las inercias
de las masas del sistema de tracción.

21. Por tanto, donde primen las altas
prestaciones, y en competición
particularmente, se busca que los
componentes del sistema de embrague
sean ligeros y del menor radio posible.
Ello da lugar a dos opciones:

22. El primero
 Es la fabricación de los componentes con
materiales ultraligeros sin que, por ello, se
produzca una pérdida de capacidades
resistentes.
 Más bien al contrario, los pares transmitidos
en vehículos de carreras son muy elevados y
el sistema de transmisión debe ser capaz de
soportarlos.
 Así, encontramos volantes de inercia
fabricados en titanio o acero nitrurado y
aligerados, es decir con orificios practicados
en zonas de mínimas tensiones con fines de
reducir la masa, y carcasas fabricadas en
titanio, carbono o kevlar.

23. • Además, es usual la división del disco de
embrague en segmentos con el consiguiente
aligeramiento y mejora en la evacuación del calor.

24. • La pérdida de área de rozamiento efectiva se
solventa con materiales de fricción mejorados y
mayores presiones ejercidas.

25. • Además, en competición los componentes son
cambiados con mucha mayor frecuencia y las
expectativas de vida útil de los componentes
son mucho menores.

26. El segundo
 Utilizado en campeonatos como los
motociclísticos y la Fórmula 1, es la inclusión de
varios discos de fricción.
 El sistema, así, es llamado multidisco

27.  La inclusión de varios discos de embrague
permite aumentar el área de fricción
efectiva sin, por ello, aumentar el radio de
los discos y, con ello, el tamaño de la
carcasa, el volante motor y el plato de
presión.
 Además, la progresión del par transmitido
entre disco y disco hasta que todo el
conjunto se vuelve solidario permite mayor
progresividad en la entrega de dicho par.

28. El sistema, fabricado para la
mayoría de equipos de
Fórmula 1 por las empresas
ZF Sachs y AP Racing, tiene
un peso total que no supera
los 860 gramos.
El diafragma aplica una
presión de hasta 1.6
toneladas a los tres discos
de fricción de carbono.

29. La carcasa, fabricada en titanio y de 100
milímetros de diámetro, soporta
temperaturas que alcanzan los 700 grados
centígrados durante los 0.5 segundos en
que, como máximo, el sistema electrónico
permite deslizamiento entre los discos.

32.  Los embragues de fricción están controlados
por las cualidades del material de fricción en
el disco de embrague.
 Las principales características del contacto
deben ser:

33. Ambos materiales en contacto deben
tener un alto coeficiente de fricción.
Un elevado valor de este parámetro
permite minimizar la presión necesaria
para conseguir la transmisión de par.

34. Los materiales en contacto deben resistir
los efectos de desgaste.
El valor del coeficiente de fricción debe
ser constante sobre un rango de
temperaturas y presiones adecuado.

35. Los materiales deben ser resistentes a las
condiciones atmosféricas y ambientales
(humedad, presión, contaminación,
partículas de polvo…).
Los materiales deben poseer buenas
propiedades térmicas:
• Alta conductividad térmica
• Baja inercia térmica.
• Adecuada resistencia a las altas temperaturas.

36.  Capacidad para soportar elevadas presiones
de contacto.
 Buena resistencia a esfuerzos cortantes
transmitidos por la fricción de los elementos.

37.  Materiales de fabricación y uso seguros, y
aceptables para el medio ambiente (algo que
cada vez cobra más importancia).
 Debe tener una vida útil de miles de kilómetros.

39. Cuero
Hacia 1920, la fabricación y difusión de
los forros de embrague de aglomerado
de amianto permitió obtener elevados
coeficientes de rozamiento (de más de
0.3) y alcanzar elevadas temperaturas sin
perjuicio para los propios forros, lo que
permitió el éxito definitivo de un tipo de
embrague que había sido introducido ya
a principios de siglo por De Dion Bouton.

40.  El éxito del embrague monodisco en seco se debió, en
gran parte, a la empresa británica Ferodo, que
anteriormente había construido forros de rozamiento
para el frenado.
 Dicho material demostró su capacidad de resistencia a
elevadas temperaturas y presiones, necesarias para un
embrague monodisco.

41.  No obstante, pronto surgieron
dudas acerca de la idoneidad
de este material.
 Ya en 1907, se había
denunciado el primer caso de
asbestosis, fibrosis pulmonar
o neumoconiosis producida
por el amianto, y en 1931 se
reconocieron a nivel médico
las cualidades carcinógenas
de las fibras microscópicas
respirables que se producen
cuando éste entra en fricción.

42.  En la actualidad se dispone de un amplio
rango de materiales de fricción disponibles
en función de las necesidades específicas del
vehículo por potencia y uso.

43.  En cuanto a las partes estructurales del embrague,
incluido el volante motor y el plato de presión sobre
el que fricciona el material del disco de embrague,
se utiliza:
 Volante:
• Fundición de hierro, aluminio o acero convencionalmente,
 Carcasa
• Aleaciones especiales de acero, titanio o carbono

44.  Se detallan a continuación los materiales
disponibles y sus características principales

45. Orgánicos
 Fibras de metal entre tejido compactado de
aramida o fibra de vidrio y aglutinado mediante
resinas poliméricas.
 De accionamiento suave y progresivo, larga vida
útil, amplio rango de temperaturas de trabajo y
período de desgaste

46.  Los forros con este material soportan usos intensos,
si bien son intolerantes al uso abusivo repetido.
 Retornan a condiciones óptimas de funcionamiento
tras sufrir sobrecalentamiento.
 El material es de color marrón oscuro o negro, con
las fibras de metal visibles.
 El metal empleado es cobre o latón.

47. Coeficiente de fricción de material
orgánico.

48.  Kevlar.
 El kevlar (poliparafenileno
tereftalamida) es una amida
sinterizada por la empresa
DuPont.
 Las fibras de este compuesto
presentan altas prestaciones
mecánicas por la orientación
perfecta de las moléculas del
polímero, destacando
principalmente su resistencia a
tracción y a cizalladura.

49.  Material de elevada duración, más resistente al uso
intenso.
 Sus cualidades con uso moderado son similares a las de
materiales orgánicos, si bien presenta ligera facilidad a
esmaltarse en tráfico con paradas continuas.
 Rango de temperaturas superior en general, aunque
puede destruirse por sobrecalentamiento (no presenta
capacidad de retorno a las características originales).

50.  Presenta un período de funcionamiento irregular
inicial en torno a 1000 km.
 Durante este período se ha de profesar un cuidado
especial para evitar sobrecalentamientos producidos
por un deslizamiento excesivo.
 El material es de color homogéneo amarillo/verde.

51. Coeficiente de fricción kevlar

52. Kevlar segmentado.
 Es el mismo material anteriormente descrito, pero
segmentado (bloques o secciones del forro vacías) para
mejor disipación del calor. Presenta menor tendencia a
esmaltado y es una excelente elección para sistemas de
funcionamiento progresivo en vehículos de alta potencia o
equipados con transmisiones de tipo secuencial.

53. Carbocerámicos.
 Usualmente encontrados en sistemas multidisco, donde se
producen elevados deslizamientos, son capaces de soportar
temperaturas muy elevadas.
 Soportan potencias por encima de los 500 caballos.
 La conexión es más abrupta y, además, erosionan el material
del volante motor y disco de presión más rápidamente.

54.  El carbono, formando fibras obtenidas por termólisis de fibras
de poliacrilato, presenta una durabilidad ligeramente mayor,
menor peso y menor capacidad de erosión, mientras que el
material cerámico soporta temperaturas mayores y presenta
mayor rigidez.
 Ambos pueden encontrarse por separado formando las pastillas
de embrague, de carbono o cerámicos, aunque la tendencia
actual es a combinarlos formando el tipo de material aquí
expuesto.

55.  El rango de colores, abarca matices claros
como el gris, rosa o marrón.

56.  Coeficiente de fricción material carbocerámico.

57. Metal sinterizado.
 Capaces de soportar temperaturas
extremadamente altas, y potencias por
encima de los 700 caballos.
 El funcionamiento es digital, on/off.

58.  Requiere material especial en la superficie
del volante motor.
 El color es marrón o negro, en función del
metal utilizado.
 Los dos más usuales son el latón, y
principalmente el hierro.

59.  Los segmentos del forro se fabrican mediante
sinterización, es decir, compresión en prensa,
de polvo del metal en el interior de un molde
con la forma adecuada, y el posterior
tratamiento en horno de la pieza generada.
 Es usual añadir al polvo de metal polvo de
zinc, latón (en el caso de segmentos de acero)
o polvos cerámicos (materiales cerametálicos)
para mejorar la conductividad térmica y la
resistencia a abrasión.

60.  Los embragues de metal sinterizado y,
particularmente, los carbocerámicos, se diseñaron
para aplicaciones donde la calidad del
desembragado y la comodidad son aspectos
secundarios frente a la capacidad de transmisión
de par.
 Su funcionamiento extremadamente abrupto puede
dañar, además, otros componentes de la
transmisión, incluyendo rodamientos y juntas.

61.  Coeficiente de fricción metal sinterizado.
Latón con polvos cerámicos

62.  En general, todos presentan comportamientos muy lineales
para su rango de temperatura útil, salvo, en todo caso, el
kevlar y los metales sinterizados, que muestran menor valor
de fricción para el rango inferior de temperaturas de trabajo.
 El material con un comportamiento más constante es el de
tipo orgánico, si bien su valor de coeficiente de fricción es el
más moderado y las temperaturas máximas que puede llegar
a alcanzar son muy limitadas, del orden de los 250 ºC.
 Los materiales capaces de soportar mayores temperaturas
son los metales sinterizados y los carbocerámicos, seguidos
muy de cerca por el kevlar.
 Este último es el que presenta, por otra parte, mayores
coeficientes de fricción.

63.  La siguiente tabla muestra los valores de coeficiente de fricción
(húmedo y seco), temperatura máxima y presión máxima en la
fricción combinada entre materiales típicos de los discos de
embrague y volante motor-disco de presión.

64. 1. Diseño del producto.
2. Creación de prototipos y ensayos
3. Comprobación de los prototipos.
4. Diseño y producción de las herramientas
de fabricación.
5. Estampado.
6. Mecanizado.
7. Tratamiento térmico.
8. Ensamblaje.
9. Comprobaciones finales

65.  La selección del material de fricción adecuado
para una aplicación concreta es condición crítica
de un buen funcionamiento del sistema.
 Algunas de las características a controlar son:
• Tacto del embrague.
• Rango de temperaturas de trabajo.
• Características de desgaste/durabilidad.
• Fuerza de actuación.
• Período inicial de funcionamiento anormal.

66. El primer paso en la identificación de qué
material de embrague adquirir depende de
las características del vehículo. Las
principales son:
• La potencia del automóvil.
• El modo de uso: conducción urbana o competición y,
en caso de la última, de qué tipo.

67. Orgánicos.
 Su relativa tolerancia a sobrecalentamientos, su
entrega progresiva de par y un tiempo inicial de
funcionamiento anormal casi nulo los hacen
idóneos para vehículos urbanos de potencias
elevadas, hasta 400 caballos, y competición en
circuito con vehículos de similar potencia
máxima en los que se busca alta durabilidad.

68. Kevlar.
 Coches de conducción urbana de hasta 500
caballos y vehículos de circuito con elevadas
potencias y usos muy intensos.
 Resistencia elevada a un uso intenso, (no recupera
sus características tras sobrecalentarse).

69.  Las cualidades del kevlar lo hacen poco apto para
conducción urbana en general, especialmente en
aquellos casos de frecuentes paradas por tráfico
intenso, donde puede aparecer esmaltado en la
superficie de fricción del material y pérdida de las
características friccionales.
 Material muy adecuado para embragues multidisco.

70. Kevlar segmentado.
 La elevada capacidad de evacuación de calor hace
este tipo de material ideal para vehículos
deportivos de hasta 650 caballos y vehículos de
competición en circuito de elevadas potencias y
prolongada duración de la carrera.
 Ideal cuando se busca un funcionamiento suave y
progresivo en vehículos de gran potencia o
aquellos equipados con cambios secuenciales.
 No son aptos para embragues multidisco, pues el
choque de los segmentos produce vibraciones
intolerables.

71. Carbocerámicos.
 Material idóneo para embragues en vehículos de
competición de aceleración o drag-racing y
vehículos de circuito de hasta 500 caballos con altas
demandas de potencia y altos pares.
 Soporta un uso muy intenso, adecuado para
aplicaciones donde las presiones son extremas.

72. Metal sinterizado.
Principalmente en el caso de embragues
de hierro sinterizado, su uso está
estrictamente limitado a la competición
de resistencia de vehículos de muy
elevada potencia.
Con un plato de presión adecuadamente
dimensionado, el sistema es capaz de
soportar fuerzas de presión
extraordinarias.

73. No funcionan bien en ambientes a baja
temperatura.
Se requiere un volante motor con una muy
elevada resistencia superficial.
Los volantes estándar se destruyen
rápidamente por la fricción con estos
discos de embrague.

75.  Para hacer hincapié en los puntos esenciales, es
importante no adquirir un embrague con
capacidades muy por encima de las requeridas.
 Un simple disco orgánico convencional puede
soportar gran variedad de usos, incluyendo
conducción urbana, conducción deportiva
severa e incluso competición en circuito, de
hecho, el reglamento de muchas competiciones
en circuito obliga a montar en los vehículos
embragues orgánicos estándar.

76.  Los discos de kevlar son una buena elección para
deportivos radicales y competiciones en circuito de
vehículos con elevada potencia y par.
 Especialmente idóneos para vehículos
sobrealimentados.
 El material carbocerámico debería utilizarse
únicamente en vehículos de muy altas prestaciones
sometidos a continuas aceleraciones o en vehículos
dedicados únicamente a competiciones de
aceleración.
 Los discos de embrague con forro de metal
sinterizado tienen su uso estrictamente en pruebas
de muy larga duración y potencias extremas.

77. Articulo realizado por:
• Vicente Pechuam
El articulo lo encuentran en www.8000vueltas.com